JP5186845B2 - Fuel cell - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.
表面に、アノードおよびカソードが形成された電解質膜を備える燃料電池セルを複数積層した燃料電池が知られている。この燃料電池では、電気化学反応によりカソードで、水が生成される(下記特許文献1参照)。 A fuel cell is known in which a plurality of fuel cells each including an electrolyte membrane having an anode and a cathode formed on the surface are stacked. In this fuel cell, water is generated at the cathode by an electrochemical reaction (see Patent Document 1 below).
しかしながら、上記燃料電池において、カソードで生成された水は、燃料電池セルのガス流路で凝縮し、凝縮水がガス流れを阻害するおそれがあった。そして、その燃料電池セルでは、電気化学反応に供されるガス量が不足し、それに伴い電圧が低下するおそれがあった。その結果、このような燃料電池セルが増えることにより、燃料電池の発電効率が低下するおそれがあった。 However, in the fuel cell, water generated at the cathode is condensed in the gas flow path of the fuel cell, and the condensed water may hinder gas flow. In the fuel cell, the amount of gas used for the electrochemical reaction is insufficient, and the voltage may decrease accordingly. As a result, there is a concern that the power generation efficiency of the fuel cell may decrease due to an increase in the number of such fuel cells.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、燃料電池において、所定の燃料電池セルの電圧が低下することを抑制し、燃料電池の発電効率低下を抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to suppress a decrease in the voltage of a predetermined fuel cell in a fuel cell and to suppress a decrease in power generation efficiency of the fuel cell. To do.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
一方の面にアノードが、その反対面にカソードが形成された電解質膜を備える燃料電池セルを複数積層した燃料電池であって、前記燃料電池の一方の端部には、前記燃料電池の外側に向かって前記アノードが設けられる第1の燃料電池セルが配置され、前記燃料電池の他方の端部には、前記燃料電池の外側に向かって前記カソードが設けられる第2の燃料電池セルが配置され、さらに、前記第1の燃料電池セルの温度を、前記第2の燃料電池セルの温度より高くする昇温部を備えることを要旨とする。
[Application Example 1]
A fuel cell in which a plurality of fuel cells each having an electrolyte membrane having an anode formed on one surface and a cathode formed on the other surface is laminated, and is disposed at one end of the fuel cell on the outside of the fuel cell. A first fuel cell provided with the anode is disposed toward the other end of the fuel cell, and a second fuel cell provided with the cathode is disposed toward the outside of the fuel cell. In addition, the gist of the present invention is to further include a temperature raising unit that makes the temperature of the first fuel cell higher than the temperature of the second fuel cell.
上記構成の燃料電池によれば、第1の燃料電池セルの電圧が低下することを抑制し、その結果、燃料電池の発電効率低下を抑制することができる。 According to the fuel cell having the above configuration, it is possible to suppress a decrease in the voltage of the first fuel cell, and as a result, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency of the fuel cell.
[適用例2]
適用例1記載の燃料電池において、各燃料電池セルは、前記アノードおよび前記カソードが交互に配置されるように積層されており、前記昇温部は、前記燃料電池の前記一方の端部近傍に位置する前記燃料電池セルであって、前記第1の燃料電池セルを含む複数の燃料電池セルのセル平均温度を、前記燃料電池の前記他方の端部近傍に位置する前記燃料電池セルであって、前記第2の燃料電池セルを含む複数の燃料電池セルのセル平均温度より高くすることを特徴とする燃料電池。
[Application Example 2]
In the fuel cell according to Application Example 1, each fuel cell is stacked so that the anode and the cathode are alternately arranged, and the temperature raising portion is in the vicinity of the one end of the fuel cell. The fuel battery cell, wherein the fuel battery cell is located in the vicinity of the other end of the fuel cell, and has an average cell temperature of a plurality of fuel battery cells including the first fuel battery cell. A fuel cell characterized in that the temperature is higher than the average cell temperature of a plurality of fuel cells including the second fuel cell.
このようにすれば、燃料電池の一方の端部近傍の燃料電池セルの電圧が低下することを抑制し、その結果、燃料電池の発電効率低下を抑制することができる。 If it does in this way, it can control that the voltage of the fuel cell near one edge part of a fuel cell falls, and, as a result, can suppress the power generation efficiency fall of a fuel cell.
[適用例3]
適用例1または適用例2に記載の燃料電池において、前記燃料電池を冷却するための冷媒を各燃料電池セルに供給するための冷媒供給マニホールドと、前記燃料電池の前記一方の端部に属する板状部材と、各燃料電池セルを冷却した後の冷媒を集約し、集約した前記冷媒を、前記燃料電池の外部に排出するためのマニホールドであって、少なくとも一部が、前記昇温部として、集約した前記冷媒を前記板状部材内部に流すために前記板状部材の板面に沿った方向に形成される冷媒排出マニホールドと、を備えることを特徴とする燃料電池。
[Application Example 3]
In the fuel cell according to Application Example 1 or Application Example 2, a refrigerant supply manifold for supplying a coolant for cooling the fuel cell to each fuel cell, and a plate belonging to the one end of the fuel cell And a manifold for collecting the refrigerant after cooling each fuel battery cell and discharging the collected refrigerant to the outside of the fuel cell, and at least a part of the temperature riser, A fuel cell comprising: a refrigerant discharge manifold formed in a direction along a plate surface of the plate-like member in order to cause the collected refrigerant to flow inside the plate-like member.
このようにすれば、他の昇温装置を用いることなく、冷媒排出マニホールドを用いて、一方の端部近傍の燃料電池セルの電圧が低下することを抑制し、燃料電池の発電効率低下を抑制することができる。従って、燃料電池重量の削減、燃料電池の肥大化の抑制、構造の簡易化、製造コストの削減を行うことができる。 In this way, without using another temperature raising device, the refrigerant discharge manifold is used to suppress a decrease in the voltage of the fuel cell in the vicinity of one end, thereby suppressing a decrease in power generation efficiency of the fuel cell. can do. Therefore, it is possible to reduce the weight of the fuel cell, suppress the enlargement of the fuel cell, simplify the structure, and reduce the manufacturing cost.
[適用例4]
適用例3に記載の燃料電池において、前記板状部材は、インシュレータであることを特徴とする燃料電池。
[Application Example 4]
The fuel cell according to Application Example 3, wherein the plate-like member is an insulator.
このようにすれば、インシュレータ内部に燃料電池セルを冷却した後の冷媒、すなわち、昇温した冷媒が流れるので、インシュレータを、暖めることができる。その結果、一方の端部近傍の燃料電池セルを、インシュレータを介して暖めることができ、一方の端部近傍の燃料電池セルの電圧が低下することを抑制し、燃料電池の発電効率低下を抑制することができる。 In this way, since the refrigerant after cooling the fuel cells, that is, the refrigerant whose temperature has been increased, flows into the insulator, the insulator can be warmed. As a result, the fuel cell in the vicinity of one end can be warmed via the insulator, the voltage of the fuel cell in the vicinity of the one end is suppressed from decreasing, and the decrease in power generation efficiency of the fuel cell is suppressed. can do.
[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれかに記載の燃料電池において、前記昇温部として、前記燃料電池の前記一方の端部側にヒータを設けることを特徴とする燃料電池。
[Application Example 5]
5. The fuel cell according to any one of application examples 1 to 4, wherein a heater is provided on the one end side of the fuel cell as the temperature raising portion.
このようにすれば、一方の端部近傍の燃料電池セルの電圧が低下することを抑制し、燃料電池の発電効率低下を抑制することができる。 If it does in this way, it can control that the voltage of the fuel cell near one edge part falls, and can control the power generation efficiency fall of a fuel cell.
[適用例6]
適用例1ないし適用例5のいずれかに記載の燃料電池において、前記燃料電池の前記一方の端部に属する板状部材を備え、前記昇温部として、前記一方の端部または前記一方の端部近傍の前記燃料電池セルの少なくとも一方を覆う断熱材を設けることを特徴とする燃料電池。
[Application Example 6]
The fuel cell according to any one of Application Examples 1 to 5, further comprising a plate-like member belonging to the one end of the fuel cell, wherein the one end or the one end is used as the temperature raising unit. A fuel cell comprising a heat insulating material covering at least one of the fuel cells in the vicinity of the portion.
このようにすれば、一方の端部近傍の燃料電池セルの電圧が低下することを抑制し、燃料電池の発電効率低下を抑制することができる。 If it does in this way, it can control that the voltage of the fuel cell near one edge part falls, and can control the power generation efficiency fall of a fuel cell.
なお、本発明は、上記した燃料電池の他、燃料電池システムや昇温装置などの他の装置発明の態様で実現することも可能である。また、このような装置発明に限られず、燃料電池の昇温方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。 Note that the present invention can be realized in the form of other device inventions such as a fuel cell system and a temperature raising device in addition to the fuel cell described above. Further, the present invention is not limited to such a device invention, and can be realized as a method invention such as a method for raising the temperature of a fuel cell.
A.第1実施例:
A1.第1実施例の燃料電池システムの全体構成:
図1は本発明の一実施例としての燃料電池システム1000の概略構成を表わすブロック図である。燃料電池システム1000は、主に、発電の本体である燃料電池100と、水素供給部22と、ブロワ24と、水素循環ポンプ60と、冷媒循環ポンプ70と、ラジエータ77と、気液分離器65と、圧力調整弁26と、を備えている。
A. First embodiment:
A1. Overall configuration of the fuel cell system of the first embodiment:
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
燃料電池100は、固体高分子型燃料電池であり、燃料電池セルを複数積層したスタック構造を有している。この燃料電池100についての詳細は、後述する。
The
水素供給部22は、燃料ガスとして燃料電池100(後述の燃料ガス供給マニホールドMHI)に供給する水素を貯蔵している。水素供給部22としては、例えば、水素ガスを圧縮して貯蔵する水素ボンベや、水素吸蔵合金を備える水素タンクを用いることができる。水素供給部22は、燃料電池100に対して、水素供給路23を介して燃料ガスを供給する。圧力調整弁26は、水素供給路23上に設けられ、水素供給部22から燃料電池100に供給される水素の圧力を所定の圧力に調整(減圧)する。なお、このような水素の圧力調整は、単一の圧力調整弁26によって行なわれるのではなく、複数の弁を用いて順次減圧を行なうこととしても良い。
The
燃料電池100(後述の燃料ガス排出マニホールドMHO)から排出された燃料ガスは、燃料ガス排出路28に排出される。燃料ガス排出路28には、燃料ガスバイパス路29が接続されており、また、燃料ガスバイパス路29上には、水素循環ポンプ60が設けられている。燃料ガス排出路28に排出された燃料ガスは、水素循環ポンプ60によって燃料ガスバイパス路29に導かれて再び水素供給路23に流入する。このように、燃料電池100から排出された燃料ガス中の残余の水素は、水素供給路23の一部と燃料ガスバイパス路29と燃料電池100内の流路とから成る流路(以下、循環流路と呼ぶ)内を循環して再度電気化学反応に供される。
The fuel gas discharged from the fuel cell 100 (a fuel gas discharge manifold MHO described later) is discharged to the fuel
また、燃料ガスバイパス路29には、気液分離器65が設けられている。電気化学反応の進行に伴ってカソードでは水が生じるが、生じた水の一部は、燃料電池100の電解質膜を介してアノード側へと移動し、燃料ガス中に気化する。そのため、循環流路内を循環する燃料ガスにおいては、水蒸気濃度が次第に上昇する。気液分離器65は、循環流路内を循環する燃料ガス中に含まれる水蒸気を凝縮させて、燃料ガス中の水蒸気濃度を低減させる。気液分離器65には、バルブ64が設けられており、このバルブ64を開状態とすることで、気液分離器65内で凝縮された水が、燃料ガス排出路28を介して外部に排出される。なお、所定のタイミングでバルブ64を開状態にすることで、凝縮水と共に循環流路内を循環する燃料ガスの一部も外部に排出しており、これにより、循環流路内の不純物濃度(電解質膜を介してカソード側からアノード側に移動した窒素等の濃度)の上昇を抑えている。
Further, a gas-
ブロワ24は、酸化ガスとして燃料電池100(後述の酸化ガス供給マニホールドMAI)に空気を供給するための装置である。ブロワ24は、燃料電池100に対して、酸化ガス供給路25を介して酸化ガスを供給する。燃料電池100(後述の酸化ガス排出マニホールドMAO)から排出された酸化ガスは、酸化ガス排出路27を介して燃料電池100外部へと排出される。
The
また、燃料電池100において、後述の冷媒供給マニホールドMWIおよび冷媒排出マニホールドMWOに冷媒循環流路75が接続されている。冷媒循環流路75上には、ラジエータ77及び冷媒循環ポンプ70が設けられている。冷媒循環流路75を流れる冷媒は、冷媒循環ポンプ70により冷媒循環流路75および燃料電池100内を循環する。燃料電池100を冷却した冷媒は、冷媒排出マニホールドMWOから排出され、その後、ラジエータ77によって冷却される。そして、再び冷媒供給マニホールドMWIに導入され、燃料電池100の冷却に用いられる。なお、冷媒としては、水、エチレングリコール等の不凍水、空気等を用いることができる。
In the
A2.燃料電池の構成:
図2は、燃料電池100の概略外観構成図である。燃料電池100は、図2の左端からアノード側エンドプレートEPA、アノード側インシュレータISA、アノード側ターミナルTMA、複数の燃料電池セルSLおよび複数の冷媒用セパレータSPW、カソード側ターミナルTMC、カソード側インシュレータISC、カソード側エンドプレートEPCの順に積層されて構成される。燃料電池セルSLおよび冷媒用セパレータSPWは、交互に積層される。
A2. Fuel cell configuration:
FIG. 2 is a schematic external configuration diagram of the
ここで、本実施例の燃料電池100において、後述する各燃料電池セルSLのアノードに近い方の端部をアノード側端部とも呼び、各燃料電池セルSLのカソード側に近い方の端部をカソード側端部とも呼ぶ。このアノード側端部は、マイナス極側であり、具体的には、アノード側エンドプレートEPA、アノード側インシュレータISA、および、アノード側ターミナルTMAから構成される。カソード側端部は、プラス極側であり、具体的には、カソード側エンドプレートEPC、カソード側インシュレータISC、および、カソード側ターミナルTMCから構成される。
Here, in the
燃料電池100は、図示を省略したが、テンションプレート等により、積層方向に所定の押圧力がかかった状態で締結されて保持されている。なお、燃料電池100において、x方向、y方向、z方向を図2に示すように規定する。また、燃料電池セルSLおよび冷媒用セパレータSPWを積層する方向を積層方向とも呼ぶ。さらに、積層方向に直交する方向であって、燃料電池セルSLに沿った方向を面方向とも呼ぶ。
Although not shown, the
各エンドプレートは、剛性を確保するため、鋼等の金属によって形成されている。各ターミナルは、緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材によって形成されている。アノード側ターミナルTMAは、マイナス端子となるアノード側端子TAを、カソード側ターミナルTMCは、プラス端子となるカソード側端子TCを、それぞれ備えている。各インシュレータは、ゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。 Each end plate is made of metal such as steel in order to ensure rigidity. Each terminal is formed of a gas impermeable conductive member such as dense carbon or a copper plate. The anode-side terminal TMA includes an anode-side terminal TA that serves as a minus terminal, and the cathode-side terminal TMC includes a cathode-side terminal TC that serves as a plus terminal. Each insulator is formed of an insulating member such as rubber or resin.
燃料電池100には、酸化ガスが供給され、後述する各セル内酸化ガス流路に酸化ガスを導入するための酸化ガス供給マニホールドMAIと、各セル内酸化ガス流路から排出される酸化ガスを排出する酸化ガス排出マニホールドMAOと、燃料ガスが供給され、後述する各セル内燃料ガス流路に燃料ガスを導入するための燃料ガス供給マニホールドMHIと、各セル内燃料ガス流路から排出される燃料ガスが集合する燃料ガス排出マニホールドMHOと、冷媒を供給され、各セル間冷媒流路に冷媒を分配する冷媒供給マニホールドMWIと、各セル間冷媒流路から排出される冷媒が集合する冷媒排出マニホールドMWOと、が設けられている。
The
これら各マニホールドは、図2に示すように、燃料電池100のアノード側端部において、開口部を有している。燃料ガス供給マニホールドMHIの開口部は、水素供給路23と接続され、燃料ガスが導入される。燃料ガス排出マニホールドMHOの開口部は、燃料ガス排出路28と接続され、燃料ガスを排出する。酸化ガス供給マニホールドMAIの開口部は、酸化ガス供給路25と接続され、酸化ガスが導入される。酸化ガス排出マニホールドMAOの開口部は、酸化ガス排出路27と接続され、酸化ガスを排出する。冷媒供給マニホールドMWIおよび冷媒排出マニホールドMWOの開口部は、冷媒循環流路75と接続され、冷媒が給排される。
Each of these manifolds has an opening at the anode side end of the
図3は、燃料電池100の構成単位である燃料電池セルSLと、冷媒用セパレータSPWの様子を表わす分解斜視図である。燃料電池セルSLは、膜電極接合体(以下では、「MEA」(Membrane Electrode Assembly)と呼ぶ)10と、アノード側セパレータSPAと、カソード側セパレータSPCと、を備えている。MEA10は、電解質膜40と、電極であるカソード41およびアノード42と、ガス拡散層43,44と、を備え、カソード41およびアノード42が表面に形成された電解質膜40を、ガス拡散層43,44で挟持して構成される。燃料電池セルSLは、このMEA10を、さらにアノード側セパレータSPAおよびカソード側セパレータSPCで挟持して構成される。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the state of the fuel cell SL as a structural unit of the
電解質膜40は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。カソード41およびアノード42は、カーボン粒子などの導電性を有する担体上に担持された、白金や白金合金等の触媒を備えている。ガス拡散層43,44は、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパやカーボンクロスによって形成することができ、電気化学反応に供されるガスの流路になると共に、集電を行なう。
The
アノード側セパレータSPAおよびカソード側セパレータSPCは、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、焼成カーボン、あるいはプレス成形した金属板により形成されている。アノード側セパレータSPAおよびカソード側セパレータSPCは、反応ガス(水素を含有する燃料ガスあるいは酸素を含有する酸化ガス)が流れるガス流路の壁面を成す部材であって、その表面には、ガス流路を形成するための凹凸形状が形成されている。アノード側セパレータは、表面に溝63が形成され、MEA10との間に、燃料ガスの流路であるセル内燃料ガス流路を形成する。カソード側セパレータは、表面に溝62が形成され、MEA10との間に、酸化ガスの流路であるセル内酸化ガス流路を形成する。
The anode-side separator SPA and the cathode-side separator SPC are formed of a gas-impermeable conductive member, for example, dense carbon that has been compressed by gas and impermeable to gas, baked carbon, or a press-molded metal plate. . The anode-side separator SPA and the cathode-side separator SPC are members that form the wall surface of a gas flow path through which a reaction gas (a fuel gas containing hydrogen or an oxidizing gas containing oxygen) flows. An uneven shape is formed for forming the. A
冷媒用セパレータSPWは、貫通孔87が形成されている。燃料電池セルSLと冷媒用セパレータSPWとを交互い積層することにより、貫通孔87は、燃料電池セルSL間のセル間冷媒流路を形成する。
A through
セパレータSPA,SPC,SPWは、その外周近くの互いに対応する位置に、複数の孔部を備えている。セパレータSPA,SPC,SPWを、MEA10と共に積層して燃料電池を組み立てると、各セパレータの対応する位置に設けられた孔部は、互いに重なり合って、セパレータの積層方向に燃料電池内部を貫通する流路を形成する。すなわち、各セパレータに設けられた孔部のうち、孔部85および孔部86は、セル内燃料ガス流路を形成するためにセパレータ表面に設けられた溝63と連通している。また、孔部83および孔部84は、セル内酸化ガス流路を形成するためにセパレータ表面に設けられた溝62と連通している。さらに、孔部81および孔部82は、セル間冷媒流路を形成するためにセパレータ表面に設けられた貫通孔87と連通している。また、この場合、孔部85は、燃料ガス供給マニホールドMHIを形成し、孔部86は、燃料ガス排出マニホールドMHOを形成し、孔部83は、酸化ガス供給マニホールドMAIを形成し、孔部84は酸化ガス排出マニホールドMAOを形成する。さらに、孔部81は、冷媒供給マニホールドMWIを形成し、孔部82は、冷媒排出マニホールドMWOを形成する。従って、セル内燃料ガス流路、セル内酸化ガス流路、および、セル間冷媒流路は、燃料電池内で、上記マニホールドを介して並列に接続されている。
Separator SPA, SPC, SPW is provided with a plurality of holes at positions corresponding to each other near its outer periphery. When the fuel cells are assembled by laminating the separators SPA, SPC, SPW together with the
図4は、本実施例における冷媒排出マニホールドMWOの詳細を説明するための図である。図4(A)は、燃料電池100の側面図(燃料電池100をz方向に向かって見た図)であり、図4(B)は、アノード側インシュレータISAの正面図(アノード側インシュレータISAをx方向に向かって見た図)である。本実施例における冷媒排出マニホールドMWOは、図4(A)に示すように、燃料電池セルSLおよび冷媒用セパレータSPWを積層方向(x方向)に貫通すると共に、図4(A),(B)に示すように、アノード側インシュレータISAの内部を、面方向に沿って蛇行するように貫通し、開口部に至るように形成されている。これにより、アノード側インシュレータISA内の冷媒排出マニホールドMWOでは、各燃料電池セルSLで熱交換によって昇温した冷媒が流れることとなる。
FIG. 4 is a diagram for explaining details of the refrigerant discharge manifold MWO in the present embodiment. 4A is a side view of the fuel cell 100 (view of the
A3.温度分布と電池性能の関係:
従来のスタック構造を有する燃料電池では、一般に、外部との熱交換が行なわれやすい両端部近傍の燃料電池セルにおいて、内部温度がより低くなることが知られている。このように温度が低下すると、飽和水蒸気圧が低下することによってガス流路内で凝縮水が生じ、凝縮水によってガス流れが阻害される可能性がある。そのため、従来は、温度がより低くなる両端部近傍の燃料電池セルにおいて、凝縮水によるガス流れの阻害に起因する電圧低下が起こると考えられていた。
A3. Relationship between temperature distribution and battery performance:
In a fuel cell having a conventional stack structure, it is generally known that the internal temperature is lower in the fuel cell near the both ends where heat exchange with the outside is likely to occur. When the temperature decreases in this way, condensed water is generated in the gas flow path by decreasing the saturated water vapor pressure, and the gas flow may be inhibited by the condensed water. Therefore, conventionally, it has been considered that a voltage drop due to the inhibition of the gas flow by the condensed water occurs in the fuel cell near the both ends where the temperature becomes lower.
これに対して、本願発明者は、新たな知見として、内部温度が低下する両端部の内、実際には、特にアノード側端部近傍の燃料電池セルにおいて電圧低下が起こり易いことを見いだした。すなわち、本実施例の燃料電池100のように、セル内燃料ガス流路およびセル内酸化ガス流路が、上記マニホールドを介して、それぞれ、燃料電池内で並列に接続される燃料電池では、以下の図5に示すように、外気温度が低い場合には、アノード側端部近傍の燃料電池セルのみにおいて、内部の凝縮水量が多くなり、その結果、その燃料電池セルの電圧低下が特に顕著に認められた。
On the other hand, the inventor of the present application has found as a new finding that a voltage drop is likely to occur in the fuel cell in the vicinity of the anode side end portion, in particular, at both ends where the internal temperature is lowered. That is, in the fuel cell in which the in-cell fuel gas channel and the in-cell oxidizing gas channel are connected in parallel in the fuel cell via the manifold, as in the
図5は、横軸に、従来のスタック構造を有する燃料電池における各燃料電池セルの相対的な位置を示しつつ、燃料電池セル内部における凝縮水量分布を表わす説明図である。図5に凝縮水量分布を示す燃料電池は、従来から知られるスタック構造の燃料電池であって、冷媒排出マニホールドMWOが、アノード側インシュレータISAを含め、各部材(燃料電池セルSL、冷媒用セパレータSPW、ターミナル等)を単に積層方向に貫通する構造となっている。図5は、この燃料電池を、外気温度が、60℃、20℃、および、−10℃の場合において、燃料ガスおよび酸化ガスを共に大過剰量流し、冷媒温度60℃、電流密度0.1A/cm2の条件で、1時間発電した場合の結果を示している。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the distribution of the amount of condensed water inside the fuel cell while showing the relative position of each fuel cell in the fuel cell having the conventional stack structure on the horizontal axis. The fuel cell having the condensed water amount distribution shown in FIG. 5 is a conventionally known stack-structure fuel cell, in which the refrigerant discharge manifold MWO includes the anode-side insulator ISA and the other members (fuel cell SL, refrigerant separator SPW). , Terminals, etc.) are simply penetrated in the stacking direction. FIG. 5 shows that when the outside air temperature is 60 ° C., 20 ° C., and −10 ° C., a large excess amount of both fuel gas and oxidizing gas is allowed to flow through the fuel cell. The results are shown when power is generated for 1 hour under the conditions of / cm 2 .
このように、アノード側端部近傍の燃料電池セルにおいて特に電圧低下が起こり易いのは、端部近傍に配置される一群の燃料電池セル内における電解質膜の両側間に存在する微少な温度差と、燃料ガスおよび酸化ガスの性質の違いによるものと考えられる。燃料電池が発電する際には、上記微少な温度差に起因して、まず、より温度が低い側のガス流路に凝縮水が発生すると考えられる。すなわち、同じ燃料電池セル内であっても、燃料電池セル内酸化ガス流路と燃料電池セル内燃料ガス流路の間には、微少な温度差が生じ、より端部側の燃料電池セル内ガス流路の方が温度が低くなる。このように温度差が生じると、燃料ガスと酸化ガスのいずれもが略飽和蒸気圧であったとしても、わずかに温度が低い端部側の燃料電池セル内ガス流路において、内部のガスが流路壁上でわずかに冷やされることにより、その流路壁上で凝縮水が生じ始める。このような温度が低い側のガスは、撹拌されて電解質膜に接するが、このとき電解質膜は、両側のガス流路の中間の温度となっているため、接したガスはわずかに加熱されて飽和蒸気圧がわずかに上昇し、電解質膜から水分を奪う。電解質膜から水分を受け取ったガスは、再び撹拌されて、流路壁で冷却されて再び凝縮水を生じる。これに対して、わずかに温度が高い内部側の燃料電池セル内ガス流路を流れるガスは、撹拌されて電解質膜に接するが、接したガスはわずかに冷却されて飽和蒸気圧がわずかに低下し、電解質膜上で凝縮水を生じる。生じた凝縮水は、電解質膜内を、反対の面側(わずかに温度が低いガス流路側)に移動する。このような工程が繰り返されることにより、上記したわずかに温度が低い側の燃料電池セル内のガス流路において、凝縮水がより発生し易くなると考えられる。 In this way, the voltage drop is particularly likely to occur in the fuel cell near the anode side end, because of the small temperature difference existing between both sides of the electrolyte membrane in the group of fuel cells arranged near the end. This is considered to be due to the difference in properties between the fuel gas and the oxidizing gas. When the fuel cell generates power, it is considered that condensed water is first generated in the gas flow path on the lower temperature side due to the small temperature difference. That is, even within the same fuel battery cell, a slight temperature difference occurs between the oxidizing gas flow path in the fuel battery cell and the fuel gas flow path in the fuel battery cell. The gas channel has a lower temperature. When a temperature difference occurs in this way, even if both the fuel gas and the oxidizing gas have substantially saturated vapor pressure, the gas inside the fuel cell in the end portion side where the temperature is slightly low By being cooled slightly on the channel wall, condensed water begins to be generated on the channel wall. The gas at the lower temperature side is agitated and contacts the electrolyte membrane. At this time, the electrolyte membrane is at an intermediate temperature between the gas flow paths on both sides, so the gas in contact is slightly heated. The saturated vapor pressure rises slightly and deprives the electrolyte membrane of moisture. The gas that has received moisture from the electrolyte membrane is stirred again and cooled by the flow path wall to generate condensed water again. On the other hand, the gas flowing through the gas flow path in the fuel cell on the inner side where the temperature is slightly high is agitated and comes into contact with the electrolyte membrane. Then, condensed water is generated on the electrolyte membrane. The generated condensed water moves in the electrolyte membrane to the opposite surface side (the gas flow path side having a slightly low temperature). By repeating such a process, it is considered that condensed water is more likely to be generated in the gas flow path in the fuel cell on the slightly lower temperature side.
そして、上記のように温度が低い側の流路で液水が発生すると、上記温度が低い側の流路が燃料ガスの流路であった場合には、燃料ガスおよび酸化ガスの性質の違いにより、特に流路内に液水が滞留し易くなると考えられる。このガスの性質の違いとは、液水を流す力の違いであり、液水を流す力は、例えばそれぞれのガスの流速の影響を受ける。ガス流速は、一般に酸化ガスの方が燃料ガスよりも速くなるが、これについて以下に説明する。燃料電池で進行する電気化学反応は、以下の(1)ないし(3)式で表わすことができる。(1)式はアノード側における反応を表わし、(2)式はカソード側における反応を表わし、(3)式は燃料電池全体で進行する反応を表わす。 When liquid water is generated in the flow path on the low temperature side as described above, if the flow path on the low temperature side is a flow path for fuel gas, the difference in properties between the fuel gas and the oxidizing gas Therefore, it is considered that liquid water tends to stay particularly in the flow path. This difference in the properties of gas is a difference in the force of flowing liquid water, and the force of flowing liquid water is influenced by the flow rate of each gas, for example. The gas flow rate is generally faster in the oxidizing gas than in the fuel gas, which will be described below. The electrochemical reaction that proceeds in the fuel cell can be expressed by the following equations (1) to (3). Formula (1) represents the reaction on the anode side, Formula (2) represents the reaction on the cathode side, and Formula (3) represents the reaction that proceeds in the entire fuel cell.
H2 → 2H++2e- …(1)
(1/2)O2+2H++2e- → H2O …(2)
H2+(1/2)O2 → H2O …(3)
H 2 → 2H + + 2e − (1)
(1/2) O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O (2)
H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O (3)
(3)式に示すように、燃料電池が所定量の発電をする際に理論的に必要とされる水素量と酸素量の比は、2:1となる。本実施例のように、燃料ガスとして水素を用い、酸化ガスとして空気を用いる場合には、空気中の酸素の割合は約20%であるため、理論的に必要とされる燃料ガス量と酸化ガス量の比は、およそ2:5となる。したがって、燃料電池に対してガスを供給する際の過剰率(理論的に必要な量に対する実際に供給する量の割合)が、燃料ガスと酸化ガスとで同じであれば、燃料電池の入り口部において、供給される酸化ガスの流速は、燃料ガスの流速の約2.5倍であるといえる。このように、一般に、燃料電池に供給される酸化ガスの流速の方が燃料ガスの流速よりも速いため、凝縮水を吹き飛ばす力は酸化ガスの方が強くなる。 As shown in the equation (3), the ratio of the hydrogen amount and the oxygen amount theoretically required when the fuel cell generates a predetermined amount of power is 2: 1. When hydrogen is used as the fuel gas and air is used as the oxidizing gas as in this embodiment, the proportion of oxygen in the air is about 20%. The ratio of gas amounts is approximately 2: 5. Therefore, if the excess ratio when supplying gas to the fuel cell (the ratio of the amount actually supplied to the theoretically required amount) is the same for the fuel gas and the oxidizing gas, the inlet of the fuel cell The flow rate of the oxidizing gas supplied can be said to be about 2.5 times the flow rate of the fuel gas. As described above, generally, the flow rate of the oxidizing gas supplied to the fuel cell is faster than the flow rate of the fuel gas. Therefore, the oxidizing gas has a stronger force for blowing off the condensed water.
ガスが液水を吹き飛ばす力は、より具体的には、例えば、ガスの運動量や粘性力に依存すると考えることができる。運動量は、質量と速度の積であるため、ガスの運動量は、ガスの分子量と流速の積として比較することができる。水素の分子量が2であるのに対し、空気の平均分子量は約29である。また、上記したように、過剰率が同じであるときに燃料電池に供給される入り口部のガス流速は、酸化ガスが燃料ガスの約2.5倍となる。そのため、燃料ガスの運動量に対する酸化ガスの運動量の比は、以下の(4)式に示すように、1:36.25となり、燃料ガスが液水を跳ね飛ばす力は、酸化ガスの約36分の1しかないと考えることができる。 More specifically, it can be considered that the force by which the gas blows off the liquid water depends on, for example, the momentum of the gas and the viscous force. Since momentum is the product of mass and velocity, the momentum of the gas can be compared as the product of the molecular weight of the gas and the flow velocity. The molecular weight of hydrogen is 2, whereas the average molecular weight of air is about 29. As described above, the gas flow rate at the inlet supplied to the fuel cell when the excess ratio is the same is approximately 2.5 times that of the fuel gas for the oxidizing gas. Therefore, the ratio of the momentum of the oxidizing gas to the momentum of the fuel gas is 1: 36.25 as shown in the following equation (4), and the force by which the fuel gas jumps off the liquid water is about 36 minutes of the oxidizing gas. It can be considered that there is only one of them.
2×1:29×2.5=2:72.5=1:36.25 …(4) 2 × 1: 29 × 2.5 = 2: 72.5 = 1: 36.25 (4)
また、ガスの粘性力は、ガスが液水を粘りで引きずる力として捉えることができ、ガスの粘性係数と流速の積として比較することができる。20℃、1気圧における水素の粘性係数が、8.8×10-6[Pa・s]であるのに対し、空気の粘性係数は、18.2×10-6[Pa・s]である。また、上記したように、過剰率が同じであるときに燃料電池に供給される入り口部のガス流速は、酸化ガスが燃料ガスの約2.5倍となる。そのため、燃料ガスの粘性力に対する酸化ガスの粘性力の比は、以下の(5)式に示すように、1:5.2となり、燃料ガスが液水を引きずる力は、酸化ガスの約5分の1しかないと考えることができる。 Moreover, the viscous force of gas can be grasped as a force by which gas drags liquid water with stickiness, and can be compared as the product of the viscosity coefficient of gas and the flow velocity. The viscosity coefficient of hydrogen at 20 ° C. and 1 atm is 8.8 × 10 −6 [Pa · s], whereas the viscosity coefficient of air is 18.2 × 10 −6 [Pa · s]. . As described above, the gas flow rate at the inlet supplied to the fuel cell when the excess ratio is the same is approximately 2.5 times that of the fuel gas for the oxidizing gas. Therefore, the ratio of the viscous force of the oxidizing gas to the viscous force of the fuel gas is 1: 5.2 as shown in the following equation (5), and the force by which the fuel gas drags the liquid water is about 5 times that of the oxidizing gas. It can be considered that there is only a fraction.
8.8×1:18.2×2.5=8.8:45.5≒1:5.2 …(5) 8.8 × 1: 18.2 × 2.5 = 8.8: 45.5≈1: 5.2 (5)
以上説明したように、燃料電池の両端部近傍の燃料電池セルでは、微妙な温度差に起因して、より温度が低い端部側の燃料電池セル内のガス流路において、凝縮水が生じ始める。そして、凝縮水を排出する力が酸化ガスに比べて弱い燃料ガスの流路においては、生じた凝縮水を排出することができずに凝縮水が次第に滞留してしまう。このようにして、特にアノード側端部近傍の燃料電池セルにおいて、セル内燃料ガス流路における凝縮水の滞留に起因して、電圧低下が起こると考えられる。 As described above, in the fuel cells in the vicinity of both ends of the fuel cell, condensed water begins to be generated in the gas flow channel in the fuel cell on the end portion having a lower temperature due to a subtle temperature difference. . And in the flow path of the fuel gas whose power for discharging the condensed water is weaker than that of the oxidizing gas, the generated condensed water cannot be discharged and the condensed water gradually stays. In this way, it is considered that a voltage drop occurs in the fuel battery cell near the anode side end portion due to the retention of the condensed water in the in-cell fuel gas flow path.
一方、本実施例の燃料電池100では、アノード側インシュレータISAの内部を、冷媒排出マニホールドMWOが、面方向に沿って貫通するように形成されている。このようにすれば、各燃料電池セルSLを冷却し、昇温した冷媒が、アノード側インシュレータISAを流れる際、アノード側インシュレータISAを暖めることができ、それに伴い、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めることが可能となる。従って、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLにおいて、凝縮水の発生を抑制することができ、それに起因する電圧低下も抑制することができる。その結果、燃料電池100において、局所的に電圧が低い燃料電池セルSLが生じることを抑制することができ、燃料電池100全体の発電効率を向上させることができる。
On the other hand, in the
また、本実施例の燃料電池100では、カソード側端部について昇温させるための機構を設けておらず、アノード側端部のみに、昇温させるための機構を設けているので、燃料電池100の構造の簡易化、重量の削減、肥大化の抑制、または、製造コストの削減を実現することができる。
Further, in the
燃料電池セルSLは、請求項における燃料電池セルに該当し、冷媒排出マニホールドMWOは、請求項における昇温部に該当する。上記アノード側端部は、請求項における一方の端部に該当し、上記カソード側端部は、請求項における他方の端部に該当する。 The fuel cell SL corresponds to the fuel cell in the claims, and the refrigerant discharge manifold MWO corresponds to the temperature raising unit in the claims. The anode side end corresponds to one end in the claims, and the cathode side end corresponds to the other end in the claims.
B.第2実施例:
図6は、第2実施例の燃料電池100Aの側面図である。第2実施例の燃料電池システム1000Aは、基本的に第1実施例の燃料電池システム1000と同様の構造を有しているが、以下の点で、第1実施例の燃料電池システム1000と異なる。第1実施例の燃料電池100は、各燃料電池セルSLで昇温した冷媒を、アノード側インシュレータISA内部において、面方向に沿って流すことで、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めるようにしていたが、本実施例の燃料電池100Aは、ヒータHTを備え、このヒータHTにより、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めるようにしている。具体的には、燃料電池100Aにおいて、ヒータHTは、図6に示すように、アノード側エンドプレートEPAの外側に配置され、アノード側エンドプレートEPA、アノード側インシュレータISA、および、アノード側ターミナルTMAを介して、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖める。
B. Second embodiment:
FIG. 6 is a side view of the
このようにすれば、ヒータHTによって、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めることが可能となる。従って、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLにおいて、凝縮水の発生を抑制することができ、それに起因する電圧低下も抑制することができる。その結果、燃料電池100Aにおいて、局所的に電圧が低い燃料電池セルSLが生じることを抑制することができ、燃料電池100A全体の発電効率を向上させることができる。
If it does in this way, it will become possible to warm the fuel cell SL near the anode side end by the heater HT. Therefore, the generation of condensed water can be suppressed in the fuel cell SL in the vicinity of the anode side end, and the voltage drop caused by it can also be suppressed. As a result, in the
C.第3実施例:
図7は、第3実施例の燃料電池100Bの側面図である。第3実施例の燃料電池システム1000Bは、基本的に第1実施例の燃料電池システム1000と同様の構造を有しているが、以下の点で、第1実施例の燃料電池システム1000と異なる。第1実施例の燃料電池100は、各燃料電池セルSLで昇温した冷媒を、アノード側インシュレータISA内部において、面方向に沿って流すことで、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めるようにしていたが、本実施例の燃料電池100Bは、断熱材HSを備え、この断熱材HSにより、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLの降温を抑制するようにしている。具体的には、燃料電池100Bにおいて、断熱材HSは、図7に示すように、アノード側エンドプレートEPA、アノード側インシュレータISA、アノード側ターミナルTMA、および、アノード側端部近傍の燃料電池セルSL(7つ)を覆うように配置される。なお、断熱材HSは、例えば、グラスウールやロックウールなどを用いることができる。また、断熱材HSによって覆われる燃料電池セルSL数は、燃料電池100Bの具体的な設計等に基づいて定められる。
C. Third embodiment:
FIG. 7 is a side view of the
このようにすれば、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを略断熱し、これらの燃料電池セルSLの温度が降温することを抑制し、カソード側端部近傍の燃料電池セルSLと比較して、相対的に、温度が低くなることを抑制することができる。従って、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLにおいて、凝縮水の発生を抑制することができ、それに起因する電圧低下も抑制することができる。その結果、燃料電池100Bにおいて、局所的に電圧が低い燃料電池セルSLが生じることを抑制することができ、燃料電池100B全体の発電効率を向上させることができる。
In this way, the fuel cells SL in the vicinity of the anode side end are substantially insulated, and the temperature of these fuel cells SL is prevented from lowering, compared with the fuel cell SL in the vicinity of the cathode side end. Thus, it is possible to suppress the temperature from becoming relatively low. Therefore, the generation of condensed water can be suppressed in the fuel cell SL in the vicinity of the anode side end, and the voltage drop caused by it can also be suppressed. As a result, in the
C.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
C. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
C1.変形例1:
上記第1実施例の燃料電池100は、各燃料電池セルSLで昇温した冷媒を、アノード側インシュレータISA内部において、面方向に沿って流すことで、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めるようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、冷媒排出マニホールドMWOを、アノード側ターミナルTMAまたはアノード側エンドプレートEPAを面方向に貫通するように形成し、各燃料電池セルSLで昇温した冷媒を、それらの内部において面方向に沿って流すことで、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めるようにしてもよい。このようにしても、上記実施例と同様の効果を奏することができる。
C1. Modification 1:
The
C2.変形例2:
上記第2実施例の燃料電池100A(図6)は、ヒータHTを、アノード側エンドプレートEPAの外側に配置し、アノード側エンドプレートEPA、アノード側インシュレータISA、および、アノード側ターミナルTMAを介して、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めるようにしていたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ヒータHTを、アノード側エンドプレートEPAとアノード側インシュレータISAの間に配置して、アノード側インシュレータISAおよびアノード側ターミナルTMAを介して、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めるようにしてもよい。また、ヒータHTを、アノード側インシュレータISAとアノード側ターミナルTMAとの間に配置して、アノード側ターミナルTMAを介して、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLを暖めるようにしてもよい。この場合、ヒータHTは、絶縁部材で覆うようにする。以上のようにしても、上記実施例と同様の効果を奏することができる。
C2. Modification 2:
In the
C3.変形例3:
上記第3実施例の燃料電池100B(図7)は、断熱材HSを、アノード側エンドプレートEPA、アノード側インシュレータISA、アノード側ターミナルTMA、および、アノード側端部近傍の燃料電池セルSL(7つ)を覆うように配置するようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、断熱材HSを、アノード側エンドプレートEPAのみ、または、アノード側インシュレータISAのみ、または、アノード側ターミナルTMAのみ、または、アノード側端部近傍の燃料電池セルSLのみ、を覆うようにしてもよい。また断熱材HSを、アノード側エンドプレートEPAとアノード側インシュレータISAとを覆うようにしてもよいし、アノード側エンドプレートEPAとアノード側インシュレータISAとアノード側ターミナルTMAとを覆うようにしてもよい。このようにしても上記実施例の効果を奏することができる。
C3. Modification 3:
The
C4.変形例4:
上記実施例の燃料電池は、燃料電池セルSLと冷媒用セパレータSPWとを交互に積そうして構成されているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、燃料電池セルのセパレータにおいて、セル内ガス流路を形成する面とは反対面に溝を形成し、このセパレータを用いて燃料電池セルを積層するようにしてもよい。この場合、燃料電池セル間の溝によって形成される空間が冷媒流路となる。また、セパレータを、いわゆる、三層積層セパレータとし、その三層積層セパレータと、MEAや多孔体流路を備えた積層体とを、交互に積層することにより、燃料電池を構成するようにしてもよい。なお、この積層体は、燃料電池セルとして機能する。このような構成の燃料電池であっても上記実施例と同様の効果を奏することができる。
C4. Modification 4:
Although the fuel cell of the said Example is comprised so that the fuel cell SL and the separator for refrigerant | coolants SPW may be piled up alternately, this invention is not limited to this. For example, in the separator of the fuel cell, a groove may be formed on the surface opposite to the surface forming the in-cell gas flow path, and the fuel cell may be stacked using this separator. In this case, the space formed by the grooves between the fuel cells serves as the refrigerant flow path. Further, the separator may be a so-called three-layer laminated separator, and the fuel cell may be configured by alternately laminating the three-layer laminated separator and a laminated body having an MEA or a porous channel. Good. In addition, this laminated body functions as a fuel battery cell. Even a fuel cell having such a configuration can achieve the same effects as the above-described embodiment.
10…MEA
22…水素供給部
24…ブロワ
40…電解質膜
41…カソード
42…アノード
43…ガス拡散層
60…水素循環ポンプ
62…溝
63…溝
65…気液分離器
70…冷媒循環ポンプ
75…冷媒循環流路
77…ラジエータ
81〜86…孔部
87…貫通孔
100,100A,100B…燃料電池
1000,1000A,1000B…燃料電池システム
TA…アノード側端子
TC…カソード側端子
SL…燃料電池セル
HS…断熱材
HT…ヒータ
MAI…酸化ガス供給マニホールド
TMA…アノード側ターミナル
TMC…カソード側ターミナル
MAO…酸化ガス排出マニホールド
SPA…セパレータ
MHI…燃料ガス供給マニホールド
SPA…アノード側セパレータ
EPA…アノード側エンドプレート
SPC…カソード側セパレータ
EPC…カソード側エンドプレート
ISA…アノード側インシュレータ
ISC…カソード側インシュレータ
MHO…燃料ガス排出マニホールド
MWI…冷媒供給マニホールド
MWO…冷媒排出マニホールド
SPW…冷媒用セパレータ
10 ... MEA
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記燃料電池の一方の端部には、前記燃料電池の外側に向かって前記アノードが設けられる第1の燃料電池セルが配置され、前記燃料電池の他方の端部には、前記燃料電池の外側に向かって前記カソードが設けられる第2の燃料電池セルが配置され、さらに、
前記燃料電池の前記一方の端部に属する板状部材と、
前記燃料電池を冷却するための冷媒を各燃料電池セルに供給するための冷媒供給マニホールドと、
各燃料電池セルを冷却した後の冷媒を集約して一方向に流し、前記燃料電池の外部に排出するための冷媒排出マニホールドと、
前記燃料電池の前記一方の端部近傍に位置する前記燃料電池セルであって、前記第1の燃料電池セルを含む複数の燃料電池セルのセル平均温度を、前記燃料電池の前記他方の端部近傍に位置する前記燃料電池セルであって、前記第2の燃料電池セルを含む複数の燃料電池セルのセル平均温度より高くする昇温部と、
を備え、
前記板状部材は、内部に、前記冷媒排出マニホールドの前記冷媒を、前記板状部材の板面に沿った方向に流して外部に排出する、前記昇温部としての冷媒排出流路を有している、燃料電池。 A fuel cell comprising an electrolyte membrane having an anode formed on one side and a cathode formed on the opposite side, and a plurality of fuel cells stacked such that the anode and the cathode are alternately arranged ,
At one end of the fuel cell, a first fuel cell provided with the anode toward the outside of the fuel cell is disposed, and at the other end of the fuel cell, the outside of the fuel cell. A second fuel cell provided with the cathode toward the surface is further disposed;
A plate-like member belonging to the one end of the fuel cell;
A refrigerant supply manifold for supplying a refrigerant for cooling the fuel cell to each fuel cell;
Refrigerant discharge manifold for collecting the refrigerant after cooling each fuel battery cell to flow in one direction and discharging it outside the fuel cell;
The fuel cell located in the vicinity of the one end of the fuel cell, wherein a cell average temperature of a plurality of fuel cells including the first fuel cell is calculated as the other end of the fuel cell. The fuel cell located in the vicinity, wherein the temperature riser is higher than the cell average temperature of a plurality of fuel cells including the second fuel cell,
With
The plate-like member has a refrigerant discharge passage serving as the temperature raising portion for flowing the refrigerant of the refrigerant discharge manifold in a direction along the plate surface of the plate-like member and discharging the refrigerant to the outside. A fuel cell.
前記板状部材は、インシュレータであることを特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 1 , wherein
The fuel cell, wherein the plate-like member is an insulator.
前記昇温部として、前記燃料電池の前記一方の端部側にヒータを設けることを特徴とする燃料電池。 According to claim 1 or claim 2 Symbol mounting the fuel cell,
A fuel cell comprising a heater on the one end side of the fuel cell as the temperature raising portion.
前記燃料電池の前記一方の端部に属する板状部材を備え、
前記昇温部として、前記一方の端部または前記一方の端部近傍の前記燃料電池セルの少なくとも一方を覆う断熱材を設けることを特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 3 ,
A plate-like member belonging to the one end of the fuel cell;
The fuel cell according to claim 1, wherein a heat insulating material that covers at least one of the one end portion or the vicinity of the one end portion is provided as the temperature raising portion.
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