JP5177964B2 - Fuel cell stack - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池スタックに関する。より具体的には、本発明は、燃料電池スタックを安定的に動作させる技術に関する。 The present invention relates to a fuel cell stack. More specifically, the present invention relates to a technique for stably operating a fuel cell stack.
一般に、固体高分子形燃料電池スタックは、以下のように構成される。まず、固体高分子膜の一方の面にアノード、他方の面にカソードを接合して膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly:以下、「MEA」と表記する)が構成される。次に、MEAのアノードに対向して燃料流路を設けたアノード側プレートと、MEAのカソードに対向して酸化剤流路を設けたカソード側プレートとでMEAを挟んでセルが構成される。さらに、このセル間に冷却プレートを介在させて複数積層することにより積層体が形成され、この積層体の両端に端板を添えて締め付けることにより固体高分子形燃料電池スタックが構成される。 Generally, a polymer electrolyte fuel cell stack is configured as follows. First, a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as “MEA”) is constructed by joining an anode to one surface of a solid polymer membrane and a cathode to the other surface. Next, a cell is configured by sandwiching the MEA between an anode side plate provided with a fuel flow path facing the anode of the MEA and a cathode side plate provided with an oxidant flow path facing the cathode of the MEA. Further, a stacked body is formed by stacking a plurality of cooling plates with the cooling plates interposed between the cells, and an end plate is attached to both ends of the stacked body and tightened to constitute a polymer electrolyte fuel cell stack.
固体高分子形燃料電池スタックは、アノード側プレートに改質ガス等の燃料ガスを流通させるとともに、カソード側プレートに空気等の酸化剤ガスを流通させ、電解質膜を介して電気化学反応を生じさせることにより直流電力を発電する。電気化学反応は発熱反応であるため、冷却プレートに冷却水を流通させて各セルを冷却することにより、固体高分子形燃料電池スタックの正常な運転温度(たとえば、約70〜80[℃])の維持が図られている。 In the polymer electrolyte fuel cell stack, fuel gas such as reformed gas is circulated through the anode side plate, and oxidant gas such as air is circulated through the cathode side plate to cause an electrochemical reaction through the electrolyte membrane. To generate DC power. Since the electrochemical reaction is an exothermic reaction, the normal operating temperature of the polymer electrolyte fuel cell stack (for example, about 70 to 80 [° C.]) is obtained by circulating cooling water through the cooling plate and cooling each cell. Is maintained.
固体高分子形燃料電池スタックにおいて、端板に隣接する両端部のセルは外気の影響を受けやすい。このため、両端部のセルは他の部分のセルに比べて温度が低くなる傾向がある。セルの温度が低下すると、アノード側プレートまたはカソード側プレートの流路を流れる反応ガス中の水蒸気が流路内で凝縮することがあり、水蒸気が凝縮してできた凝縮水は、反応ガスの流れを阻害し、電池性能の低下を引き起こす。 In the polymer electrolyte fuel cell stack, the cells at both ends adjacent to the end plate are easily affected by outside air. For this reason, the temperature of the cells at both ends tends to be lower than the cells at other portions. When the temperature of the cell decreases, the water vapor in the reaction gas flowing through the flow path of the anode side plate or the cathode side plate may condense in the flow path, and the condensed water formed by condensing the water vapor is the flow of the reaction gas. This causes a decrease in battery performance.
このような現状を踏まえて、固体高分子形燃料電池スタックにおいて両端部のセルの温度低下を抑制する技術が望まれている。特許文献1には、両端の端板に冷却水を流すための流路を設け、運転温度に近い温度に昇温され、発電後に排出される冷却水を端板全面に設けられた流路に流して両端部のセルを加温する技術が開示されている。また、特許文献2には、両端部のセルの温度低下を抑制する技術が開示されている。
特許文献1や特許文献2のように端板や導電プレートを特殊な構造としたり、端板の近傍に保温または加熱専用の部品を設置したりすることは製造コストの増加の要因となる。
As described in
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コスト低減を図りつつ、端部の単電池の温度低下を抑制し、燃料電池スタックを安定的に動作させる技術の提供にある。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technique for stably operating the fuel cell stack while suppressing the temperature drop of the end unit cell while reducing the cost. .
上記課題を解決するために、本発明のある態様の燃料電池スタックは、燃料極と酸化剤極との間に電解質膜が設けられた単電池が複数積層された積層体と、前記単電池が発電した電流を外部へ導くために、前記積層体の両端部に位置する前記単電池にそれぞれ接する一対の集電体と、前記積層体を締め付ける締め付け力がかかる一対の端板と、前記一対の集電体のうち少なくとも一方の集電体と前記端板との間に配置され、前記集電体と前記端板との間を絶縁する絶縁体と、を備える。前記端板と前記集電体との間に空間が形成されている。 In order to solve the above problems, a fuel cell stack according to an aspect of the present invention includes a laminate in which a plurality of unit cells each provided with an electrolyte membrane are provided between a fuel electrode and an oxidant electrode, and the unit cell includes: In order to guide the generated current to the outside, a pair of current collectors that are in contact with the unit cells located at both ends of the laminate, a pair of end plates to which a clamping force for fastening the laminate is applied, and the pair of pairs And an insulator that is disposed between at least one of the current collectors and the end plate, and insulates between the current collector and the end plate. A space is formed between the end plate and the current collector.
この態様によると、集電体と端板との間に空間が形成されているので、集電体から端板に熱が伝わりにくくなり、端板や絶縁体を介して外部に熱が逃げることを抑制できる。そのため、集電体が接する積層体の端部に位置する単電池の温度低下を抑制し、燃料電池スタックを安定的に動作させることができる。 According to this aspect, since a space is formed between the current collector and the end plate, it is difficult for heat to be transferred from the current collector to the end plate, and the heat escapes to the outside through the end plate or the insulator. Can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the temperature drop of the unit cell located at the end of the stacked body with which the current collector is in contact and to operate the fuel cell stack stably.
前記絶縁体は、前記積層体が挟持されたときに前記集電体を押圧する押圧部と、前記押圧部が前記集電体を押圧したときに閉じた空間となる凹部と、を備えてもよい。これにより、端板にかかる締め付け力が絶縁体を介して集電体を押圧するので、端部の単電池と集電体がしっかりと密着し、接触不良や接触抵抗を低減することができる。 The insulator may include a pressing portion that presses the current collector when the stacked body is sandwiched, and a recess that becomes a closed space when the pressing portion presses the current collector. Good. Thereby, since the clamping force applied to the end plate presses the current collector through the insulator, the cell and the current collector at the end can be firmly adhered to each other, and contact failure and contact resistance can be reduced.
前記押圧部は、リブにより構成されていてもよい。これにより、絶縁体自体の強度を向上することができるとともに、集電体を均一に押圧することができる。 The pressing portion may be configured by a rib. Thereby, the strength of the insulator itself can be improved and the current collector can be pressed uniformly.
前記凹部は、交差する複数の前記リブにより複数形成されているとともに、前記リブが前記集電体を押圧したときに凹部の開口部が集電体によって塞がれて互いに閉じられた複数の空間となってもよい。これにより、絶縁体自体の強度を更に向上することができるとともに、集電体をより均一に押圧することができる。また、複数の空間が互いに閉じられているので、集電体が発する熱が隣の空間に伝わりにくく、端部の単電池の熱が拡散することを抑制することができる。 The plurality of recesses are formed by a plurality of intersecting ribs, and when the ribs press the current collector, the openings of the recesses are closed by the current collector and closed to each other. It may be. Thereby, the strength of the insulator itself can be further improved, and the current collector can be pressed more uniformly. In addition, since the plurality of spaces are closed to each other, it is difficult for the heat generated by the current collector to be transmitted to the adjacent space, and the diffusion of the heat of the cell at the end can be suppressed.
前記リブは、前記集電体と当接する領域が前記集電体と当接しない領域より凹んでいてもよい。これにより、絶縁体が集電体と当接しない領域より内側に集電体を配置することができるので、燃料電池スタックをコンパクトにすることができる。 The rib may be recessed in a region in contact with the current collector from a region in contact with the current collector. Thereby, since the current collector can be arranged inside the region where the insulator does not contact the current collector, the fuel cell stack can be made compact.
前記絶縁体は、前記積層体を冷却する流体が流れる流路が設けられているとともに、前記流路と前記押圧部との間に隔壁が形成されており、前記隔壁は、前記押圧部が前記積層体を押圧したときに、該隔壁より流路側に設けられた空間と、前記凹部の開口部が前記集電体によって塞がれて閉じた空間とが連通しないように形成されていてもよい。これにより、集電体から発した熱で暖められた空気が空間を介して流路近傍に達することがなくなるので、流路を流れる流体で空気が冷却されることを抑制することができる。 The insulator is provided with a flow path through which a fluid that cools the stacked body flows, and a partition is formed between the flow path and the pressing portion. when pressing the laminate, and space provided on the flow path side than the partition wall, also a space in which the opening is closed is closed by the collector of the concave portion be formed so as not to communicate Good. As a result, the air heated by the heat generated from the current collector does not reach the vicinity of the flow path through the space, so that it is possible to prevent the air from being cooled by the fluid flowing through the flow path.
前記絶縁体は、前記集電体と反対側に設けられ、前記端板に押圧される被押圧部と、前記端板が前記被押圧部を押圧したときに該端板によって塞がれて閉じた空間となる凹部と、を有してもよい。これにより、絶縁体の両端面に閉じた空間が形成されるため、積層体の端部に位置する単電池で発生した熱が外部に伝わることを抑制することができる。その結果、端部の単電池の温度低下を抑制し、燃料電池スタックを安定的に動作させることができる。 The insulator is provided on a side opposite to the current collector, and is pressed and closed by the end plate when the end plate presses the pressed portion. And a concave portion that becomes an open space. Thereby, since the closed space is formed on both end faces of the insulator, it is possible to suppress the heat generated in the unit cell located at the end of the stacked body from being transmitted to the outside. As a result, the temperature drop of the cell at the end can be suppressed and the fuel cell stack can be operated stably.
前記絶縁体は、樹脂製であってもよい。これにより、一体成型により絶縁体に凹部やリブ等の形状を簡便に形成することができ、燃料電池スタックの製造コストや材料コストを低減することができる。 The insulator may be made of resin. Thereby, the shape of a recessed part, a rib, etc. can be simply formed in an insulator by integral molding, and the manufacturing cost and material cost of a fuel cell stack can be reduced.
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。 A combination of the above-described elements as appropriate can also be included in the scope of the invention for which patent protection is sought by this patent application.
本発明によれば、コスト低減を図りつつ、端部の単電池の温度低下を抑制し、燃料電池スタックを安定的に動作させることができる。 According to the present invention, it is possible to stably operate the fuel cell stack while suppressing the temperature reduction of the cell at the end while reducing the cost.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。はじめに、本実施の形態に係る燃料電池スタックを好適に用いることができる燃料電池システムの一例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an example of a fuel cell system that can suitably use the fuel cell stack according to the present embodiment will be described.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る燃料電池システム10の全体構成を示す概略図である。なお、図1の概略図は、主に各構成の機能やつながりを模式的に示した図であり、各構成の位置関係または配置を限定するものではない。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a
燃料電池システム10は、電源ユニット20を備える。電源ユニット20は、改質装置40、燃料電池スタック50、燃料用湿熱交換器60、酸化剤用湿熱交換器70、コンバータ90、インバータ92、制御装置100を有する。本実施の形態の燃料用湿熱交換器60および酸化剤用湿熱交換器70は、タンクに貯留された水を用いて加湿対象の気体をバブリングすることにより、加湿対象の気体を所定の湿度に加湿することができる。
The
改質装置40には、水処理装置42で水処理が施された上水が改質用水として供給される。水処理装置42は、逆浸透膜とイオン交換樹脂を用いて上水からの水を水処理する。水処理装置42で水処理が施された水は、改質装置40が有する改質器の水蒸気改質に用いられる。
The
燃料電池スタック50で未反応のまま排出される改質ガスである電池オフガスは、気液分離装置44を経由して改質装置40に送られる。気液分離装置44において、電池オフガスの気体成分のみが取り出されて改質装置40に送られ、バーナの燃料に用いられる。また、気液分離装置44は、電池オフガスと改質用水とが熱交換可能な熱交換機能を兼ね備え、電池オフガスの熱により改質用水が加熱される。
The battery off-gas, which is the reformed gas that is discharged unreacted in the
燃料電池スタック50にて発生した直流電力は、コンバータ90により所定電圧(たとえば24V)の直流電力に変換された後、インバータ92によって交流電力(たとえば100V)に変換される。インバータ92で変換された交流電力は系統94へ出力される。また、コンバータ90で変換された所定電圧の直流電力は、制御装置100などの電源として利用される。
The DC power generated in the
制御装置100は、改質装置40から供給される燃料の供給量および外部から取り込まれる空気の供給量を調節して、燃料電池スタック50による発電量を制御する。この他に、制御装置100は、冷却水用の配管に設けられた制御バルブの開度や、循環ポンプを調節して冷却水の水量を制御する。さらに、制御装置100は、コンバータ90およびインバータ92等との間で電気信号を送受信して、これらの各種機器を制御する。制御装置100はリモートコントローラ96と赤外線通信が可能である。ユーザは、リモートコントローラ96を用いて、燃料電池システム10の動作設定をすることができる。
The
(燃料電池スタック)
次に、燃料電池スタック50について詳述する。図2は、燃料電池スタック50の概観を示す斜視図である。図3は、図2の燃料電池スタック50をA1方向からみたときの側面図である。図4は、図2の燃料電池スタック50をA2方向からみたときの側面図である。図5は、図2の燃料電池スタック50をA3方向からみたときの側面図である。
(Fuel cell stack)
Next, the
燃料電池スタック50は、セルが複数積層された積層体51と、一対の集電体53a,53b(以下、適宜集電体53という)と、一対の端板110a,110b(以下、適宜端板110という)と、集電体53と端板110との間に配置され、集電体53と端板110との間を絶縁する絶縁体55a,55b(以下、適宜絶縁体55という)と、を備える。
The
積層体51は、図1に示す燃料極であるアノード54と酸化剤極であるカソード56との間に電解質膜としての固体高分子膜52が設けられたセルが複数積層されたものである。集電体53は、セルが発電した電流を外部へ導くために、積層体51の両端部に位置するセルにそれぞれ接している。端板110は、積層体51を締め付ける締め付け力が集電体53および絶縁体55を介して積層体51の両端にかかるように、締結機構により締め付けられている。
The
燃料電池スタック50は、ボルト104、ナット106、積層体51にセル積層方向の圧縮加重を加える断面がW形状の複数のばね材108、等から構成される締結機構により締め付けられている。
The
燃料電池スタック50は、燃料として水素ガスを用いるとともに、酸化剤として空気を用いて発電を行う。具体的には、燃料電池スタック50を構成する各セル(単電池)において、固体高分子膜52の一方の面に接するアノード54では、式(1)で示す電極反応が起きる。一方、固体高分子膜52の一方の面に接するカソード56では、式(2)で示す電極反応が起きる。各セルは、冷却水プレート58を流通する冷却水によって冷却され、約70〜80℃の適温に調節される。
The
(絶縁体)
更に、絶縁体55aについて説明する。図6は、本実施の形態に係る絶縁体55aを集電体が配置される側から見た斜視図である。図7は、本実施の形態に係る絶縁体55aを端板110aと接する側から見た上面図である。図8は、図7のB−B’断面図である。図9は、本実施の形態に係る絶縁体55aを端板110aと接する側から見た斜視図である。図10は、本実施の形態に係る絶縁体55と集電板の間に空間が形成されていることを示す模式図である。図11は、図8の一部を拡大した断面図である。
(Insulator)
Further, the
絶縁体55aは、図4や図7に示すように、端板110aに対向する面に、空気が流入する酸化剤流入口120と、冷却水のエア抜きを行う冷却水エア抜き口122と、水素ガスが流入する燃料流入口124と、冷却水が排出される冷却水排出口126とが形成されている。絶縁体55aと端板110aは、絶縁体55aに形成された各流路が端板110aに設けられた貫通穴から突出するように重ね合わされて、締め付けられている。
As shown in FIG. 4 and FIG. 7, the
また、絶縁体55bは、図5に示すように、端板110bに対向する面に、空気に含まれる余分な成分を排出する酸化剤ドレン排出口128と、冷却水が流入する冷却水流入口130と、水素ガスに含まれる余分な成分を排出する燃料ドレン排出口132と、セルにおいて未反応の水素ガスが排出される燃料排出口134と、セルにおいて未反応の空気が排出される酸化剤排出口136とが形成されている。絶縁体55bと端板110bは、絶縁体55bに形成された各流路が端板110bに設けられた貫通穴から突出するように重ね合わされて、締め付けられている。
Further, as shown in FIG. 5, the
図6や図8に示すように、絶縁体55aの集電体53aが配置される側の面には、絶縁体55aの長手方向に複数設けられた縦リブ140と、縦リブ140と交差する複数の横リブ142とが設けられている。本実施の形態に係る絶縁体は、樹脂製の部材であり、一体成型により凹部やリブ等の形状を簡便に形成することができ、燃料電池スタックの製造コストや材料コストを低減することができる。樹脂の材料としては、ガラスファイバー入りのPPS(ポリフェニレンサルファイド)が好ましい。この材料は熱的に安定であり、電気伝導度を上げる溶出物が非常に少なく、また耐スチーム性が高いため、燃料電池スタックは安定した発電を長期にわたり維持することができる。
As shown in FIGS. 6 and 8, a plurality of
絶縁体55aに形成された縦リブ140および横リブ142は、積層体51が挟持されたときに集電体53aを押圧する押圧部として機能する。また、絶縁体55aが集電体53aを押圧したときに閉じた空間となる凹部144が、縦リブ140および横リブ142に囲まれた領域として形成されている。
The
このような絶縁体55aを端板110aと集電体53aとの間に配置すると、図10に示すように、積層体51が挟持されたときに、集電体53aと端板110aとの間に空気で満たされた空間160が形成されているので、集電体53aから端板110aに熱が伝わりにくくなり、端板110aや絶縁体55aを介して外部に熱が逃げることを抑制できる。そのため、集電体53aが接する積層体51の端部に位置するセルの温度低下を抑制し、燃料電池スタック50を安定的に動作させることができる。なお、本実施の形態に係る絶縁体55aのように、押圧部をリブにより構成することで、絶縁体55a自体の強度を向上させることができるとともに、集電体53aを均一に押圧することができる。
When such an
また、本実施の形態に係る絶縁体55aに設けられた凹部144は、交差する複数の縦リブ140および横リブ142により複数形成されており、縦リブ140および横リブ142が集電体53aを押圧したときに互いに閉じられた複数の空間となる。そのため、複数の空間が互いに閉じられ連通していないので、集電体53aが発する熱が隣の空間に伝わりにくく、端部のセルの熱が拡散することを抑制することができる。
Further, a plurality of
また、絶縁体55aに形成されている縦リブ140および横リブ142は、集電体53aと当接する領域140a,142aが集電体53aを介さずに積層体51と当接する領域140b,142bより凹んでいる。これにより、図10や図11に示すように、絶縁体55aが集電体53aと当接しない面148より凹んだ領域154に集電体53aを配置することができるので、燃料電池スタック50をコンパクトにすることができる。
In addition, the
また、絶縁体55aは、積層体51の温度を適温にするための流体が流れる流路として冷却水排出口126が設けられている。そして、絶縁体55aは、冷却水排出口126と押圧部として機能する縦リブ140および横リブ142との間に隔壁として機能する隔壁リブ152が形成されている。隔壁リブ152は、縦リブ140および横リブ142が積層体51を押圧したときに、隔壁リブ152より冷却水排出口126側に設けられた空間と隔壁リブ152より集電体側に設けられた空間156とが連通しないように形成されている。これにより、集電体53aから発した熱で暖められた空気が空間156を介して冷却水排出口126近傍に達することがなくなるので、冷却水排出口126を流れる流体で空気が冷却されることを抑制することができる。
The
また、図7や図9に示すように、絶縁体55aは、絶縁体55aが端板110aと接する側の面に、絶縁体55aの長手方向に複数設けられた縦リブ240と、縦リブ240と交差する複数の横リブ242とが設けられている。縦リブ240および横リブ242は、端板110aに押圧される被押圧部として機能する。また、端板110aが縦リブ240および横リブ242を押圧したときに閉じた空間となる凹部244を有している。
As shown in FIGS. 7 and 9, the
この構成により、本実施の形態に係る燃料電池スタック50は、絶縁体55aの両端面に閉じた空間が形成されるため、積層体51の端部に位置するセルで発生した熱が外部に伝わることを抑制することができる。その結果、端部のセルの温度低下を抑制し、燃料電池スタック50を安定的に動作させることができる。
With this configuration, the
次に、絶縁体55bについて、主に絶縁体55aと異なる点を説明する。図12は、本実施の形態に係る絶縁体55bを集電体53bが配置される側から見た上面図である。
Next, the difference between the
図12に示すように、絶縁体55bの集電体53bが配置される側の面には、絶縁体55bの長手方向に複数設けられた縦リブ340と、縦リブ340と交差する複数の横リブ142とが設けられている。
As shown in FIG. 12, on the surface of the
絶縁体55bに形成された縦リブ340および横リブ342は、積層体51が挟持されたときに集電体53bを押圧する押圧部として機能する。また、絶縁体55bが集電体53bを押圧したときに閉じた空間となる凹部344が、縦リブ340および横リブ342に囲まれた領域として形成されている。
The
このような絶縁体55bを端板110bと集電体53bとの間に配置すると、図10に示すように、積層体51が挟持されたときに、集電体53bと端板110bとの間に空気で満たされた空間160が形成されているので、集電体53bから端板110bに熱が伝わりにくくなり、端板110bや絶縁体55bを介して外部に熱が逃げることを抑制できる。そのため、集電体53bが接する積層体51の端部に位置するセルの温度低下を抑制し、燃料電池スタック50を安定的に動作させることができる。
When such an
また、絶縁体55bに形成されている縦リブ340および横リブ342は、集電体53bと当接する領域340a、342aが集電体53bを介さずに積層体51と当接する領域340b、342bより凹んでいる。これにより、図10や図11に示すように、絶縁体55bが集電体53bと当接しない面348より凹んだ領域350に集電体53bを配置することができるので、燃料電池スタック50をコンパクトにすることができる。なお、絶縁体55bの端板110bと接する側の面の構造は、絶縁体55aの端板110aと接する側の面の構造と実質的に同様なため説明は省略する。
Further, the
(第2の実施の形態)
図13は、第2の実施の形態に係る燃料電池スタック150の概略構成を模式的に示した図である。なお、絶縁体153以外の部分や、絶縁体153の詳細な構成は適宜省略している。
(Second Embodiment)
FIG. 13 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the
絶縁体153は、図1に示した燃料電池システム10における酸化剤用湿熱交換器70で加湿及び加温された空気が、燃料電池スタック150の積層体151内のカソードへ供給されるための酸化剤流入口228が設けられている。
The
加湿された反応ガスとしての空気は、酸化剤流入口228からカソードに到達するまでの間の経路の途中に水滴を発生させることがある。このような水滴の状態で、積層体151のマニホールド内に侵入することは発電時の反応を考慮すると好ましくない。
The air as the humidified reaction gas may generate water droplets in the middle of the path from the
そこで、本実施の形態に係る絶縁体153は、積層体151のマニホールドの入口直前の位置に酸化剤ドレン出口230を設けることで、水滴が積層体151のマニホールド内に侵入することを抑制することができる。
Therefore, the
また、絶縁体153を樹脂で形成することで、絶縁体を金属等で形成するよりも水分を含んだ反応ガスに対して電気的に十分な耐食性を得ることができる。
In addition, by forming the
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The form can also be included in the scope of the present invention.
10 燃料電池システム、 20 電源ユニット、 50 燃料電池スタック、 51 積層体、 52 固体高分子膜、 53 集電体、 54 アノード、 55 絶縁体、 56 カソード、 110 端板、 140 縦リブ、 142 横リブ、 144 凹部、 152 隔壁リブ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記単電池が発電した電流を外部へ導くために、前記積層体の両端部に位置する前記単電池にそれぞれ接する一対の集電体と、
前記積層体を締め付ける締め付け力がかかる一対の端板と、
前記一対の集電体のうち少なくとも一方の集電体と前記端板との間に配置され、前記集電体と前記端板との間を絶縁する絶縁体と、
を備え、
前記端板と前記集電体との間に空間が形成されており、
前記絶縁体は、
前記積層体が挟持されたときに前記集電体を押圧する押圧部としてのリブと、
前記リブが前記集電体を押圧したときに閉じた空間となる凹部と、
を備え
前記凹部は、交差する複数の前記リブにより複数形成されているとともに、前記リブが前記集電体を押圧したときに前記凹部の開口部が前記集電体によって塞がれて互いに閉じられた複数の空間となることを特徴とする燃料電池スタック。 A laminate in which a plurality of single cells each provided with an electrolyte membrane are laminated between a fuel electrode and an oxidant electrode;
A pair of current collectors respectively in contact with the unit cells located at both ends of the laminated body in order to guide the current generated by the unit cells to the outside;
A pair of end plates to which a tightening force for tightening the laminate is applied;
An insulator disposed between at least one of the pair of current collectors and the end plate, and insulating between the current collector and the end plate;
With
A space is formed between the end plate and the current collector,
The insulator is
A rib as a pressing portion that presses the current collector when the laminate is sandwiched;
A recess that becomes a closed space when the rib presses the current collector;
The recess is formed by a plurality of intersecting ribs, and when the rib presses the current collector, the opening of the recess is closed by the current collector and closed to each other. A fuel cell stack characterized by a plurality of spaces.
前記隔壁は、前記押圧部が前記積層体を押圧したときに、該隔壁より前記流路側に設けられた空間と、前記凹部の開口部が前記集電体によって塞がれて閉じた空間とが連通しないように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池スタック。 The insulator is provided with a flow path through which a fluid for cooling the stacked body flows, and a partition is formed between the flow path and the pressing portion,
The partition wall, the space in which the pressing portion when the pressing the laminate, and space provided in the flow path side than the partition wall, the opening of the front Ki凹 portion is closed is closed by the collector The fuel cell stack according to claim 1, wherein the fuel cell stack is formed so as not to communicate with the fuel cell stack.
前記集電体と反対側に設けられ、前記端板に押圧される被押圧部と、
前記端板が前記被押圧部を押圧したときに該端板によって塞がれて閉じた空間となる凹部と、
を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料電池スタック。 The insulator is
A pressed portion provided on the opposite side of the current collector and pressed against the end plate;
A recess that is closed by the end plate when the end plate presses the pressed portion;
The fuel cell stack according to claim 1, comprising:
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