JP4673877B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関するものであり、特に、燃料電池システムの排水の技術に関する。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a drainage technique for a fuel cell system.

近年のエネルギ分野では、高効率のエネルギ変換装置として燃料電池が注目されている。図12は、一般的な燃料電池システムの構成を示す一部模式断面図である。図12に示すように、一般的な燃料電池システムは、燃料電池セル70を少なくとも1層以上積層した燃料電池積層体72と、積層方向両端に設けられるエンドプレート74a,74bと、エンドプレート74a,74bを貫通し、燃料電池積層体72に接続されるガス導入管76及びガス排出管78とを有する。ガス導入管76内部のガス導入部76aは、燃料電池積層体72の積層方向に貫通形成されたガス供給マニホールド80と連通し、ガス排出管78内部のガス排出部78aは、燃料電池積層体72の積層方向に貫通形成されたガス排出マニホールド82と連通する。   In the energy field in recent years, a fuel cell has attracted attention as a highly efficient energy conversion device. FIG. 12 is a partial schematic cross-sectional view showing a configuration of a general fuel cell system. As shown in FIG. 12, a general fuel cell system includes a fuel cell stack 72 in which at least one fuel cell 70 is stacked, end plates 74a and 74b provided at both ends in the stacking direction, end plates 74a, A gas introduction pipe 76 and a gas discharge pipe 78 that penetrate through 74 b and are connected to the fuel cell stack 72 are provided. The gas introduction part 76 a inside the gas introduction pipe 76 communicates with a gas supply manifold 80 formed so as to penetrate in the stacking direction of the fuel cell stack 72, and the gas discharge part 78 a inside the gas discharge pipe 78 is connected to the fuel cell stack 72. The gas discharge manifold 82 is formed so as to penetrate in the stacking direction.

燃料電池セル70のアノード極側に供給するアノードガスを水素ガス、カソード極側に供給するカソードガスを酸素ガスとした場合、燃料電池セル70の発電時に、アノード極側では、水素イオン及び電子にする反応が行われ、水素イオンは燃料電池セル70の電解質膜を通り、電子は外部回路を通じてカソード極側に到達する。カソード極側では、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水分を生成する反応が行われる。   When the anode gas supplied to the anode electrode side of the fuel cell 70 is hydrogen gas and the cathode gas supplied to the cathode electrode side is oxygen gas, when the fuel cell 70 generates power, it is converted to hydrogen ions and electrons on the anode electrode side. The hydrogen ions pass through the electrolyte membrane of the fuel cell 70, and the electrons reach the cathode side through an external circuit. On the cathode side, a reaction in which hydrogen ions, electrons, and oxygen gas react to generate moisture is performed.

燃料電池セル70に供給されるアノードガス、カソードガスは、燃料電池セル70の電解質膜にイオン伝導性を付与するため、燃料電池システムに備えられる加湿器により加湿される。しかし、燃料電池積層体72に供給されるアノードガス、カソードガスの温度は、発電時の燃料電池積層体72の温度より低いため、エンドプレート74a,74b内のガス導入部76aの温度は低下する。そうすると、エンドプレート74a,74b内のガス導入部76aを通るアノードガス、カソードガスは凝縮し、凝縮水が発生する場合がある。また、燃料電池積層体72に供給されるエンドプレート74a,74bが、熱伝導率の良い金属板等により構成されている場合には、アノードガス、カソードガスがエンドプレート内のガス導入部76a、ガス排出部78aを通る際、放熱による影響で凝縮し、凝縮水が発生する場合がある。特に、エンドプレート74a,74b内のガス導入部76aで発生した凝縮水は、ガス導入部76aを流れるアノードガス又はカソードガスにより燃料電池積層体72内に流入し易い。   The anode gas and cathode gas supplied to the fuel cell 70 are humidified by a humidifier provided in the fuel cell system in order to impart ion conductivity to the electrolyte membrane of the fuel cell 70. However, since the temperatures of the anode gas and the cathode gas supplied to the fuel cell stack 72 are lower than the temperature of the fuel cell stack 72 during power generation, the temperature of the gas introduction part 76a in the end plates 74a and 74b decreases. . As a result, the anode gas and the cathode gas passing through the gas introduction part 76a in the end plates 74a and 74b may condense, and condensed water may be generated. Further, when the end plates 74a and 74b supplied to the fuel cell stack 72 are made of a metal plate or the like having a good thermal conductivity, the anode gas and the cathode gas are supplied from the gas introduction portions 76a in the end plate, When it passes through the gas discharge part 78a, it may condense by the influence of heat radiation and condensed water may be generated. In particular, the condensed water generated in the gas introduction part 76a in the end plates 74a and 74b easily flows into the fuel cell stack 72 by the anode gas or the cathode gas flowing through the gas introduction part 76a.

ガス導入部(又はガス排出部)で発生した凝縮水が、燃料電池積層体72内に流入すると、アノードガス又はカソードガスの供給が妨げられ、電圧低下等の発電性能が低下する場合がある。   When the condensed water generated in the gas introduction part (or gas discharge part) flows into the fuel cell stack 72, the supply of the anode gas or the cathode gas is hindered, and the power generation performance such as a voltage drop may be reduced.

例えば、特許文献1には、ガス供給マニホールド及びガス排出マニホールドのうち少なくとも1つのマニホールドを反応ガスの進行方向に向かって低位となるように傾斜配置させた燃料電池が提案されている。   For example, Patent Document 1 proposes a fuel cell in which at least one of a gas supply manifold and a gas discharge manifold is inclined so as to become lower in the reaction gas traveling direction.

また、例えば、特許文献2には、一方のエンドプレートから単位セルの積層方向に貫通して形成されたガス供給マニホールドと、他方のエンドプレートからガス供給マニホールドまで貫通し、ガス供給マニホールド内に溜まった凝縮水を外部に排出するための排水路とを有し、ガス供給マニホールドの底面を排水路に向かって下るように傾斜させた燃料電池が提案されている。   Further, for example, in Patent Document 2, a gas supply manifold formed so as to penetrate from one end plate in the stacking direction of the unit cells and a gas supply manifold penetrating from the other end plate to the gas supply manifold are accumulated in the gas supply manifold. There has been proposed a fuel cell having a drainage channel for discharging the condensed water to the outside and inclining the bottom surface of the gas supply manifold toward the drainage channel.

また、例えば、特許文献3には、水を一時貯留する水溜まり部と、マニホールドから水溜まり部に向かって下るように傾斜させた傾斜部とをエンドプレート内に設けた燃料電池が提案されている。   Further, for example, Patent Document 3 proposes a fuel cell in which an end plate is provided with a water reservoir portion that temporarily stores water and an inclined portion that is inclined downward from the manifold toward the water reservoir portion.

特開2004−146303号公報JP 2004-146303 A 特開2007−141639号公報JP 2007-141039 A 特開2003−178791号公報JP 2003-177871 A

しかし、特許文献1,2の燃料電池では、燃料電池積層体のマニホールドで発生した凝縮水の排水性を向上させるものであり、燃料電池積層体へ供給されるガス導入部で発生した凝縮水が、燃料電池内に流入することを抑制することは困難である。   However, in the fuel cells of Patent Documents 1 and 2, the drainage of the condensed water generated in the manifold of the fuel cell stack is improved, and the condensed water generated in the gas introduction part supplied to the fuel cell stack is It is difficult to suppress the flow into the fuel cell.

また、特許文献3の燃料電池では、エンドプレート内に、水溜まり部、水溜まり部に向かって傾斜していく傾斜部が形成されているため、燃料電池の構成が複雑となる。   In addition, in the fuel cell of Patent Document 3, the configuration of the fuel cell is complicated because the water reservoir and the inclined portion that inclines toward the water reservoir are formed in the end plate.

そこで、本発明の目的は、少なくともガス導入部で発生した凝縮水が燃料電池内に流入することを簡易な構成で抑制することができる燃料電池システムを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system that can suppress at least the condensed water generated in the gas introduction part from flowing into the fuel cell with a simple configuration.

本発明は、燃料電池セルを少なくとも1層以上積層した燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、前記エンドプレート内を通り、前記燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス供給マニホールドと連通するガス導入部と、前記エンドプレート内を通り、前記燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス排出マニホールドと連通するガス排出部と、を有し、前記エンドプレート内のガス導入部は、前記ガス供給マニホールドに面する側から前記ガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜している。   The present invention provides a fuel cell stack in which at least one fuel cell is stacked, an end plate provided at both ends of the fuel cell stack in the stacking direction, and the stack of the fuel cell stack through the end plate. A gas introduction portion that communicates with a gas supply manifold that is formed to penetrate in a direction, and a gas discharge portion that passes through the end plate and communicates with a gas discharge manifold that is formed so as to penetrate in the stacking direction of the fuel cell stack. The gas introduction part in the end plate is inclined so as to descend from the side facing the gas supply manifold toward the upstream side of the reaction gas passing through the gas introduction part.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス導入部の底面と前記ガス供給マニホールドの底面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの底面が前記エンドプレート内のガス導入部の底面より垂直方向上方となる段差が形成されていることが好ましい。   In the fuel cell system, the bottom surface of the gas supply manifold is perpendicular to the bottom surface of the gas introduction portion in the end plate at the boundary between the bottom surface of the gas introduction portion in the end plate and the bottom surface of the gas supply manifold. It is preferable that a step that is upward in the direction is formed.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス導入部の上面と前記ガス供給マニホールドの上面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの上面が前記エンドプレート内のガス導入部の上面より垂直方向下方となる段差が形成されていることが好ましい。   In the fuel cell system, the upper surface of the gas supply manifold is perpendicular to the upper surface of the gas introduction part in the end plate at the boundary between the upper surface of the gas introduction part in the end plate and the upper surface of the gas supply manifold. It is preferable that a step which is downward in the direction is formed.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス排出部は、前記ガス排出マニホールドに面する側から前記ガス排出部を通る反応ガスの下流側に向かって下るように傾斜していることが好ましい。   In the fuel cell system, the gas discharge part in the end plate may be inclined so as to descend from the side facing the gas discharge manifold toward the downstream side of the reaction gas passing through the gas discharge part. preferable.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス排出部の底面と前記ガス排出マニホールドの底面との境界部に、前記ガス排出マニホールドの底面が前記エンドプレート内のガス排出部の底面より垂直方向上方となる段差が形成されていることが好ましい。   In the fuel cell system, the bottom surface of the gas discharge manifold is perpendicular to the bottom surface of the gas discharge portion in the end plate at the boundary between the bottom surface of the gas discharge portion in the end plate and the bottom surface of the gas discharge manifold. It is preferable that a step that is upward in the direction is formed.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス排出部の上面と前記ガス排出マニホールドの上面との境界部に、前記ガス排出マニホールドの上面が前記エンドプレート内のガス排出部の上面より垂直方向下方となる段差が形成されていることが好ましい。   In the fuel cell system, the upper surface of the gas discharge manifold is perpendicular to the upper surface of the gas discharge portion in the end plate at the boundary between the upper surface of the gas discharge portion in the end plate and the upper surface of the gas discharge manifold. It is preferable that a step which is downward in the direction is formed.

本発明によれば、燃料電池積層体の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、エンドプレート内を通り、燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス供給マニホールドと連通するガス導入部と、燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス排出マニホールドと連通するガス排出部と、を有する燃料電池システムであって、エンドプレート内のガス導入部をガス供給マニホールドに面する側からガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜し、エンドプレート内のガス導入部の底面とガス供給マニホールドの底面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの底面がエンドプレート内のガス導入部の底面より垂直方向上方となる段差を形成し、エンドプレート内のガス導入部の上面とガス供給マニホールドの上面との境界部に、ガス供給マニホールドの上面がエンドプレート内のガス導入部の上面より垂直方向下方となる段差を形成することにより、少なくともガス導入部で発生した凝縮水が燃料電池内に流入することを簡易な構成で抑制することができる燃料電池システムを提供することができる。 According to the present invention, an end plate provided at both ends of the fuel cell stack in the stacking direction, a gas introduction portion that passes through the end plate and communicates with a gas supply manifold that is formed to penetrate in the stacking direction of the fuel cell stack, A gas discharge portion that communicates with a gas discharge manifold that is formed through the fuel cell stack in the stacking direction, and the gas introduction portion in the end plate is introduced from the side facing the gas supply manifold. The bottom surface of the gas supply manifold is inclined at the boundary between the bottom surface of the gas introduction portion in the end plate and the bottom surface of the gas supply manifold. A step is formed vertically above the bottom surface of the introduction portion, and the top surface of the gas introduction portion in the end plate and the top surface of the gas supply manifold The boundary portion, the Rukoto to form a step in which the upper surface of the gas supply manifold is vertically below the upper surface of the gas inlet in the end plate, the condensed water generated by at least the gas inlet flows into the fuel cell Can be provided with a simple configuration.

本発明の実施の形態について以下説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す模式側面図である。図2は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式斜視図である。図1,2に示すように、燃料電池システム1は、燃料電池セル10が複数積層された燃料電池積層体12と、燃料電池積層体12の積層方向両端に設けられるエンドプレートとしての金属板14及び絶縁板16と、カソードガス導入管18と、カソードガス排出管20と、アノードガス導入管22と、アノードガス排出管24と、加湿器(A)26と、加湿器B(不図示)と、締め付け具28とを有する。燃料電池積層体12は、燃料電池セル10を20個積層したものであるが、燃料電池セル10の積層数は、少なくとも1個以上であればよい。   FIG. 1 is a schematic side view showing an example of the configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial schematic perspective view of the fuel cell system according to the embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 12 in which a plurality of fuel cells 10 are stacked, and a metal plate 14 as an end plate provided at both ends in the stacking direction of the fuel cell stack 12. And the insulating plate 16, the cathode gas introduction pipe 18, the cathode gas discharge pipe 20, the anode gas introduction pipe 22, the anode gas discharge pipe 24, the humidifier (A) 26, and the humidifier B (not shown). And a fastening tool 28. The fuel cell stack 12 is formed by stacking 20 fuel cells 10, but the number of fuel cells 10 may be at least one.

エンドプレートは、必ずしも金属板14及び絶縁板16である必要はなく、絶縁コートされた金属板であってもよい。金属板14は、プレッシャープレートであれば特に制限されるものではなく、例えば、アルミ板、ステンレス板等が用いられ、絶縁板16は、例えば、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂板等が用いられるが、上記これらに限定されるものではない。   The end plate is not necessarily the metal plate 14 and the insulating plate 16, but may be a metal plate coated with insulation. The metal plate 14 is not particularly limited as long as it is a pressure plate. For example, an aluminum plate, a stainless steel plate, or the like is used, and the insulating plate 16 is, for example, a resin plate such as phenol resin or polyphenylene sulfide. However, it is not limited to the above.

締め付け具28は、締め付けボルト30、固定台32を備える。固定台32に燃料電池積層体12を設置し、締め付けボルト30の締め付けにより、燃料電池積層体12に所定の締め付け圧が掛かり、各燃料電池セル10が固定される。   The fastening tool 28 includes a fastening bolt 30 and a fixing base 32. When the fuel cell stack 12 is installed on the fixing base 32 and the tightening bolts 30 are tightened, a predetermined tightening pressure is applied to the fuel cell stack 12, and each fuel cell 10 is fixed.

加湿器(A)26は、カソードガス導入管18及びカソードガス排出管20に接続され、不図示の加湿器Bは、アノードガス導入管22及びアノードガス排出管24に接続されている。   The humidifier (A) 26 is connected to the cathode gas introduction pipe 18 and the cathode gas discharge pipe 20, and the humidifier B (not shown) is connected to the anode gas introduction pipe 22 and the anode gas discharge pipe 24.

本実施形態に用いられる加湿器は、燃料電池積層体12に供給されるアノードガス、カソードガスの加湿を行うものであれば、加熱方式、超音波方式、気化方式、バブラ方式、水蒸気交換方式等種々の方式を採用することができる。本実施形態では、湿潤ガス(燃料電池積層体12から排出される反応ガス)に含有している水分を水蒸気交換膜により吸水し乾燥ガス(燃料電池積層体12へ供給される反応ガス)に水分を供給する水蒸気交換方式加湿器を例として説明する。水蒸気交換膜は、湿潤ガスから水分を吸水し、乾燥ガスに水分を供給させるものである。   As long as the humidifier used in the present embodiment humidifies the anode gas and cathode gas supplied to the fuel cell stack 12, a heating method, an ultrasonic method, a vaporization method, a bubbler method, a water vapor exchange method, etc. Various schemes can be employed. In the present embodiment, moisture contained in the wet gas (reaction gas discharged from the fuel cell stack 12) is absorbed by the water vapor exchange membrane, and moisture is supplied to the dry gas (reaction gas supplied to the fuel cell stack 12). As an example, a steam exchange type humidifier for supplying water will be described. The water vapor exchange membrane absorbs moisture from the wet gas and supplies moisture to the dry gas.

図3(イ),(ロ)は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。図3(イ),(ロ)に示すように、燃料電池積層体12は、積層方向に貫通形成されたカソードガス供給マニホールド34、カソードガス排出マニホールド36、アノードガス供給マニホールド38、アノードガス排出マニホールド40を有する。   3A and 3B are partial schematic cross-sectional views of the fuel cell system according to the embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 3A and 3B, the fuel cell stack 12 includes a cathode gas supply manifold 34, a cathode gas discharge manifold 36, an anode gas supply manifold 38, and an anode gas discharge manifold which are formed to penetrate in the stacking direction. 40.

図3(イ),(ロ)に示すように、カソードガス導入管18、カソードガス排出管20、アノードガス導入管22及びアノードガス排出管24は、エンドプレート(金属板14及び絶縁板16)を貫通して、燃料電池積層体12に接続されている。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the cathode gas introduction pipe 18, the cathode gas discharge pipe 20, the anode gas introduction pipe 22 and the anode gas discharge pipe 24 are end plates (metal plate 14 and insulating plate 16). And is connected to the fuel cell stack 12.

カソードガス導入管18内部のカソードガス導入部18aは、燃料電池積層体12のカソードガス供給マニホールド34と連通し、カソードガス排出管20内部のカソードガス排出部20aは、カソードガス排出マニホールド36と連通している。アノードガス導入管22内部のアノードガス導入部22aは、アノードガス供給マニホールド38と連通し、アノードガス排出管24内部のアノードガス排出部24aは、アノードガス排出マニホールド40と連通している。   The cathode gas introduction part 18 a inside the cathode gas introduction pipe 18 communicates with the cathode gas supply manifold 34 of the fuel cell stack 12, and the cathode gas discharge part 20 a inside the cathode gas discharge pipe 20 communicates with the cathode gas discharge manifold 36. is doing. The anode gas introduction part 22 a inside the anode gas introduction pipe 22 communicates with the anode gas supply manifold 38, and the anode gas discharge part 24 a inside the anode gas discharge pipe 24 communicates with the anode gas discharge manifold 40.

各導入管及び排出管の構成等は必ずしも上記に限定されるものではない。図4(イ),(ロ)は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。図4(イ),(ロ)に示すように、カソードガス導入管18、カソードガス排出管20、アノードガス導入管22及びアノードガス排出管24はエンドプレート(金属板14及び絶縁板16)に接続されている。このような場合、カソードガス供給マニホールド34と連通するカソードガス導入部18a、カソードガス排出マニホールド36と連通するカソードガス排出部20a、アノードガス供給マニホールド38と連通するアノードガス導入部22a、アノードガス排出マニホールド40と連通するアノードガス排出部24aが、エンドプレートに直接形成される。   The configuration and the like of each introduction pipe and discharge pipe are not necessarily limited to the above. 4A and 4B are partial schematic cross-sectional views of a fuel cell system according to another embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 4A and 4B, the cathode gas introduction pipe 18, the cathode gas discharge pipe 20, the anode gas introduction pipe 22 and the anode gas discharge pipe 24 are provided on the end plate (metal plate 14 and insulating plate 16). It is connected. In such a case, the cathode gas introduction portion 18a communicating with the cathode gas supply manifold 34, the cathode gas discharge portion 20a communicating with the cathode gas discharge manifold 36, the anode gas introduction portion 22a communicating with the anode gas supply manifold 38, and the anode gas discharge An anode gas discharge portion 24a communicating with the manifold 40 is formed directly on the end plate.

また、エンドプレートに形成されたカソードガス導入部18aはカソードガス導入管18のカソードガス導入部18aと、エンドプレートに形成されたカソードガス排出部20aはカソードガス排出管20のカソードガス排出部20aと連通し、エンドプレートに形成されたアノードガス導入部22aはアノードガス導入管22のアノードガス導入部22aと、エンドプレートに形成されたアノードガス排出部24aはアノードガス排出管24のアノードガス排出部24aと連通する。   The cathode gas introduction part 18 a formed on the end plate is a cathode gas introduction part 18 a of the cathode gas introduction pipe 18, and the cathode gas discharge part 20 a formed on the end plate is a cathode gas discharge part 20 a of the cathode gas discharge pipe 20. The anode gas introduction part 22a formed in the end plate is an anode gas introduction part 22a of the anode gas introduction pipe 22, and the anode gas discharge part 24a formed in the end plate is an anode gas discharge of the anode gas discharge pipe 24. It communicates with the part 24a.

図5は、参考例として、図3(イ)の点線枠Rにおける燃料電池システムの一部模式断面図である。図5に示すように、エンドプレート(金属板14及び絶縁板16)内のカソードガス導入部18aは、カソードガス供給マニホールド34に面する側(図5に示す点線A)からカソードガス導入部18aを通るカソードガスの上流側に向かって(図4に示す矢印B)下るように傾斜している。エンドプレート内のカソードガス導入部18aの傾斜とは、カソードガス導入部18aの上面及び下面(側面も)がカソードガス供給マニホールド34に面する側からカソードガスの上流側に向かって下るように傾斜していることを意味する。エンドプレート内のアノードガス導入部22aも同様である。 5, as a reference example, which is a part schematic cross-sectional view of a fuel cell system in the dotted frame R in FIG. 3 (b). As shown in FIG. 5, the cathode gas introduction part 18a in the end plate (metal plate 14 and insulating plate 16) is formed from the side facing the cathode gas supply manifold 34 (dotted line A shown in FIG. 5). It inclines so that it may go down toward the upstream of the cathode gas which passes (arrow B shown in FIG. 4). The inclination of the cathode gas introduction part 18a in the end plate is such that the upper and lower surfaces (and the side faces) of the cathode gas introduction part 18a are lowered from the side facing the cathode gas supply manifold 34 toward the upstream side of the cathode gas. Means that The same applies to the anode gas introduction part 22a in the end plate.

参考例では、エンドプレート内のカソードガス導入部18a又はアノードガス導入部22aのうち少なくともいずれか一方が、ガス供給マニホールドに面する側からガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜していればよい。しかし、カソードガスとして空気が使用される場合、反応効率の点で、空気は、アノードガス(例えば、水素等)より多く燃料電池積層体12に供給される。そのため、カソードガス導入部18aに流れるカソードガスの流速は、アノードガス導入部22aに流れるアノードガスの流速より早い。したがって、カソードガス導入部18aに凝縮水が発生すると、流速の早いカソードガスに流され、燃料電池積層体12内に流入し易い。したがって、エンドプレート内のカソードガス導入部18aが、ガス供給マニホールドに面する側からガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜していることが好ましい。 In this reference example , at least one of the cathode gas introduction part 18a and the anode gas introduction part 22a in the end plate descends from the side facing the gas supply manifold toward the upstream side of the reaction gas passing through the gas introduction part. So long as it is inclined. However, when air is used as the cathode gas, air is supplied to the fuel cell stack 12 more than the anode gas (for example, hydrogen) in terms of reaction efficiency. Therefore, the flow velocity of the cathode gas flowing through the cathode gas introduction portion 18a is faster than the flow velocity of the anode gas flowing through the anode gas introduction portion 22a. Therefore, when condensed water is generated in the cathode gas introduction portion 18a, it is flowed into the cathode gas having a high flow rate and easily flows into the fuel cell stack 12. Therefore, it is preferable that the cathode gas introduction part 18a in the end plate is inclined so as to descend from the side facing the gas supply manifold toward the upstream side of the reaction gas passing through the gas introduction part.

図6は、参考例として、図3(イ)の点線枠Rにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。エンドプレート内のカソードガス導入部18aは、カソードガス供給マニホールド34に面する側からカソードガス導入部18aを通るカソードガスの上流側に向かって下るように傾斜していれば、図6に示すように、例えば、エンドプレート内のカソードガス導入部18aの一部に平坦部を有していてもよい。エンドプレート内のアノードガス導入部22aも同様である。 6, as a reference example, which is a part schematic cross-sectional view showing another example of a fuel cell system in the dotted frame R in FIG. 3 (b). If the cathode gas introduction part 18a in the end plate is inclined so as to descend from the side facing the cathode gas supply manifold 34 toward the upstream side of the cathode gas passing through the cathode gas introduction part 18a, as shown in FIG. In addition, for example, a part of the cathode gas introduction part 18a in the end plate may have a flat part. The same applies to the anode gas introduction part 22a in the end plate.

上記これらの構成によって、反応ガスが、エンドプレート内のガス導入部を通る際に、放熱等の影響を受けることによって、エンドプレート内のガス導入部に凝縮水が発生しても、燃料電池積層体12内に流入することを抑制することができる。   Even if condensed water is generated in the gas introduction part in the end plate by the influence of heat dissipation or the like when the reaction gas passes through the gas introduction part in the end plate by the above-described configuration, the fuel cell stack Inflow into the body 12 can be suppressed.

また、カソードガス導入部18aの傾斜は、研削、金型等により形成することができる。また、図5,6に示すように、エンドプレート内のカソードガス導入管18(エンドプレート内のカソードガス排出管20、アノードガス導入管22、アノードガス排出管24も同様)の外部形状は、燃料電池積層体12に接続する際の位置決めを容易にすることができる点で、エンドプレートの端部から燃料電池積層体12に向かって幅が細くなるような段差が形成されていることが好ましい。アノードガス導入管22、カソードガス排出管20、アノードガス排出管24も同様である。このような段差は、研削、金型等により形成される。ガス導入管、ガス排出管が嵌挿されるエンドプレートも同様に、研削、金型等により段差が形成される。   Further, the inclination of the cathode gas introducing portion 18a can be formed by grinding, a mold or the like. 5 and 6, the external shape of the cathode gas introduction pipe 18 in the end plate (the cathode gas discharge pipe 20, the anode gas introduction pipe 22 and the anode gas discharge pipe 24 in the end plate are the same) is as follows. In order to facilitate positioning when connecting to the fuel cell stack 12, it is preferable that a step is formed so that the width becomes narrower from the end of the end plate toward the fuel cell stack 12. . The same applies to the anode gas introduction pipe 22, the cathode gas discharge pipe 20, and the anode gas discharge pipe 24. Such a step is formed by grinding, a mold or the like. Similarly, the end plate into which the gas introduction pipe and the gas discharge pipe are inserted is stepped by grinding, a mold or the like.

参考例では、エンドプレート内のガス導入部が、上記のように傾斜していれば、エンドプレート以外のガス導入部は、必ずしも傾斜等する必要はないが、凝縮した水滴が落下するように垂直方向下方に形成されることが好ましい。 In this reference example , if the gas introduction part in the end plate is inclined as described above, the gas introduction part other than the end plate is not necessarily inclined, but the condensed water droplets fall. Preferably, it is formed vertically downward.

図7は、図3(イ)の点線枠Rにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。図7に示すように、エンドプレート内のカソードガス導入部底面18bとカソードガス供給マニホールド底面34aとの境界部に、カソードガス供給マニホールド底面34aがエンドプレート内のカソードガス導入部底面18bより垂直方向上方となる段差42aが形成されていることが好ましい。また、図7に示すように、エンドプレート内のカソードガス導入部上面18cとカソードガス供給マニホールド上面34bとの境界部に、カソードガス供給マニホールド上面34bがエンドプレート内のカソードガス導入部上面18cより垂直方向下方となる段差42bが形成されていることが好ましい。図7に示すように、段差42a,42bが両方形成されていることが好ましいが、少なくともいずれか一方であってもよい。上記段差は、エンドプレート内のガス導入部に発生した凝縮水がガス供給マニホールド内へ流入することを抑制する防壁となる。   FIG. 7 is a partial schematic cross-sectional view showing another example of the fuel cell system in the dotted line frame R of FIG. As shown in FIG. 7, the cathode gas supply manifold bottom surface 34a is perpendicular to the cathode gas introduction bottom surface 18b in the end plate at the boundary between the cathode gas introduction bottom surface 18b and the cathode gas supply manifold bottom surface 34a in the end plate. It is preferable that an upper step 42a is formed. Further, as shown in FIG. 7, the cathode gas supply manifold upper surface 34b is located at the boundary between the cathode gas introduction portion upper surface 18c and the cathode gas supply manifold upper surface 34b in the end plate than the cathode gas introduction portion upper surface 18c in the end plate. It is preferable that a step 42b that is vertically downward is formed. As shown in FIG. 7, it is preferable that both the steps 42a and 42b are formed, but at least one of them may be formed. The level difference serves as a barrier for preventing the condensed water generated in the gas introduction part in the end plate from flowing into the gas supply manifold.

本実施形態では、エンドプレート内のカソードガス導入部18aについて説明したが、図3(ロ)に示すエンドプレート内のアノードガス導入部22aも図5,6において説明した傾斜及び図7において説明した段差を有することが好ましい。また、本実施形態におけるエンドプレート内のガス導入部の傾斜角度、段差幅は、特に制限されるものではない。   In the present embodiment, the cathode gas introduction portion 18a in the end plate has been described. However, the anode gas introduction portion 22a in the end plate shown in FIG. 3B is also described in the inclination described in FIGS. It is preferable to have a step. Further, the inclination angle and step width of the gas introduction part in the end plate in the present embodiment are not particularly limited.

図8は、本実施形態で用いられる燃料電池セルの構成の一例を示す模式断面図である。図8に示すように、本実施形態で用いられる燃料電池セル10は、膜−電極アッセンブリ44と、膜−電極アッセンブリ44を介して配置される一対の燃料電池用セパレータとしてのアノード極セパレータ46、カソード極セパレータ48とを備える。膜−電極アッセンブリ44は、電解質膜50と、電解質膜50を挟持するアノード極52及びカソード極54とを備えている。また、アノード極セパレータ46とカソード極セパレータ48との間には、燃料電池セパレータ同士を接着する接着剤56が設けられている。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the fuel battery cell used in the present embodiment. As shown in FIG. 8, the fuel cell 10 used in the present embodiment includes a membrane-electrode assembly 44, and an anode electrode separator 46 as a pair of fuel cell separators disposed via the membrane-electrode assembly 44. A cathode separator 48. The membrane-electrode assembly 44 includes an electrolyte membrane 50, and an anode 52 and a cathode 54 that sandwich the electrolyte membrane 50. In addition, an adhesive 56 for bonding the fuel cell separators is provided between the anode separator 46 and the cathode separator 48.

図9(イ)は、本実施形態に用いられるアノード極セパレータの構成の一例を示す模式平面図であり、図9(ロ)は、本実施形態に用いられるカソード極セパレータの構成の一例を示す模式平面図である。   FIG. 9A is a schematic plan view showing an example of the configuration of the anode separator used in this embodiment, and FIG. 9B shows an example of the configuration of the cathode separator used in this embodiment. It is a schematic plan view.

図9(イ),(ロ)に示すように、アノード極セパレータ46及びカソード極セパレータ48はそれぞれ、反応ガス流路としてのアノードガス流路58又はカソードガス流路60、カソードガス供給マニホールド孔62、カソードガス排出マニホールド孔64、アノードガス供給マニホールド孔66、アノードガス排出マニホールド孔68を備える。   As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the anode separator 46 and the cathode separator 48 are respectively an anode gas passage 58 or a cathode gas passage 60 as a reaction gas passage, and a cathode gas supply manifold hole 62. A cathode gas discharge manifold hole 64, an anode gas supply manifold hole 66, and an anode gas discharge manifold hole 68.

燃料電池セル10を積層する際に、隣接するアノード極セパレータ46及びカソード極セパレータ48のカソードガス供給マニホールド孔62を重ね合わせ、また、カソードガス排出マニホールド孔64を重ね合わせることにより、図3(イ)に示すような、積層方向に連通したカソードガス供給マニホールド34、カソードガス排出マニホールド36がそれぞれ形成される。同様に、アノードガス供給マニホールド孔66を重ね合わせ、また、アノードガス排出マニホールド孔68を重ね合わせることにより、図3(ロ)に示すような、積層方向に連通したアノードガス供給マニホールド38、アノードガス排出マニホールド40がそれぞれ形成される。   When the fuel cells 10 are stacked, the cathode gas supply manifold holes 62 of the adjacent anode electrode separator 46 and cathode electrode separator 48 are overlapped, and the cathode gas discharge manifold hole 64 is overlapped, so that FIG. The cathode gas supply manifold 34 and the cathode gas discharge manifold 36 that are communicated in the stacking direction are formed as shown in FIG. Similarly, by overlapping the anode gas supply manifold hole 66 and overlapping the anode gas discharge manifold hole 68, the anode gas supply manifold 38 and the anode gas communicated in the stacking direction as shown in FIG. Each discharge manifold 40 is formed.

次に、燃料電池システムの反応ガスの流れについて説明する。不図示の加湿器Bにより加湿されたアノードガスは、図3(ロ)に示すアノードガス導入部22aを通り、エンドプレート(金属板14、絶縁板16)を介して燃料電池積層体12のアノードガス供給マニホールド38に導入され、各燃料電池セル10に供給される。燃料電池セル10に供給されたアノードガスは、図9(イ)に示すアノードガス供給マニホールド孔66を介してアノードガス流路58を通り、燃料電池セル10の発電に利用される。発電に利用されなかったアノードガスは、アノードガス流路58から、アノードガス排出マニホールド孔68を介して、図3(ロ)に示すアノードガス排出マニホールド40、アノードガス排出部24aを通り、不図示の加湿器Bに導入される。   Next, the flow of the reaction gas in the fuel cell system will be described. The anode gas humidified by the humidifier B (not shown) passes through the anode gas introduction part 22a shown in FIG. 3 (b), and passes through the end plate (metal plate 14 and insulating plate 16) to the anode of the fuel cell stack 12. It is introduced into the gas supply manifold 38 and supplied to each fuel cell 10. The anode gas supplied to the fuel cell 10 passes through the anode gas passage 58 via the anode gas supply manifold hole 66 shown in FIG. The anode gas that has not been used for power generation passes through the anode gas discharge manifold hole 68 and the anode gas discharge manifold 24a shown in FIG. To the humidifier B.

カソードガスも同様に、図1に示す加湿器(A)26により加湿されたカソードガスが、図3(イ)に示すカソードガス導入部18aを通り、エンドプレートを介して燃料電池積層体12のカソードガス供給マニホールド34に導入され、各燃料電池セル10に供給される。燃料電池セル10に供給されたカソードガスは、図9(ロ)に示すカソードガス供給マニホールド孔62を介してカソードガス流路60を通り、燃料電池セル10の発電に利用される。発電に利用されなかったカソードガスは、カソードガス流路60から、カソードガス排出マニホールド孔64を介して、図3(イ)に示すカソードガス排出マニホールド36、カソードガス排出部20aを通り、加湿器(A)26に導入される。   Similarly, the cathode gas humidified by the humidifier (A) 26 shown in FIG. 1 passes through the cathode gas introduction part 18a shown in FIG. It is introduced into the cathode gas supply manifold 34 and supplied to each fuel cell 10. The cathode gas supplied to the fuel cell 10 passes through the cathode gas flow path 60 via the cathode gas supply manifold hole 62 shown in FIG. 9B, and is used for power generation of the fuel cell 10. The cathode gas not used for power generation passes from the cathode gas passage 60 through the cathode gas discharge manifold hole 64 to the cathode gas discharge manifold 36 and the cathode gas discharge portion 20a shown in FIG. (A) Introduced in 26.

加湿器(A)26,加湿器Bによるアノードガス、カソードガスの加湿方法の一例を説明する。燃料電池積層体から排出された水分を含んだカソードガス(湿潤ガス)が加湿器(A)26に導入される。加湿器(A)26に導入された湿潤ガスは、加湿器A(26)内の水蒸気交換膜の一方の面に接触し、湿潤ガス中の水分が水蒸気交換膜内に吸水され、蓄えられる。一方で、燃料電池積層体に供給されるカソードガス(乾燥ガス)が加湿器(A)26に導入される。加湿器(A)26に導入された乾燥ガスが、水蒸気交換膜のもう一方の面に接触することによって、水蒸気交換膜内に蓄えられている水分が乾燥ガスに供給され、加湿される。アノードガスの加湿も、加湿器Bにより、上記と同様に行われる。   An example of the humidification method of the anode gas and the cathode gas by the humidifier (A) 26 and the humidifier B will be described. Cathode gas (wet gas) containing moisture discharged from the fuel cell stack is introduced into the humidifier (A) 26. The wet gas introduced into the humidifier (A) 26 comes into contact with one surface of the water vapor exchange membrane in the humidifier A (26), and moisture in the wet gas is absorbed and stored in the water vapor exchange membrane. On the other hand, the cathode gas (dry gas) supplied to the fuel cell stack is introduced into the humidifier (A) 26. When the dry gas introduced into the humidifier (A) 26 comes into contact with the other surface of the water vapor exchange membrane, the water stored in the water vapor exchange membrane is supplied to the dry gas and humidified. The humidification of the anode gas is performed by the humidifier B in the same manner as described above.

図10(イ),(ロ)は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。凝縮水が燃料電池積層体12内に流入することを効果的に抑制することができる点で、図10(イ),(ロ)に示すように、エンドプレート内のカソードガス排出部20a及びアノードガス排出部24aのうち少なくともいずれか一方は、ガス排出マニホールドに面する側からガス排出部を通る反応ガスの下流側に向かって下るように傾斜していることが好ましい。   FIGS. 10A and 10B are partial schematic cross-sectional views of a fuel cell system according to another embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 10A and 10B, the cathode gas discharge part 20a and the anode in the end plate can be effectively suppressed from flowing in the condensed water into the fuel cell stack 12. It is preferable that at least one of the gas discharge portions 24a is inclined so as to descend from the side facing the gas discharge manifold toward the downstream side of the reaction gas passing through the gas discharge portion.

図11は、図10(イ)の点線枠Rにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。図11に示すようにカソードガス排出部20a(アノードガス排出部24aも同様)も、エンドプレート内のカソードガス排出部底面20bとカソードガス排出マニホールド底面36aとの境界部に、カソードガス排出マニホールド底面36aがエンドプレート内のカソードガス排出部底面20bより垂直方向上方となる段差42aが形成されていることが好ましい。また、図11に示すように、エンドプレート内のカソードガス排出部上面20cとカソードガス排出マニホールド上面36bとの境界部に、カソードガス排出マニホールド上面36bがエンドプレート内のカソードガス排出部上面20cより垂直方向下方となる段差42bが形成されていることが好ましい。図11に示すように、段差42a,42bが両方形成されていることが好ましいが、少なくともいずれか一方であってもよい。   FIG. 11 is a partial schematic cross-sectional view showing another example of the fuel cell system in the dotted line frame R of FIG. As shown in FIG. 11, the cathode gas discharge part 20a (the same applies to the anode gas discharge part 24a) is also provided on the boundary between the cathode gas discharge part bottom face 20b and the cathode gas discharge manifold bottom face 36a in the end plate. Preferably, a step 42a is formed so that 36a is vertically above the bottom surface 20b of the cathode gas discharge portion in the end plate. As shown in FIG. 11, the cathode gas discharge manifold upper surface 36b is located at the boundary between the cathode gas discharge portion upper surface 20c and the cathode gas discharge manifold upper surface 36b in the end plate than the cathode gas discharge portion upper surface 20c in the end plate. It is preferable that a step 42b that is vertically downward is formed. As shown in FIG. 11, it is preferable that both the steps 42a and 42b are formed, but at least one of them may be formed.

燃料電池システムのその他の構成について説明する。本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータ(アノード極セパレータ46、カソード極セパレータ48)は、金属系セパレータ、カーボン系セパレータ等特に制限されるものではない。   Other configurations of the fuel cell system will be described. The fuel cell separator (anode electrode separator 46 and cathode electrode separator 48) used in the present embodiment is not particularly limited, such as a metal separator or a carbon separator.

本実施形態に用いられる膜−電極アッセンブリ44を構成する電解質膜50は、電子伝達性を有さずプロトン伝導性を有するものであれば特に制限されるものではない。例えば、パーフルオロスルホン酸系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜等が挙げられる。   The electrolyte membrane 50 constituting the membrane-electrode assembly 44 used in the present embodiment is not particularly limited as long as it does not have electron transfer properties but has proton conductivity. For example, a perfluorosulfonic acid resin film, a copolymer film of a trifluorostyrene derivative, a polybenzimidazole film impregnated with phosphoric acid, an aromatic polyether ketone sulfonic acid film, and the like can be given.

また、膜−電極アッセンブリ44を構成するアノード極52及びカソード極54はそれぞれ、触媒層と拡散層とを備える。   Each of the anode 52 and the cathode 54 constituting the membrane-electrode assembly 44 includes a catalyst layer and a diffusion layer.

拡散層は反応ガスの拡散性が高い材料であれば特に制限されるものではない。例えば、カーボンクロス、カーボンペーパ等の多孔質カーボン材料等が挙げられる。   The diffusion layer is not particularly limited as long as it is a material having a high reaction gas diffusibility. Examples thereof include porous carbon materials such as carbon cloth and carbon paper.

触媒層は、例えば、白金、ルテニウム等の金属触媒を担持したカーボンとパーフルオロスルホン酸系の電解質等とを混合して拡散層、又は電解質膜上に成膜したものである。上記カーボンとしては、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック等が用いられる。   The catalyst layer is, for example, formed by mixing carbon carrying a metal catalyst such as platinum or ruthenium with a perfluorosulfonic acid-based electrolyte or the like on a diffusion layer or an electrolyte membrane. Examples of the carbon include carbon black such as acetylene black, furnace black, channel black, and thermal black.

このように、本実施形態に係る燃料電池システムは、エンドプレート内のガス導入部が、ガス供給マニホールドに面する側からガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜していることにより、少なくともガス導入部で発生した凝縮水が燃料電池内に流入することを簡易な構成で抑制することができる。   Thus, the fuel cell system according to the present embodiment is inclined such that the gas introduction part in the end plate is lowered from the side facing the gas supply manifold toward the upstream side of the reaction gas passing through the gas introduction part. Therefore, at least the condensed water generated in the gas introduction part can be prevented from flowing into the fuel cell with a simple configuration.

上記本実施形態に係る燃料電池セル及び燃料電池積層体は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等として使用することができる。   The fuel cell and the fuel cell laminate according to the present embodiment can be used as, for example, a small power source for mobile devices such as a mobile phone and a portable personal computer, a power source for automobiles, and a household power source.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す模式側面図である。1 is a schematic side view illustrating an example of a configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式斜視図である。1 is a partial schematic perspective view of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。1 is a partial schematic cross-sectional view of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。It is a partial schematic cross section of the fuel cell system concerning other embodiments of the present invention. 参考例として、図3(イ)の点線枠Rにおける燃料電池システムの一部模式断面図である。 As a reference example, it is a partial schematic cross-sectional view of the fuel cell system in a dotted frame R in FIG. 参考例として、図3(イ)の点線枠Rにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。 As a reference example, it is a partial schematic cross-sectional view showing another example of a fuel cell system in a dotted frame R in FIG. 図3(イ)の点線枠Rにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。It is a partial schematic cross section which shows another example of the fuel cell system in the dotted-line frame R of Fig.3 (a). 本実施形態で用いられる燃料電池セルの構成の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of a structure of the fuel battery cell used by this embodiment. 本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータの構成の一例を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of a structure of the separator for fuel cells used for this embodiment. 本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。It is a partial schematic cross section of the fuel cell system concerning other embodiments of the present invention. 図10(イ)の点線枠Rにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。FIG. 11 is a partial schematic cross-sectional view showing another example of the fuel cell system in a dotted frame R in FIG. 一般的な燃料電池システムの構成を示す一部模式断面図である。1 is a partial schematic cross-sectional view showing a configuration of a general fuel cell system.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池システム、10,70 燃料電池セル、12,72 燃料電池積層体、14 金属板、16 絶縁板、18 カソードガス導入管、18a カソードガス導入部、18b カソードガス導入部底面、18c カソードガス導入部上面、20 カソードガス排出管、20a カソードガス排出部、20b カソードガス排出部底面、20c カソードガス排出部上面、22 アノードガス導入管、22a アノードガス導入部、24 アノードガス排出管、24a アノードガス排出部、28 締め付け具、30 ボルト、32 固定台、34 カソードガス供給マニホールド、34a カソードガス供給マニホールド底面、34b カソードガス供給マニホールド上面、36 カソードガス排出マニホールド、36a カソードガス排出マニホールド底面、36b カソードガス排出マニホールド上面、38 アノードガス供給マニホールド、40 アノードガス排出マニホールド、42a,42b 段差、44 膜−電極アッセンブリ、46 アノード極セパレータ、48 カソード極セパレータ、50 電解質膜、52 アノード極、54 カソード極、56 接着剤、58 アノードガス流路、60 カソードガス流路、62 カソードガス供給マニホールド孔、64 カソードガス排出マニホールド孔、66 アノードガス供給マニホールド孔、68 アノードガス排出マニホールド孔、74a,74b エンドプレート、76 ガス導入管、76a ガス導入部、78 ガス排出管、78a ガス排出部、80 ガス供給マニホールド、82 ガス排出マニホールド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 10,70 Fuel cell, 12,72 Fuel cell laminated body, 14 Metal plate, 16 Insulation plate, 18 Cathode gas introduction pipe, 18a Cathode gas introduction part, 18b Cathode gas introduction part bottom face, 18c Cathode gas Introduction part upper surface, 20 cathode gas discharge pipe, 20a cathode gas discharge part, 20b cathode gas discharge part bottom face, 20c cathode gas discharge part top face, 22 anode gas introduction pipe, 22a anode gas introduction part, 24 anode gas discharge pipe, 24a anode Gas exhaust, 28 Clamp, 30 Volt, 32 Fixing base, 34 Cathode gas supply manifold, 34a Cathode gas supply manifold bottom surface, 34b Cathode gas supply manifold top surface, 36 Cathode gas exhaust manifold, 36a Cathode gas exhaust manifold Bottom surface, 36b top surface of cathode gas discharge manifold, 38 anode gas supply manifold, 40 anode gas discharge manifold, 42a, 42b step, 44 membrane-electrode assembly, 46 anode electrode separator, 48 cathode electrode separator, 50 electrolyte membrane, 52 anode electrode , 54 Cathode electrode, 56 Adhesive, 58 Anode gas flow path, 60 Cathode gas flow path, 62 Cathode gas supply manifold hole, 64 Cathode gas discharge manifold hole, 66 Anode gas supply manifold hole, 68 Anode gas discharge manifold hole, 74a 74b End plate, 76 gas introduction pipe, 76a gas introduction section, 78 gas exhaust pipe, 78a gas exhaust section, 80 gas supply manifold, 82 gas exhaust manifold.

Claims (4)

燃料電池セルを複数層積層した燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、前記エンドプレート内を通り、前記燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス供給マニホールドと連通するガス導入部と、前記エンドプレート内を通り、前記燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス排出マニホールドと連通するガス排出部と、を有し、
前記エンドプレート内のガス導入部は、前記ガス供給マニホールドに面する側から前記ガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜し、
前記エンドプレート内のガス導入部の底面と前記ガス供給マニホールドの底面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの底面が前記エンドプレート内のガス導入部の底面より垂直方向上方となる段差が形成され、
前記エンドプレート内のガス導入部の上面と前記ガス供給マニホールドの上面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの上面が前記エンドプレート内のガス導入部の上面より垂直方向下方となる段差が形成され、
前記燃料電池積層体の積層方向は、前記燃料電池積層体を載置する載置面に対して平行な方向であり、前記垂直方向は、前記載置面に対して垂直な方向であることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell stack in which a plurality of fuel battery cells are stacked, end plates provided at both ends in the stacking direction of the fuel cell stack, and through the end plates, the fuel cell stack is formed to penetrate in the stacking direction of the fuel cell stack A gas introduction part that communicates with the gas supply manifold, and a gas discharge part that passes through the end plate and communicates with a gas discharge manifold that is formed through the fuel cell stack in the stacking direction;
The gas introduction part in the end plate is inclined so as to descend from the side facing the gas supply manifold toward the upstream side of the reaction gas passing through the gas introduction part,
A step is formed at the boundary between the bottom surface of the gas introduction portion in the end plate and the bottom surface of the gas supply manifold so that the bottom surface of the gas supply manifold is vertically above the bottom surface of the gas introduction portion in the end plate. ,
A step is formed at the boundary between the upper surface of the gas introduction portion in the end plate and the upper surface of the gas supply manifold so that the upper surface of the gas supply manifold is vertically lower than the upper surface of the gas introduction portion in the end plate. ,
The stacking direction of the fuel cell stack is a direction parallel to a mounting surface on which the fuel cell stack is mounted, and the vertical direction is a direction perpendicular to the mounting surface. A fuel cell system.
請求項1記載の燃料電池システムであって、前記エンドプレート内のガス排出部は、前記ガス排出マニホールドに面する側から前記ガス排出部を通る反応ガスの下流側に向かって下るように傾斜していることを特徴とする燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the gas discharge portion in the end plate is inclined so as to descend from the side facing the gas discharge manifold toward the downstream side of the reaction gas passing through the gas discharge portion. A fuel cell system characterized by comprising: 請求項2記載の燃料電池システムであって、前記エンドプレート内のガス排出部の底面と前記ガス排出マニホールドの底面との境界部に、前記ガス排出マニホールドの底面が前記エンドプレート内のガス排出部の底面より前記垂直方向上方となる段差が形成されていることを特徴とする燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 2, wherein a bottom surface of the gas discharge manifold in the end plate is located at a boundary portion between a bottom surface of the gas discharge portion in the end plate and a bottom surface of the gas discharge manifold. fuel cell system, characterized in that a step serving as the vertical above the bottom of are formed. 請求項2又は3記載の燃料電池システムであって、前記エンドプレート内のガス排出部の上面と前記ガス排出マニホールドの上面との境界部に、前記ガス排出マニホールドの上面が前記エンドプレート内のガス排出部の上面より前記垂直方向下方となる段差が形成されていることを特徴とする燃料電池システム。 4. The fuel cell system according to claim 2, wherein an upper surface of the gas discharge manifold is located at a boundary portion between an upper surface of the gas discharge portion in the end plate and an upper surface of the gas discharge manifold. fuel cell system, wherein a level difference from the upper surface of the discharge section becomes the vertical downward is formed.
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