JP6371819B2 - マニホールド、及び燃料電池スタック - Google Patents
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Description
本発明は、マニホールド、及び燃料電池スタックに関するものである。
燃料電池スタックは、マニホールドと、複数の燃料電池セルとを備えている(特許文献1)。各燃料電池セルは、マニホールドから上方に延びるように、マニホールドに支持されている。マニホールドは、各燃料電池セルのガス流路に、予熱されたガスを分配するように構成されている。
燃料電池スタックにおいて、発電効率を向上させるために、各燃料電池セルに供給されるガスを予熱することが好ましい。
本発明の課題は、ガスを効率的に予熱することのできるマニホールド、及び燃料電池スタックを提供することにある。
本発明の第1側面に係るマニホールドは、燃料電池セルにガスを供給するためのマニホールドである。このマニホールドは、マニホールド本体と、支持部材とを備えている。マニホールド本体は、内部空間を有する。支持部材は、金属製であって、マニホールド本体内に配置されている。支持部材は、一対の支持板を有している。各支持板は、互いに間隔をあけて対向して配置されており、上方に延びている。また、各支持板は、燃料電池セルの幅方向の両端部を下方から支持するように構成されている。各支持板は、マニホールド本体内においてガス流路を画定する。
一対の支持板は燃料電池セルを支持するため、発電時において燃料電池セルで発生した熱によって各支持板は加熱される。この結果、ガスが一対の支持板によって画定されたガス流路を通る間、各支持板によって予熱される。したがって、本発明に係るマニホールドを用いることによって、ガスを効率的に予熱することができる。また、各支持板によって燃料電池セルを支持するため、マニホールド本体の上壁の変形を抑制することができる。
支持部材は、各支持板の下端縁同士を接続する底板をさらに有していてもよい。この場合、各支持板と底板とは、一枚の金属板によって構成されることが好ましい。
支持部材は、複数の連結部をさらに有していてもよい。各連結部は、各支持板の上端縁同士を接続し、且つ燃料電池セルの下端部を挟むように配置される。この構成によれば、各連結部は、燃料電池セルの下端部の両面と接触する。この結果、燃料電池セルと支持部材との接触面積が増加するため、より効率的にガスを予熱することができる。なお、各支持板と各連結部とは、一枚の金属板によって構成されることが好ましい。
支持板は、2重に折り曲げられた一枚の金属板によって構成されてもよい。この構成によれば、金属板を2重に折り曲げることによって、実質的に2枚の金属板によって燃料電池セルを支持することとなる。
好ましくは、支持部材は、一枚の金属板によって構成されている。これによれば、燃料電池スタックの製造コストを低くすることができる。
好ましくは、マニホールド本体は、支持部材と同じ材質である。この構成によれば、支持部材とマニホールド本体との間で温度変化による膨張収縮の差が小さくなるため、マニホールド本体内での支持部材の位置ずれを抑制することができる。
好ましくは、マニホールド本体は、底壁と、底壁の周縁から上方に延びる側壁と、を有する。
好ましくは、側壁は、対向する一対の第1側壁と、対向する一対の第2側壁、を有する。
好ましくは、第1側壁と第2側壁との第1境界部の内側面及び外側面の少なくとも一方は、R形状である。
好ましくは、底壁と側壁との第2境界部の内側面及び外側面の少なくとも一方は、R形状である。
好ましくは、側壁は、上方に向かって外方に広がるように傾斜する。
本発明の第2側面に係る燃料電池スタックは、上述したいずれかのマニホールドと、燃料電池セルとを備えている。燃料電池セルは、支持板によって下方から支持される。好ましくは、燃料電池セルは、マニホールドから上方に延びる支持基板と、支持基板上に配置される発電素子部と、を有する。
本発明によれば、ガスを効率的に予熱することができる。
以下、本発明に係る燃料電池スタックの実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、燃料電池スタック100は、複数の燃料電池セル10と、マニホールド20と、を備えている。各燃料電池セル10は、マニホールド20によって支持されている。マニホールド20は、各燃料電池セル10にガスを分配する。
[燃料電池セル]
各燃料電池セル10は、マニホールド20から上方に延びている。燃料電池セル10の長手方向(x軸方向)は、上方に延びている。また、各燃料電池セル10は、マニホールド20の長手方向(z軸方向)に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。各燃料電池セル10は、集電部材(図示省略)を介して互いに電気的に接続されている。集電部材は、導電性を有する材料から形成されている。例えば、集電部材は、酸化物セラミックスの焼成体又は金属などによって形成されている。
各燃料電池セル10は、マニホールド20から上方に延びている。燃料電池セル10の長手方向(x軸方向)は、上方に延びている。また、各燃料電池セル10は、マニホールド20の長手方向(z軸方向)に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。各燃料電池セル10は、集電部材(図示省略)を介して互いに電気的に接続されている。集電部材は、導電性を有する材料から形成されている。例えば、集電部材は、酸化物セラミックスの焼成体又は金属などによって形成されている。
図2に示すように、燃料電池セル10は、複数の発電素子部11と、支持基板12とを備えている。各発電素子部11は、支持基板12の両面に配置されている。なお、各発電素子部11は、支持基板12の片面のみに配置されていてもよい。各発電素子部11は、燃料電池セル10の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、本実施形態に係る燃料電池セル10は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。各発電素子部11は、電気的接続部17(図3参照)によって互いに電気的に接続されている。
支持基板12は、燃料電池セル10の長手方向に延びる複数のガス流路121を内部に有している。なお、支持基板12の長手方向(x軸方向)は、燃料電池セル10の長手方向と同じ方向である。各ガス流路121は、互いに実質的に平行に延びている。各ガス流路121は、燃料電池セル10の長手方向の両端部において開口している。各ガス流路121は、燃料電池セル10の幅方向(y軸方向)の両端部に形成されていないことが好ましい。この燃料電池セル10の幅方向の両端部の下端面122は、後述する支持板41上に載置されている。
図3に示すように、支持基板12は、複数の第1凹部123を有している。各第1凹部123は、支持基板12の両面に形成されている。各第1凹部123は支持基板12の長手方向において互いに間隔をあけて配置されている。
支持基板12は、絶縁性である。すなわち、支持基板12は、電子伝導性を有していない。支持基板12は、例えば、CSZ(カルシア安定化ジルコニア)から構成され得る。或いは、支持基板12は、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)とから構成されてもよいし、NiO(酸化ニッケル)とY2O3(イットリア)とから構成されてもよいし、MgO(酸化マグネシウム)とMgAl2O4(マグネシアアルミナスピネル)とから構成されてもよい。支持基板12は、多孔質である。支持基板12の気孔率は、例えば、20〜60%程度である。
各発電素子部11は、燃料極13、電解質14、及び空気極15を有している。また、各発電素子部11は、反応防止膜16をさらに有している。燃料極13は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。燃料極13は、燃料極集電部131と燃料極活性部132とを有する。
燃料極集電部131は、第1凹部123内に配置されている。詳細には、燃料極集電部131は、第1凹部123内に充填されており、第1凹部123と同様の外形を有する。各燃料極集電部131は、第2凹部131a及び第3凹部131bを有している。燃料極活性部132は、第2凹部131a内に配置されている。詳細には、燃料極活性部132は、第2凹部131a内に充填されている。
燃料極集電部131は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)とから構成され得る。或いは、燃料極集電部131は、NiO(酸化ニッケル)とY2O3(イットリア)とから構成されてもよいし、NiO(酸化ニッケル)とCSZ(カルシア安定化ジルコニア)とから構成されてもよい。燃料極集電部131の厚さ、並びに第1凹部123の深さは、50〜500μm程度である。
燃料極活性部132は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)とから構成され得る。或いは、燃料極活性部132は、NiO(酸化ニッケル)とGDC(ガドリニウムドープセリア)とから構成されてもよい。燃料極活性部132の厚さは、5〜30μmである。
電解質14は、燃料極13上を覆うように配置されている。詳細には、電解質14は、あるインターコネクタ171から他のインターコネクタ171まで燃料電池セル10の長手方向に延びている。すなわち、燃料電池セル10の長手方向において、電解質14とインターコネクタ171とが交互に配置されている。
電解質14は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される焼成体である。電解質14は、例えば、YSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)から構成され得る。或いは、電解質14は、LSGM(ランタンガレート)から構成されてもよい。電解質14の厚さは、例えば、3〜50μm程度である。
反応防止膜16は、緻密な材料から構成される焼成体であり、平面視(z軸方向視)において、燃料極活性部132と略同一の形状であり、燃料極活性部132と略同じ位置に配置されている。反応防止膜16は、電解質14内のYSZと空気極15内のSrとが反応して電解質14と空気極15との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。反応防止膜16は、例えば、GDC=(Ce,Gd)O2(ガドリニウムドープセリア)から構成され得る。反応防止膜16の厚さは、例えば、3〜50μm程度である。
空気極15は、反応防止膜16上に配置されている。空気極15は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極15は、例えば、LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O3(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)から構成され得る。或いは、空気極15は、LSF=(La,Sr)FeO3(ランタンストロンチウムフェライト)、LNF=La(Ni,Fe)O3(ランタンニッケルフェライト)、又は、LSC=(La,Sr)CoO3(ランタンストロンチウムコバルタイト)等から構成されてもよい。空気極15は、LSCFから構成される第1層(内側層)とLSCから構成される第2層(外側層)との2層によって構成されてもよい。空気極15の厚さは、例えば、10〜100μmである。
電気的接続部17は、隣り合う発電素子部11を電気的に接続するように構成されている。電気的接続部17は、インターコネクタ171及び空気極集電膜172を有する。インターコネクタ171は、第3凹部131b内に配置されている。詳細には、インターコネクタ171は、第3凹部131b内に埋設(充填)されている。インターコネクタ171は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される焼成体である。インターコネクタ171は、例えば、LaCrO3(ランタンクロマイト)から構成され得る。或いは、インターコネクタ171は、(Sr,La)TiO3(ストロンチウムチタネート)から構成されてもよい。インターコネクタ171の厚さは、例えば、10〜100μmである。
空気極集電膜172は、隣り合う発電素子部11のインターコネクタ171と空気極15との間を延びるように配置される。例えば、図3の左側に配置された発電素子部11の空気極15と、図3の右側に配置された発電素子部11のインターコネクタ171とを電気的に接続するように、空気極集電膜172が配置されている。空気極集電膜172は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。
空気極集電膜172は、例えば、LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O3(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)から構成され得る。或いは、空気極集電膜172は、LSC=(La,Sr)CoO3(ランタンストロンチウムコバルタイト)から構成されてもよい。或いは、空気極集電膜172は、Ag(銀)、Ag−Pd(銀パラジウム合金)から構成されてもよい。空気極集電膜172の厚さは、例えば、50〜500μm程度である。
[マニホールド]
図4は、マニホールド本体3の上壁34及び一方の第2側壁33の記載を省略した燃料電池スタック100の斜視図である。図4及び図5に示すように、マニホールド20は、各燃料電池セル10にガスを供給するように構成されている。燃料ガスなどのガスが、導入配管201を介して、マニホールド20の内部空間に供給される。マニホールド20は、各燃料電池セル10を支持している。マニホールド20は、マニホールド本体3と、支持部材4とを有する。
図4は、マニホールド本体3の上壁34及び一方の第2側壁33の記載を省略した燃料電池スタック100の斜視図である。図4及び図5に示すように、マニホールド20は、各燃料電池セル10にガスを供給するように構成されている。燃料ガスなどのガスが、導入配管201を介して、マニホールド20の内部空間に供給される。マニホールド20は、各燃料電池セル10を支持している。マニホールド20は、マニホールド本体3と、支持部材4とを有する。
マニホールド本体3は、直方体状であって、内部空間を有している。マニホールド本体3は、底壁31、一対の第1側壁32、一対の第2側壁33、及び上壁34を有している。なお、底壁31、一対の第1側壁32、及び一対の第2側壁33は、1つの部材によって構成されている。マニホールド本体3は、例えば、耐熱性を有するような金属によって形成される。より具体的には、マニホールド本体3は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びNi基合金よりなる群から選ばれる少なくとも1種から形成されている。
底壁31は、平面視(x軸方向視)が矩形状である。底壁31は、平面視において、長手方向(z軸方向)と幅方向(y軸方向)を有している。
一対の第1側壁32は、底壁31の対向する一対の縁部のそれぞれから上方に延びている。詳細には、各第1側壁32は、底壁31の縁部のうち、長手方向(z軸方向)に延びる一対の縁部から上方に延びている。第1側壁32は、マニホールド20の長手方向(z軸方向)に延びている。すなわち、複数の燃料電池セル10の並ぶ方向に延びている。一対の第1側壁32は、マニホールド20の幅方向(y軸方向)において、互いに対向している。
一対の第2側壁33は、底壁31の残りの対向する縁部から上方に延びている。詳細には、各第2側壁33は、底壁31の縁部のうち、幅方向(y軸方向)に延びる一対の縁部から上方に延びている。また、各第2側壁33は、マニホールド20の幅方向(y軸方向)に延びている。すなわち、各第2側壁33は、燃料電池セル10の幅方向に延びている。各第2側壁33は、マニホールド20の長手方向(z軸方向)において、互いに対向している。一対の第2側壁33のうち、一方の第2側壁33に導入配管201が接続されている。このため、一方の第2側壁33は、貫通孔331を有している。
第1側壁32と、第2側壁33との第1境界部30aの内側面及び外側面は、R形状である。この第1境界部30aの内側面及び外側面の曲率半径は、3〜30mm程度とすることができる。なお、第1境界部30aの内側面とは、マニホールド20の内部空間を臨む面であり、第1境界部30aの外側面とは、マニホールド20の外側を臨む面である。
底壁31と、第1側壁32及び第2側壁33との第2境界部30bの内側面及び外側面は、R形状である。この第2境界部30bの内側面の曲率半径は、2〜20mm程度とすることができる。なお、第2境界部30bの内側面とは、マニホールド20の内部空間を臨む面であり、第2境界部30bの外側面とは、マニホールド20の外部を臨む面である。
上壁34は、マニホールド本体3の上面を塞ぐように構成されている。上壁34の外周縁部は、第1側壁32及び第2側壁33上に配置されており、第1側壁32及び第2側壁33に接合されている。上壁34は、例えば、溶接などによって、第1側壁32及び第2側壁33に接合されている。
図6に示すように、上壁34は、複数の挿入孔341を有している。各挿入孔341には、各燃料電池セル10の下端部が挿入される。各挿入孔341は、マニホールド20の幅方向(y軸方向)に延びている。また、各挿入孔341は、マニホールド20の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。
図4及び図5に示すように、支持部材4は、マニホールド本体3内に配置されている。支持部材4は、金属製である。例えば、支持部材4は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びNi基合金よりなる群から選ばれる少なくとも1種から形成されている。支持部材4の材質とマニホールド本体3の材質とを同じにすることによって、支持部材4とマニホールド本体3との間で温度変化による膨張収縮の差が小さくなるため、マニホールド本体3内での支持部材4の位置ずれを抑制することができる。
支持部材4は、一対の支持板41と、底板42とを有している。一対の支持板41は、燃料電池セル10の幅方向(y軸方向)において、互いに間隔をあけて配置されている。各支持板41は、上方に延びている。また、各支持板41は、燃料電池セル10の並ぶ方向(z軸方向)に延びている。すなわち、各支持板41は、マニホールド20の長手方向に延びている。詳細には、各支持板41は、一方の第2側壁33から他方の第2側壁33まで延びている。各支持板41は、第1側壁32と間隔をあけて配置されている。
一対の支持板41は、燃料電池セル10の幅方向の両端部を下方から支持している。すなわち、一対の支持板41は、燃料電池セル10の幅方向の両端部の下端面122と当接している。このため、発電時において各燃料電池セル10の各発電素子部11が発熱すると、その熱が各支持板41に伝わって各支持板41が加熱される。なお、各支持板41は、燃料電池セル10の支持基板12と当接している。
一対の支持板41の間隔d1は、燃料電池セル10の幅方向の両端部に位置する各ガス流路121の端と端との距離d2よりも大きい。この一対の支持板41は、マニホールド本体3内において、ガス流路を画定している。詳細には、一対の支持板41は、ガスの供給方向(z軸方向)に延びており、ガス流路の両側面を画定している。
底板42は、各支持板41の下端縁同士を接続している。底板42は、マニホールド本体3の底壁31と接合している。なお、底板42は、一方の第2側壁33から他方の第2側壁33まで延びている。各支持板41と底板42とは1つの金属板によって構成されていることが好ましい。例えば、金属板を折り曲げることによって、一対の支持板41と底板42とが形成される。この底板42は、ガス流路の底面を画定している。
以上のように構成されたマニホールド20に、各燃料電池セル10が支持されている。詳細には、各燃料電池セル10の下端部が、上壁34の各挿入孔341に挿入されている。各燃料電池セル10の幅方向の両端部の下端面122は、支持部材4の一対の支持板41の上端面に載っている。すなわち、各燃料電池セル10は、一対の支持板41と接触している。そして、燃料電池セル10が挿入された状態の挿入孔341内には、接合材101が充填されている。なお、複数ある燃料電池セル10のうち、一部の燃料電池セル10は、一対の支持板41と接触していなくてもよい。
接合材101は、例えば、結晶化ガラスである。結晶化ガラスとしては、例えば、SiO2−B2O3系、SiO2−CaO系、又はSiO2−MgO系が採用され得る。なお、本明細書では、結晶化ガラスとは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合(結晶化度)が60%以上であり、全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が40%未満のガラスを指す。なお、接合材101の材料として、非晶質ガラス、ろう材、又はセラミックス等が採用されてもよい。具体的には、接合材101は、SiO2−MgO−B2O5−Al2O3系及びSiO2−MgO−Al2O3−ZnO系よりなる群から選ばれる少なくとも一種である。
以上のように構成された燃料電池スタック100は、次のようにして発電する。導入配管201を介してマニホールド20内に供給された燃料ガス(水素ガス等)は、一対の支持板41の間を通った後、各燃料電池セル10の各ガス流路121内に供給される。ここで、各支持板41は、各燃料電池セル10からの熱によって加熱されているため、燃料ガスは、一対の支持板41の間を通っている間に各支持板41によって予熱される。なお、燃料ガスは、マニホールド20内に供給される前に既に予熱されており、マニホールド20内において各支持板41によってさらに予熱される。
このように、各燃料電池セル10の各ガス流路121内に燃料ガスを供給するとともに、支持基板12の両面を酸素を含むガス(空気等)に曝すことにより、電解質14の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。この燃料電池スタック100を外部の負荷に接続すると、空気極15において下記(1)式に示す電気化学反応が起こり、燃料極13において下記(2)式に示す電気化学反応が起こり、電流が流れる。
(1/2)・O2+2e−→O2 − …(1)
H2+O2 −→H2O+2e− …(2)
(1/2)・O2+2e−→O2 − …(1)
H2+O2 −→H2O+2e− …(2)
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
変形例1
上記実施形態では、支持部材4は、一対の支持板41と、底板42とを有していたが、支持部材4は底板42を有していなくてもよい。
上記実施形態では、支持部材4は、一対の支持板41と、底板42とを有していたが、支持部材4は底板42を有していなくてもよい。
図7は、マニホールド本体3の上壁34、一方の第1側壁32、及び一方の第2側壁33の記載を省略した燃料電池スタック100の斜視図である。例えば、図7に示すように、支持部材4は、一対の支持板41と、複数の連結部43とを有している。一対の支持板41は、上記実施形態と同様の構成である。なお、一対の支持板41と複数の連結部43とは、一枚の金属板によって構成されていることが好ましい。
各連結部43は、一方の支持板41から他方の支持板41まで延びており、各支持板41の上端縁同士を接続している。また、各連結部43は、各支持板41の長手方向(z軸方向)において、互いに間隔をあけて配置されている。そして、この各連結部43の間に、燃料電池セル10の下端部が配置されている。すなわち、各連結部43は、燃料電池セル10の下端部を挟むように配置されている。具体的には、各連結部43の両端部は、各支持板41から上方に延びている。そして、各連結部43の両端部間を延びる中央部は、水平方向に延びている。
この構成によれば、各連結部43によって燃料電池セル10をより安定して支持できるとともに、各連結部43によって、支持部材4と各燃料電池セル10との接触面積を増やすことができる。すなわち、一対の支持板41が燃料電池セル10の下端面と接するだけでなく、各連結部43が燃料電池セル10の下端部の両面と接することができる。この結果、燃料電池セル10からの熱が支持部材4により多く伝わり、ガスをより効率的に予熱することができる。
変形例2
上記実施形態では、各支持板41は、一枚の金属板によって構成されていたが、各支持板41の構成は特にこれに限定されない。例えば、図8及び図9に示すように、各支持板41は、2重に折り曲げられた一枚の金属板によって構成されていてもよい。この構成によれば、各支持板41は、実質的に2枚の金属板で各燃料電池セル10を支持するため、より安定して燃料電池セル10を支持することができる。なお、図8は、マニホールド本体3の上壁34及び一方の第2側壁33の記載を省略した燃料電池スタック100の斜視図である。
上記実施形態では、各支持板41は、一枚の金属板によって構成されていたが、各支持板41の構成は特にこれに限定されない。例えば、図8及び図9に示すように、各支持板41は、2重に折り曲げられた一枚の金属板によって構成されていてもよい。この構成によれば、各支持板41は、実質的に2枚の金属板で各燃料電池セル10を支持するため、より安定して燃料電池セル10を支持することができる。なお、図8は、マニホールド本体3の上壁34及び一方の第2側壁33の記載を省略した燃料電池スタック100の斜視図である。
変形例3
上記実施形態では、マニホールド本体3の上壁34は、複数の挿入孔341を有しているが、これに限定されない。例えば、図10に示すように、マニホールド本体3の上壁34は、1つの挿入孔341を有していてもよい。そして、複数の燃料電池セル10の下端部が、1つの挿入孔341内に挿入されていてもよい。
上記実施形態では、マニホールド本体3の上壁34は、複数の挿入孔341を有しているが、これに限定されない。例えば、図10に示すように、マニホールド本体3の上壁34は、1つの挿入孔341を有していてもよい。そして、複数の燃料電池セル10の下端部が、1つの挿入孔341内に挿入されていてもよい。
変形例4
上記実施形態では、第1側壁32及び第2側壁33は底壁31から略垂直に上方に延びているが、マニホールド本体3の構成はこれに限定されない。例えば、図11に示すように、第1側壁32及び第2側壁33は、上方に向かって外方に広がるように傾斜している。特に限定されるものではないが、例えば、第1側壁32及び第2側壁33と、底壁31とがなす角度αは、90.1〜135°程度とすることができる。このように第1側壁32及び第2側壁33が傾斜しているため、マニホールド20の内部空間を底壁31と平行な面(yz平面)で切断した断面積は、上方にいくにつれて大きくなる。また、マニホールド20の内部空間を、底壁31に垂直で幅方向(y軸方向)に延びる面(xy平面)で切断した断面は、台形状となっている。また、マニホールド20の内部空間を、底壁31に垂直で奥行方向(z軸方向)に延びる面(xz平面)で切断した断面は、台形状となっている。
上記実施形態では、第1側壁32及び第2側壁33は底壁31から略垂直に上方に延びているが、マニホールド本体3の構成はこれに限定されない。例えば、図11に示すように、第1側壁32及び第2側壁33は、上方に向かって外方に広がるように傾斜している。特に限定されるものではないが、例えば、第1側壁32及び第2側壁33と、底壁31とがなす角度αは、90.1〜135°程度とすることができる。このように第1側壁32及び第2側壁33が傾斜しているため、マニホールド20の内部空間を底壁31と平行な面(yz平面)で切断した断面積は、上方にいくにつれて大きくなる。また、マニホールド20の内部空間を、底壁31に垂直で幅方向(y軸方向)に延びる面(xy平面)で切断した断面は、台形状となっている。また、マニホールド20の内部空間を、底壁31に垂直で奥行方向(z軸方向)に延びる面(xz平面)で切断した断面は、台形状となっている。
3 :マニホールド本体
4 :支持部材
41 :支持板
42 :底板
43 :連結部
10 :燃料電池セル
11 :発電素子部
12 :支持基板
121 :ガス流路
20 :マニホールド
100 :燃料電池スタック
4 :支持部材
41 :支持板
42 :底板
43 :連結部
10 :燃料電池セル
11 :発電素子部
12 :支持基板
121 :ガス流路
20 :マニホールド
100 :燃料電池スタック
Claims (12)
- 燃料電池セルにガスを供給するためのマニホールドであって、
内部空間を有するマニホールド本体と、
前記マニホールド本体内に配置された金属製の支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、互いに間隔をあけて対向して配置されて上方に延びる一対の支持板を有し、
前記一対の支持板は、前記燃料電池セルの幅方向の両端部の下端面に当接して前記燃料電池セルを下方から支持し、前記マニホールド本体内においてガス流路を画定する、
マニホールド。
- 前記支持部材は、前記各支持板の下端縁同士を接続する底板をさらに有する、
請求項1に記載のマニホールド。
- 前記支持部材は、前記各支持板の上端縁同士を接続し且つ前記燃料電池セルの下端部を挟むように配置される複数の連結部をさらに有する、
請求項1又は2に記載のマニホールド。
- 前記支持板は、2重に折り曲げられた一枚の金属板によって構成される、
請求項1から3のいずれかに記載のマニホールド。
- 前記支持部材は、一枚の金属板によって構成されている、
請求項1から4のいずれかに記載のマニホールド。
- 前記マニホールド本体は、前記支持部材と同じ材質である、
請求項1から5のいずれかに記載のマニホールド。
- 前記マニホールド本体は、
底壁と、
前記底壁の周縁から上方に延びる側壁と、
を有する、
請求項1から6のいずれかに記載のマニホールド。
- 前記側壁は、対向する一対の第1側壁と、対向する一対の第2側壁、を有する、
請求項7に記載のマニホールド。
- 前記第1側壁と前記第2側壁との第1境界部の内側面及び外側面の少なくとも一方は、R形状である、
請求項8に記載のマニホールド。
- 前記底壁と前記側壁との第2境界部の内側面及び外側面の少なくとも一方は、R形状である、
請求項7から9のいずれかに記載のマニホールド。
- 前記側壁は、上方に向かって外方に広がるように傾斜する、
請求項7から10のいずれかに記載のマニホールド。
- 請求項1から11のいずれかに記載のマニホールドと、
前記支持板によって下方から支持される燃料電池セルと、
を備える、燃料電池スタック。
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