JP5240053B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の電流取出部の構造に関するものである。   The present invention relates to the structure of a current extraction part of a fuel cell.

燃料電池は、複数の単セルが積層されており、単セルからエンドプレートに向かって、単セル、ターミナルプレート、絶縁プレート、エンドプレートの順番に部材が配置されている。そして、ターミナルプレートから電流を取り出している（例えば特許文献１）。   In the fuel cell, a plurality of single cells are stacked, and members are arranged in the order of a single cell, a terminal plate, an insulating plate, and an end plate from the single cell toward the end plate. And the electric current is taken out from the terminal plate (for example, patent document 1).

特開２００５−２８５４０２号公報JP 2005-285402 A

ターミナルプレートの電流取出部は、電流が集中するため発熱し易い。しかし、従来の燃料電池では、電流取出部の発熱による絶縁プレートの劣化については十分に検討されていなかった。  The current extraction part of the terminal plate tends to generate heat because the current concentrates. However, in the conventional fuel cell, deterioration of the insulating plate due to heat generation at the current extraction portion has not been sufficiently studied.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、電流取出部の発熱による絶縁プレートの劣化を抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to solve at least a part of the above-described problems and suppress deterioration of an insulating plate due to heat generation of a current extraction unit.

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］
燃料電池であって、単セルと、前記単セルに隣接して配置されたターミナルプレートと、前記ターミナルプレートの前記単セルと反対側の面に隣接して配置された絶縁プレートと、前記絶縁プレートの前記ターミナルプレートと反対側の面に隣接して配置されたエンドプレートと、を備え、前記ターミナルプレートは、燃料電池から電流を取り出すための電流取出部を有し、前記絶縁プレートは、前記電流取出部近傍において、前記エンドプレートに折れ曲がり、前記電流取出部から離間している折曲部を有しており、前記エンドプレートは、前記絶縁プレート側の前記折曲部近傍に切欠部を有している、燃料電池。
この適用例によれば、絶縁プレートは、発熱し易い電流取出部から離間しているので、絶縁プレートの熱による劣化を抑制することが可能である。 [Application Example 1]
A fuel cell, a single cell, a terminal plate disposed adjacent to the single cell, an insulating plate disposed adjacent to a surface of the terminal plate opposite to the single cell, and the insulating plate An end plate disposed adjacent to a surface opposite to the terminal plate of the terminal plate, the terminal plate having a current extraction portion for extracting a current from a fuel cell, and the insulating plate In the vicinity of the extraction portion, the end plate has a bent portion that is bent and separated from the current extraction portion, and the end plate has a notch in the vicinity of the bent portion on the insulating plate side. A fuel cell.
According to this application example, since the insulating plate is separated from the current extraction portion that easily generates heat, deterioration of the insulating plate due to heat can be suppressed.

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の他、燃料電池における絶縁プレートの劣化抑制方法等、様々な形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms. For example, in addition to a fuel cell, the present invention can be realized in various forms such as a method for suppressing deterioration of an insulating plate in a fuel cell.

本発明の実施例に係る燃料電池の断面の一部を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically a part of cross section of the fuel cell which concerns on the Example of this invention. ターミナルプレートの平面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the plane of a terminal plate. 燃料電池の電流取出部近傍を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the electric current extraction part vicinity of a fuel cell.

図１は、本発明の実施例に係る燃料電池の断面の一部を模式的に示す説明図である。燃料電池１０は、複数の単セル１００と、ターミナルプレート２００、２１０と、インシュレータ３００、３１０と、エンドプレート４００、４１０と、締結ボルト５００と、を備える。単セル１００はＸ方向に積層し、燃料電池スタック１１０を形成している。   FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a part of a cross section of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. The fuel cell 10 includes a plurality of single cells 100, terminal plates 200 and 210, insulators 300 and 310, end plates 400 and 410, and fastening bolts 500. The single cells 100 are stacked in the X direction to form a fuel cell stack 110.

ターミナルプレート２００、２１０は、燃料電池スタック１１０のＸ方向の両端に配置されている金属製のプレートである。ターミナルプレート２００、２１０は、Ｚ方向にインデックスタブ状に突き出た電流取出部２０５、２１５を備える。   The terminal plates 200 and 210 are metal plates arranged at both ends of the fuel cell stack 110 in the X direction. The terminal plates 200 and 210 include current extraction portions 205 and 215 that protrude in the Z-direction in the form of index tabs.

インシュレータ３００、３１０は、それぞれ、ターミナルプレート２００、２１０の単セル１００との反対側に配置されるプレートである。インシュレータ３００、３１０は、絶縁性の材料で形成されている。絶縁性の材料として、例えば、非導電性の樹脂や、天然ゴムやブチルゴムなどのゴムなどを用いることが可能である。   The insulators 300 and 310 are plates arranged on the opposite sides of the terminal plates 200 and 210 from the single cell 100, respectively. The insulators 300 and 310 are made of an insulating material. As the insulating material, for example, non-conductive resin, rubber such as natural rubber or butyl rubber can be used.

エンドプレート４００は、インシュレータ３００のターミナルプレート２００と反対側に配置されている金属製のプレートである。エンドプレート４１０は、インシュレータ３１０のターミナルプレート２１０と反対側に配置されている金属製のプレートである。エンドプレート４００と、４１０とは、締結ボルト５００により締結されている。締結ボルト５００は、例えば、金属で形成されている。したがって、エンドプレート４００と４１０は、電気的に繋がっている。インシュレータ３００、３１０は、エンドプレート４００、４１０、締結ボルト５００を介してターミナルプレート２００と２１０とがショートすることを抑制している。   The end plate 400 is a metal plate disposed on the side of the insulator 300 opposite to the terminal plate 200. The end plate 410 is a metal plate arranged on the opposite side of the insulator 310 from the terminal plate 210. End plates 400 and 410 are fastened by fastening bolts 500. The fastening bolt 500 is made of metal, for example. Therefore, the end plates 400 and 410 are electrically connected. The insulators 300 and 310 prevent the terminal plates 200 and 210 from being short-circuited via the end plates 400 and 410 and the fastening bolt 500.

エンドプレート４１０には、燃料電池１０に燃料ガスを供給、排出するための燃料ガス配管６００や酸化ガスを供給、排出するための酸化ガス配管６１０が接続されている。   Connected to the end plate 410 are a fuel gas pipe 600 for supplying and discharging fuel gas to the fuel cell 10 and an oxidizing gas pipe 610 for supplying and discharging oxidizing gas.

図２は、ターミナルプレートの平面を示す説明図である。ターミナルプレート２００は、略四角形状の平板である。ターミナルプレート２００は、４辺のうちの一辺に、インデックスタブ状の電流取出部２０５を有する。また、ターミナルプレート２００は、四隅に、締結ボルトを通す開口部２０２を有している。なお、ターミナルプレート２１０（図示せず）は、ターミナルプレート２００とほぼ同じ形状を有しているが、反応ガス（燃料ガス、酸化ガス）や冷媒を流すためのマニホールドを形成するための開口部を備えている点が異なる。なお、インシュレータ３００と３１０、エンドプレート４００と４１０の違いも、マニホールドを形成するための開口部を備えていないか、備えているか、の違いである。すなわち、インシュレータ３００と、エンドプレート４００は、開口部を備えており、インシュレータ３１０と、エンドプレート４１０は、開口部を備えていない。ターミナルプレート２００では、電流取出部２０５に電流ｉが集中するため、電流密度が大きい。そのため、電流取出部２０５は、ターミナルプレート２００の他の部分に比べて発熱する。   FIG. 2 is an explanatory view showing a plane of the terminal plate. The terminal plate 200 is a substantially rectangular flat plate. The terminal plate 200 has an index tab-shaped current extraction portion 205 on one side of the four sides. Moreover, the terminal plate 200 has the opening part 202 which lets a fastening bolt pass in four corners. The terminal plate 210 (not shown) has substantially the same shape as the terminal plate 200, but has an opening for forming a manifold for flowing a reactive gas (fuel gas, oxidizing gas) or refrigerant. It has different points. In addition, the difference between the insulators 300 and 310 and the end plates 400 and 410 is also a difference in whether or not an opening for forming a manifold is provided. That is, the insulator 300 and the end plate 400 are provided with an opening, and the insulator 310 and the end plate 410 are not provided with an opening. In the terminal plate 200, since the current i concentrates on the current extraction part 205, the current density is large. Therefore, the current extraction unit 205 generates heat compared to other parts of the terminal plate 200.

図３は、燃料電池の電流取出部近傍を拡大して示す説明図である。図３（Ａ）は、本実施例を示す説明図であり、図３（Ｂ）は、比較例を示す説明図である。図３（Ａ）に示す本実施例では、エンドプレート４００は、インシュレータ３００側の面の電流取出部２０５近傍に切欠部４０５を備える。インシュレータ３００は、電流取出部２０５近傍において、切欠部４０５側に折れ曲がり、電流取出部２０５から離間している。なお、この折れ曲がった部分を「折曲部」と呼ぶ。   FIG. 3 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, the vicinity of the current extraction portion of the fuel cell. FIG. 3A is an explanatory diagram showing this embodiment, and FIG. 3B is an explanatory diagram showing a comparative example. In this embodiment shown in FIG. 3A, the end plate 400 includes a notch 405 in the vicinity of the current extraction portion 205 on the surface on the insulator 300 side. The insulator 300 is bent toward the notch 405 in the vicinity of the current extraction unit 205 and is separated from the current extraction unit 205. This bent portion is called a “folded portion”.

図３（Ｂ）に示す比較例では、エンドプレート４００には、切欠部４０５が無く、インシュレータ３００は、折れ曲がっていない。そのため、インシュレータ３００は、電流取出部２０５と接している。   In the comparative example shown in FIG. 3B, the end plate 400 has no notch 405, and the insulator 300 is not bent. Therefore, the insulator 300 is in contact with the current extraction unit 205.

燃料電池１０の動作時には、電流取出部２０５に電流が集中し、電流取出部２０５が発熱する。比較例では、電流取出部２０５の熱は、インシュレータ３００に伝わり、インシュレータ３００の温度が上がる。そのため、インシュレータ３００が熱により劣化し易くなる。また、インシュレータ３００を、ある程度の耐熱性を有する材料、すなわち高価な材料で形成する必要がある。一方、本実施例では、インシュレータ３００と電流取出部２０５とは接触していない。そのため、電流取出部２０５の温度が上がっても、インシュレータの温度は上がりにくい。そのため、本実施例では、インシュレータの熱による劣化を抑制することが可能となる。また、インシュレータ３００の材料として、耐熱性の低い安価な材料を用いることが可能である。   During operation of the fuel cell 10, current concentrates on the current extraction unit 205, and the current extraction unit 205 generates heat. In the comparative example, the heat of the current extraction unit 205 is transmitted to the insulator 300, and the temperature of the insulator 300 increases. Therefore, the insulator 300 is easily deteriorated by heat. Further, it is necessary to form the insulator 300 with a material having a certain degree of heat resistance, that is, an expensive material. On the other hand, in this embodiment, the insulator 300 and the current extraction unit 205 are not in contact with each other. For this reason, even if the temperature of the current extraction unit 205 rises, the temperature of the insulator hardly rises. Therefore, in this embodiment, it is possible to suppress deterioration of the insulator due to heat. In addition, as the material of the insulator 300, it is possible to use an inexpensive material having low heat resistance.

本実施例では、ターミナルプレート２００の電流取出部２０５近傍を例にとって説明したが、ターミナルプレート２１０の電流取出部２１５近傍においても同様である。   In this embodiment, the vicinity of the current extraction portion 205 of the terminal plate 200 has been described as an example, but the same applies to the vicinity of the current extraction portion 215 of the terminal plate 210.

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。   The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

１０…燃料電池
１００…単セル
１１０…燃料電池スタック
２００、２１０…ターミナルプレート
２０２…開口部
２０５、２１５…電流取出部
３００、３１０…インシュレータ
３０５…折曲部
４００、４１０…エンドプレート
４０５…切欠部
５００…締結ボルト
６００…燃料ガス配管
６１０…酸化ガス配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 100 ... Single cell 110 ... Fuel cell stack 200, 210 ... Terminal plate 202 ... Opening part 205, 215 ... Current extraction part 300, 310 ... Insulator 305 ... Bending part 400, 410 ... End plate 405 ... Notch part 500 ... Fastening bolt 600 ... Fuel gas piping 610 ... Oxidizing gas piping

Claims (1)

燃料電池であって、
単セルと、
前記単セルに隣接して配置されたターミナルプレートと、
前記ターミナルプレートの前記単セルと反対側の面に隣接して配置された絶縁プレートと、
前記絶縁プレートの前記ターミナルプレートと反対側の面に隣接して配置されたエンドプレートと、
を備え、
前記ターミナルプレートは、燃料電池から電流を取り出すための電流取出部を有し、
前記絶縁プレートは、前記電流取出部近傍において、前記エンドプレートに折れ曲がり、前記電流取出部から離間している折曲部を有しており、
前記エンドプレートは、前記絶縁プレート側の前記折曲部近傍に切欠部を有している、
燃料電池。 A fuel cell,
A single cell,
A terminal plate disposed adjacent to the single cell;
An insulating plate disposed adjacent to a surface of the terminal plate opposite to the single cell;
An end plate disposed adjacent to a surface of the insulating plate opposite to the terminal plate;
With
The terminal plate has a current extraction part for extracting current from the fuel cell;
The insulating plate has a bent portion that is bent to the end plate in the vicinity of the current extraction portion and spaced from the current extraction portion,
The end plate has a notch in the vicinity of the bent portion on the insulating plate side,
Fuel cell.
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