JP4789478B2 - Fuel cell stack and assembly method thereof - Google Patents
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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・電極構造体と、セパレータとが水平方向に沿って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及びその組み付け方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell stack in which a laminate in which a plurality of electrolyte / electrode structures each having a pair of electrodes provided on both sides of an electrolyte and a separator are stacked in a horizontal direction is accommodated in a box-shaped casing, and It relates to the assembly method.
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、それぞれカーボンを主体とする基材に貴金属系の電極触媒層を接合した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、セパレータにより挟持して燃料電池が構成されている。 For example, a polymer electrolyte fuel cell employs an electrolyte membrane (electrolyte) made of a polymer ion exchange membrane. An electrolyte membrane / electrode structure having an anode side electrode and a cathode side electrode in which a noble metal-based electrode catalyst layer is bonded to a base material mainly composed of carbon is sandwiched by a separator on both sides of the electrolyte membrane. A battery is configured.
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、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)は、電極触媒上で水素がイオン化され、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。 In this type of fuel cell, a fuel gas supplied to the anode side electrode, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter, also referred to as a hydrogen-containing gas) is ionized by hydrogen on the electrode catalyst, via an electrolyte. It moves to the cathode side electrode side. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy.
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。 Normally, this fuel cell is used as a fuel cell stack in which a predetermined number (for example, several tens to several hundreds) is stacked in order to obtain a desired power generation. In this fuel cell stack, the stacked fuel cells need to be reliably pressurized and held in order to prevent an increase in the internal resistance of the fuel cell and a decrease in the sealing performance of the reaction gas.
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14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。
Therefore, for example, a fuel cell stack of
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、円筒状のボス部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、各ボス部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。
A pair of
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。
A plurality of
しかしながら、上記の特許文献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及び複数の皿ばね9を備えている。従って、専用部品の追加により燃料電池スタック全体の重量が増加するという問題がある。
However, in
しかも、補助プレート4a、4bには、一対の締結バンド5、5を介して締め付け荷重が付与されるため、この補助プレート4a、4b自体に捻れが発生し易い。このため、補助プレート4a、4bが変形するおそれがあり、燃料電池スタック全体の捻れ剛性が低下するという問題がある。
Moreover, since a tightening load is applied to the
本発明はこの種の問題を解決するものであり、積層体をケーシング内に収容するとともに、簡単且つコンパクトな構成で、前記ケーシングの変形を良好に阻止し、剛性の向上を図ることが可能な燃料電池スタック及びその組み付け方法を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and the laminate can be accommodated in the casing, and the deformation of the casing can be satisfactorily prevented and the rigidity can be improved with a simple and compact configuration. It is an object of the present invention to provide a fuel cell stack and a method for assembling the same.
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・電極構造体と、セパレータとが水平方向に沿って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。 The present invention is a fuel cell stack in which an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of an electrolyte and a laminate in which a plurality of separators are laminated in a horizontal direction are accommodated in a box-shaped casing. .
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、前記積層体の角部に配置されるアングル部材とを備えるとともに、前記アングル部材は、一方の側板の端面を突き当て支持可能な第1受け部と、他方の側板の端面を突き当て支持可能な第2受け部とを設けている。 The casing includes end plates disposed at both ends in the stacking direction of the laminate, a plurality of side plates disposed at the side portions of the laminate, and an angle member disposed at a corner of the laminate, The angle member is provided with a first receiving part capable of abutting and supporting the end face of one side plate and a second receiving part capable of abutting and supporting the end face of the other side plate.
また、アングル部材は、積層体と側板との間に配設され、前記側板の平面部位を支持する平坦部を設けることが好ましい。さらに、アングル部材により側板を支持した状態で、前記アングル部材の表面と前記側板の表面とが略面一になることが好ましい。さらにまた、アングル部材の第1及び第2受け部の角度は、側板の端面の角度と略同一に設定されることが好ましい。 Further, it is preferable that the angle member is provided between the laminate and the side plate, and is provided with a flat portion that supports the flat portion of the side plate. Furthermore, it is preferable that the surface of the angle member and the surface of the side plate are substantially flush with the side plate supported by the angle member. Furthermore, it is preferable that the angles of the first and second receiving portions of the angle member are set to be substantially the same as the angle of the end face of the side plate.
また、本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータと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とともに、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、前記積層体の角部に配置されるアングル部材と、前記端板と前記側板とを連結する連結部材とを備えた燃料電池スタックの組み付け方法である。 In addition, the present invention accommodates in a box-shaped casing a laminate in which a plurality of electrolyte / electrode structures provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and the casing includes the laminate An end plate disposed at both ends in the stacking direction of the body, a plurality of side plates disposed at a side portion of the stack, an angle member disposed at a corner of the stack, the end plate and the side plate; And a connecting member for connecting the fuel cell stack.
先ず、電解質・電極構造体とセパレータとを複数積層して積層体を得るとともに、前記積層体を端板及び側板により囲繞した後、アングル部材を、一方の前記端板側から前記積層体の積層方向に沿って前記側板間に挿入するとともに、前記アングル部材に設けられた受け部により前記側板の端面を突き当て支持している。 First, a plurality of electrolyte / electrode structures and separators are laminated to obtain a laminated body, and after the laminated body is surrounded by an end plate and a side plate, an angle member is laminated on the laminated body from one end plate side. It inserts between the said side plates along a direction, and the end surface of the said side plate is abutted and supported by the receiving part provided in the said angle member.
本発明によれば、一方の側板の端面が、アングル部材の第1受け部に突き当て支持されるとともに、他方の側板の端面が、前記アングル部材の第2受け部に突き当て支持されている。このため、側板の端面は、アングル部材により確実に保持され、前記側板に捻り等による変形が惹起することを良好に阻止することができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、前記ケーシングの変形を良好に阻止し、剛性の向上を図ることが可能になる。 According to the present invention, the end surface of one side plate is abutted and supported by the first receiving portion of the angle member, and the end surface of the other side plate is abutted and supported by the second receiving portion of the angle member. . For this reason, the end surface of the side plate is securely held by the angle member, and it is possible to satisfactorily prevent the side plate from being deformed by twisting or the like. Thereby, with a simple and compact configuration, it is possible to satisfactorily prevent the casing from being deformed and to improve the rigidity.
また、本発明によれば、積層体を収容してケーシングを組み立てた後、アングル部材を、前記積層体の積層方向に沿って側板間に挿入するだけで、前記アングル部材の受け部により前記側板の端面を容易且つ確実に支持することができる。従って、ケーシングの組立作業が簡単且つ迅速に遂行されるとともに、前記ケーシングの変形を良好に阻止することが可能になる。 Further, according to the present invention, after the laminated body is accommodated and the casing is assembled, the angle plate is inserted between the side plates along the lamination direction of the laminated body, and the side plate is received by the receiving portion of the angle member. Can be supported easily and reliably. Accordingly, the assembly operation of the casing can be performed easily and quickly, and deformation of the casing can be satisfactorily prevented.
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。
FIG. 1 is a partially exploded schematic perspective view of a
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、略四角形に構成されるエンドプレート20a、20bを端板として含む箱状ケーシング24により一体的に保持される。
As shown in FIG. 1, the
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。
As shown in FIGS. 2 and 3, each
単位セル12の水平方向(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。
One end edge of the
単位セル12の水平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。
At the other end edge of the
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。
The electrolyte membrane /
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た電極触媒層(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。
The
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。
A fuel
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。
The
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。
A
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べく、シール57が介装される。
A
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, plate-
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。
As shown in FIG. 1, the
エンドプレート20a、20bの上下各辺には、それぞれ2つのボス部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2つのボス部66a、66bが突出形成される。
Two
積層体14の両側に配置される側板60a、60cの長手方向両端には、ボス部70a、70bが2つずつ形成される。積層体14の上下に配置される側板60b、60dの長手方向両端には、ボス部72a、72bが3つずつ形成される。
Two
側板60a、60cの各ボス部70a、70bと、エンドプレート20a、20bの両側の各辺のボス部66a、66bとが、交互に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。
The
同様に、側板60b、60dのボス部72a、72bと、エンドプレート20a、20bの上辺及び下辺のボス部66a、66bとが、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孔部74が形成される。
Similarly, the
図4及び図5に示すように、アングル部材62a〜62dは、積層体14と側板60a〜60dとの間に介装されるとともに、前記積層体14の四隅(角部)に配置される。アングル部材62aは、断面略円弧状の柱体部76を有し、この柱体部76の両側には、第1受け部78a及び第2受け部78bを介して平坦部80a、80bが、一体的に設けられる(図5及び図6参照)。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第1受け部78aは、側板60a(一方の側板)の端面82aを突き当て支持可能である一方、第2受け部78bは、側板60b(他方の側板)の端面82bを突き当て支持可能である。平坦部80a、80bは、側板60a、60bの平面部位84a、84bを支持するとともに、前記平坦部80a、80bには、孔部74に対応してねじ孔86が形成される(図1参照)。
The
各孔部74に挿入される各ねじ88が、ねじ孔86に螺合することにより、側板60a、60bの各端部がアングル部材62aに一体的に固定されるとともに、前記側板60a、60bの外表面から前記アングル部材62aの柱体部76の外表面にわたって、略面一に構成される(図4及び図5参照)。
When the screws 88 inserted into the
アングル部材62b〜62dは、上記のアングル部材62aの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、その詳細の説明は省略する。側板60a〜60dの各端部がアングル部材62a〜62dに固定されることにより、ケーシング24が構成される(図4参照)。
The
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、上記の燃料電池スタック10を組み付ける作業について説明する。
Next, an operation for assembling the
先ず、図示しない組立装置に対して、エンドプレート20a、絶縁プレート18及びターミナルプレート16aが、それぞれの一の角部を下方に向け、且つ、順次、高さ方向が高くなるような傾斜面(図示せず)に沿って配置される(図7参照)。なお、図7〜図11では、作図上、水平方向に指向しているが、上記の傾斜面に沿って傾斜姿勢で配置されている。
First, with respect to an assembling apparatus (not shown), the
さらに、ターミナルプレート16aに積層して、複数の単位セル12が配置される。その際、単位セル12は、好適には、電解質膜・電極構造体30と第1及び第2金属セパレータ32、34とが、図示しない固定具等によって一体的に固定され、ユニットとして取り扱われる。
Further, a plurality of
傾斜面に沿って所定数の単位セル12が積層された後、ターミナルプレート16b、スペーサ部材22及びエンドプレート20bが積層される。そして、エンドプレート20a、20b間には、積層方向に押圧力が付与され、この状態で、積層体14の側部には、側板60a〜60dが配置される(図8参照)。
After a predetermined number of
次いで、図9に示すように、エンドプレート20aのボス部66aと側板60a、60cのボス部70a、70bとが同軸上に配置され、前記ボス部66aと前記ボス部70a、70bとには、短尺な連結ピン64aが一体的に挿入される。同様に、エンドプレート20aのボス部66aと側板60b、60dのボス部72a、72bとが同軸上に配置され、これらに長尺な連結ピン64bが一体的に挿入される。これにより、エンドプレート20aと側板60a〜60dの一端部側とが固定される。
Next, as shown in FIG. 9, the
そこで、図10に示すように、エンドプレート20b側(一方の端板側)からアングル部材62a〜62dが、積層体14の積層方向に沿って側板60a〜60d間に挿入される(図10中、矢印A1方向)。具体的には、アングル部材62aは、平坦部80a、80bを積層体14と側板60a、60bの互いに近接する端部間に挿入するとともに、第1及び第2受け部78a、78bに前記側板60a、60bの端面82a、82bを突き当て支持した状態で、矢印A1方向に挿入される。なお、アングル部材62b〜62dは、上記のアングル部材62aと同様に挿入される。
Therefore, as shown in FIG. 10, the
アングル部材62a〜62dの挿入が完了すると、エンドプレート20bのボス部66bと側板60a、60cのボス部70a、70bとに、短尺な連結ピン64aが一体的に挿入されるとともに、前記エンドプレート20bのボス部66bと側板60b、60dのボス部72a、72bとに、長尺な連結ピン64bが一体的に挿入される(図11参照)。このため、アングル部材62a〜62dの長手方向両端は、連結ピン64a、64bの両端に支持されて抜け止めされる。
When the insertion of the
一方、アングル部材62a〜62dと側板60a、60dとは、各孔部74に挿入されたねじ88の先端がねじ孔86に螺合されることにより、固定される。これにより、燃料電池スタック10が組み付けられる。
On the other hand, the
この場合、第1の実施形態では、ケーシング24内に積層体14を収容して、エンドプレート20aに側板60a〜60dの一端部が固定された状態で、前記積層体14の四隅に対応してアングル部材62a〜62dが積層方向(矢印A1方向)に挿入される。このため、アングル部材62a〜62dに設けられる第1及び第2受け部78a、78bは、側板60a〜60dの各端面82a、82bに摺接し、前記側板60a〜60dの位置決めを行うことができる。これにより、簡単な工程で、ケーシング24を高精度に組み付けることが可能になるという効果が得られる。
In this case, in the first embodiment, the
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。
The operation of the
先ず、図4に示すように、燃料電池スタック10では、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、オイ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組の単位セル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。
First, as shown in FIG. 4, in the
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。
As shown in FIG. 3, the oxidant gas is introduced into the oxidant
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。
Therefore, in each electrolyte membrane /
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。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
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。
The cooling medium flows in the direction of arrow B after being introduced into the cooling
この場合、第1の実施形態では、積層体14の四隅に配設されるアングル部材62a〜62dは、断面円弧状の柱体部76と、この柱体部76の両端に第1及び第2受け部78a、78bと、前記第1及び第2受け部78a、78bに形成される平坦部80a、80bとを備えている。従って、図5及び図6に示すように、アングル部材62aにおいて、第1受け部78aに側板60aの端面82aが突き当て支持されるとともに、第2受け部78bに側板60bの端面82bが突き当て支持されている。
In this case, in the first embodiment, the
このため、側板60a、60bの端面82a、82bは、アングル部材62aにより確実に保持され、ケーシング24に締め付け荷重が付与される際に、前記側板60a、60bに捻り等による変形が惹起することを良好に阻止することができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、ケーシング24の変形を良好に阻止し、該ケーシング24の剛性の向上を図ることが可能になるという効果が得られる。
For this reason, the end faces 82a and 82b of the
さらに、第1の実施形態では、アングル部材62aに設けられる平坦部80a、80bは、側板60a、60bの平面部位84a、84bを支持している。従って、側板60a、60bは、第1及び第2受け部78a、78bの他、平坦部80a、80bによって比較的広い面積にわたりアングル部材62aに保持され、ケーシング24全体の剛性を一層確実に向上させることができるという利点がある。
Furthermore, in the first embodiment, the
さらにまた、側板60a、60bの表面とアングル部材62aの柱体部76の表面とは略面一となり、これらの間に段差部位が発生することはない。このため、例えば、ケーシング24に対して図示しない補器類を直接あるいは近接して配置する際、前記補器類のワイヤやハーネス類が干渉することがなく、該補器類の搭載性やメンテナンス性が向上する。しかも、側板60a、60bをアングル部材62aに組み付ける際に、このアングル部材62aの表面を基準面にすることによって、ケーシング24の組み付け精度を有効に向上させることが可能になる。
Furthermore, the surfaces of the
図12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ケーシング100の一部拡大正面説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10を構成するケーシング24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。
FIG. 12 is a partially enlarged front explanatory view of the
この第2の実施形態では、アングル部材62aが、平坦部80a、80bに対して角度α(α≠90°)だけ傾斜する第1及び第2受け部102a、102bを設けるとともに、側板60a、60bは、同一の角度αだけ傾斜する端面104a、104bを設ける。なお、図示しないが、他のアングル部材62b〜62dは、上記のアングル部材62aと同様に構成される。
In the second embodiment, the
上記のように、第2の実施形態では、アングル部材62aにそれぞれ角度αだけ傾斜する第1及び第2受け部102a、102bが設けられる一方、側板60a、60bには、同一の角度αだけ傾斜する端面104a、104bが設けられている。このため、アングル部材62aと側板60a、60bとの接触面積が拡大する。これにより、ケーシング100に締め付け荷重が付与される際、側板60a、60bは、捻り等に対する変形が一層確実に抑えられるという効果が得られる。
As described above, in the second embodiment, the
図13は、本発明に関連する燃料電池スタックを構成するケーシング110の一部拡大正面説明図である。
Figure 13 is a partially enlarged front view of a
この場合、アングル部材62aが、平坦部を有さない形状、すなわち、柱体部76のみで構成されており、この柱体部76の両端部に第1及び第2受け部112a、112bが形成される。第1及び第2受け部112a、112bは、第1の実施形態と同様に互いに直角に構成されていてもよく、あるいは、第2の実施形態と同様に所定の角度αだけ傾斜するように構成されていてもよい。ここで、第1及び第2受け部112a、112bは、角度αだけ傾斜するように設定される。
In this case , the
アングル部材62aは、側板60a、60bの端面104a、104bを支持する機能を有していればよく、前記アングル部材62aと前記側板60a、60bの互いに近接する端部とは、例えば、ロウ付けや接着材等により固着される。
The
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、100、110…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…側板
62a〜62d…アングル部材 64a、64b…連結ピン
66a、66b、70a、70b、72a、72b…ボス部
76…柱体部
78a、78b、102a、102b、112a、112b…受け部
80a、80b…平坦部 82a、82b、104a、104b…端面
84a、84b…平面部位
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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、
前記積層体の角部に配置されるアングル部材と、
を備え、
前記側板は、前記端板及び前記アングル部材に固定されるとともに、
前記アングル部材は、一方の側板の端面を突き当て支持可能な第1受け部と、
他方の側板の端面を突き当て支持可能な第2受け部と、
前記積層体と前記側板との間に配設され、前記側板の平面部位を支持する平坦部と、
を設けることを特徴とする燃料電池スタック。 A fuel cell stack in which a stacked body in which a plurality of electrolyte / electrode structures each having a pair of electrodes provided on both sides of an electrolyte and a separator are stacked in a horizontal direction is housed in a box-shaped casing,
The casing includes end plates disposed at both ends in the stacking direction of the stacked body,
A plurality of side plates disposed on the side of the laminate;
An angle member disposed at a corner of the laminate;
Equipped with a,
The side plate is fixed to the end plate and the angle member Rutotomoni,
The angle member includes a first receiving portion that can be supported by abutting the end face of one side plate;
A second receiving portion capable of abutting and supporting the end face of the other side plate;
A flat portion disposed between the laminate and the side plate and supporting a flat portion of the side plate;
A fuel cell stack characterized by comprising:
前記側板の両端には、第2のボス部が形成され、A second boss part is formed at both ends of the side plate,
前記第1のボス部と前記第2のボス部とが交互に配置された状態で、これらに連結ピンが一体に挿入されることを特徴とする燃料電池スタック。A fuel cell stack, wherein the first boss portion and the second boss portion are alternately arranged, and a connection pin is inserted integrally therewith.
前記電解質・電極構造体と前記セパレータとを複数積層して前記積層体を得るとともに、前記積層体を前記端板及び前記側板により囲繞する工程と、
前記アングル部材を、一方の前記端板側から前記積層体の積層方向に沿って前記側板間に挿入するとともに、前記アングル部材に設けられた平坦部を前記積層体と前記側板との間に挿入して前記側板の平面部位を支持し、且つ前記アングル部材に設けられた受け部により前記側板の端面を突き当て支持する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池スタックの組み付け方法。 A laminate in which a plurality of electrolyte / electrode structures each having a pair of electrodes provided on both sides of an electrolyte and a separator are stacked is housed in a box-shaped casing, and the casing includes both end portions in the stacking direction of the stack. an end plate disposed, a plurality of side plates disposed on the side of the laminate, and a angle member disposed at a corner of the laminate, the side plate is in said end plate and said angle member A method for assembling a fixed fuel cell stack,
A step of laminating a plurality of the electrolyte / electrode structure and the separator to obtain the laminate, and surrounding the laminate with the end plate and the side plate;
The angle member is inserted between the side plates along the stacking direction of the laminate from one end plate side, and a flat portion provided on the angle member is inserted between the laminate and the side plate. And supporting the flat surface portion of the side plate, and abutting and supporting the end surface of the side plate by a receiving portion provided on the angle member;
A method of assembling a fuel cell stack, comprising:
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