JP5191810B2 - 燃料電池用スタック - Google Patents

Description

本発明は、燃料と酸化剤の電気化学反応によって電気を生成する燃料電池用スタックにかかり、さらに詳しくは、電気化学反応が起こる発電部でのチャンネル構造を改善した燃料電池用スタックに関するものである。

燃料電池は、燃料の酸化反応、及びこの燃料と別途の酸化剤ガスの還元反応によって、電気エネルギーを発生させる発電装置である。燃料電池は燃料の種類によって高分子電解質型燃料電池、直接酸化型燃料電池などに区分することができる。

高分子電解質型燃料電池は、液体燃料またはガス燃料から改質された改質ガス、及び空気のような酸化剤ガスが供給されて、改質ガスの酸化反応と酸化剤ガスの還元反応によって電気エネルギーを発生させることができる。このような高分子電解質型燃料電池は、他の燃料電池と比べて出力特性が卓越しており、作動温度が低いと共に、速い始動及び応答特性を有する。そのため、高分子電解質型燃料電池は、自動車などのような移動体用の電源、建物などのような分散用電源、及び電子機器などのような小形電源として幅広く使用されている。

直接酸化型燃料電池は、液体燃料及び空気が供給されて、燃料の酸化反応と酸化剤ガスの還元反応により電気エネルギーを発生させることができる。

このような燃料電池は、電気エネルギーを生成する最小単位（単位セル）である発電部を備える。発電部は、膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、以下“ＭＥＡ”という）と、ＭＥＡを間においてその両側に備えられるセパレータと、ＭＥＡの周縁に位置して一対のセパレータの間の空間を気密するガスケットとを含む。そして、発電部は、数個〜数十個が連続的に配列されることによって、一つのスタックを構成する。

このような燃料電池用スタックの従来のセパレータは、例えば図６に示すような構造を有する。すなわち、セパレータは、長辺と短辺を有する長方形（但し、正方形を含むこともできる）からなる主面と、上記短辺よりも短い長さを厚さとして有する構造体であり、上記主面がＭＥＡの電極面と接触する。

図６に示されたセパレータ２４０は、その平面形状が長辺と短辺を有する矩形であり、ＭＥＡと接する一面にチャンネル２４１、２４２が形成される。セパレータ２４０に形成されたチャンネル２４１、２４２は、燃料または酸化剤ガスのような反応ガスが流動する通路である。反応ガスは、第１反応ガス入口２４３を通じてチャンネル２４１、２４２に流入して、チャンネル２４１、２４２を流動する過程で電気化学反応が誘発された後、第１反応ガス出口２４４に排出される。

複数の発電部が積層された燃料電池用スタックは、締結部材によって上記複数の発電部が相互に締結される。締結部材は、発電部の平面に対してその周縁領域に複数個設けられることができる。一方、電気化学反応が円滑に行われるように発電部の中央領域の密着性を高めるなどの目的で、例えば、図６に示されたように、締結部を発電部の平面に対してその中央領域に設けることが知られている。図６に示されたセパレータ２４０には、矩形の平面形状の中心領域に、締結部材が貫通される締結孔２４７が形成されている。従って、チャンネル２４１、２４２は、このような締結孔２４７が形成された領域をよけるように、図６に図示された横軸を中心に分岐されて形成される。分岐されたチャンネル２４１、２４２は、図６に示されたように、上記横軸を中心線として相互に対称となるように形成されるのがよい。このように、分岐されたチャンネルを発電部の中心線に対して線対象をなすように形成すれば、中心線の上下または左右の領域でそれぞれ同じように反応ガスを供給することができ、発電部の平面における反応量を均一化することができ、燃料電池のエネルギー生成効率を向上させることができる。

一方、現在製品化されている燃料電池用スタックは、不必要な領域をなくして小形化することが最も重要な開発目的になっているのが実情である。このため、現在開発されているセパレータは、一般的に、反応ガス入口と反応ガス出口が、矩形の平面形状の相互に対角をなすコーナー（隅部または角部）にそれぞれ形成されている。このように、反応ガス入口及び反応ガス出口が四角形の対向する角に設けられた場合、図６に示されたような横軸及び縦軸を中心線として相互に対称な形状を有するチャンネル２４１、２４２を形成するのは難しいといった問題がある。

また、図６に示されたセパレータ２４０は、矩形の平面形状の縦横比が増加すると、締結力を向上させるために横軸に沿って複数の締結孔２４７を設けなければならない。このように複数の締結孔２４７が形成された場合、第１反応ガス入口２４３と第１反応ガス出口２４４との間を連結するチャンネル２４１、２４２については、横軸を中心線として相互に対称な形状をなして分岐されるチャンネルを形成することが可能である。しかし、第２反応ガス入口２４５と第２反応ガス出口２４６との間を連結するチャンネル（図６に図示せず）については、複数の締結孔２４７が形成された場合に、縦軸を中心線として相互に対称な形状をなして分岐されるチャンネルを形成することができない。このように、図６に示されたようなセパレータ２４０については、複数の締結孔２４７が形成された場合に、横軸及び縦軸のそれぞれを中心線として相互に線対称をなすチャンネルを形成しにくく、また、分岐されて形成された複数のチャンネルの流路の長さが相互に異なるといった問題がある。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、締結部材を発電部の平面の中心領域を貫くように設けて発電部の締結力を高めつつ、従来の燃料電池用スタックと比較して小形化を実現できる燃料電池用スタックを提供することにある。またこのとき、反応ガスが発電部に均一に供給されるようにセパレータにチャンネルを設けることを目的とする。

また、本発明の他の目的は、スタックの内部中心領域に複数の締結部材が設置されても、上記締結部材の配置に容易に適用可能なセパレータのチャンネル設計を有する燃料電池用スタックを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、燃料と酸化剤ガスを電気化学的に反応させて、電気エネルギーを発生させる複数個の発電部、及び上記発電部を相互締結させる締結部材を含み、上記発電部は、膜−電極接合体（ＭＥＡ）、及び上記ＭＥＡの両面にそれぞれ対向配置されて上記ＭＥＡと対向する一面にチャンネルが形成されるセパレータを含み、上記チャンネルは、上記セパレータの上記一面に２の倍数の本数が形成され、上記２の倍数の本数のチャンネルは同一の偶数本数ずつに分岐されて前記同一の偶数本数単位で相互に同一の流路長さを有するように配列されること、を特徴とする燃料電池用スタックが提供される。

このような本発明にかかる燃料電池用スタックによれば、セパレータに２の倍数の本数のチャンネルが形成されて、上記２の倍数の本数のチャンネルは同一の偶数本数ずつに分岐されて同一の偶数本数単位で相互に同一の流路長さを有するように配列されるため、複数個の締結部材がセパレータの中心領域を貫通するように設けられた燃料電池スタックの場合にも、チャンネル設計の自由度を向上させることができる燃料電池用スタックを提供できるものである。

このとき、上記セパレータには、積層される面を貫く複数個の締結孔が形成され、上記チャンネルは、上記複数個の締結孔の数の２の倍数の本数が形成されることができる。このようにチャンネルを締結孔の数の２の倍数の本数となるように設けることにより、締結孔ごとに偶数本数のチャンネルが対応するようにチャンネルを配置して、各締結孔の周囲においては、上記偶数本数のチャンネルが半分ずつに分岐されて締結孔を迂回するように配置させることができる。

ここで、上記セパレータの平面形状は矩形であり、上記セパレータには、上記燃料または上記酸化剤ガスのような反応ガスを流入させる反応ガス入口と、上記チャンネルを通過した上記反応ガスを排出させる反応ガス出口がそれぞれ形成され、上記反応ガス入口及び上記反応ガス出口は、上記セパレータの上記矩形の平面の相互に対角に位置する一組の角にそれぞれ設けられるように構成することができる。このように、反応ガス入口と反応ガス出口とを、互いに向き合う角領域に設けることにより、燃料電池スタックを小型化することができる。

また、上記反応ガスは上記燃料であり、上記反応ガス入口は燃料入口であり、上記反応ガス出口は燃料出口であることができる。そして、上記反応ガスは上記酸化剤ガスであり、上記反応ガス入口は酸化剤入口であり、上記反応ガス出口は酸化剤出口であり、上記酸化剤入口と上記酸化剤出口は、上記セパレータの上記矩形の平面の相互に対角に位置する他の一組の角にそれぞれ設けられるように構成されることもできる。

ここで、上記チャンネルは、上記反応ガス入口が位置する入口領域と、上記締結孔が位置する分岐領域と、上記反応ガス出口が位置する出口領域とに区分され、上記分岐領域では、上記矩形の平面の第１辺の中間点を通過する第１軸を基準として上記チャンネルが対称に形成されて、上記入口領域及び上記出口領域では、それぞれ上記第１軸を基準として上記チャンネルが非対称に形成されるように構成されることができる。また、上記入口領域及び上記出口領域では、上記第１軸の中心点と直交する第２軸を基準として上記チャンネルが非対称に形成されるのがよい。このように、上記反応ガスの出入り口が位置する領域以外の領域でチャンネルがセパレータの中心線に対して対象となるように形成されることにより、締結孔がセパレータの中央部に設けられたことによる反応面積の損失を最少化することができ、また、電気化学反応が均一に行われるようにすることができる。

上記２の倍数以上の本数が形成されるチャンネルは、隔壁によって相互に分離されて形成されるのがよい。

また、上記複数個の締結孔は、上記矩形の平面の第２辺の中間点を通過する第２軸の線上に位置するように形成されるのがよい。そして、上記複数個の締結孔は、上記矩形の平面の第１辺の中間点を通過する第１軸を基準として対称に形成されるのがよい。

以上説明したように本発明によれば、セパレータに形成されるチャンネルを同一な長さに分岐（太い流路を複数の細い並列流路に変形すること）させて形成することにより、スタックの内部中心領域に締結部材が複数個設けられた中央締結構造を有するスタックの場合にも、チャンネル設計の自由度が向上する燃料電池用スタックを提供できるものである。また、本発明によれば、チャンネルを同一の長さを有するように分岐させて形成した場合にも、従来の燃料電池用スタックと比較してその大きさを小形化することができる燃料電池用スタックを提供できるものである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。本発明は多様に異なる形態で実現できるものであり、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる燃料電池用スタックの分解斜視図である。

図１に示すように、第１の実施の形態にかかる燃料電池用スタック１００は、燃料と酸化剤ガスが供給されて、燃料の酸化反応と酸化剤ガスの還元反応によって電気エネルギーを発生させる発電部１１０を含む。ここで、燃料には、メタノール、エタノールなどのようなアルコール系燃料を用いることができる。また、酸化剤ガスには、一般に空気を用いることができる。発電部１１０は、電気を発生させる最小単位であって、単位セルともいう。燃料電池用スタック１００は、複数個の発電部１１０が連続的に積層されて配列された集合体と、発電部１１０で構成された集合体の最外側にそれぞれ結合されるエンドプレート１５０とを含む。

発電部１１０は、膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）１３０と、ＭＥＡ１３０の両面にそれぞれ配置されるセパレータ１２０、１４０を含む。ＭＥＡ１３０は、電解質高分子膜の両面にカソード電極とアノード電極がそれぞれ付着されて構成される。アノード電極は、燃料を酸化反応させて電子と水素イオンに分離させる。電解質膜は、水素イオンをカソード電極に移動させる。カソード電極は、水素イオンを酸化剤ガスと還元反応させる。このような構成により、ＭＥＡ１３０は燃料の酸化反応と酸化剤ガスの還元反応によって、電気エネルギーを発生させることができる。

セパレータ１２０、１４０はプレート形状、すなわち平板形状に形成される。第１セパレータ１２０はカソード分離板であって、ＭＥＡ１３０のカソード電極側と対向する一面にチャンネルが形成される。第２セパレータ１４０はアノード分離板であって、ＭＥＡ１３０のアノード電極側と対向する一面にチャンネルが形成される。

エンドプレート１５０には、燃料または酸化剤ガスのような反応ガスが発電部１１０に供給されるように、反応ガス入口１５３、１５５及び、反応ガス出口１５４、１５６がそれぞれ形成される。つまり、反応ガスのうちの燃料は、エンドプレート１５０に形成された燃料入口１５３を通じて第２セパレータ１４０のチャンネルに流入して、電気化学反応に使用された後、エンドプレート１５０に形成された燃料出口１５４を通じて外部に排出される。一方、反応ガスのうちの酸化剤ガスは、エンドプレート１５０に形成された酸化剤入口１５５を通じて第１セパレータ１２０のチャンネルに流入して、電気化学反応に使用された後、エンドプレート１５０に形成された酸化剤出口１５６を通じて外部に排出される。

燃料電池用スタック１００は、発電部１１０とエンドプレート１５０を相互結合させる締結部材１６０をさらに含む。締結部材１６０は、ボルトと、このボルトを固定させるナットで構成される。締結部材１６０は、発電部１１０とエンドプレート１５０で構成された集合体の周縁領域に位置する第１締結部材１６５、１６６と、発電部１１０とエンドプレート１５０で構成された集合体の内部中心領域を貫く第２締結部材１６７とを含む。このように、燃料電池用スタック１００は、締結部材１６０によって内部中心領域に締結力を加えることができる中央締結構造を有するように製作されることによって、内部中心領域で発電部１１０の密着力が低下することなく円滑に電気化学反応を発生させることができる。

以下に、第１セパレータ１２０及び第２セパレータ１４０の構造について、より詳細に説明する。但し、第１セパレータ１２０及び第２セパレータ１４０は同一な形状を有するため、以下では反応ガスとして燃料を用いる第２セパレータ１４０の構造についてだけ説明する。

図２は、図１の燃料電池スタックに設けられたセパレータの平面図である。

図１及び図２に示されたように、第２セパレータ１４０は、長辺と短辺を有する四角平面形状のプレートであるのがよい。すなわち、第２セパレータ１４０は、矩形の平板状に形成され、上記矩形の平面形状が長辺と短辺を有するように構成されるのがよい。第２セパレータ１４０には、ＭＥＡ１３０と対向する一面にチャンネル１４２が形成される。このようなチャンネル１４２は、隔壁１４１によって２の倍数以上の本数が設けられるように形成される。図２では、例えば、４本のチャンネル１４２が設けられた場合について示されている。このようなチャンネル１４２は、２倍数単位でそれぞれ分岐されながら同一な流路長さを有するように配列される特徴がある。すなわち、上記２の倍数以上の本数が設けられたチャンネルは、同一の偶数本数ずつのグループに分けられて、同一の偶数本数単位でその流路の長さが同一となるようにセパレータ１４０の一面に流路を形成することを特徴とする。

燃料電池用スタック１００は、その締結方式として中央締結構造が適用されて、第２セパレータ１４０には、その一面の中心領域に締結孔１４７が貫通されて形成される。第１の実施の形態にかかるチャンネル１４２は、このようにセパレータ１４０の中心領域に締結孔１４７が位置しても、締結孔１４７を起点で２倍数単位でそれぞれ分岐されるように形成できる。すなわち、２の倍数以上の本数からなるチャンネル１４２は、締結孔１４７を基準として偶数本数ずつに分岐されて締結孔１４７を迂回してセパレータ１４０の一面に流路を形成する。これにより、チャンネル１４２は、チャンネル設計の自由度が向上されるような配置を有することになる。

第２セパレータ１４０には、燃料を流入させるマニホールドとしての燃料入口１４３と、燃料がチャンネル１４２を通過した後に排出されるマニホールドとしての燃料出口１４４とがそれぞれ形成される。このような燃料入口１４３と燃料出口１４４は、第２セパレータ１４０の四角平面形状で相互対角関係にあるコーナーのうちのいずれか一つの対角されるコーナーにそれぞれ位置する。すなわち、矩形の第２セパレータ１４０の互いに対角をなす２組の角のうちのいずれか１組に燃料入口１４３と燃料出口１４４が設けられ、上記１組の角の一方の角領域には燃料入口１４３が設けられ、他方の角領域には燃料出口１４４が設けられる。

また、第２セパレータ１４０には、第１セパレータ１２０のチャンネルに酸化剤ガスを供給するために形成されるマニホールドとしての酸化剤入口１４５と、第１セパレータ１２０のチャンネルから抜け出る酸化剤ガスを排出するために形成されるマニホールドとしての酸化剤出口１４６とがそれぞれ形成される。酸化剤入口１４５と酸化剤出口１４６は、第２セパレータ１４０の四角平面形状で相互対角関係にあるコーナーの中で他の一つの対角関係にあるコーナーにそれぞれ位置する。すなわち、矩形の第２セパレータ１４０の互いに対角をなす２組の角のうちの燃料入口１４３と燃料出口１４４が設けられた１組の角とは別の１組の角に酸化剤入口１４５と酸化剤出口１４６が設けられ、上記別の１組の角の一方の角領域には酸化剤入口１４５が設けられ、他方の角領域には酸化剤出口１４６が設けられる。

図３は、図２に示されたセパレータの平面図あって、チャンネルの各領域を表示した図面である。

図１〜図３に示されたように、第２セパレータ１４０は、前述したようにチャンネル１４２が以下のように配列される特徴を有する。つまり、チャンネル１４２は、燃料入口１４３が位置する入口領域（入口部）１８１と、締結孔１４７が位置する分岐領域（分岐部）１８２と、燃料出口１４４が位置する出口領域（出口部）１８３とに区分されることができる。チャンネル１４２は、２の倍数以上の本数が設けられるように形成されるが、図３では、例として、４本のチャンネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が設けられるように示されている。このように構成することにより、チャンネル１４２は、入口領域１８１で２つずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とにそれぞれ二分化されて配置され、分岐領域１８２で締結孔１４７が位置する対称軸を境にして二分化された状態を維持しつつ配置され、出口領域１８３で２つずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とが合流するように配置される。

この時、第２セパレータ１４０には、四角平面形状で長辺に相当する第１辺の中心を通過する第１軸（図３の縦軸）と、第１軸に直交しながら四角平面形状で短辺に相当する第２辺の中心を通過する第２軸（図３の横軸）を仮想的に設定することができる。すなわち、説明の便宜上、矩形の第２セパレータ１４０に対して、第１辺の中間点を通過する中心線である第１軸と、上記第１辺と直交する方向に延びる第２辺の中間点を通過する中心線である第２軸とを定義することとする。このとき、第２セパレータの中央に設けられる締結孔１４７は、第１軸と第２軸の交点に位置することになる。分岐領域１８２には、２つに分岐された２本ずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とが、第１軸（図３の縦軸）を中心として相互に対称となるように形成される。一方、入口領域１８１及び出口領域１８３では、２本ずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とが分岐されたりまたは合流されたりするので、２本ずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とは、第１軸を基準とした場合、非対称に形成される。更に、入口領域１８１と出口領域１８３では、２本ずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とは、第２軸を中心とした場合にも非対称に形成される。

図４は、本発明の第２の実施の形態にかかるセパレータの平面図である。

図１及び図４に示されたように、第２の実施の形態にかかる第２セパレータ１７０は、図２に示された第２セパレータ１４０と比較すると、複数個の締結孔１７８、１７９を備えた点を特徴とする。つまり、第２の実施の形態による燃料電池用スタックは、第１の実施の形態にかかる中央締結構造が適用された燃料電池用スタックよりも更に高い締結力を得るために、燃料電池スタックの中央部に複数個の締結部材が設けられる。これにより、第２セパレータ１７０にも、複数個の締結部材に対応するように、複数個の締結孔１７８、１７９が内部中心領域に形成される。

第２セパレータ１７０は、図２に示された第２セパレータ１４０と同様に、ＭＥＡと対向する一面にチャンネル１７２が形成される。チャンネル１７２は、隔壁１７１によって２の倍数以上の本数に分けられるように形成され、図４では、例として、図２と同様に４本のチャンネル１７２が設けられた場合が示されている。チャンネル１７２は、２倍数単位でそれぞれ分岐されて同一な流路長さを有するように配列される。このようなチャンネル１７２は、複数個の締結孔１７８、１７９に対する２倍数に形成される特徴がある。すなわち、第２の実施の形態は、セパレータに形成された締結孔の数の２の倍数以上の本数のチャンネルが設けられることを特徴とする。そして、上記締結孔ごとに偶数本数のチャンネルが対応するようにチャンネルが配置され、各締結孔の周囲においては、上記偶数本数のチャンネルが半分ずつに分岐されて締結孔を迂回するように配置されることができる。つまり、図４では、締結孔１７８、１７９は２個設けられており、チャンネル１７２は４本のチャンネルに分かれるように構成される。

このような構成的な特徴を有することにより、複数個の締結孔１７８、１７９が第２セパレータ１７０に形成されても、チャンネル１７２は複数個の締結孔１７８、１７９による反応面積の損失を最少化しつつ、同一の流路長さを有するように配列されることができる。

図５は、図４に示されたセパレータの平面図であって、チャンネルの各領域を表示する図面である。

図１、図４及び図５に示されたように、チャンネル１７２は、燃料入口１７３が位置する入口領域１８１と、締結孔１７８、１７９が位置する分岐領域１８２と、燃料出口１７４が位置する出口領域１８３とに区分されることができる。これにより、チャンネル１４２は入口領域１８１で２本ずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とにそれぞれ二分化されて、分岐領域１８２で更に締結孔１７８、１７９が位置する対称軸を境にして再び二分化されて、出口領域１８３で４本のチャンネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が合流するように配置される。

分岐領域１８２には、第１軸（図５の縦軸）を基準にして二分化されたチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とが相互に対称に形成される。この時、分岐領域１８２での複数個の締結孔１７８、１７９は、第２軸（図５の横軸）の線上に位置しながら、第１軸を基準にして相互に対称となるように配置される。一方、入口領域１８１と出口領域１８３では、２本ずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とが分岐されたり合流されたりするので、２本ずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とは、第１軸を基準とした場合、非対称に形成される。更に、入口領域１８１と出口領域１８３では、２本ずつのチャンネルＣ１、Ｃ２と、Ｃ３、Ｃ４とは、第２軸を中心とした場合にも非対称に形成される。

図４及び図５で説明されない第２セパレータ１７０の図面符号は、図２及び図３に示された第２セパレータ１４０の構成要素にそれぞれ対応しながら同一の機能を遂行するため、これらについての詳細な説明は省略する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、燃料電池用スタックに適用可能である。

本発明の第１の実施の形態にかかる燃料電池用スタックの分解斜視図である。 図１に示されたセパレータの平面図である。 図２に示されたセパレータの平面図であって、チャンネルの各領域を表示する図面である。 本発明の第２の実施の形態にかかるセパレータの平面図である。 図４に示されたセパレータの平面図であって、チャンネルの各領域を表示する図面である。 従来の燃料電池用スタックに設けられたセパレータの構造を示す平面図である。

符号の説明

１００ 燃料電池用スタック
１１０ 発電部
１２０、１４０、１７０ セパレータ
１３０ 膜−電極接合体（ＭＥＡ）
１４１ 隔壁
１４２ チャンネル
１４３ 燃料入口
１４４ 燃料出口
１４５ 酸化剤入口
１４６ 酸化剤出口
１４７ 締結孔
１５０ エンドプレート
１５３、１５５ 反応ガス入口
１５４、１５６ 反応ガス出口
１６０ 締結部材
１６５、１６６ 第１締結部材
１６７ 第２締結部材
１８０ 入口領域
１８２ 分岐領域
１８３ 出口領域

Claims (7)

1. 燃料と酸化剤ガスを電気化学的に反応させて、電気エネルギーを発生させる複数個の発電部、及び前記発電部を相互締結させる締結部材を含み、
   前記発電部は、膜−電極接合体（ＭＥＡ）、及び前記ＭＥＡの両面にそれぞれ対向配置されて前記ＭＥＡと対向する一面にチャンネルが形成されるセパレータを含み、
   前記チャンネルは、前記セパレータの前記一面に２の倍数の本数が形成され、前記２の倍数の本数のチャンネルは同一の偶数本数ずつに分岐されて前記同一の偶数本数単位で相互に同一の流路長さを有するように配列され、
   前記セパレータには、積層される面を貫く複数個の締結孔が形成され、
   前記チャンネルは、前記複数個の締結孔の数の２の倍数倍の本数が形成され、
   前記セパレータの平面形状は矩形であり、
   前記セパレータには、前記燃料または前記酸化剤ガスのような反応ガスを流入させる反応ガス入口と、前記チャンネルを通過した前記反応ガスを排出させる反応ガス出口がそれぞれ形成され、
   前記反応ガス入口及び前記反応ガス出口は、前記セパレータの矩形の平面の相互に対角に位置する２つの一組の角にそれぞれ設けられ、
   前記チャンネルは、前記反応ガス入口が位置する入口領域と、前記締結孔が位置する分岐領域と、前記反応ガス出口が位置する出口領域とに区分され、
   前記分岐領域では、前記矩形の平面の第１辺の中間点を通過する第１軸であって、前記複数個の締結孔を通過する第２軸と直交する第１軸を基準として前記チャンネルが対称に形成され、
   前記入口領域及び前記出口領域では、それぞれ前記第１軸を基準として前記チャンネルが非対称に形成されることを特徴とする燃料電池用スタック。
2. 前記反応ガスは前記燃料であり、
   前記セパレータの前記矩形の平面の相互に対角に位置する２つの一組の角のうち一方に設けられた前記反応ガス入口は燃料入口であり、前記反応ガス出口は燃料出口であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用スタック。
3. 前記反応ガスは前記酸化剤ガスであり、
   前記セパレータの前記矩形の平面の相互に対角に位置する２つの一組の角のうち他方に設けられた前記反応ガス入口は酸化剤入口であり、前記反応ガス出口は酸化剤出口であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池用スタック。
4. 前記入口領域及び前記出口領域では、前記第１軸の中心点と直交する前記第２軸を基準として前記チャンネルが非対称に形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用スタック。
5. 前記２の倍数以上の本数が形成されるチャンネルは、隔壁によって相互に分離されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用スタック。
6. 前記複数個の締結孔は、前記矩形の平面の第２辺の中間点を通過する前記第２軸の線上に位置するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用スタック。
7. 前記複数個の締結孔は、前記矩形の平面の第１辺の中間点を通過する第１軸を基準として対称に形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用スタック。
   

Images