JP4704878B2 - 平板型燃料電池スタック - Google Patents
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Description
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例は、さらに、前記第1のセパレータに酸化剤ガスを供給する少なくとも1つの第1の酸化剤ガス供給主経路と、前記第2のセパレータに酸化剤ガスを供給する少なくとも1つの第2の酸化剤ガス供給主経路と、前記第1のセパレータからの酸化剤ガスを排出する少なくとも1つの第1の酸化剤ガス排出主経路と、前記第2のセパレータからの酸化剤ガスを排出する少なくとも1つの第2の酸化剤ガス排出主経路と、前記第1のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の酸化剤ガス供給口と前記第1の酸化剤ガス供給主経路とをつなぐ少なくとも1つの第1の酸化剤ガス供給分岐経路と、前記第2のセパレータ毎に配置された、前記第2のセパレータの第2の酸化剤ガス供給口と前記第2の酸化剤ガス供給主経路とをつなぐ少なくとも1つの第2の酸化剤ガス供給分岐経路と、前記第1のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の酸化剤ガス排出口と前記第1の酸化剤ガス排出主経路とをつなぐ少なくとも1つの第1の酸化剤ガス排出分岐経路と、前記第2のセパレータ毎に配置された、前記第2のセパレータの第2の酸化剤ガス排出口と前記第2の酸化剤ガス排出主経路とをつなぐ少なくとも1つの第2の酸化剤ガス排出分岐経路とを有するものである。
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例において、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路とは、前記平板型燃料電池の積層方向に沿って配置されるものである。
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例において、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路は、前記平板型燃料電池の積層方向に沿って配置されるものである。
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例において、前記第1のセパレータは、第1の燃料ガス流路と、この第1の燃料ガス流路とつながる少なくとも1つの第1の燃料ガス供給口と、前記第1の燃料ガス流路とつながる少なくとも1つの第1の燃料ガス排出口とを有し、前記第2のセパレータは、第2の燃料ガス流路と、この第2の燃料ガス流路とつながる少なくとも1つの第2の燃料ガス供給口と、前記第2の燃料ガス流路とつながる少なくとも1つの第2の燃料ガス排出口とを有するものである。
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例は、さらに、さらに、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータに燃料ガスを供給する少なくとも1つの燃料ガス供給主経路と、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータからの燃料ガスを排出する少なくとも1つの燃料ガス排出主経路と、前記第1、第2のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の燃料ガス供給口または前記第2のセパレータの第2の燃料ガス供給口と前記燃料ガス供給主経路とをつなぐ少なくとも1つの燃料ガス供給分岐経路と、前記第1、第2のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の燃料ガス排出口または前記第2のセパレータの第2の燃料ガス排出口と前記燃料ガス排出主経路とをつなぐ少なくとも1つの燃料ガス排出分岐経路とを有するものである。
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例において、前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路とは、前記平板型燃料電池の積層方向に沿って配置されるものである。
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例は、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用し、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路を、それぞれ金属からなる管と絶縁材料からなる管とを交互に積層して管状に成形することにより、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路が各平板型燃料電池同士の電気的な経路とならないようにしたものである。
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例は、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用し、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路を、それぞれ絶縁材料を用いて管状に成形することにより、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路が各平板型燃料電池同士の電気的な経路とならないようにしたものである。
また、本発明の平板型燃料電池スタックの1構成例は、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として内部マニホールド方式を採用し、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路を、それぞれ各セパレータに設けられた貫通穴と各セパレータ間に存在する絶縁部材に設けられた貫通穴とによって管状に成形することにより、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路が各平板型燃料電池同士の電気的な経路とならないようにしたものである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す斜視図である。図1において、1は燃料電池スタックに対して酸化剤ガスを図1の左側から供給する左供給主経路(第1の酸化剤ガス供給主経路)、1’は燃料電池スタックに対して酸化剤ガスを図1の右側から供給する右供給主経路(第2の酸化剤ガス供給主経路)、2は燃料電池スタックの右側から排出された酸化剤ガスが流入する右排出主経路(第1の酸化剤ガス排出主経路)、2’は燃料電池スタックの左側から排出された酸化剤ガスが流入する左排出主経路(第2の酸化剤ガス排出主経路)、3は酸化剤ガス、4は酸化剤ガスの左供給分岐経路(第1の酸化剤ガス供給分岐経路)、4’は酸化剤ガスの右供給分岐経路(第2の酸化剤ガス供給分岐経路)、5は酸化剤ガスの右排出分岐経路(第1の酸化剤ガス排出分岐経路)、5’は酸化剤ガスの左排出分岐経路(第2の酸化剤ガス排出分岐経路)、6は燃料ガスの供給主経路、7は燃料ガスの排出主経路、8は燃料ガス、9は燃料ガスの供給分岐経路、10は燃料ガスの排出分岐経路、11は酸化剤ガス3の供給を左側から受けて酸化剤ガス3を右側に排出する左供給右排出セパレータ(第1のセパレータ)、11’は酸化剤ガス3の供給を右側から受けて酸化剤ガス3を左側に排出する右供給左排出セパレータ(第2のセパレータ)、12は平板型燃料電池、13は平板型燃料電池12を対称に分割する分割線、14,14’は酸化剤ガスの供給口、15,15’は酸化剤ガスの排出口、16は燃料ガスの供給口、17は燃料ガスの排出口である。
本実施の形態が図12に示した従来の平板型燃料電池スタックと大きく異なる点は、酸化剤ガス3の供給排出方向が周期的に略反転することである。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図4は、本発明の第2の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す斜視図である。第1の実施の形態では、燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用したが、本実施の形態は燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として内部マニホールド方式を採用したものである。
こうして、内部マニホールド方式の平板型燃料電池スタックにおいても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図5は、本発明の第3の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す斜視図であり、図1と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式は、外部マニホールド方式である。
燃料ガス8の供給排出経路は第1の実施の形態と同じである。
なお、酸化剤ガスの左供給主経路1と右供給主経路1’とを3つ以上設け、またセパレータ11,11’の酸化剤ガスの供給口と左供給分岐経路4と右供給分岐経路4’とをセパレータ毎に3つ以上設けるようにしてもよい。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。図7は、本発明の第4の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す斜視図であり、図4と同様の構成には同一の符号を付してある。第3の実施の形態では、燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用したが、本実施の形態は燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として内部マニホールド方式を採用したものである。
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。図8は、本発明の第5の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す斜視図であり、図1、図5と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式は、外部マニホールド方式である。
燃料ガス8の供給排出経路は第1の実施の形態と同じである。
なお、酸化剤ガスの右排出主経路2と左排出主経路2’とを3つ以上設け、またセパレータ11,11’の酸化剤ガスの排出口と右排出分岐経路5と左排出分岐経路5’とをセパレータ毎に3つ以上設けるようにしてもよい。
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。図9は、本発明の第6の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す斜視図であり、図4、図7と同様の構成には同一の符号を付してある。第5の実施の形態では、燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用したが、本実施の形態は燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として内部マニホールド方式を採用したものである。
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。図10は、本発明の第7の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す斜視図であり、図1、図5、図8と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式は、外部マニホールド方式である。
燃料ガス8の供給排出経路は第1の実施の形態と同じである。
次に、本発明の第8の実施の形態について説明する。図11は、本発明の第8の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す斜視図であり、図4、図7、図9と同様の構成には同一の符号を付してある。第7の実施の形態では、燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用したが、本実施の形態は燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として内部マニホールド方式を採用したものである。
燃料ガス8の供給排出経路は第2の実施の形態と同じである。こうして、内部マニホールド方式の平板型燃料電池スタックにおいても、第7の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、第1〜第8の実施の形態では、左供給右排出セパレータ11と右供給左排出セパレータ11’とを1枚おきに積層しているが、例えばセパレータ11→セパレータ11→セパレータ11’→セパレータ11’→セパレータ11・・・・といったように複数枚おきに積層するようにしてもよい。
Claims (14)
- 平板型燃料電池とガス流路を備えたセパレータとを交互に積層した平板型燃料電池スタックにおいて、
複数の前記セパレータのうちの一部は第1のセパレータであり、前記複数のセパレータのうちの残りは前記第1のセパレータと異なる第2のセパレータであり、
前記第1のセパレータは、第1の酸化剤ガス流路と、この第1の酸化剤ガス流路とつながる少なくとも1つの第1の酸化剤ガス供給口と、前記第1の酸化剤ガス流路とつながる少なくとも1つの第1の酸化剤ガス排出口とを有し、
前記第2のセパレータは、第2の酸化剤ガス流路と、この第2の酸化剤ガス流路とつながる少なくとも1つの第2の酸化剤ガス供給口と、前記第2の酸化剤ガス流路とつながる少なくとも1つの第2の酸化剤ガス排出口とを有し、
前記第1の酸化剤ガス供給口と前記第1の酸化剤ガス排出口とは、平板型燃料電池の電解質面と直交して平板型燃料電池を対称に分割する分割面を挟んで互いに反対側に位置するように配置され、
前記第2の酸化剤ガス供給口は、前記分割面に対して前記第1の酸化剤ガス排出口と同じ側に配置され、前記第2の酸化剤ガス排出口は、前記分割面に対して前記第1の酸化剤ガス供給口と同じ側に配置されることを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項1に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとは、1枚おき又は複数枚おきに積層されることを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項1または2に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
さらに、前記第1のセパレータに酸化剤ガスを供給する少なくとも1つの第1の酸化剤ガス供給主経路と、
前記第2のセパレータに酸化剤ガスを供給する少なくとも1つの第2の酸化剤ガス供給主経路と、
前記第1のセパレータからの酸化剤ガスを排出する少なくとも1つの第1の酸化剤ガス排出主経路と、
前記第2のセパレータからの酸化剤ガスを排出する少なくとも1つの第2の酸化剤ガス排出主経路と、
前記第1のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の酸化剤ガス供給口と前記第1の酸化剤ガス供給主経路とをつなぐ少なくとも1つの第1の酸化剤ガス供給分岐経路と、
前記第2のセパレータ毎に配置された、前記第2のセパレータの第2の酸化剤ガス供給口と前記第2の酸化剤ガス供給主経路とをつなぐ少なくとも1つの第2の酸化剤ガス供給分岐経路と、
前記第1のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の酸化剤ガス排出口と前記第1の酸化剤ガス排出主経路とをつなぐ少なくとも1つの第1の酸化剤ガス排出分岐経路と、
前記第2のセパレータ毎に配置された、前記第2のセパレータの第2の酸化剤ガス排出口と前記第2の酸化剤ガス排出主経路とをつなぐ少なくとも1つの第2の酸化剤ガス排出分岐経路とを有することを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項3に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路とは、前記平板型燃料電池の積層方向に沿って配置されることを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項1または2に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
さらに、前記第1のセパレータに酸化剤ガスを供給する少なくとも1つの第1の酸化剤ガス供給主経路と、
前記第2のセパレータに酸化剤ガスを供給する少なくとも1つの第2の酸化剤ガス供給主経路と、
前記第1のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の酸化剤ガス供給口と前記第1の酸化剤ガス供給主経路とをつなぐ少なくとも1つの第1の酸化剤ガス供給分岐経路と、
前記第2のセパレータ毎に配置された、前記第2のセパレータの第2の酸化剤ガス供給口と前記第2の酸化剤ガス供給主経路とをつなぐ少なくとも1つの第2の酸化剤ガス供給分岐経路とを有し、
前記酸化剤ガスを前記第1のセパレータの第1の酸化剤ガス排出口および前記第2のセパレータの第2の酸化剤ガス排出口から、平板型燃料電池スタックを収納する容器内に排出することを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項5に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路は、前記平板型燃料電池の積層方向に沿って配置されることを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項4または6に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
さらに、前記第1のセパレータは、第1の燃料ガス流路と、この第1の燃料ガス流路とつながる少なくとも1つの第1の燃料ガス供給口と、前記第1の燃料ガス流路とつながる少なくとも1つの第1の燃料ガス排出口とを有し、
前記第2のセパレータは、第2の燃料ガス流路と、この第2の燃料ガス流路とつながる少なくとも1つの第2の燃料ガス供給口と、前記第2の燃料ガス流路とつながる少なくとも1つの第2の燃料ガス排出口とを有することを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項7に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
さらに、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータに燃料ガスを供給する少なくとも1つの燃料ガス供給主経路と、
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータからの燃料ガスを排出する少なくとも1つの燃料ガス排出主経路と、
前記第1、第2のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の燃料ガス供給口または前記第2のセパレータの第2の燃料ガス供給口と前記燃料ガス供給主経路とをつなぐ少なくとも1つの燃料ガス供給分岐経路と、
前記第1、第2のセパレータ毎に配置された、前記第1のセパレータの第1の燃料ガス排出口または前記第2のセパレータの第2の燃料ガス排出口と前記燃料ガス排出主経路とをつなぐ少なくとも1つの燃料ガス排出分岐経路とを有することを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項8に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路とは、前記平板型燃料電池の積層方向に沿って配置されることを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項9に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路の少なくとも一部に絶縁材料を用いることにより、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路が各平板型燃料電池同士の電気的な経路とならないようにしたことを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項10に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用し、
前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路を、それぞれ金属からなる管と絶縁材料からなる管とを交互に積層して管状に成形することにより、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路が各平板型燃料電池同士の電気的な経路とならないようにしたことを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項10に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用し、
前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路を、それぞれ絶縁材料を用いて管状に成形することにより、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路が各平板型燃料電池同士の電気的な経路とならないようにしたことを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項10に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として外部マニホールド方式を採用し、
前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路を、それぞれ絶縁材料を用いて管状に成形することにより、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路が各平板型燃料電池同士の電気的な経路とならないようにしたことを特徴とする平板型燃料電池スタック。 - 請求項10に記載の平板型燃料電池スタックにおいて、
前記燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出方式として内部マニホールド方式を採用し、
前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路を、それぞれ各セパレータに設けられた貫通穴と各セパレータ間に存在する絶縁部材に設けられた貫通穴とによって管状に成形することにより、前記第1、第2の酸化剤ガス供給主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出主経路と前記第1、第2の酸化剤ガス供給分岐経路と前記第1、第2の酸化剤ガス排出分岐経路と前記燃料ガス供給主経路と前記燃料ガス排出主経路と前記燃料ガス供給分岐経路と前記燃料ガス排出分岐経路が各平板型燃料電池同士の電気的な経路とならないようにしたことを特徴とする平板型燃料電池スタック。
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