JP6117751B2 - Fuel cell stack - Google Patents

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Description

本発明は、電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されて積層方向両端にエンドプレートが配設される燃料電池スタックに関する。   The present invention has a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure in which electrodes are provided on both sides of an electrolyte membrane and a separator are stacked, and a plurality of the fuel cells are stacked and end plates are disposed at both ends in the stacking direction. Relates to a fuel cell stack.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面側にアノード電極が、他方の面側にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体(MEA)を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セルを構成している。燃料電池は、通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして、燃料電池車両(燃料電池電気自動車等)に組み込まれている。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode electrode is disposed on one side of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane and a cathode electrode is disposed on the other surface side ( MEA). The electrolyte membrane / electrode structure constitutes a power generation cell by being sandwiched between separators. A fuel cell is usually incorporated in a fuel cell vehicle (fuel cell electric vehicle or the like) as a vehicle fuel cell stack, for example, by laminating a predetermined number of power generation cells.

燃料電池では、セパレータの面内に、アノード電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路と、カソード電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路とが設けられている。また、互いに隣接するセパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が前記セパレータの面方向に沿って設けられている。   In the fuel cell, a fuel gas channel for flowing fuel gas to the anode electrode and an oxidant gas channel for flowing oxidant gas to the cathode electrode are provided in the plane of the separator. Further, between the separators adjacent to each other, a cooling medium flow path for flowing the cooling medium is provided along the surface direction of the separator.

燃料電池では、さらに積層方向に貫通して燃料ガスを流通させる燃料ガス連通孔と、酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス連通孔と、冷却媒体を流通させる冷却媒体連通孔とを設けた内部マニホールド型燃料電池が採用されている。燃料ガス連通孔は、燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔を有し、酸化剤ガス連通孔は、酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔を有し、冷却媒体連通孔は、冷却媒体供給連通孔及び冷却媒体排出連通孔を有している。   In the fuel cell, an internal manifold provided with a fuel gas communication hole that passes through the fuel gas through the stacking direction, an oxidant gas communication hole that passes the oxidant gas, and a cooling medium communication hole that passes the cooling medium. Type fuel cells are used. The fuel gas communication hole has a fuel gas supply communication hole and a fuel gas discharge communication hole, the oxidant gas communication hole has an oxidant gas supply communication hole and an oxidant gas discharge communication hole, and the cooling medium communication hole has And a cooling medium supply communication hole and a cooling medium discharge communication hole.

上記の燃料電池では、少なくとも一方のエンドプレートには、各連通孔に連なって流体(燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体)を供給又は排出する流体マニホールドが設けられている。さらに、流体マニホールドには、流体供給管や流体排出管が接続されている。   In the fuel cell, at least one end plate is provided with a fluid manifold that supplies or discharges fluid (fuel gas, oxidant gas, or cooling medium) connected to each communication hole. Furthermore, a fluid supply pipe and a fluid discharge pipe are connected to the fluid manifold.

ところで、セパレータの互いに対向する一方の2辺に、積層方向に貫通し、それぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための一対の冷却媒体供給連通孔及び一対の冷却媒体排出連通孔が設けられている場合がある。その際、一対の冷却媒体供給連通孔同士及び一対の冷却媒体排出連通孔同士を、それぞれ単一の冷却媒体マニホールドで連通する構成が採用されている。   Meanwhile, a pair of cooling medium supply communication holes and a pair of cooling medium discharge communication holes are provided in one side of the separator that face each other in the stacking direction and are distributed to the respective sides to flow the cooling medium. There may be. In this case, a configuration is adopted in which the pair of cooling medium supply communication holes and the pair of cooling medium discharge communication holes are communicated with each other by a single cooling medium manifold.

例えば、特許文献1に開示されている燃料電池スタックでは、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、積層方向両端に長方形状のエンドプレートが配設されている。燃料電池スタックの互いに対向する長辺側の2辺には、それぞれの一端側に積層方向に連通して冷却媒体供給連通孔が互いに対向して一対設けられている。さらに、長辺側の2辺には、それぞれの他端側に冷却媒体排出連通孔が互いに対向して一対設けられている。   For example, in the fuel cell stack disclosed in Patent Document 1, an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and rectangular end plates are arranged at both ends in the stacking direction. It is installed. A pair of cooling medium supply communication holes are provided on two opposite long sides of the fuel cell stack so as to communicate with one end side in the stacking direction so as to face each other. Further, a pair of cooling medium discharge communication holes are provided on the two other long sides so as to face each other.

そして、一方のエンドプレートには、少なくとも一対の冷却媒体供給連通孔又は一対の冷却媒体排出連通孔のいずれかに連通する一対のマニホールド部が設けられている。さらに、一対のマニホールド部同士を連結し且つ長辺側に沿う幅寸法が、前記一対のマニホールド部の寸法よりも小さく設定される連結部を設けている。   One end plate is provided with a pair of manifold portions communicating with at least one of the pair of cooling medium supply communication holes or the pair of cooling medium discharge communication holes. Further, a connecting portion is provided in which the pair of manifold portions are connected to each other and the width dimension along the long side is set smaller than the size of the pair of manifold portions.

特許第5054080号公報Japanese Patent No. 5054080

上記のように、一対のマニホールド部が、幅寸法の小さな連結部により連結されるため、マニホールド全体として矩形状を有することがない。従って、マニホールド内部に流入する冷却媒体の圧損の増加を有効に抑制することができ、前記冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる、としている。   As described above, since the pair of manifold portions are connected by the connecting portion having a small width dimension, the entire manifold does not have a rectangular shape. Accordingly, an increase in pressure loss of the cooling medium flowing into the manifold can be effectively suppressed, and the cooling medium can be supplied and distributed to the fuel cell smoothly and uniformly.

本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体マニホールド内部を冷却媒体が円滑且つ均等に流通することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。   The present invention has been made in connection with this type of technology, and provides a fuel cell stack capable of smoothly and evenly circulating the cooling medium inside the cooling medium manifold with a simple and economical configuration. For the purpose.

本発明に係る燃料電池スタックは、電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されている。積層方向両端には、エンドプレートが配設されるとともに、互いに隣接するセパレータ間には、セパレータ面に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されている。   The fuel cell stack according to the present invention has a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure provided with electrodes on both sides of an electrolyte membrane and a separator are laminated, and a plurality of the fuel cells are laminated. At both ends in the stacking direction, end plates are disposed, and between the separators adjacent to each other, a cooling medium flow path for circulating the cooling medium along the separator surface is formed.

冷却媒体流路の入口側には、前記冷却媒体流路を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体供給連通孔が設けられ、且つ、前記冷却媒体流路の出口側には、前記冷却媒体流路を前記流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体排出連通孔が設けられている。そして、一方のエンドプレートには、一対の冷却媒体供給連通孔又は一対の冷却媒体排出連通孔に連通する冷却媒体マニホールドが設けられている。冷却媒体マニホールド流路幅方向の中央部には、前記一方のエンドプレートの面方向に沿って延在する冷却媒体供給口又は冷却媒体排出口である管状の管路部が設けられる一方、前記冷却媒体マニホールドに対する前記管路部の接続位置の両側には、冷却媒体マニホールド内部に向かって膨出する凸部が設けられている。
A pair of cooling medium supply communication holes are provided on the inlet side of the cooling medium flow path so as to sandwich the cooling medium flow path in the flow width direction, and the cooling medium flow path is provided on the outlet side of the cooling medium flow path. A pair of cooling medium discharge communication holes are provided so as to sandwich the flow channel in the flow channel width direction. One end plate is provided with a cooling medium manifold that communicates with the pair of cooling medium supply communication holes or the pair of cooling medium discharge communication holes. While the central portion of the channel width direction of the cooling medium manifold conduit of the tubular is a cooling medium supply port or the coolant outlet extending along the surface direction of the one end plate is provided, wherein on either side of the connection position of the conduit portion to the coolant manifold protrusions bulging it is provided toward the inner cooling medium manifold.

また、この燃料電池スタックでは、管路部は、冷却媒体流路の冷却媒体流れ方向に対して傾斜することが好ましい。   Further, in this fuel cell stack, it is preferable that the pipe line portion is inclined with respect to the cooling medium flow direction of the cooling medium flow path.

本発明によれば、冷却媒体マニホールドに管路部が設けられるとともに、前記管路部の両側には、冷却媒体マニホールド内部に向かって膨出する凸部が設けられている。このため、例えば、単一の冷却媒体供給口から冷却媒体マニホールド内部に供給される冷却媒体は、凸部の案内作用下に各冷却媒体供給連通孔に向かって振り分けられる。一方、各冷却媒体排出連通孔から冷却媒体マニホールドに排出された冷却媒体は、凸部の案内作用下に単一の冷却媒体排出口に向かって流動することができる。   According to the present invention, the cooling medium manifold is provided with the pipe line part, and the convex parts bulging toward the inside of the cooling medium manifold are provided on both sides of the pipe line part. Therefore, for example, the cooling medium supplied from the single cooling medium supply port to the inside of the cooling medium manifold is distributed toward each cooling medium supply communication hole under the guiding action of the convex portion. On the other hand, the cooling medium discharged from each cooling medium discharge communication hole to the cooling medium manifold can flow toward a single cooling medium discharge port under the guiding action of the convex portion.

従って、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体マニホールド内部に導入された冷却媒体が一対の冷却媒体供給連通孔に対して円滑且つ均等に流通することが可能になる。一方、一対の冷却媒体排出連通孔から冷却媒体マニホールドに冷却媒体が円滑且つ均等に流通することができる。これにより、各燃料電池の冷却性能が良好に向上する。   Therefore, with a simple and economical configuration, the cooling medium introduced into the cooling medium manifold can smoothly and evenly flow through the pair of cooling medium supply communication holes. On the other hand, the cooling medium can smoothly and evenly flow from the pair of cooling medium discharge communication holes to the cooling medium manifold. Thereby, the cooling performance of each fuel cell is improved satisfactorily.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタックの冷却媒体マニホールド部材側の斜視説明図である。It is a perspective explanatory view by the side of a cooling medium manifold member of a fuel cell stack concerning a 1st embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。It is a partially exploded perspective view of the fuel cell stack. 前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。It is a principal part disassembled perspective explanatory drawing of the fuel cell which comprises the said fuel cell stack. 前記燃料電池スタックの前記冷却媒体マニホールド部材側の正面説明図である。FIG. 3 is an explanatory front view of the fuel cell stack on the cooling medium manifold member side. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタックの冷却媒体マニホールド部材側の正面説明図である。It is front explanatory drawing by the side of the cooling medium manifold member of the fuel cell stack which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタック10は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車に搭載される。燃料電池スタック10は、複数の燃料電池12が電極面を立位姿勢にして水平方向(矢印B方向)に積層される(図2参照)。なお、複数の燃料電池12を重力方向(矢印C方向)に積層して燃料電池スタック10を構成してもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell stack 10 according to the first embodiment of the present invention is mounted, for example, on a fuel cell electric vehicle (not shown). In the fuel cell stack 10, a plurality of fuel cells 12 are stacked in the horizontal direction (arrow B direction) with the electrode surface in a standing posture (see FIG. 2). Note that the fuel cell stack 10 may be configured by stacking a plurality of fuel cells 12 in the direction of gravity (arrow C direction).

図2に示すように、燃料電池12の積層方向一端には、第1ターミナルプレート14a、第1絶縁プレート16a及び第1エンドプレート18aが、外方に向かって、順次、配設される。燃料電池12の積層方向他端には、第2ターミナルプレート14b、第2絶縁プレート16b及び第2エンドプレート18bが、外方に向かって、順次、配設される。   As shown in FIG. 2, a first terminal plate 14a, a first insulating plate 16a, and a first end plate 18a are sequentially arranged at one end in the stacking direction of the fuel cell 12 outward. At the other end of the fuel cell 12 in the stacking direction, a second terminal plate 14b, a second insulating plate 16b, and a second end plate 18b are sequentially disposed outward.

横長形状(長方形状)の第1エンドプレート18aの略中央部(中央部から偏心していてもよい)からは、第1ターミナルプレート14aに接続された第1電力出力端子20aが外方に向かって延在する。横長形状(長方形状)の第2エンドプレート18bの略中央部(中央部から偏心していてもよい)からは、第2ターミナルプレート14bに接続された第2電力出力端子20bが外方に向かって延在する。   The first power output terminal 20a connected to the first terminal plate 14a faces outward from a substantially central portion (which may be eccentric from the central portion) of the horizontally long (rectangular) first end plate 18a. Extend. The second power output terminal 20b connected to the second terminal plate 14b is directed outward from a substantially central portion (which may be eccentric from the central portion) of the horizontally long (rectangular) second end plate 18b. Extend.

第1エンドプレート18aと第2エンドプレート18bとの各辺間には、それぞれ各辺の中央位置に対応して一定の長さを有する連結バー22が配置される。連結バー22の両端は、ねじ24により固定され、複数の積層された燃料電池12に積層方向(矢印B方向)の締め付け荷重を付与する。   Between each side of the first end plate 18a and the second end plate 18b, a connecting bar 22 having a certain length corresponding to the center position of each side is arranged. Both ends of the connecting bar 22 are fixed by screws 24 and apply a tightening load in the stacking direction (arrow B direction) to the plurality of stacked fuel cells 12.

燃料電池スタック10は、必要に応じてケーシング26を備える。ケーシング26は、車幅方向(矢印B方向)両端の2辺(面)が第1エンドプレート18a及び第2エンドプレート18bにより構成される。ケーシング26の車長方向(矢印A方向)両端の2辺(面)は、横長プレート形状の前方サイドパネル28a及び後方サイドパネル28bにより構成される。ケーシング26の車高方向(矢印C方向)両端の2辺(面)は、上方サイドパネル30a及び下方サイドパネル30bにより構成される。上方サイドパネル30a及び下方サイドパネル30bは、横長プレート形状を有する。   The fuel cell stack 10 includes a casing 26 as necessary. The casing 26 includes a first end plate 18a and a second end plate 18b at two sides (surfaces) at both ends in the vehicle width direction (arrow B direction). Two sides (surfaces) at both ends of the casing 26 in the vehicle length direction (arrow A direction) are constituted by a horizontally long plate-shaped front side panel 28a and rear side panel 28b. Two sides (surfaces) at both ends of the casing 26 in the vehicle height direction (arrow C direction) are constituted by an upper side panel 30a and a lower side panel 30b. The upper side panel 30a and the lower side panel 30b have a horizontally long plate shape.

第1エンドプレート18a及び第2エンドプレート18bには、各辺にねじ穴32が設けられる。前方サイドパネル28a、後方サイドパネル28b、上方サイドパネル30a及び下方サイドパネル30bには、各ねじ穴32に対向して孔部34が形成される。各孔部34に挿入されるねじ36は、各ねじ穴32に螺合することにより、ケーシング26が一体に固定される。   The first end plate 18a and the second end plate 18b are provided with screw holes 32 on each side. Hole portions 34 are formed in the front side panel 28a, the rear side panel 28b, the upper side panel 30a, and the lower side panel 30b so as to face the screw holes 32. The screws 36 inserted into the holes 34 are screwed into the screw holes 32, so that the casing 26 is fixed integrally.

図3に示すように、燃料電池12は、電解質膜・電極構造体40と、前記電解質膜・電極構造体40を挟持する第1金属セパレータ(カソード側セパレータ)42及び第2金属セパレータ(アノード側セパレータ)44とを備える。   As shown in FIG. 3, the fuel cell 12 includes an electrolyte membrane / electrode structure 40, a first metal separator (cathode side separator) 42 and a second metal separator (anode side) that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 40. Separator) 44.

第1金属セパレータ42及び第2金属セパレータ44は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。第1金属セパレータ42及び第2金属セパレータ44は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第1金属セパレータ42及び第2金属セパレータ44に代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。   The first metal separator 42 and the second metal separator 44 are made of, for example, a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or a metal plate that has been subjected to a surface treatment for anticorrosion. The first metal separator 42 and the second metal separator 44 have a rectangular planar shape, and are formed into a concavo-convex shape by pressing a metal thin plate into a wave shape. Instead of the first metal separator 42 and the second metal separator 44, for example, a carbon separator may be used.

第1金属セパレータ42及び第2金属セパレータ44は、横長形状を有するとともに、長辺が水平方向(矢印A方向)に延在し且つ短辺が重力方向(矢印C方向)に延在するように構成される。なお、短辺が水平方向に延在し且つ長辺が重力方向に延在するように構成してもよい。   The first metal separator 42 and the second metal separator 44 have a horizontally long shape, and have long sides extending in the horizontal direction (arrow A direction) and short sides extending in the direction of gravity (arrow C direction). Composed. In addition, you may comprise so that a short side may extend in a horizontal direction and a long side may extend in a gravitational direction.

燃料電池12の長辺方向(矢印A方向)の一端縁部には、矢印B方向に互いに連通して、酸化剤ガス供給連通孔46a及び燃料ガス供給連通孔48aが設けられる。酸化剤ガス供給連通孔46aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、燃料ガス供給連通孔48aは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給する。   An oxidant gas supply communication hole 46a and a fuel gas supply communication hole 48a are provided at one end edge of the long side direction (arrow A direction) of the fuel cell 12 so as to communicate with each other in the arrow B direction. The oxidant gas supply communication hole 46a supplies an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, while the fuel gas supply communication hole 48a supplies a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas.

燃料電池12の長辺方向の他端縁部には、矢印B方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔48bと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔46bとが設けられる。   The other end edge in the long side direction of the fuel cell 12 communicates with each other in the arrow B direction, and a fuel gas discharge communication hole 48b for discharging the fuel gas, and an oxidant gas for discharging the oxidant gas. A discharge communication hole 46b is provided.

燃料電池12の短辺方向(矢印C方向)の両端縁部一方側(水平方向一端側)には、すなわち、酸化剤ガス供給連通孔46a及び燃料ガス供給連通孔48a側には、一対の冷却媒体供給連通孔50aが設けられる。一対の冷却媒体供給連通孔50aは、冷却媒体を供給するために、矢印B方向にそれぞれ連通しており、対向する辺に上下に設けられる。   A pair of cooling is provided on one side (one end in the horizontal direction) of both ends in the short side direction (arrow C direction) of the fuel cell 12, that is, on the side of the oxidant gas supply communication hole 46a and the fuel gas supply communication hole 48a. A medium supply communication hole 50a is provided. The pair of cooling medium supply communication holes 50a communicate with each other in the direction of arrow B in order to supply the cooling medium, and are provided vertically on opposite sides.

燃料電池12の短辺方向の両端縁部他方側(水平方向他端側)には、すなわち、燃料ガス排出連通孔48b及び酸化剤ガス排出連通孔46b側には、一対の冷却媒体排出連通孔50bが設けられる。一対の冷却媒体排出連通孔50bは、冷却媒体を排出するために、矢印B方向にそれぞれ連通しており、対向する辺に上下に設けられる。   A pair of cooling medium discharge communication holes are provided on the other side (the other end in the horizontal direction) of both ends in the short side direction of the fuel cell 12, that is, on the fuel gas discharge communication hole 48b and the oxidant gas discharge communication hole 46b side. 50b is provided. The pair of cooling medium discharge communication holes 50b communicate with each other in the direction of arrow B in order to discharge the cooling medium, and are provided vertically on opposite sides.

電解質膜・電極構造体40は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜52と、前記固体高分子電解質膜52を挟持するカソード電極54及びアノード電極56とを備える。   The electrolyte membrane / electrode structure 40 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 52 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and a cathode electrode 54 and an anode electrode 56 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 52. Prepare.

カソード電極54及びアノード電極56は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)を有する。白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子は、ガス拡散層の表面に一様に塗布されることにより、電極触媒層(図示せず)が形成される。電極触媒層は、固体高分子電解質膜52の両面に形成される。   The cathode electrode 54 and the anode electrode 56 have a gas diffusion layer (not shown) made of carbon paper or the like. The porous carbon particles carrying the platinum alloy on the surface are uniformly applied to the surface of the gas diffusion layer, thereby forming an electrode catalyst layer (not shown). The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 52.

第1金属セパレータ42の電解質膜・電極構造体40に向かう面42aには、酸化剤ガス供給連通孔46aと酸化剤ガス排出連通孔46bとを連通する酸化剤ガス流路58が形成される。酸化剤ガス流路58は、矢印A方向に延在する複数本の波状流路溝(又は直線状流路溝)により形成される。   An oxidant gas flow path 58 that connects the oxidant gas supply communication hole 46 a and the oxidant gas discharge communication hole 46 b is formed on the surface 42 a of the first metal separator 42 facing the electrolyte membrane / electrode structure 40. The oxidant gas channel 58 is formed by a plurality of wavy channel grooves (or linear channel grooves) extending in the direction of arrow A.

第2金属セパレータ44の電解質膜・電極構造体40に向かう面44aには、燃料ガス供給連通孔48aと燃料ガス排出連通孔48bとを連通する燃料ガス流路60が形成される。燃料ガス流路60は、矢印A方向に延在する複数本の波状流路溝(又は直線状流路溝)により形成される。   A fuel gas flow path 60 that connects the fuel gas supply communication hole 48 a and the fuel gas discharge communication hole 48 b is formed on the surface 44 a of the second metal separator 44 facing the electrolyte membrane / electrode structure 40. The fuel gas channel 60 is formed by a plurality of wavy channel grooves (or linear channel grooves) extending in the direction of arrow A.

第2金属セパレータ44の面44bと隣接する第1金属セパレータ42の面42bとの間には、冷却媒体供給連通孔50a、50aと冷却媒体排出連通孔50b、50bとに連通する冷却媒体流路62が形成される。この冷却媒体流路62は、水平方向に延在しており、電解質膜・電極構造体40の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。   Between the surface 44b of the second metal separator 44 and the surface 42b of the adjacent first metal separator 42, a cooling medium flow path communicating with the cooling medium supply communication holes 50a, 50a and the cooling medium discharge communication holes 50b, 50b. 62 is formed. The cooling medium flow path 62 extends in the horizontal direction and allows the cooling medium to flow over the electrode range of the electrolyte membrane / electrode structure 40.

第1金属セパレータ42の面42a、42bには、この第1金属セパレータ42の外周端縁部を周回して第1シール部材64が一体成形される。第2金属セパレータ44の面44a、44bには、この第2金属セパレータ44の外周端縁部を周回して第2シール部材66が一体成形される。   A first seal member 64 is integrally formed on the surfaces 42 a and 42 b of the first metal separator 42 around the outer peripheral edge of the first metal separator 42. A second seal member 66 is integrally formed on the surfaces 44 a and 44 b of the second metal separator 44 around the outer peripheral edge of the second metal separator 44.

第1シール部材64及び第2シール部材66としては、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。   As the first seal member 64 and the second seal member 66, for example, EPDM, NBR, fluorine rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene or acrylic rubber or the like, cushion material Alternatively, an elastic seal member such as a packing material is used.

図2に示すように、第1エンドプレート18aには、酸化剤ガス供給マニホールド部材68a、酸化剤ガス排出マニホールド部材68b、燃料ガス供給マニホールド部材70a及び燃料ガス排出マニホールド部材70bが取り付けられる。酸化剤ガス供給マニホールド部材68aと酸化剤ガス排出マニホールド部材68bとは、酸化剤ガス供給連通孔46aと酸化剤ガス排出連通孔46bとに連通する。燃料ガス供給マニホールド部材70aと燃料ガス排出マニホールド部材70bとは、燃料ガス供給連通孔48aと燃料ガス排出連通孔48bとに連通する。   As shown in FIG. 2, an oxidant gas supply manifold member 68a, an oxidant gas discharge manifold member 68b, a fuel gas supply manifold member 70a, and a fuel gas discharge manifold member 70b are attached to the first end plate 18a. The oxidant gas supply manifold member 68a and the oxidant gas discharge manifold member 68b communicate with the oxidant gas supply communication hole 46a and the oxidant gas discharge communication hole 46b. The fuel gas supply manifold member 70a and the fuel gas discharge manifold member 70b communicate with the fuel gas supply communication hole 48a and the fuel gas discharge communication hole 48b.

図1に示すように、第2エンドプレート18bには、対向する長辺の上下に一対の冷却媒体供給連通孔50aに連通する樹脂製の冷却媒体供給マニホールド部材(冷却媒体マニホールド)72aが取り付けられる。第2エンドプレート18bには、対向する長辺の上下に一対の冷却媒体排出連通孔50bに連通する樹脂製の冷却媒体排出マニホールド部材(冷却媒体マニホールド)72bが取り付けられる。   As shown in FIG. 1, a resin-made cooling medium supply manifold member (cooling medium manifold) 72a communicating with the pair of cooling medium supply communication holes 50a is attached to the second end plate 18b above and below the opposing long sides. . A resin-made cooling medium discharge manifold member (cooling medium manifold) 72b communicating with the pair of cooling medium discharge communication holes 50b is attached to the second end plate 18b above and below the opposing long sides.

図1及び図4に示すように、冷却媒体供給マニホールド部材72aは、それぞれ複数のボルト73を介して第2エンドプレート18bに固定される上下一対のフランジ部74a、74aを有する。フランジ部74a、74aは、上下の冷却媒体供給連通孔50a、50aに連通する略角筒形状の供給本体部76aに一体化される。供給本体部76aの中間位置(冷却媒体流路62の流路幅方向中央部)には、冷却媒体供給口である入口管路部78aが設けられる。   As shown in FIGS. 1 and 4, the cooling medium supply manifold member 72a has a pair of upper and lower flange portions 74a and 74a fixed to the second end plate 18b via a plurality of bolts 73, respectively. The flange portions 74a and 74a are integrated with a substantially rectangular tube-shaped supply main body portion 76a communicating with the upper and lower cooling medium supply communication holes 50a and 50a. An inlet pipe portion 78a that is a cooling medium supply port is provided at an intermediate position of the supply main body portion 76a (a central portion in the flow channel width direction of the cooling medium flow channel 62).

供給本体部76aの入口管路部78aに対向するマニホールド内面部72asには、前記入口管路部78aに向かって膨出する凸部80aが、上下の冷却媒体供給連通孔50aの略中央に設けられる。凸部80aは、供給本体部76aの外壁面を入口管路部78aに向かって窪ませることにより、円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有してマニホールド内部72ainに膨出する。 On the manifold inner surface portion 72as facing the inlet pipe portion 78a of the supply main body portion 76a, a convex portion 80a that bulges toward the inlet pipe portion 78a is provided at substantially the center of the upper and lower cooling medium supply communication holes 50a. It is done. The convex portion 80a bulges into the manifold interior 72a in having a smooth curved surface such as a circular arc surface by recessing the outer wall surface of the supply main body portion 76a toward the inlet pipe portion 78a.

凸部80aは、上下対称形状を有しているが、上下非対称形状であってもよい。その際、図4中、二点鎖線で示すように、上方側の傾斜を急に且つ下方側の傾斜を上方側よりもなだらかに形成することが好ましい。なお、凸部80aは、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。   The convex portion 80a has a vertically symmetric shape, but may have a vertically asymmetric shape. At that time, as shown by a two-dot chain line in FIG. 4, it is preferable to form a steep upper side slope and a lower side slope more gently than the upper side. In addition, the convex part 80a should just be provided as needed, and can also be made unnecessary.

供給本体部76aの入口管路部78aの両側には、マニホールド内部72ainに向かって膨出する凸部82aが設けられる。各凸部82aは、マニホールド内面部72asに円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有して形成される。 On both sides of the inlet pipe portion 78a of the supply main body portion 76a, convex portions 82a bulging toward the manifold interior 72a in are provided. Each projection 82a is formed to have a smooth curved surface such as a circular arc surface on the manifold inner surface 72as.

冷却媒体排出マニホールド部材72bは、それぞれ複数のボルト73を介して第2エンドプレート18bに固定される上下一対のフランジ部74b、74bを有する。フランジ部74b、74bは、上下の冷却媒体排出連通孔50b、50bに連通する略角筒形状の排出本体部76bに一体化される。排出本体部76bの中間位置(冷却媒体流路62の流路幅方向中央部)には、冷却媒体排出口である出口管路部78bが設けられる。   The cooling medium discharge manifold member 72b has a pair of upper and lower flange portions 74b and 74b fixed to the second end plate 18b via a plurality of bolts 73, respectively. The flange portions 74b and 74b are integrated with a substantially rectangular tubular discharge main body portion 76b communicating with the upper and lower cooling medium discharge communication holes 50b and 50b. An outlet pipe portion 78b that is a cooling medium discharge port is provided at an intermediate position of the discharge main body portion 76b (a central portion in the flow channel width direction of the cooling medium flow channel 62).

排出本体部76bの出口管路部78bに対向するマニホールド内面部72bsには、前記出口管路部78bに向かって膨出する凸部80bが、上下の冷却媒体排出連通孔50bの略中央に設けられる。凸部80bは、排出本体部76bの外壁面を出口管路部78bに向かって窪ませることにより、円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有してマニホールド内部72binに膨出する。なお、排出本体部76bには、必要に応じて凸部80bを設ければよく、前記凸部80bを不要にすることができる。 On the manifold inner surface portion 72bs facing the outlet pipe portion 78b of the discharge main body portion 76b, a convex portion 80b that bulges toward the outlet pipe portion 78b is provided at substantially the center of the upper and lower cooling medium discharge communication holes 50b. It is done. Protrusion 80b is, by recessing the outer wall surface of the discharge body portion 76b toward the outlet conduit section 78b, bulges manifold inside 72b in a smooth curved shape surface such as an arc surface shape. The discharge main body 76b may be provided with a convex portion 80b as necessary, and the convex portion 80b can be dispensed with.

排出本体部76bの出口管路部78bの両側には、マニホールド内部72binに向かって膨出する凸部82bが設けられる。各凸部82bは、マニホールド内面部72bsに円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有して形成される。 On both sides of the outlet conduit portion 78b of the discharge body portion 76b is convex portion 82b is provided to bulge toward the manifold interior 72b in. Each protrusion 82b is formed to have a smooth curved surface such as an arc surface on the manifold inner surface 72bs.

このように構成される燃料電池スタック10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell stack 10 configured as described above will be described below.

先ず、図2に示すように、第1エンドプレート18aの酸化剤ガス供給マニホールド部材68aから酸化剤ガス供給連通孔46aには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。第1エンドプレート18aの燃料ガス供給マニホールド部材70aから燃料ガス供給連通孔48aには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。   First, as shown in FIG. 2, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied from the oxidant gas supply manifold member 68a of the first end plate 18a to the oxidant gas supply communication hole 46a. A fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied from the fuel gas supply manifold member 70a of the first end plate 18a to the fuel gas supply communication hole 48a.

さらに、図1に示すように、第2エンドプレート18bでは、冷却媒体供給マニホールド部材72aから上下一対の冷却媒体供給連通孔50aには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。   Further, as shown in FIG. 1, in the second end plate 18b, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied from the cooling medium supply manifold member 72a to the pair of upper and lower cooling medium supply communication holes 50a. .

このため、図3に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔46aから第1金属セパレータ42の酸化剤ガス流路58に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路58に沿って矢印A方向に移動し、電解質膜・電極構造体40のカソード電極54に供給される。   Therefore, as shown in FIG. 3, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 58 of the first metal separator 42 from the oxidant gas supply communication hole 46a. The oxidant gas moves in the direction of arrow A along the oxidant gas flow path 58 and is supplied to the cathode electrode 54 of the electrolyte membrane / electrode structure 40.

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔48aから第2金属セパレータ44の燃料ガス流路60に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路60に沿って矢印A方向に移動し、電解質膜・電極構造体40のアノード電極56に供給される。   On the other hand, the fuel gas is supplied to the fuel gas channel 60 of the second metal separator 44 from the fuel gas supply communication hole 48a. The fuel gas moves in the direction of arrow A along the fuel gas flow path 60 and is supplied to the anode electrode 56 of the electrolyte membrane / electrode structure 40.

従って、電解質膜・電極構造体40では、カソード電極54に供給される酸化剤ガスと、アノード電極56に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。   Therefore, in the electrolyte membrane / electrode structure 40, the oxidizing gas supplied to the cathode electrode 54 and the fuel gas supplied to the anode electrode 56 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate power. Is called.

次いで、電解質膜・電極構造体40のカソード電極54に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔46bに沿って矢印B方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体40のアノード電極56に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔48bに沿って矢印B方向に排出される。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode electrode 54 of the electrolyte membrane / electrode structure 40 is discharged in the direction of arrow B along the oxidant gas discharge communication hole 46b. On the other hand, the fuel gas supplied to and consumed by the anode electrode 56 of the electrolyte membrane / electrode structure 40 is discharged in the direction of arrow B along the fuel gas discharge communication hole 48b.

また、対向する長辺の上下に設けられた一対の冷却媒体供給連通孔50aに供給された冷却媒体は、第1金属セパレータ42及び第2金属セパレータ44間の冷却媒体流路62に導入される。図3に示すように、冷却媒体は、一旦矢印C方向内方に沿って流動した後、矢印A方向に移動して電解質膜・電極構造体40を冷却する。この冷却媒体は、矢印C方向外方に移動した後、上下一対の冷却媒体排出連通孔50bに沿って矢印B方向に排出される。   In addition, the cooling medium supplied to the pair of cooling medium supply communication holes 50 a provided above and below the opposing long sides is introduced into the cooling medium flow path 62 between the first metal separator 42 and the second metal separator 44. . As shown in FIG. 3, the cooling medium once flows along the inside of the arrow C direction, and then moves in the direction of the arrow A to cool the electrolyte membrane / electrode structure 40. The cooling medium moves outward in the direction of arrow C, and is then discharged in the direction of arrow B along the pair of upper and lower cooling medium discharge communication holes 50b.

この場合、第1の実施形態では、図1及び図4に示すように、第2エンドプレート18bには、冷却媒体供給マニホールド部材72a及び冷却媒体排出マニホールド部材72bが設けられている。冷却媒体供給マニホールド部材72aでは、供給本体部76aの入口管路部78aの上下両側には、マニホールド内部72ainに向かって膨出する凸部82aが設けられている。 In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 4, the second end plate 18b is provided with a cooling medium supply manifold member 72a and a cooling medium discharge manifold member 72b. In the cooling medium supply manifold member 72a, convex portions 82a that bulge toward the manifold interior 72a in are provided on both upper and lower sides of the inlet pipe portion 78a of the supply main body portion 76a.

このため、図4に示すように、入口管路部78aから供給本体部76a内(マニホールド内部72ain)に供給された冷却媒体は、前記入口管路部78aの上下両側に設けられている凸部82aの形状に沿って流通する。従って、冷却媒体は、凸部82aの案内作用下に、鉛直方向上方(矢印C1方向)と鉛直方向下方(矢印C2方向)とに振り分けられる。 Therefore, as shown in FIG. 4, the cooling medium supplied from the inlet pipe section 78a into the supply main body section 76a (the manifold interior 72a in ) is provided on the upper and lower sides of the inlet pipe section 78a. It circulates along the shape of the part 82a. Accordingly, the cooling medium is distributed upward (in the direction of arrow C1) and downward in the vertical direction (in the direction of arrow C2) under the guiding action of the convex portion 82a.

これにより、冷却媒体は、矢印C1方向及び矢印C2方向に良好且つ円滑に分配供給され、前記冷却媒体の分配不良(分配の不安定性)が確実に抑制される。このため、冷却媒体は、上方の冷却媒体供給連通孔50aと、下方の冷却媒体供給連通孔50aとに確実に供給される。   As a result, the cooling medium is distributed and supplied well and smoothly in the directions of the arrow C1 and the arrow C2, and distribution failure of the cooling medium (instability of distribution) is reliably suppressed. Therefore, the cooling medium is reliably supplied to the upper cooling medium supply communication hole 50a and the lower cooling medium supply communication hole 50a.

従って、第1の実施形態では、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体供給マニホールド部材72aの内部に導入された冷却媒体が、上下一対の冷却媒体供給連通孔50a、50aに対して円滑且つ均等に流通することが可能になる。これにより、各燃料電池12の冷却性能が良好に向上するという効果が得られる。   Therefore, in the first embodiment, with a simple and economical configuration, the cooling medium introduced into the cooling medium supply manifold member 72a is smooth and even with respect to the pair of upper and lower cooling medium supply communication holes 50a and 50a. It becomes possible to distribute to. Thereby, the effect that the cooling performance of each fuel cell 12 improves favorably is acquired.

一方、冷却媒体排出マニホールド部材72bでは、排出本体部76bの出口管路部78bの上下両側に、マニホールド内部72binに向かって膨出する凸部82bが設けられている。 On the other hand, the cooling medium discharge manifold member 72b, the upper and lower sides of the outlet conduit portion 78b of the discharge body portion 76 b, protrusion 82b is provided which bulges toward the manifold interior 72b in.

このため、図4に示すように、上方の冷却媒体排出連通孔50b及び下方の冷却媒体排出連通孔50bから排出本体部76b内に導入された冷却媒体は、凸部82bの形状に沿って流通する。従って、冷却媒体は、凸部82bの案内作用下に、鉛直下方向から水平方向に、又は鉛直上方向から水平方向に沿って流通する。これにより、冷却媒体は、凸部80bに対向する出口管路部78bから良好に排出される。   For this reason, as shown in FIG. 4, the cooling medium introduced into the discharge main body 76b from the upper cooling medium discharge communication hole 50b and the lower cooling medium discharge communication hole 50b flows along the shape of the convex portion 82b. To do. Accordingly, the cooling medium flows from the vertically downward direction to the horizontal direction or from the vertically upward direction to the horizontal direction under the guiding action of the convex portion 82b. Thereby, the cooling medium is satisfactorily discharged from the outlet pipe portion 78b facing the convex portion 80b.

従って、簡単且つ経済的な構成で、上下一対の冷却媒体排出連通孔50b、50bから冷却媒体排出マニホールド部材72b内に冷却媒体を円滑且つ均等に流通させ、出口管路部78bに排出させることができる。これにより、各燃料電池12の冷却性能が良好に向上するという効果が得られる。   Therefore, the cooling medium can be smoothly and evenly circulated into the cooling medium discharge manifold member 72b from the pair of upper and lower cooling medium discharge communication holes 50b and 50b with a simple and economical configuration and discharged to the outlet pipe portion 78b. it can. Thereby, the effect that the cooling performance of each fuel cell 12 improves favorably is acquired.

図5は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタック100の冷却媒体マニホールド部材側の正面説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 5 is an explanatory front view of the coolant medium member side of the fuel cell stack 100 according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

燃料電池スタック100では、第2エンドプレート18bに樹脂製の冷却媒体供給マニホールド部材(冷却媒体マニホールド)102及び冷却媒体排出マニホールド部材72bが取り付けられる。冷却媒体供給マニホールド部材102は、供給本体部76aの下方の冷却媒体供給連通孔50a寄りに、冷却媒体供給口である入口管路部104を設ける。   In the fuel cell stack 100, a resin-made cooling medium supply manifold member (cooling medium manifold) 102 and a cooling medium discharge manifold member 72b are attached to the second end plate 18b. The cooling medium supply manifold member 102 is provided with an inlet pipe section 104 serving as a cooling medium supply port near the cooling medium supply communication hole 50a below the supply main body 76a.

入口管路部104は、冷却媒体流路62の冷却媒体流れ方向(矢印A方向)に対して、角度α゜だけ下方に傾斜する。供給本体部76aの入口管路部104に対向するマニホールド内面部102sには、前記入口管路部104に向かって膨出する凸部106が設けられる。凸部106の中心は、上方の冷却媒体供給連通孔50a寄りに配置される。凸部106は、供給本体部76aの外壁面を入口管路部104に向かって(すなわち、傾斜して)窪ませることにより、円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有してマニホールド内部102inに膨出する。凸部106は、上方側の傾斜が下方側の傾斜よりも急になっている。 The inlet duct portion 104 is inclined downward by an angle α ° with respect to the coolant flow direction (arrow A direction) of the coolant flow path 62. On the manifold inner surface portion 102 s facing the inlet pipe portion 104 of the supply main body portion 76 a, a convex portion 106 that bulges toward the inlet pipe portion 104 is provided. The center of the convex portion 106 is disposed closer to the upper coolant supply communication hole 50a. The convex portion 106 has a smoothly curved shape surface such as an arc surface shape by recessing the outer wall surface of the supply main body portion 76 a toward (that is, inclined) toward the inlet pipe portion 104, and has a manifold curved surface 102. It bulges in. The convex portion 106 has an upper slope that is steeper than a lower slope.

供給本体部76aの入口管路部104の両側には、マニホールド内部102inに向かって膨出する凸部108、110が設けられる。各凸部108、110は、マニホールド内面部102sに円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有して形成される。 On both sides of the inlet conduit portion 104 of the supply body portion 76a includes convex portions 108, 110 which bulges toward the manifold interior 102 in are provided. Each of the convex portions 108 and 110 is formed to have a smooth curved surface such as an arc surface shape on the manifold inner surface portion 102s.

なお、冷却媒体供給マニホールド部材102において、入口管路部104が上方の冷却媒体供給連通孔50a寄りに設けられる場合、前記入口管路部104、凸部106及び凸部108、110の角度は、上記とは逆になる(図5中、二点鎖線参照)。   In the cooling medium supply manifold member 102, when the inlet pipe portion 104 is provided near the upper cooling medium supply communication hole 50a, the angles of the inlet pipe portion 104, the convex portion 106, and the convex portions 108 and 110 are as follows. The reverse is true (see the two-dot chain line in FIG. 5).

このように構成される第2の実施形態では、入口管路部104から供給本体部76a内(マニホールド内部102in)に斜め上方に向かって(角度α゜)供給された冷却媒体は、凸部108、110の形状に沿って流通する。従って、冷却媒体は、凸部108、110の案内作用下に、鉛直方向上方(矢印C1方向)と鉛直方向下方(矢印C2方向)とに振り分けられる。 In the second embodiment configured as described above, the cooling medium supplied obliquely upward (angle α °) into the supply main body 76a (manifold interior 102 in ) from the inlet conduit 104 is a convex portion. It circulates along the shape of 108,110. Accordingly, the cooling medium is distributed vertically upward (arrow C1 direction) and vertically downward (arrow C2 direction) under the guiding action of the convex portions 108 and 110.

これにより、冷却媒体は、矢印C1方向及び矢印C2方向に良好に分配供給され、前記冷却媒体の分配不良(分配の不安定性)が確実に抑制される。このため、冷却媒体は、上方の冷却媒体供給連通孔50aと、下方の冷却媒体供給連通孔50aとに確実に供給される。従って、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。なお、冷却媒体排出マニホールド部材72bは、上記の冷却媒体供給マニホールド部材102と同様に構成してもよい。   As a result, the cooling medium is distributed and supplied satisfactorily in the directions of the arrows C1 and C2, and the distribution failure of the cooling medium (instability of distribution) is reliably suppressed. Therefore, the cooling medium is reliably supplied to the upper cooling medium supply communication hole 50a and the lower cooling medium supply communication hole 50a. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained. The cooling medium discharge manifold member 72b may be configured similarly to the cooling medium supply manifold member 102 described above.

10、100…燃料電池スタック 12…燃料電池
18a、18b…エンドプレート 26…ケーシング
40…電解質膜・電極構造体 42、44…金属セパレータ
46a…酸化剤ガス供給連通孔 46b…酸化剤ガス排出連通孔
48a…燃料ガス供給連通孔 48b…燃料ガス排出連通孔
50a…冷却媒体供給連通孔 50b…冷却媒体排出連通孔
52…固体高分子電解質膜 54…カソード電極
56…アノード電極 58…酸化剤ガス流路
60…燃料ガス流路 62…冷却媒体流路
68a…酸化剤ガス供給マニホールド部材
68b…酸化剤ガス排出マニホールド部材
70a…燃料ガス供給マニホールド部材
70b…燃料ガス排出マニホールド部材
72a、102…冷却媒体供給マニホールド部材
72ain、72bin、102in…マニホールド内部
72as、72bs、102s…マニホールド内面部
72b…冷却媒体排出マニホールド部材
74a、74b…フランジ部 76a…供給本体部
76b…排出本体部 78a、104…入口管路部
78b…出口管路部
80a、80b、82a、82b、106〜110…凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ... Fuel cell stack 12 ... Fuel cell 18a, 18b ... End plate 26 ... Casing 40 ... Electrolyte membrane and electrode structure 42, 44 ... Metal separator 46a ... Oxidant gas supply communication hole 46b ... Oxidant gas discharge communication hole 48a ... Fuel gas supply communication hole 48b ... Fuel gas discharge communication hole 50a ... Cooling medium supply communication hole 50b ... Cooling medium discharge communication hole 52 ... Solid polymer electrolyte membrane 54 ... Cathode electrode 56 ... Anode electrode 58 ... Oxidant gas flow path 60 ... Fuel gas flow path 62 ... Cooling medium flow path 68a ... Oxidant gas supply manifold member 68b ... Oxidant gas discharge manifold member 70a ... Fuel gas supply manifold member 70b ... Fuel gas discharge manifold members 72a, 102 ... Cooling medium supply manifold member 72a in, 72b in, 102 in ... manifold internal 7 as, 72bs, 102s ... Manifold inner surface portion 72b ... Cooling medium discharge manifold members 74a, 74b ... Flange portion 76a ... Supply body portion 76b ... Discharge body portion 78a, 104 ... Inlet conduit portion 78b ... Outlet conduit portions 80a, 80b, 82a, 82b, 106-110 ... convex portion

Claims (2)

電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されて積層方向両端にエンドプレートが配設されるとともに、互いに隣接する前記セパレータ間には、セパレータ面に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成され、前記冷却媒体流路の入口側には、前記冷却媒体流路を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体供給連通孔が設けられ、且つ、前記冷却媒体流路の出口側には、前記冷却媒体流路を前記流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体排出連通孔が設けられる燃料電池スタックであって、
一方のエンドプレートには、前記一対の冷却媒体供給連通孔又は前記一対の冷却媒体排出連通孔に連通する冷却媒体マニホールドが設けられるとともに、
前記冷却媒体マニホールド前記流路幅方向の中央部には、前記一方のエンドプレートの面方向に沿って延在する冷却媒体供給口又は冷却媒体排出口である管状の管路部が設けられる一方、前記冷却媒体マニホールドに対する前記管路部の接続位置の両側には、冷却媒体マニホールド内部に向かって膨出する凸部が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
A fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure in which electrodes are provided on both sides of the electrolyte membrane and a separator are stacked, and a plurality of the fuel cells are stacked and end plates are disposed at both ends in the stacking direction, Between the separators adjacent to each other, there is formed a cooling medium flow path for circulating the cooling medium along the separator surface, and the cooling medium flow path is sandwiched in the flow path width direction on the inlet side of the cooling medium flow path. The fuel is provided with a pair of cooling medium supply communication holes and a pair of cooling medium discharge communication holes on the outlet side of the cooling medium flow path with the cooling medium flow path sandwiched in the flow path width direction. A battery stack,
One end plate is provided with a cooling medium manifold that communicates with the pair of cooling medium supply communication holes or the pair of cooling medium discharge communication holes,
At the central part of the cooling medium manifold in the flow path width direction, a tubular pipe part that is a cooling medium supply port or a cooling medium discharge port extending along the surface direction of the one end plate is provided. the both sides of the connection position of the conduit portion to the coolant manifold, the fuel cell stack, wherein a convex portion that bulges toward the inner cooling medium manifold are provided.
請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記管路部は、前記冷却媒体流路の冷却媒体流れ方向に対して傾斜することを特徴とする燃料電池スタック。   2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the pipe line portion is inclined with respect to a cooling medium flow direction of the cooling medium flow path. 3.
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