JP5330458B2 - Fuel cell stack - Google Patents

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Description

本発明は、イオン伝導性を有する固体高分子を電解質とする固体高分子型燃料電池スタックに関し、特に、その端部の構成に改良を施した燃料電池スタックに関するものである。   The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell stack using a solid polymer having ion conductivity as an electrolyte, and more particularly to a fuel cell stack in which the structure of the end portion is improved.

電解質としてプロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜を用いた燃料電池スタックは、一般に、電解質膜を燃料極と酸化剤極で狭持した膜電極複合体(MEA)の両面にガス流通路を設けた電気伝導性のセパレータを配置して単セル電池を構成し、この単セル電池を複数積層してなる積層体の両端を、電流取り出し用集電板とエンドプレートで保持し、両エンドプレートを貫通した孔に複数のスタッドを通し、スプリングを介して積層体を締め付けて構成されている。   A fuel cell stack using a solid polymer electrolyte membrane having proton conductivity as an electrolyte is generally provided with gas flow passages on both sides of a membrane electrode assembly (MEA) in which the electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode. A single cell battery is configured by arranging electrically conductive separators, and both ends of a laminate formed by laminating a plurality of single cell batteries are held by a current collecting current collector plate and an end plate, and both end plates are A plurality of studs are passed through the through-holes, and the laminate is tightened via a spring.

このような構成を有する燃料電池スタックの各単セル電池には、反応に必要な燃料(水素)と酸化剤(空気)及び冷却に必要な冷却水を均等に供給する必要があり、反応ガス・冷却水を分配・回収するためのマニホールドが設けられている。このようなマニホールドには、内部マニホールド方式と外部マニホールド方式がある。   It is necessary to supply fuel (hydrogen) necessary for the reaction, oxidant (air), and cooling water required for cooling evenly to each single cell battery of the fuel cell stack having such a configuration. A manifold for distributing and collecting the cooling water is provided. Such manifolds include an internal manifold system and an external manifold system.

また、前記セパレータとしては、カーボンと樹脂を混合して成形したモールドカーボン板が一般的であり、集電板は、厚さ2mm以上のステンレスなどの金属板が一般的である。このカーボン板とステンレスは接触抵抗が大きく、積層体と集電板の間で電圧低下を生じるため、ステンレス表面に金などの被膜を形成するのが一般的である。   The separator is generally a molded carbon plate formed by mixing carbon and resin, and the current collector plate is generally a metal plate such as stainless steel having a thickness of 2 mm or more. Since the carbon plate and stainless steel have a large contact resistance and a voltage drop occurs between the laminate and the current collector plate, it is common to form a coating such as gold on the stainless steel surface.

しかしながら、ステンレス表面に形成した金の被膜はピンホールが発生しやすく、冷却水内部マニホールドの側面で電食し、金属成分が冷却水中に溶出するという問題点があった。また、エンドプレートもステンレスなどの金属を用いるのが一般的であるため、冷却水内部マニホールドの側面で電食するという問題点があった。   However, the gold coating formed on the stainless steel surface has a problem that pinholes are easily generated, and galvanic corrosion occurs on the side surface of the cooling water internal manifold, so that metal components are eluted into the cooling water. In addition, since the end plate is generally made of a metal such as stainless steel, there is a problem that electrolytic corrosion occurs on the side surface of the cooling water internal manifold.

上述したような集電板及びエンドプレートが電食するという問題点に対し、いくつかの対策が提案されている。例えば、特許文献1では、金属製エンドプレートと積層体の間に絶縁板を挿入し、絶縁板の内部マニホールドに該当する部分に筒状のパイプを設けて、冷却水がエンドプレートと接触しない構造としている。   Several countermeasures have been proposed for the problem that the current collector plate and the end plate have galvanic corrosion as described above. For example, in Patent Document 1, a structure in which an insulating plate is inserted between a metal end plate and a laminate, a cylindrical pipe is provided in a portion corresponding to the internal manifold of the insulating plate, and cooling water does not contact the end plate. It is said.

また、特許文献2では、エンドプレートを樹脂製とし、集電板を貫通している内部マニホールド内側に食い込ませて、冷却水が集電板と接触しない構造としている。さらに、特許文献3では、エンドプレートと集電板の間に絶縁板を挿入し、絶縁板の内部マニホールドのエンドプレート側に筒状のパイプを設け、集電板を貫通している内部マニホールド内側に食い込ませて、冷却水がエンドプレート及び集電板と接触しない構造としている。   Further, in Patent Document 2, the end plate is made of resin, and the end plate is bitten inside the internal manifold penetrating the current collector plate so that the cooling water does not contact the current collector plate. Furthermore, in Patent Document 3, an insulating plate is inserted between the end plate and the current collector plate, a cylindrical pipe is provided on the end plate side of the inner manifold of the insulating plate, and the inner plate penetrating the current collector plate is bitten into the inner manifold. Thus, the cooling water does not come into contact with the end plate and the current collector plate.

特開2002−164075号JP 2002-164075 A 特開2003−163026号JP 2003-163026 A 特開2003−331905号JP 2003-331905 A

しかしながら、特許文献1による方法には集電板が記載されておらず、冷却水と集電板が接触するという問題点は解決されていない。また、特許文献2及び特許文献3による方法では、冷却水がエンドプレート及び集電板に接触しない構造を実現できるが、絶縁板もしくは樹脂製エンドプレートに筒状のパイプを設ける、または集電板の内部マニホールドに食い込ませるため、構造が複雑になるという問題点があった。また、集電板が積層体側面に露出しており、側面にマニホールドを装着する外部マニホールド方式では、冷却水が集電板に接触するという問題点があった。   However, the current collecting plate is not described in the method according to Patent Document 1, and the problem that the cooling water and the current collecting plate are in contact with each other is not solved. Further, in the methods according to Patent Document 2 and Patent Document 3, a structure in which the cooling water does not contact the end plate and the current collector plate can be realized. However, a cylindrical pipe is provided on the insulating plate or the resin end plate, or the current collector plate. However, there is a problem that the structure is complicated because the internal manifold is bitten. In addition, the current collector plate is exposed on the side surface of the laminate, and the external manifold system in which the manifold is mounted on the side surface has a problem that the cooling water contacts the current collector plate.

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、冷却水及び反応ガスと金属製の集電板が接触するのを防止することのできる外部マニホールド方式の燃料電池スタックを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object thereof is to prevent the cooling water and the reaction gas from coming into contact with the metal current collector plate. The object is to provide an external manifold type fuel cell stack.

上記のような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、固体高分子膜の両面にガス拡散電極をそれぞれ配置した膜電極複合体と、燃料ガス及び酸化剤ガスを前記ガス拡散電極にそれぞれ供給する燃料ガス流通路及び酸化剤ガス流通路を少なくとも片面に設けたセパレータとを、前記燃料ガス流通路が前記ガス拡散電極の一面に接し、前記酸化剤ガス流通路が前記ガス拡散電極の他面に接するように配置して構成される基本構成要素を複数個積層して積層体を構成し、この積層体をその両端に配設したエンドプレートで挟持し、締め付けて保持する燃料電池スタックにおいて、次の点を構成上の特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is directed to a membrane electrode assembly in which gas diffusion electrodes are respectively disposed on both sides of a solid polymer membrane, and the gas diffusion of fuel gas and oxidant gas. A fuel gas flow path and an oxidant gas flow path, which are respectively supplied to the electrodes, and a separator provided on at least one surface; the fuel gas flow path is in contact with one surface of the gas diffusion electrode; and the oxidant gas flow path is the gas diffusion A fuel that is constructed by laminating a plurality of basic components arranged so as to be in contact with the other surface of the electrode to constitute a laminated body, and sandwiching the laminated body between end plates disposed at both ends thereof, and tightening and holding the fuel The battery stack has the following structural features.

(1)前記エンドプレートを導電性内部プレートと前記導電性内部プレートより大きい絶縁性外部プレートとから構成し、前記導電性内部プレートを介して、燃料電池スタックの発電電流を外部に取り出すと共に、前記エンドプレート部分においては、前記導電性内部プレートを前記絶縁性外部プレートの縁部の内側に配置して前記絶縁性外部プレートの縁部を前記導電性内部プレートからはみ出させる一方で、前記積層体と前記絶縁性外部プレートとの間にシール材を配置して、燃料電池スタックに供給・排気する流体が前記絶縁性外部プレートのみと接触するように構成する。 (1) The end plate is composed of a conductive inner plate and an insulating outer plate larger than the conductive inner plate, and the power generation current of the fuel cell stack is taken out through the conductive inner plate, and In the end plate portion, the conductive inner plate is disposed inside the edge of the insulating outer plate so that the edge of the insulating outer plate protrudes from the conductive inner plate. A sealing material is disposed between the insulating outer plate and the fluid supplied to and exhausted from the fuel cell stack is in contact with only the insulating outer plate.

(2)前記セパレータに形成された燃料ガス流通路または酸化剤ガス流通路をセパレータ端部まで延長して積層体側面に開口させて、前記積層体の側面に設置した外部マニホールドと連通させると共に、前記外部マニホールドを前記絶縁性外部プレートと接するように構成する。   (2) The fuel gas flow path or the oxidant gas flow path formed in the separator is extended to the separator end to be opened on the side surface of the laminate, and communicated with an external manifold installed on the side surface of the laminate. The outer manifold is configured to contact the insulating outer plate.

記積層体と前記導電性内部プレートの間に導電性クッション材を挿入したことも、本発明の一実施形態である。また、前記導電性内部プレートと前記絶縁性外部プレートの間にシール材を挿入したことも、本発明の一実施形態である。 It is also an embodiment of the present invention the insertion of the conductive cushioning material between said pre-Symbol laminate conductive inner plate. Moreover, it is one embodiment of the present invention that a sealing material is inserted between the conductive inner plate and the insulating outer plate.

本発明に係る燃料電池スタックの実施形態の構成を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structure of embodiment of the fuel cell stack which concerns on this invention. 図1に示した実施形態における燃料電池スタックの端部の構成を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structure of the edge part of the fuel cell stack in embodiment shown in FIG. 図1に示した実施形態における燃料電池スタックの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the fuel cell stack in embodiment shown in FIG.

(1)実施形態の構成
図1を用いて本実施形態の固体高分子型燃料電池スタックの構成を説明する。すなわち、単セル電池は、膜電極複合体(MEA)1と酸化剤セパレータ2、燃料・冷却水セパレータ3から構成されている。前記酸化剤セパレータ2の表面には酸化剤ガス流通路4が設けられており、この酸化剤ガス流通路4の端部はセパレータ側面に開口され、積層体の側部に配設された酸化剤ガス入口・冷却水出口外部マニホールド50、及び酸化剤ガス出口・冷却水入口外部マニホールド51と連通され、反応に必要な酸化剤ガスを膜電極複合体1に供給・排出するように構成されている。
(1) Configuration of Embodiment The configuration of the polymer electrolyte fuel cell stack of the present embodiment will be described with reference to FIG. That is, the single cell battery includes a membrane electrode assembly (MEA) 1, an oxidant separator 2, and a fuel / cooling water separator 3. An oxidant gas flow passage 4 is provided on the surface of the oxidant separator 2, and an end portion of the oxidant gas flow passage 4 is opened on a side surface of the separator, and is disposed on a side portion of the laminate. The gas inlet / cooling water outlet external manifold 50 and the oxidant gas outlet / cooling water inlet external manifold 51 communicate with each other, and are configured to supply / discharge the oxidant gas necessary for the reaction to / from the membrane electrode assembly 1. .

前記燃料・冷却水セパレータ3の一方の表面(図の背面側)には、燃料ガス流通路(図示せず)が設けられており、この燃料ガス流通路の端部はセパレータの上下に開口され、積層体の上部に配設された燃料ガス入口外部マニホールド52、及び積層体の下部に配設された燃料ガス出口外部マニホールド53と連通され、反応に必要な燃料ガスを膜電極複合体1に供給・排出するように構成されている。   A fuel gas flow passage (not shown) is provided on one surface (the back side in the figure) of the fuel / cooling water separator 3, and ends of the fuel gas flow passage are opened above and below the separator. The fuel gas inlet external manifold 52 disposed in the upper part of the laminate and the fuel gas outlet external manifold 53 disposed in the lower part of the laminate are communicated with each other, and the fuel gas necessary for the reaction is supplied to the membrane electrode assembly 1. It is configured to supply and discharge.

前記燃料・冷却水セパレータ3のもう一方の表面には、冷却水流通路8が設けられており、この冷却水流通路8の端部はセパレータ側面に開口され、積層体の側部に配設された酸化剤ガス入口・冷却水出口外部マニホールド50、及び酸化剤ガス出口・冷却水入口外部マニホールド51と連通され、所定の流量の冷却水を供給し、反応に伴う発熱を冷却するように構成されている。そして、上記のように構成された単セル電池が複数積層されて、積層体が構成されている。   A cooling water flow passage 8 is provided on the other surface of the fuel / cooling water separator 3, and an end portion of the cooling water flow passage 8 is opened on a side surface of the separator and is disposed on a side portion of the laminate. The oxidant gas inlet / cooling water outlet external manifold 50 and the oxidant gas outlet / cooling water inlet external manifold 51 are communicated with each other to supply a predetermined flow rate of cooling water and cool the heat generated by the reaction. Yes. And the single cell battery comprised as mentioned above is laminated | stacked, and the laminated body is comprised.

上記のように構成された積層体の両端部には、導電性内部プレート21と絶縁性外部プレート22からなるエンドプレートが配置されている。前記絶縁性外部プレート22の四隅には突起30が設けられ、この突起30の中心部に設けられた孔31を貫通して取り付けられた締め付けスタッド32及び締め付けスプリング33により、エンドプレートの間に配設された積層体が締め付け固定されている。   End plates composed of a conductive inner plate 21 and an insulating outer plate 22 are arranged at both ends of the laminate configured as described above. Protrusions 30 are provided at the four corners of the insulating outer plate 22, and are arranged between the end plates by fastening studs 32 and fastening springs 33 that are attached through holes 31 provided in the center of the protrusion 30. The installed laminate is fastened and fixed.

前記絶縁性外部プレート22は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の耐熱性熱硬化性樹脂材料を、圧縮金型成形やインジェクションモールド成形や機械加工することにより得られる。絶縁性外部プレート22には締め付け荷重がかかるため、強度に優れた材料を用いることが好ましく、ガラス繊維シートにエポキシ樹脂を含浸し、積層して構成したガラスエポキシ樹脂積層板を用いても良い。このガラスエポキシ樹脂積層板はガラス繊維シートの方向により強度の異方性があり、曲げ強度が強い方向を長手方向、つまり上下方向とすることが好ましい。   The insulating outer plate 22 is obtained by compression molding, injection molding, or machining a heat-resistant thermosetting resin material such as epoxy resin, vinyl ester resin, phenol resin, or the like. Since a tightening load is applied to the insulating external plate 22, it is preferable to use a material having excellent strength, and a glass epoxy resin laminate formed by impregnating and laminating an epoxy resin on a glass fiber sheet may be used. This glass epoxy resin laminate has anisotropy in strength depending on the direction of the glass fiber sheet, and the direction in which the bending strength is strong is preferably the longitudinal direction, that is, the vertical direction.

このように、本実施形態においては、積層体の側面に、酸化剤ガス入口・冷却水出口外部マニホールド50、酸化剤ガス出口・冷却水入口外部マニホールド51、燃料ガス入口外部マニホールド52、燃料ガス出口外部マニホールド53が配置され、各マニホールドが、対応する酸化剤ガス流通路、燃料ガス流通路、冷却水流通路と連通され、反応に必要な燃料・酸化剤ガスを膜電極複合体に供給・排出すると共に、所定の流量の冷却水を供給し、反応に伴う発熱を冷却するように構成されている。   Thus, in the present embodiment, the oxidant gas inlet / cooling water outlet external manifold 50, the oxidant gas outlet / cooling water inlet external manifold 51, the fuel gas inlet external manifold 52, and the fuel gas outlet are provided on the side surface of the laminate. An external manifold 53 is disposed, and each manifold communicates with a corresponding oxidant gas flow path, fuel gas flow path, and cooling water flow path, and supplies and discharges fuel / oxidant gas necessary for the reaction to the membrane electrode assembly. At the same time, the cooling water is supplied at a predetermined flow rate to cool the heat generated by the reaction.

続いて、絶縁性外部プレート22と導電性内部プレート21を含む端部構造について詳細に説明する。すなわち、図2及び図3に示すように、絶縁性外部プレート22と導電性内部プレート21の間には、反応ガス及び冷却水のリークを防ぐための内部プレートシール材40が挿入されている。この内部プレートシール材40は、前記導電性内部プレート21と略同一の形状を有し、その中央部には、前記絶縁性外部プレート22に形成された開口部34と対応する位置に矩形の孔41が形成されている。そして、矩形の孔41及び開口部34を介して、固定ボルト42によって導電性内部プレート21に固定された電流取り出しケーブル43が、外部に引き出されている。   Next, the end structure including the insulating outer plate 22 and the conductive inner plate 21 will be described in detail. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, an inner plate seal member 40 is inserted between the insulating outer plate 22 and the conductive inner plate 21 to prevent leakage of reaction gas and cooling water. The inner plate sealing member 40 has substantially the same shape as the conductive inner plate 21, and has a rectangular hole at the center thereof at a position corresponding to the opening 34 formed in the insulating outer plate 22. 41 is formed. Then, the current extraction cable 43 fixed to the conductive inner plate 21 by the fixing bolt 42 is drawn out through the rectangular hole 41 and the opening 34.

前記絶縁性外部プレート22と積層体端部の酸化剤セパレータ2の間には、反応ガス及び冷却水のリークを防ぐための外部プレートシール材44が挿入されている。この外部プレートシール材44は、前記絶縁性外部プレート22の縁部分22aと密着するような枠形状とされている。   An external plate sealing material 44 is inserted between the insulating external plate 22 and the oxidant separator 2 at the end of the laminate to prevent leakage of reaction gas and cooling water. The outer plate sealing material 44 has a frame shape so as to be in close contact with the edge portion 22 a of the insulating outer plate 22.

前記導電性内部プレート21と積層体端部の酸化剤セパレータ2の間には、膨張黒鉛からなる導電性クッションシート45が配設されている。この膨張黒鉛からなる導電性クッションシート45は、可撓性があり、金属とカーボン材の接触抵抗を下げることができるだけでなく、金属成分の溶出を防止することを目的として配設されている。   A conductive cushion sheet 45 made of expanded graphite is disposed between the conductive inner plate 21 and the oxidant separator 2 at the end of the laminate. The conductive cushion sheet 45 made of expanded graphite is flexible and is provided not only for reducing the contact resistance between the metal and the carbon material but also for preventing the elution of the metal component.

上記各シール材には、EPDM、シリコン、フッ素ゴムなどの耐熱性ゴム材が好適であり、確実なシールを実現するため、発泡材や表面に凸状のリップを設けた構造が用いられる。   As each of the sealing materials, a heat resistant rubber material such as EPDM, silicon, fluorine rubber or the like is suitable, and a foamed material or a structure provided with a convex lip on the surface is used in order to realize a reliable seal.

(2)作用効果
上記のような構成を有する本実施形態においては、エンドプレートを導電性内部プレート21と絶縁性外部プレート22から構成し、ガス・冷却水の内部マニホールドに接する部分(絶縁性外部プレート)を絶縁性材料で構成することにより、導電性内部プレート21の電食を防ぐことができる。また、絶縁性外部プレート22の中央から電流を取り出すように構成することにより、導電性内部プレート21と絶縁性外部プレート22を、平板状のシンプルな構造とすることができるので、加工コストを抑えることができる。
(2) Effects In the present embodiment having the above-described configuration, the end plate is composed of the conductive inner plate 21 and the insulating outer plate 22 and is in contact with the internal manifold of gas / cooling water (insulating outer plate). The plate) is made of an insulating material, so that the electrolytic corrosion of the conductive inner plate 21 can be prevented. Moreover, since the conductive inner plate 21 and the insulating outer plate 22 can be made a simple flat plate structure by taking out the current from the center of the insulating outer plate 22, the processing cost can be reduced. be able to.

さらに、積層体の両端部に配設された絶縁性外部プレート22を介して、締め付けスタッド32及び締め付けスプリング33によって積層体を締め付けるため、締め付けスタッド32の絶縁スペーサが不要になり、部品点数の削減が可能となる。   Furthermore, since the laminated body is fastened by the fastening stud 32 and the fastening spring 33 via the insulating external plates 22 disposed at both ends of the laminated body, the insulating spacer of the fastening stud 32 is not necessary, and the number of parts is reduced. Is possible.

特に、マニホールドを積層体の外部に配設した本実施形態においては、エンドプレートを導電性内部プレート21と絶縁性外部プレート22から構成し、ガス・冷却水の外部マニホールドに接する部分(絶縁性外部プレート)を絶縁性材料で構成することにより、導電性内部プレート21の電食を防ぐことができる。   In particular, in the present embodiment in which the manifold is disposed outside the laminated body, the end plate is composed of the conductive inner plate 21 and the insulating outer plate 22 and is in contact with the external manifold of gas / cooling water (insulating outside). The plate) is made of an insulating material, so that the electrolytic corrosion of the conductive inner plate 21 can be prevented.

また、絶縁性外部プレート22の中央から電流を取り出すように構成することにより、導電性内部プレート21と絶縁性外部プレート22を、平板状のシンプルな構造とすることができるので、加工コストを抑えることができる。   Moreover, since the conductive inner plate 21 and the insulating outer plate 22 can be made a simple flat plate structure by taking out the current from the center of the insulating outer plate 22, the processing cost can be reduced. be able to.

さらに、積層体の両端部に配設された絶縁性外部プレート22を介して、締め付けスタッド32及び締め付けスプリング33によって積層体を締め付けるため、締め付けスタッド32の絶縁スペーサが不要になり、部品点数の削減が可能となる。   Furthermore, since the laminated body is fastened by the fastening stud 32 and the fastening spring 33 via the insulating external plates 22 disposed at both ends of the laminated body, the insulating spacer of the fastening stud 32 is not necessary, and the number of parts is reduced. Is possible.

また、絶縁性外部プレート22と導電性内部プレート21の間に内部プレートシール材40が挿入され、また、導電性内部プレート21と酸化剤セパレータ2の間に外部プレートシール材44が挿入されているため、導電性内部プレート21の電食をより効果的に防ぐことができる。   Further, an inner plate sealing material 40 is inserted between the insulating outer plate 22 and the conductive inner plate 21, and an outer plate sealing material 44 is inserted between the conductive inner plate 21 and the oxidant separator 2. Therefore, the electrolytic corrosion of the conductive inner plate 21 can be more effectively prevented.

さらに、導電性内部プレート21と積層体端部の酸化剤セパレータ2の間に、可撓性があり、金属とカーボン材の接触抵抗を下げることができる膨張黒鉛からなる導電性クッションシート45を配設することにより、金属成分が溶出することを防止することができる。   Further, a conductive cushion sheet 45 made of expanded graphite is provided between the conductive inner plate 21 and the oxidant separator 2 at the end of the laminate, which is flexible and can reduce the contact resistance between the metal and the carbon material. By installing, it can prevent that a metal component elutes.

1…膜電極複合体(MEA)
2…酸化剤セパレータ
3…燃料・冷却水セパレータ
4…酸化剤ガス流通路
21…導電性内部プレート
22…絶縁性外部プレート
40…内部プレートシール材
41…矩形の孔
42…固定ボルト
43…電流取り出しケーブル
44…外部プレートシール材
45…導電性クッションシート
50〜53…外部マニホールド
1 ... Membrane electrode assembly (MEA)
2 ... Oxidant separator 3 ... Fuel / cooling water separator 4 ... Oxidant gas flow passage 21 ... Conductive inner plate 22 ... Insulating outer plate 40 ... Inner plate seal material 41 ... Rectangular hole 42 ... Fixing bolt 43 ... Current extraction Cable 44 ... External plate seal material 45 ... Conductive cushion sheet 50-53 ... External manifold

Claims (3)

固体高分子膜の両面にガス拡散電極をそれぞれ配置した膜電極複合体と、燃料ガス及び酸化剤ガスを前記ガス拡散電極にそれぞれ供給する燃料ガス流通路及び酸化剤ガス流通路を少なくとも片面に設けたセパレータとを、前記燃料ガス流通路が前記ガス拡散電極の一面に接し、前記酸化剤ガス流通路が前記ガス拡散電極の他面に接するように配置して構成される基本構成要素を複数個積層して積層体を構成し、この積層体をその両端に配設したエンドプレートで挟持し、締め付けて保持する燃料電池スタックにおいて、
前記エンドプレートを導電性内部プレートと前記導電性内部プレートより大きい絶縁性外部プレートとから構成し、前記導電性内部プレートを介して、燃料電池スタックの発電電流を外部に取り出すと共に、前記エンドプレート部分においては、前記導電性内部プレートを前記絶縁性外部プレートの縁部の内側に配置して前記絶縁性外部プレートの縁部を前記導電性内部プレートからはみ出させる一方で、前記積層体と前記絶縁性外部プレートとの間にシール材を配置して、燃料電池スタックに供給・排気する流体が前記絶縁性外部プレートのみと接触するように構成され、
前記セパレータに形成された燃料ガス流通路または酸化剤ガス流通路をセパレータ端部まで延長して積層体側面に開口させて、前記積層体の側面に設置した外部マニホールドと連通させると共に、前記外部マニホールドを前記絶縁性外部プレートと接するように構成したことを特徴とする燃料電池スタック。
A membrane electrode assembly in which gas diffusion electrodes are arranged on both sides of a solid polymer membrane, and a fuel gas flow path and an oxidant gas flow path for supplying fuel gas and oxidant gas to the gas diffusion electrode, respectively, are provided on at least one side. A plurality of basic components configured such that the fuel gas flow passage is in contact with one surface of the gas diffusion electrode and the oxidant gas flow passage is in contact with the other surface of the gas diffusion electrode. In a fuel cell stack that is configured by stacking to form a stack, sandwiching the stack with end plates disposed at both ends thereof, and holding it tightly,
The end plate is composed of a conductive inner plate and an insulating outer plate larger than the conductive inner plate, and the power generation current of the fuel cell stack is taken outside through the conductive inner plate, and the end plate portion The conductive inner plate is disposed inside the edge of the insulating outer plate so that the edge of the insulating outer plate protrudes from the conductive inner plate, while the laminate and the insulating material are A sealing material is arranged between the outer plate and the fluid supplied to and exhausted from the fuel cell stack is in contact with only the insulating outer plate.
The fuel gas flow path or the oxidant gas flow path formed in the separator is extended to the end of the separator and is opened on the side surface of the laminate, and is communicated with an external manifold installed on the side surface of the laminate. The fuel cell stack is configured so as to be in contact with the insulating outer plate.
記積層体と前記導電性内部プレートの間に導電性クッション材を挿入したことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 1, characterized in that the insertion of the conductive cushioning material between the front Symbol laminate the conductive inner plate. 前記導電性内部プレートと前記絶縁性外部プレートの間にシール材を挿入したことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池スタック。The fuel cell stack according to claim 1 or 2, wherein a sealing material is inserted between the conductive inner plate and the insulating outer plate.
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