JP6123730B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
図1は、燃料電池スタック10の外観を模式的に示す説明図である。燃料電池スタック10は、燃料電池100(「単セル」とも呼ぶ)と、ターミナルプレート200、210と、絶縁プレート220と、締結プレート230、240と、を備える。燃料電池100は、フレーム140と、一対のセパレータプレート(第1のセパレータプレート150と、第2のセパレータプレート160)と、を備える。フレーム140は、樹脂で形成された額縁状の部材であり、内側に膜電極接合体(MEA)を有している。第1のセパレータプレート150と、第2のセパレータプレート160とは、フレーム140を挟持している。燃料電池100は、複数有り、積層されている。ターミナルプレート200、210は、積層された燃料電池100の両側にそれぞれ配置されており、燃料電池100からの電圧、電流を取り出すために用いられる。絶縁プレート220は、ターミナルプレート200の外側に配置されている。なお、燃料電池スタック10と燃料電池スタック10が搭載される車両のボディとの固定場所によっては、ターミナルプレート210の外側に絶縁プレートを配置する構成であってもよい。締結プレート230、240は、燃料電池100と、ターミナルプレート200、210と、絶縁プレート220と、を締結するために燃料電池スタック10の両側に配置される。
図8は、第2の実施形態におけるフレーム140を示す説明図である。第1の実施形態では、ガス連通部144をフレーム140に形成された溝で構成しているが、第2の実施形態では、第2のセパレータプレート160に凹凸を設けることでガス連通部144、146とガス非連通部145、147を形成している。図8に示す第2の実施形態のフレーム140には、図3で説明したガス連通部144、146及ぶガス非連通部145、147が設けられていない。
図12は、第3の実施形態におけるガス連通部を通る切断線で切ったときの断面の一部を示す説明図である。なお、図12では、燃料ガス供給マニホールド320と、膜電極接合体110の図示を省略している。第3の実施形態の第1のセパレータプレート150のシール部では、リブ部(153)が形成されておらず、代わりに、フレーム140に、凸状突起部152側が凹んでいる凹部141が形成されている。凹部141は、空隙部142を形成している。第2のセパレータプレート160は、平面構造であり、リブ部(163)は形成されていない。なお、第2のセパレータプレートのうち、第1のセパレータプレートの凸状突起部152が接触するところを「当接部165」とも呼ぶ。なお、凸状突起部152が接触するという意味で、第1、第2の実施形態のリブ部163は、当接部である。燃料電池100の積層時に積層方向の押圧を受けると、凸状突起部152は、当接部に当たり、空隙部142に曲がるように弾性変形する。ガス連通部を通る切断線で切ったときの断面では、第2のセパレータプレート160はフレーム140から離間し、第2のセパレータプレート160とフレーム140との間に、ガス連通部144を形成している。
100…燃料電池
110…膜電極接合体
140…フレーム
141…凹部
142…空隙部
144、146…ガス連通部
145、147…ガス非連通部
150…第1のセパレータプレート
152…凸状突起部
153…リブ部
154…バネ支点部(接触部)
155…変形空間
156…流路形成部
160…第2のセパレータプレート
163…リブ部
164…接触部
166…流路形成部
170…シール層
200、210…ターミナルプレート
220…絶縁プレート
230…締結プレート
310…酸化剤ガス供給マニホールド
315…酸化剤ガス排出マニホールド
320…燃料ガス供給マニホールド
325…燃料ガス排出マニホールド
330…冷媒供給マニホールド
335…冷媒排出マニホールド
1401〜1406、1501〜1506、1601〜1606…開口部
Claims (4)
- 燃料電池であって、
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を支持するフレームと、
前記膜電極接合体と前記フレームとを挟持する第1のセパレータプレート及び第2のセパレータプレートと、
を備え、
前記第1のセパレータプレートは、ガスの供給マニホールドを形成する第1の給気開口部と、前記フレームに相当する領域において隣接する燃料電池側に突出し弾性変形する凸状突起部と、を有し、
前記第2のセパレータプレートは、前記ガスの供給マニホールドを形成する第2の給気開口部と、前記膜電極接合体に前記ガスを供給する流路を形成する流路形成部と、前記フレームに相当する領域において前記凸状突起部が接触する、当接部と、を有し、
前記凸状突起部が前記当接部に押圧されることでシール部が形成され、
前記フレームは、前記ガスの供給マニホールドを形成する第3の給気開口部を有しており、
前記第2のセパレータプレートの前記当接部と前記フレームとの間において、
前記ガスの供給マニホールドと前記膜電極接合体との間を連通する第1のガス連通部と、
前記ガスの供給マニホールドと前記膜電極接合体との間において前記フレームと前記第2のセパレータプレートとの間が閉塞されている第1のガス非連通部と、
が設けられている、
燃料電池。 - 請求項1に記載の燃料電池において、
前記第1のガス非連通部は、前記フレームと前記第2のセパレータプレートが接することで形成され、
前記第1のガス連通部は、前記フレームに溝を形成することにより形成されている、燃料電池。 - 請求項1に記載の燃料電池において、
前記第1のガス連通部と前記第1のガス非連通部は、前記第2のセパレータプレートに、前記フレームと接しない凸部と、前記フレームと接する凹部とを形成することで形成されている、燃料電池。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料電池において、さらに、
前記第1のセパレータプレートはガスの排出マニホールドを形成する第1の排気開口部を備え、
前記第2のセパレータプレートは前記ガスの排出マニホールドを形成する第2の排気開口部を備え、
前記フレームは、前記ガスの排出マニホールドを形成する第3の排気開口部を備え、
前記第2のセパレータプレートの前記当接部と前記フレームとの間において、
前記ガスの排出マニホールドと前記膜電極接合体との間を連通する第2のガス連通部と、
前記ガスの排出マニホールドと前記膜電極接合体との間において前記フレームと前記第2のセパレータプレートとの間が閉塞されている第2のガス非連通部と、
が設けられている、
、燃料電池。
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