JP7009828B2 - Insulation material used in fuel cell stacks and fuel cell stacks - Google Patents
Insulation material used in fuel cell stacks and fuel cell stacks Download PDFInfo
- Publication number
- JP7009828B2 JP7009828B2 JP2017156068A JP2017156068A JP7009828B2 JP 7009828 B2 JP7009828 B2 JP 7009828B2 JP 2017156068 A JP2017156068 A JP 2017156068A JP 2017156068 A JP2017156068 A JP 2017156068A JP 7009828 B2 JP7009828 B2 JP 7009828B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- fuel cell
- insulating
- cell
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、燃料電池スタックおよび燃料電池スタックに用いられる絶縁部材に関する。 The present invention relates to a fuel cell stack and an insulating member used in a fuel cell stack.
従来から、燃料電池スタックは、電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、発電セルとの間にガスの流通路である流路部を区画形成するとともに発電セルの電極に導通接触するセパレータと、を有するセルユニットを複数積層して構成される(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a fuel cell stack has an electrolyte sandwiched between a pair of electrodes from both sides, and divides a flow path portion, which is a gas flow path, between a power generation cell that generates power by the supplied gas and a power generation cell. It is configured by stacking a plurality of cell units having a separator which is formed and which is conductively contacted with the electrode of the power generation cell (see, for example, Patent Document 1).
上記燃料電池スタックは、セルユニットの積層方向にセパレータから離間した位置において、発電セルを支持する支持部材と、支持部材とセパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、支持部材とセパレータとの間の間隔を規制する絶縁部材と、を有する。 The fuel cell stack is located between the support member and the separator while electrically insulating the support member that supports the power generation cell and the support member and the separator at a position separated from the separator in the stacking direction of the cell unit. It has an insulating member that regulates the interval between the two.
発電セルとセパレータとの間には、接触抵抗に起因して集電抵抗が生じる。集電抵抗が大きいと内部抵抗が増加して燃料電池スタックの発電性能が低下するため、発電セルとセパレータとの間には十分な面圧が作用している必要がある。 A current collecting resistance is generated between the power generation cell and the separator due to the contact resistance. If the current collecting resistance is large, the internal resistance increases and the power generation performance of the fuel cell stack deteriorates. Therefore, it is necessary that a sufficient surface pressure acts between the power generation cell and the separator.
上記燃料電池では、絶縁部材は、単一の部材で構成されているから、絶縁部材全体が電気的な絶縁性を備えた材料で構成されている必要がある。そのため、支持部材およびセパレータと絶縁部材との間の接合力を向上させるために、支持部材およびセパレータの材料との接合性を考慮して、絶縁部材において支持部材およびセパレータに接触する部位の構成材料を選択するといったことが難しい。 In the above fuel cell, since the insulating member is composed of a single member, the entire insulating member needs to be composed of a material having electrical insulating properties. Therefore, in order to improve the bonding force between the support member and the separator and the insulating member, the constituent material of the portion of the insulating member that comes into contact with the support member and the separator is considered in consideration of the zygosity of the support member and the separator with the material. It is difficult to select.
支持部材およびセパレータと絶縁部材との間の接合力が弱く、支持部材およびセパレータが絶縁部材にしっかりと固定されていないと、支持部材およびセパレータの撓み変形などを規制できず、発電セルとセパレータとの間に十分な面圧を作用させることができない。よって、上記燃料電池には、集電抵抗を低減させることが難しいという問題がある。 If the bonding force between the support member and the separator and the insulating member is weak and the support member and the separator are not firmly fixed to the insulating member, the bending deformation of the support member and the separator cannot be regulated, and the power generation cell and the separator Sufficient surface pressure cannot be applied during the period. Therefore, the fuel cell has a problem that it is difficult to reduce the current collecting resistance.
本発明の目的は、発電セルとセパレータとの間の集電抵抗を低減できる燃料電池スタックおよび燃料電池スタックに用いられる絶縁部材を提供することである。 An object of the present invention is to provide a fuel cell stack and an insulating member used in the fuel cell stack, which can reduce the collection resistance between the power generation cell and the separator.
上記目的を達成するための本発明の燃料電池スタックは、電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、前記発電セルとの間に前記ガスの流通路である流路部を区画形成するとともに前記発電セルに導通接触するセパレータと、を有するセルユニットを複数積層し、前記セパレータが平坦部と前記平坦部から前記セルユニットの積層方向に沿って逆方向のそれぞれに突出する突起とを有し、前記突起において前記発電セルと前記セパレータとを導通接触させた燃料電池スタックである。当該燃料電池スタックは、前記セルユニットの積層方向に前記セパレータから離間した位置において、前記発電セルを支持する支持部材と、前記支持部材と前記セパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、前記支持部材と前記セパレータとの間の間隔を規制する絶縁部材と、を有する。前記絶縁部材は、前記支持部材に接合される第1接合面を備える第1部材と、前記セパレータに接合される第2接合面を備える第2部材と、前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材との間を絶縁する絶縁層と、を有する。前記第1接合面および前記第2接合面は、前記絶縁部材の平面視において互いに前記平面視に対して直交する方向にずれ、前記第1接合面と前記第2接合面とが重なる領域と重ならない領域とを有する。 The fuel cell stack of the present invention for achieving the above object is formed by sandwiching an electrolyte from both sides with a pair of electrodes, and the gas is placed between a power generation cell that generates power by the supplied gas and the power generation cell. A plurality of cell units having a separator that is conductively contacted with the power generation cell and a flow path portion that is a flow passage are laminated , and the separator is formed from the flat portion and the flat portion along the stacking direction of the cell unit. It is a fuel cell stack having protrusions protruding in each of the opposite directions, in which the power generation cell and the separator are brought into conduction contact with each other. The fuel cell stack supports the power generation cell at a position separated from the separator in the stacking direction of the cell unit while electrically insulating the support member from the support member and the separator. It has an insulating member that regulates the distance between the member and the separator. The insulating member includes a first member having a first joining surface to be joined to the support member, a second member having a second joining surface to be joined to the separator, and the first member and the second member. It has an insulating layer which is arranged between the first member and insulates between the first member and the second member. The first joint surface and the second joint surface are displaced from each other in a direction orthogonal to the plan view in the plan view of the insulating member, and overlap with a region where the first joint surface and the second joint surface overlap. It has an area that does not become.
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面において、同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面において、各部材の大きさや比率は、実施形態の理解を容易にするために誇張し、実際の大きさや比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the drawings, the same members are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In the drawings, the size and ratio of each member may be exaggerated to facilitate understanding of the embodiment and may differ from the actual size and ratio.
各図において、X、Y、およびZで表す矢印を用いて、燃料電池スタックを構成する部材の方位を示している。Xによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの短手方向Xを示している。Yによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの長手方向Yを示している。Zによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの積層方向Zを示している。 In each figure, the arrows represented by X, Y, and Z are used to indicate the orientations of the members constituting the fuel cell stack. The direction of the arrow represented by X indicates the lateral direction X of the fuel cell stack. The direction of the arrow represented by Y indicates the longitudinal direction Y of the fuel cell stack. The direction of the arrow represented by Z indicates the stacking direction Z of the fuel cell stack.
(燃料電池100の構成)
燃料電池100は、図1および図2に示すように、セルスタックアッセンブリー100Mを、外部からガスを供給する外部マニホールド111と、セルスタックアッセンブリー100Mを保護するカバー112によって上下から挟み込んで、構成している。
(Structure of fuel cell 100)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
セルスタックアッセンブリー100Mは、図2および図3に示すように、燃料電池スタック100Sを、下部エンドプレート108と上部エンドプレート109によって上下から挟み込み、カソードガスCGを封止するエアーシェルター110によって覆って、構成している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
燃料電池スタック100Sは、図3および図4に示すように、上部モジュールユニット100P、複数の中部モジュールユニット100Qおよび下部モジュールユニット100Rを積層して、構成している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
上部モジュールユニット100Pは、図5に示すように、複数積層したセルユニット100Tを、セルユニット100Tで発電された電力を外部に出力する上部集電板106と、エンドプレートに相当するモジュールエンド105によって上下から挟み込んで構成している。
As shown in FIG. 5, the
中部モジュールユニット100Qは、図6に示すように、複数積層したセルユニット100Tを、一対のモジュールエンド105によって上下から挟み込んで構成している。
As shown in FIG. 6, the
下部モジュールユニット100Rは、図7に示すように、複数積層したセルユニット100Tを、モジュールエンド105と下部集電板107によって上下から挟み込んで構成している。
As shown in FIG. 7, the
セルユニット100Tは、図8および図9に示すように、供給されたガスによって発電する発電セル101Mを設けたメタルサポートセルアッセンブリー101、積層方向Zに沿って隣り合うメタルサポートセルアッセンブリー101の発電セル101Mを隔てるセパレータ102、セルフレーム101Wとセパレータ102との間を電気的に絶縁する絶縁部材104を含んでいる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
ここで、燃料電池100の製造方法上、メタルサポートセルアッセンブリー101およびセパレータ102は、図8の中央に示すように、各々の外縁を接合ラインVに沿って環状に接合して接合体100Uを構成する。このため、積層方向Zに沿って隣り合う接合体100U(メタルサポートセルアッセンブリー101およびセパレータ102)の間に、絶縁部材104を配置する構成としている。すなわち、絶縁部材104は、図8の下方に示すように、一の接合体100Uのメタルサポートセルアッセンブリー101と、一の接合体100Uと積層方向Zに沿って隣り合う他の接合体100Uのセパレータ102との間に、配置している。セルユニット100Tは、上下に隣り合う接合体100Uと接合体100Uの間に絶縁部材104を配置して構成している。
Here, due to the manufacturing method of the
以下、燃料電池スタック100Sを構成毎に説明する。
Hereinafter, the
メタルサポートセルアッセンブリー101は、図9および図10に示すように、供給されたガスによって発電する発電セル101Mを設けたものである。
As shown in FIGS. 9 and 10, the metal
メタルサポートセルアッセンブリー101において、発電セル101Mは、図9および図10に示すように、電解質101Sを燃料極側の電極(アノード101T)と酸化剤極側の電極(カソード101U)で挟み込んで構成している。メタルサポートセル101Nは、発電セル101Mと、発電セル101Mを一方から支持するサポートメタル101Vによって構成している。メタルサポートセルアッセンブリー101は、一対のメタルサポートセル101Nと、一対のメタルサポートセル101Nを周囲から保持するセルフレーム101Wによって構成している。メタルサポートセルアッセンブリー101において、発電セル101Mは、図9および図10に示すように、電解質101Sをアノード101Tとカソード101Uで挟み込んで構成している。
In the metal
電解質101Sは、図9および図10に示すように、カソード101Uからアノード101Tに向かって酸化物イオンを透過させるものである。電解質101Sは、酸化物イオンを通過させつつ、ガスと電子を通過させない。電解質101Sは、長方体形状から形成されている。電解質101Sは、例えば、イットリア、酸化ネオジム、サマリア、ガドリア、スカンジア等を固溶した安定化ジルコニアなどの固体酸化物セラミックスからなる。電解質101Sは、図9および図10に示すように、薄板状であって、アノード101Tよりも若干大きい長方形状からなる。電解質101Sの外縁は、図10に示すように、アノード101Tの側に向かって屈折して、アノード101Tの積層方向Zに沿った側面に接触している。電解質101Sの外縁の先端は、サポートメタル101Vに接触している。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
アノード101Tは、図9および図10に示すように、燃料極であって、アノードガスAG(例えば水素)と酸化物イオンを反応させて、アノードガスAGの酸化物を生成するとともに電子を取り出す。アノード101Tは、還元雰囲気に耐性を有し、アノードガスAGを透過させ、電気伝導度が高く、アノードガスAGを酸化物イオンと反応させる触媒作用を有する。アノード101Tは、電解質101Sよりも大きい長方体形状から形成されている。アノード101Tは、例えば、ニッケル等の金属、イットリア安定化ジルコニア等の酸化物イオン伝導体を混在させた超硬合金からなる。アノード101Tは、図9および図10に示すように、薄板状であって長方形状からなる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
カソード101Uは、図9および図10に示すように、酸化剤極であって、カソードガスCG(例えば空気に含まれる酸素)と電子を反応させて、酸素分子を酸化物イオンに変換する。カソード101Uは、酸化雰囲気に耐性を有し、カソードガスCGを透過させ、電気伝導度が高く、酸素分子を酸化物イオンに変換する触媒作用を有する。カソード101Uは、電解質101Sよりも小さい長方体形状から形成されている。カソード101Uは、例えば、ランタン、ストロンチウム、マンガン、コバルト等の酸化物からなる。カソード101Uは、図9および図10に示すように、アノード101Tと同様に、薄板状であって長方形状からなる。カソード101Uは、電解質101Sを介して、アノード101Tと対向している。電解質101Sの外縁がアノード101T側に屈折していることから、カソード101Uの外縁は、アノード101Tの外縁と接触することがない。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
サポートメタル101Vは、図9および図10に示すように、発電セル101Mをアノード101Tの側から支持するものである。サポートメタル101Vは、ガス透過性を有し、電気伝導度が高く、十分な強度を有する。サポートメタル101Vは、アノード101Tよりも十分に大きい長方体形状から形成されている。サポートメタル101Vは、例えば、ニッケルやクロムを含有する耐食合金や耐食鋼、ステンレス鋼からなる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
セルフレーム101Wは、図9および図10に示すように、メタルサポートセル101Nを周囲から保持するものである。セルフレーム101Wは、薄い長方形状から形成している。セルフレーム101Wは、一対の開口部101kを、長手方向Yに沿って設けている。セルフレーム101Wの一対の開口部101kは、それぞれ長方形状の貫通口からなり、サポートメタル101Vの外形よりも小さい。セルフレーム101Wは、金属からなり、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、セルフレーム101Wに酸化アルミニウムを固着させて構成する。セルフレーム101Wの開口部101kの内縁に、サポートメタル101Vの外縁を接合することによって、セルフレーム101Wにメタルサポートセルアッセンブリー101を接合している。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
セルフレーム101Wは、図9および図10に示すように、長手方向Yに沿った一辺の右端と中央と左端から、面方向に延ばした円形状の延在部(第1延在部101p、第2延在部101qおよび第3延在部101r)を設けている。セルフレーム101Wは、長手方向Yに沿った他辺の中央から離間した2箇所から、面方向に延ばした円形状の延在部(第4延在部101sおよび第5延在部101t)を設けている。セルフレーム101Wにおいて、第1延在部101p、第2延在部101qおよび第3延在部101rと、第4延在部101sおよび第5延在部101tは、一対の開口部101kを隔てて、長手方向Yに沿って交互に位置している。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
セルフレーム101Wは、図9および図10に示すように、アノードガスAGを通過(流入)させるアノード側第1流入口101a、アノード側第2流入口101b、アノード側第3流入口101cを、第1延在部101p、第2延在部101qおよび第3延在部101rに設けている。セルフレーム101Wは、アノードガスAGを通過(流出)させるアノード側第1流出口101dおよびアノード側第2流出口101eを、第4延在部101sおよび第5延在部101tに設けている。アノードガスAGのアノード側第1流入口101a、アノード側第2流入口101b、アノード側第3流入口101c、アノード側第1流出口101dおよびアノード側第2流出口101eは、いわゆる、マニホールドである。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
セルフレーム101Wは、図9に示すように、カソードガスCGを通過(流入)させるカソード側第1流入口101fを、第1延在部101pと第2延在部101qの間の空間に設けている。セルフレーム101Wは、カソードガスCGを通過(流入)させるカソード側第2流入口101gを、第2延在部101qと第3延在部101rの間の空間に設けている。セルフレーム101Wは、カソードガスCGを通過(流出)させるカソード側第1流出口101hを、第4延在部101sよりも図9中の右側に設けている。セルフレーム101Wは、カソードガスCGを通過(流出)させるカソード側第2流出口101iを、第4延在部101sと第5延在部101tの間の空間に設けている。セルフレーム101Wは、カソードガスCGを通過(流出)させるカソード側第3流出口101jを、第5延在部101tよりも図9中の左側に設けている。セルフレーム101Wにおいて、カソード側第1流入口101f、カソード側第2流入口101g、カソード側第1流出口101h、カソード側第2流出口101iおよびカソード側第3流出口101jは、セルフレーム101Wの外周面とエアーシェルター110の内側面との空間に相当する。
As shown in FIG. 9, the
セパレータ102は、図15および図16に示すように、発電セル101Mとの間にアノードガスAGおよびカソードガスCGの流通路である流路部102Lを区画形成する。
As shown in FIGS. 15 and 16, the
セパレータ102は、発電セル101Mに導通接触する。セパレータ102は、集電補助層103を有する。セパレータ102は、集電補助層103を介して発電セル101Mに導通接触する。
The
セパレータ102は、メタルサポートセルアッセンブリー101と対向して配置している。セパレータ102は、メタルサポートセルアッセンブリー101と同様の外形形状からなる。セパレータ102は、金属からなり、発電セル101Mと対向する領域(流路部102L)を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、セパレータ102に酸化アルミニウムを固着させて構成する。セパレータ102は、一対の流路部102Lを、発電セル101Mと対向するように長手方向Yに並べて設けている。
The
セパレータ102において、流路部102Lは、図8および図11~図15に示すように、ガスの流れの方向(短手方向X)に沿って延ばした流路を、ガスの流れの方向(短手方向X)と直交する方向(長手方向Y)に並べることによって形成している。流路部102Lは、図12、図14および図15に示すように、長手方向Yおよび短手方向Xの面内において平坦な平坦部102xから下方に突出するように、凸状のアノード側突起102y(突起に相当する)を一定の間隔で設けている。アノード側突起102yは、ガスの流れの方向(短手方向X)に沿って延びている。アノード側突起102yは、セパレータ102の下端から下方に向かって突出している。流路部102Lは、図12、図14および図15に示すように、平坦部102xから上方に突出するように、凸状のカソード側突起102z(突起に相当する)を一定の間隔で設けている。カソード側突起102zは、ガスの流れの方向(短手方向X)に沿って延びている。カソード側突起102zは、セパレータ102の上端から上方に向かって突出している。流路部102Lは、アノード側突起102yと凸状のカソード側突起102zを、平坦部102xを隔てて、長手方向Yに沿って交互に設けている。
In the
セパレータ102は、図15に示すように、流路部102Lと、その下方(図15中では右方)に位置するメタルサポートセルアッセンブリー101との隙間175を、アノードガスAGの流路として構成している。アノードガスAGは、図13に示すセパレータ102のアノード側第2流入口102b等から、図13および図14に示す複数の溝102qを通り、アノード側の流路部102Lに流入する。セパレータ102は、図13および図14に示すように、複数の溝102qを、アノード側第1流入口102a、アノード側第2流入口102b、アノード側第3流入口102cから、それぞれアノード側の流路部102Lに向かって放射状に形成している。セパレータ102は、図12および図15に示すように、流路部102Lと、その上方(図15中では左方)に位置するメタルサポートセルアッセンブリー101との隙間175を、カソードガスCGの流路として構成している。カソードガスCGは、図11に示すセパレータ102のカソード側第1流入口102fおよびカソード側第2流入口102gから、図11および図12に示すセパレータ102のカソード側の外縁102pを越えて、カソード側の流路部102Lに流入する。セパレータ102は、図12に示すように、カソード側の外縁102pを、他の部分よりも肉薄に形成している。
As shown in FIG. 15, the
セパレータ102は、図8、図11および図13に示すように、メタルサポートセルアッセンブリー101と積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスAGを通過させるアノード側第1流入口102a、アノード側第2流入口102b、アノード側第3流入口102c、アノード側第1流出口102dおよびアノード側第2流出口102eを設けている。セパレータ102は、メタルサポートセルアッセンブリー101と積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスCGを通過させるカソード側第1流入口102f、カソード側第2流入口102g、カソード側第1流出口102h、カソード側第2流出口102iおよびカソード側第3流出口102jを設けている。セパレータ102において、カソード側第1流入口102f、カソード側第2流入口102g、カソード側第1流出口102h、カソード側第2流出口102iおよびカソード側第3流出口102jは、セパレータ102の外周面とエアーシェルター110の内側面との空間に相当する。
As shown in FIGS. 8, 11 and 13, the
集電補助層103は、図8に示すように、発電セル101Mとセパレータ102との間にガスを通す空間を形成しつつ面圧を均等にして、発電セル101Mとセパレータ102との電気的な接触を補助するものである。
As shown in FIG. 8, the current collector
集電補助層103は、いわゆる、エキスパンドメタルである。集電補助層103は、発電セル101Mとセパレータ102の流路部102Lとの間に配置している。集電補助層103は、発電セル101Mと同様の外形形状からなる。集電補助層103は、菱形等の開口を格子状に設けた金網状からなる。
The current collector
図16に示すように、発電セル101Mと集電補助層103とは、接点材113を介して導通接触する。接点材113は、発電セル101Mと集電補助層103との間にある隙間を埋めることによって、発電セル101Mと集電補助層103との間の接触面積を増加させる。
As shown in FIG. 16, the
接点材113は、粘性または弾性の少なくとも一方を備える第1状態と、第1状態において加熱されることによって固化された第2状態と、を備える。第1状態において、接点材113は、少なくとも積層方向Zに沿って弾性力を発揮する。
The
接点材113を構成する材料は特に限定されないが、融点600℃以上の遷移金属を主成分とするもので、より具体的には、銀を主成分とするものを使用できる。接点材113は、第1状態においてペースト状である。接点材113は、第1状態において加熱されることによって焼結固化される。
The material constituting the
図17A、図17B、図17Cを参照して、絶縁部材104は、セルフレーム101W(支持部材に相当)とセパレータ102との間を電気的に絶縁しつつ、セルフレーム101Wとセパレータ102との間の間隔を規制する。
With reference to FIGS. 17A, 17B, and 17C, the insulating
絶縁部材104は、スペーサーとシールの機能を備える。
The insulating
絶縁部材104は、セルフレーム101Wとセパレータ102との間に配置され、セルフレーム101Wとセパレータ102との隙間175を部分的に封止してガスの流れを制限する。
The insulating
絶縁部材104は、セパレータ102のアノード側流入口(例えばアノード側第1流入口102a)およびアノード側流出口(例えばアノード側第1流出口102d)から、セパレータ102のカソード側の流路に向かって、アノードガスAGが混入することを防止する。
The insulating
モジュールエンド105は、図5~図7に示すように、複数積層したセルユニット100Tの下端または上端を保持するプレートである。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
モジュールエンド105は、複数積層したセルユニット100Tの下端または上端に配置している。モジュールエンド105は、セルユニット100Tと同様の外形形状からなる。モジュールエンド105は、ガスを透過させない導電性材料からなり、発電セル101Mおよび他のモジュールエンド105と対向する一部の領域を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、モジュールエンド105に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
The
モジュールエンド105は、セルユニット100Tと積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスAGを通過させるアノード側第1流入口105a、アノード側第2流入口105b、アノード側第3流入口105c、アノード側第1流出口105dおよびアノード側第2流出口105eを設けている。モジュールエンド105は、セルユニット100Tと積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスCGを通過させるカソード側第1流入口105f、カソード側第2流入口105g、カソード側第1流出口105h、カソード側第2流出口105iおよびカソード側第3流出口105jを設けている。モジュールエンド105において、カソード側第1流入口105f、カソード側第2流入口105g、カソード側第1流出口105h、カソード側第2流出口105iおよびカソード側第3流出口105jは、モジュールエンド105の外周面とエアーシェルター110の内側面との空間に相当する。
The
上部集電板106は、図5に示し、セルユニット100Tで発電された電力を外部に出力するものである。
The upper
上部集電板106は、図5に示すように、上部モジュールユニット100Pの上端に配置している。上部集電板106は、セルユニット100Tと同様の外形形状からなる。上部集電板106は、外部の通電部材と接続される端子(不図示)を設けている。上部集電板106は、ガスを透過させない導電性材料からなり、セルユニット100Tの発電セル101Mと対向する領域および端子の部分を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、上部集電板106に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
As shown in FIG. 5, the upper
下部集電板107は、図7に示し、セルユニット100Tで発電された電力を外部に出力するものである。
The lower
下部集電板107は、図7に示すように、下部モジュールユニット100Rの下端に配置している。下部集電板107は、上部集電板106と同様の外形形状からなる。下部集電板107は、外部の通電部材と接続される端子(不図示)を設けている。下部集電板107は、ガスを透過させない導電性材料からなり、セルユニット100Tの発電セル101Mと対向する領域および端子の部分を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、下部集電板107に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
As shown in FIG. 7, the lower
下部集電板107は、セルユニット100Tと積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスAGを通過させるアノード側第1流入口107a、アノード側第2流入口107b、アノード側第3流入口107c、アノード側第1流出口107dおよびアノード側第2流出口107eを設けている。下部集電板107は、セルユニット100Tと積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスCGを通過させるカソード側第1流入口107f、カソード側第2流入口107g、カソード側第1流出口107h、カソード側第2流出口107iおよびカソード側第3流出口107jを設けている。下部集電板107において、カソード側第1流入口107f、カソード側第2流入口107g、カソード側第1流出口107h、カソード側第2流出口107iおよびカソード側第3流出口107jは、下部集電板107の外周面とエアーシェルター110の内側面との空間に相当する。
The lower
下部エンドプレート108は、図2および図3に示すように、燃料電池スタック100Sを下方から保持するものである。
The
下部エンドプレート108は、燃料電池スタック100Sの下端に配置している。下部エンドプレート108は、一部を除いて、セルユニット100Tと同様の外形形状からなる。下部エンドプレート108は、カソードガスCGの流入口および排出口を形成するために、長手方向Yに沿った両端を直線状に伸長させて形成している。下部エンドプレート108は、セルユニット100Tよりも十分に厚く形成している。下部エンドプレート108は、例えば、金属からなり、下部集電板107と接触する上面を、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、下部エンドプレート108に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
The
下部エンドプレート108は、セルユニット100Tと積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスAGを通過させるアノード側第1流入口108a、アノード側第2流入口108b、アノード側第3流入口108c、アノード側第1流出口108dおよびアノード側第2流出口108eを設けている。下部エンドプレート108は、セルユニット100Tと積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスCGを通過させるカソード側第1流入口108f、カソード側第2流入口108g、カソード側第1流出口108h、カソード側第2流出口108iおよびカソード側第3流出口108jを設けている。
The
上部エンドプレート109は、図2および図3に示すように、燃料電池スタック100Sを上方から保持するものである。
The
上部エンドプレート109は、燃料電池スタック100Sの上端に配置している。上部エンドプレート109は、下部エンドプレート108と同様の外形形状からなる。上部エンドプレート109は、下部エンドプレート108と異なり、ガスの流入口および排出口を設けていない。上部エンドプレート109は、例えば、金属からなり、上部集電板106と接触する下面を、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、上部エンドプレート109に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
The
エアーシェルター110は、図2および図3に示すように、燃料電池スタック100Sとの間において、カソードガスCGの流路を形成するものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
エアーシェルター110は、図2および図3に示すように、下部エンドプレート108と上部エンドプレート109によって挟み込まれた燃料電池スタック100Sを上方から覆っている。エアーシェルター110は、エアーシェルター110の内側面と燃料電池スタック100Sの側面との隙間175の部分によって、燃料電池スタック100Sの構成部材のカソードガスCGの流入口と流出口を形成する。エアーシェルター110は、箱形状からなり、下部の全てと側部の一部を開口している。エアーシェルター110は、例えば、金属からなり、内側面を絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、エアーシェルター110に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
外部マニホールド111は、図1および図2に示すように、外部から複数のセルユニット100Tにガスを供給するものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
外部マニホールド111は、セルスタックアッセンブリー100Mの下方に配置している。外部マニホールド111は、下部エンドプレート108の形状を単純化した外形形状からなる。外部マニホールド111は、下部エンドプレート108よりも十分に厚く形成している。外部マニホールド111は、例えば、金属からなる。
The
外部マニホールド111は、セルユニット100Tと積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスAGを通過させるアノード側第1流入口111a、アノード側第2流入口111b、アノード側第3流入口111c、アノード側第1流出口111dおよびアノード側第2流出口111eを設けている。外部マニホールド111は、カソードガスCGを通過させるセルユニット100Tと積層方向Zに沿って相対的な位置が合うように、カソード側第1流入口111f、カソード側第2流入口111g、カソード側第1流出口111h、カソード側第2流出口111iおよびカソード側第3流出口111jを設けている。
The
カバー112は、図1および図2に示すように、セルスタックアッセンブリー100Mを被覆して保護するものである。
The
カバー112は、セルスタックアッセンブリー100Mを、外部マニホールド111とともに上下から挟み込んでいる。カバー112は、箱形状からなり、下部を開口させている。カバー112は、例えば、金属からなり、内側面を絶縁材によって絶縁している。
The
(絶縁部材104)
以下、絶縁部材104について詳説する。
(Insulation member 104)
Hereinafter, the insulating
図17A、図17Bおよび図17Cを参照して、絶縁部材104は、セルフレーム101W(支持部材に相当)に接合される第1接合面121aと、セパレータ102に接合される第2接合面122aと、第1接合面121aと第2接合面122aとの間に配置され、第1接合面121aと第2接合面122aとの間を絶縁する絶縁層123を有する。
With reference to FIGS. 17A, 17B and 17C, the insulating
第1接合面121aとセルフレーム101Wおよび第2接合面122aとセパレータ102は、例えば、レーザー溶接などの接合方法によって固着される。
The first joining
第1接合面121aは、セルフレーム101Wに面全体が接触した状態で接合される。第2接合面122aは、セパレータ102に面全体が接触した状態で接合される。第1接合面121a、第2接合面122aおよび絶縁層123は、互いに並行である。
The first joining
図18A、図18B、図18Cおよび図18Dを参照して、絶縁部材104は、第1接合面121aを備える第1部材121と、第2接合面122aを備える第2部材122と、を有する。絶縁層123は、第1部材121と第2部材122との間に配置される。
With reference to FIGS. 18A, 18B, 18C and 18D, the insulating
第1部材121および第2部材122は、絶縁層123を介して積層されている。
The
第1部材121および第2部材122は、金属で構成される。第1部材121および第2部材122を構成する金属の種類は特に限定されない。
The
絶縁層123を構成する材料は、第1接合面121aと第2接合面122aとの間を絶縁し得る限りにおいて特に限定されない。絶縁層123を構成する材料は、例えば、低融点ガラスである。
The material constituting the insulating
絶縁部材104は、リング状の形状を備える。絶縁部材104は、リング状の形状を備えた第1部材121および第2部材122を、絶縁層123を介して積層して構成される。
The insulating
絶縁部材104は、第1部材121と第2部材122とが絶縁層123を介して接合される接合部130を有する。接合部130は、第1部材121と絶縁層123とが接合される第1接合部131と、第2部材122と絶縁層123とが接合される第2接合部132と、を有する。
The insulating
第1接合面121aおよび第2接合面122aは、絶縁部材104の平面視において互いにオフセットしている。
The first
第1接合面121aおよび第2接合面122aは、絶縁部材104の平面視において、絶縁部材104の径方向に互いにオフセットしている。第1接合面121aは、接合部130よりも絶縁部材104の径方向の内方に配置されている。第2接合面122aは、接合部130よりも絶縁部材104の径方向の外方に配置されている。
The first
第1接合面121aと第2部材122との間には、空隙SPがある。
There is a gap SP between the first
第2部材122は、絶縁部材104の平面視において、第1接合面121aに重複する位置に配置され、セパレータ102に接触する補助部125を有する。空隙SPは、積層方向Zにおいて、第1接合面121aと補助部125との間に設けられている。
The
補助部125は、第2接合面122aがセパレータ102に接合された状態においてセパレータ102に接触する接触面125aを有する。
The
第1接合面121aは、セルフレーム101Wに接合される第1接合領域AR1と、第1接合領域AR1とは異なる位置に配置され、セルフレーム101Wに接合される第2接合領域AR2と、を有する。第2接合面122aは、セパレータ102に溶接される第1接合領域AR1と、第1接合領域AR1とは異なる位置に配置され、セパレータ102に接合される第2接合領域AR2と、を有する。
The first joining
絶縁部材104は、第1部材121および第2部材122の積層方向Zに弾性力を発生させるばね構造150を備える。
The insulating
絶縁部材104は、絶縁層123と第1接合面121aとを接続する第1接続部161と、絶縁層123と第2接合面122aとを接続する第2接続部162と、絶縁層123と接触面125aとを接続する第3接続部163を有する。
The insulating
ばね構造150は、接続部161、162、163が曲げ変形することによって、絶縁部材104の積層方向Zに弾性力を発生させる。
In the
(燃料電池スタック100Sにおけるガスの流れ)
図19Aは、燃料電池スタック100SにおけるアノードガスAGおよびカソードガスCGの流れを模式的に示す斜視図である。図19Bは、燃料電池スタック100SにおけるカソードガスCGの流れを模式的に示す斜視図である。図19Cは、燃料電池スタック100SにおけるアノードガスAGの流れを模式的に示す斜視図である。
(Gas flow in
FIG. 19A is a perspective view schematically showing the flow of the anode gas AG and the cathode gas CG in the
アノードガスAGは、外部マニホールド111、下部エンドプレート108、モジュールエンド105、セパレータ102、およびメタルサポートセルアッセンブリー101の各々の流入口を通過して、各々の発電セル101Mのアノード101Tに供給される。すなわち、アノードガスAGは、外部マニホールド111から終端の上部集電板106に至るまで、交互に積層されたセパレータ102とメタルサポートセルアッセンブリー101との隙間175に設けられたアノード側の流路に分配して供給される。その後、アノードガスAGは、発電セル101Mで反応し、上記の各構成部材の各々の流出口を通過して排ガスの状態で排出される。
The anode gas AG passes through the inlets of the
アノードガスAGは、図19Aに示すように、セパレータ102を隔てて、カソードガスCGと交差するように、流路部102Lに供給される。アノードガスAGは、図19Cにおいて、図19Cの下方に位置するセパレータ102のアノード側第1流入口102a、アノード側第2流入口102bおよびアノード側第3流入口102cを通過し、メタルサポートセルアッセンブリー101のアノード側第1流入口101a、アノード側第2流入口101bおよびアノード側第3流入口101cを通過した後、図19Cの上方に位置するセパレータ102の流路部102Lに流入して、メタルサポートセルアッセンブリー101の発電セル101Mのアノード101Tに供給される。アノード101Tで反応した後のアノードガスAGは、排気ガスの状態で、図19Cの上方に位置するセパレータ102の流路部102Lから流出して、メタルサポートセルアッセンブリー101のアノード側第1流出口101dおよびアノード側第2流出口101eを通過し、図19C中の下方に位置するセパレータ102のアノード側第1流出口102dおよびアノード側第2流出口102eを通過して外部に排出される。
As shown in FIG. 19A, the anode gas AG is supplied to the
カソードガスCGは、外部マニホールド111、下部エンドプレート108、モジュールエンド105、セパレータ102、およびメタルサポートセルアッセンブリー101の各々の流入口を通過して、発電セル101Mのカソード101Uに供給される。すなわち、カソードガスCGは、外部マニホールド111から終端の上部集電板106に至るまで、交互に積層されたメタルサポートセルアッセンブリー101とセパレータ102との隙間175に設けられたカソード側の流路に分配して供給される。その後、カソードガスCGは、発電セル101Mで反応し、上記の各構成部材の各々の流出口を通過して排ガスの状態で排出される。上記の各構成部材におけるカソードガスCGの流入口および流出口は、各々の構成部材の外周面と、エアーシェルター110の内側面との間の隙間175によって、構成している。
The cathode gas CG passes through the inlets of the
カソードガスCGは、図19Bにおいて、図19Bの下方に位置するセパレータ102のカソード側第1流入口102fおよびカソード側第2流入口102gを通過し、そのセパレータ102の流路部102Lに流入して、メタルサポートセルアッセンブリー101の発電セル101Mのカソード101Uに供給される。カソード101Uで反応した後のカソードガスCGは、排気ガスの状態で、図19B中の下方に位置するセパレータ102の流路部102Lから流出して、そのセパレータ102のカソード側第1流出口102h、カソード側第2流出口102iおよびカソード側第3流出口102jを通過して外部に排出される。
In FIG. 19B, the cathode gas CG passes through the cathode side
(燃料電池スタック100Sの製造方法)
図20Aを参照して、実施形態に係る燃料電池スタック100Sの製造方法は、接合体100Uを形成する工程S1と、絶縁部材104を形成する工程S2と、セルユニット100Tを積層する工程S3と、を有する。
(Manufacturing method of
With reference to FIG. 20A, the method for manufacturing the
接合体100Uを形成する工程S1では、メタルサポートセルアッセンブリー101とセパレータ102とを組み付ける。メタルサポートセルアッセンブリー101とセパレータ102とを組み付ける際には、セルフレーム101W(支持部材に相当)の外周部とセパレータ102の外周部とを、発電セル101Mとセパレータ102とが接触した状態(図15参照)において接合する。セルフレーム101Wの外周部とセパレータ102の外周部との接合は、例えば、レーザー溶接によって接合する。
In step S1 for forming the bonded
絶縁部材104を形成する工程S2では、第1部材121と第2部材122とを絶縁層123を介して接合する。
In the step S2 for forming the insulating
図20Bを参照して、セルユニット100Tを積層する工程S3は、接合体100Uに絶縁部材104を配置する工程S31と、セパレータ102に絶縁部材104を接合する第1接合工程S32と、接合体100Uを積層する工程S33と、セルフレーム101Wに絶縁部材104を接合する第2接合工程S34と、を有する。
With reference to FIG. 20B, the step S3 for laminating the
接合体100Uに絶縁部材104を配置する工程S31では、接合体100Uのセパレータ102に絶縁部材104を配置する。
In the step S31 of arranging the insulating
第1接合工程S32では、セパレータ102に絶縁部材104を配置した状態において、セパレータ102に絶縁部材104を接合する。
In the first joining step S32, the insulating
接合体100Uを積層する工程S33では、セパレータ102に接合された絶縁部材104の第1接合面121aとセルフレーム101Wとが接触するように、接合体100Uを積層する。接合体100Uを積層する工程では、発電セル101Mと集電補助層103との間に接点材113を配置する(図16参照)。接合体100Uを積層する工程では、接点材113が第1状態のときに、接合体100Uを積層する。
In the step S33 for laminating the bonded
第2接合工程S34では、セパレータ102に接合された絶縁部材104の第1接合面121aにセルフレーム101Wを接合する。
In the second joining step S34, the
図20Cを参照して、第1接合工程S32(第2接合工程S34)では、第1接合領域AR1(図17C参照)において絶縁部材104をセパレータ102(セルフレーム101W)に接合し、第1接合領域AR1における絶縁部材104とセパレータ102(セルフレーム101W)との接合状態が良好か否かを判断する。そして、第1接合工程S32(第2接合工程S34)では、第1接合領域AR1における絶縁部材104とセパレータ102(セルフレーム101W)との接合状態が良好ではないと判断された場合、第2接合領域AR2(図17C参照)において絶縁部材104をセパレータ102(セルフレーム101W)に接合する
第1接合工程S32および第2接合工程S34では、レーザー溶接によって、第1接合面121aとセルフレーム101Wおよび第2接合面122aとセパレータ102を接合する。
With reference to FIG. 20C, in the first joining step S32 (second joining step S34), the insulating
上述したように、第1接合面121aおよび第2接合面122aは、絶縁部材104の平面視において互いにオフセットしている。そのため、第1接合工程S32におけるレーザーの照射および第2接合工程S34におけるレーザーの照射は、セルユニット100Tの積層方向Zにおいて同じ側、例えば、添付した図面において積層方向Zの正の側(積層方向Zにおける上部側)から行うことができる(図17C等参照)。
As described above, the first
第1接合工程S32(第2接合工程S34)において、第1接合面121a(第2接合面122a)とセルフレーム101W(セパレータ102)は、貫通溶接によって溶接可能である(図17Cにおいて、M1は、貫通溶接箇所を示している)。
In the first joining step S32 (second joining step S34), the first joining
以下、絶縁部材104を形成する工程について詳説する。
Hereinafter, the process of forming the insulating
絶縁部材104を形成する工程は、第1部材121と第2部材122とを押し付ける工程と、第1部材121および第2部材122を接合する工程と、を有する。
The step of forming the insulating
図21A、図21B、図21Cおよび図21Dを参照して、第1部材121と第2部材122とを押し付ける工程では、治具200を用いて、絶縁層123を介して第1接合部131と第2接合部132とを互いに押し付ける(加圧する)。このとき、絶縁部材104において、第1接合部131および第2接合部132以外の部分は加圧しない。これにより、第1部材121と絶縁層123および第2部材122と絶縁層123を接合する際に絶縁部材104を加熱した際に、第1接合部131および第2接合部132以外の部分の強度等が低下するなどの弊害を防止できる。
In the step of pressing the
治具200は、リング状の押圧部材210と、押圧部材210との間に絶縁部材104を挟み込む基台220と、を有する。
The
第1部材121と第2部材122とを押し付ける工程では、押圧部材210と基台220との間に第1接合部131と第2接合部132とを絶縁層123とともに挟み込んだ状態において、絶縁層123を介して第1接合部131と第2接合部132とを互いに押し付ける。
In the step of pressing the
第1部材121および第2部材122を接合する工程では、絶縁層123を介して第1接合部131と第2接合部132とを互いに押し付けた状態において、第1接合部131において第1部材121と絶縁層123を接合するとともに、第2接合部132において第2部材122と絶縁層123とを接合する。
In the step of joining the
接合部130において、第1部材121と絶縁層123および第2部材122と絶縁層123を接合する方法は特に限定されず、例えば、低融点ガラスを用いた接合方法を選択できる。低融点ガラスを用いた場合には、当該低融点ガラスは、第1部材121と第2部材122とを接合するとともに、絶縁層としても機能する。
In the joining
実施形態に係る燃料電池スタック100Sの製造方法では、絶縁部材104を形成する工程S2は、セルユニット100Tを積層する工程S3とは独立して行われる。そのため、第1部材121と絶縁層123および第2部材122と絶縁層123を接合する方法として、ろう付けによる接合方法等のように高温処理が必要な接合方法を選択しても、発電セル101M、セルフレーム101Wおよびセパレータ102等に対して熱による悪影響が及ぶことを回避できる。
In the method for manufacturing the
以上説明した第1実施形態の作用効果を説明する。 The operation and effect of the first embodiment described above will be described.
燃料電池スタック100Sは、電解質101Sを両側からアノード101Tおよびカソード101Uで狭持してなり、供給されたアノードガスAGおよびカソードガスCGによって発電する発電セル101Mと、発電セル101Mとの間にアノードガスAGおよびカソードガスCGの流通路である流路部102Lを区画形成するとともに発電セル101Mのアノード101Tおよびカソード101Uに導通接触するセパレータ102と、を有するセルユニット100Tを複数積層した燃料電池スタックである。セルユニット100Tの積層方向Zにセパレータ102から離間した位置において、発電セル101Mを支持するセルフレーム101Wと、セルフレーム101Wとセパレータ102との間を電気的に絶縁しつつ、セルフレーム101Wとセパレータ102との間の間隔を規制する絶縁部材104と、を有する。絶縁部材104は、セルフレーム101Wに接合される第1接合面121aを備える第1部材121と、セパレータ102に接合される第2接合面122aを備える第2部材122と、第1部材121と第2部材122との間に配置され、第1部材121と第2部材122との間を絶縁する絶縁層123と、を有する。
The
かかる燃料電池スタック100Sによれば、絶縁層123によって第1部材121と第2部材122との間の電気的な絶縁が確保されるから、第1部材121および第2部材122を構成する材料を、セルフレーム101Wおよびセパレータ102との接合性を考慮して選択できる。これにより、第1接合面121aとセルフレーム101Wとの間の接合力および第2接合面122aとセパレータ102との間の接合力を向上させることができる。そのため、第1接合面121aをセルフレーム101Wに対してより確実に固定できるとともに、第2接合面122aをセパレータ102に対してより確実に固定できる。その結果、セルフレーム101Wおよびセパレータ102の撓み変形などをより確実に規制できるから、発電セル101Mとセパレータ102との間に、より確実に面圧を付与できる。従って、かかる燃料電池スタック100Sによれば、発電セル101Mの発電セル101Mとセパレータ102との間の集電抵抗を低減できる。
According to the
特に、本実施形態に係る燃料電池スタック100Sは、電解質101Sとして固体酸化物セラミックスを用いた固体酸化物形燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)であるため、稼働温度が約700~1000℃と非常に高い。このため、固体高分子膜形燃料電池に比べて、稼働時に構成部材が比較的変形し易い。上記構成により、燃料電池スタック100Sは、高温状態での長期間の運転においても、セルフレーム101Wおよびセパレータ102の撓み変形などを規制して、発電性能を維持できる。
In particular, since the
また、上記構成によれば、燃料電池スタック100Sに対して大きなスタッキング荷重をかけなくても、第1接合面121aとセルフレーム101Wとの間および第2接合面122aとセパレータ102との間に滑りが生じることはない。すなわち、上記構成によれば、スタッキング荷重が小さくて済むから、燃料電池スタック100Sを構成する部材の剛性を小さくできる。これにより、燃料電池スタック100Sを構成する部材の熱容量が小さくなるから、稼働時に、燃料電池スタック100Sをより短時間に昇温できる。当該効果は、稼働温度が高い固体酸化物形燃料電池の場合において顕著である。
Further, according to the above configuration, slipping between the first
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいては、セルフレーム101W、セパレータ102、第1部材121および第2部材122は、金属で構成されている。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、第1部材121とセルフレーム101Wとを溶接によって接合できるとともに、第2部材122とセパレータ102とを溶接によって接合できる。これにより、第1接合面121aをセルフレーム101Wに対してより確実に固定できるとともに、第2接合面122aをセパレータ102に対してより確実に固定できる。そのため、セルフレーム101Wおよびセパレータ102の撓み変形などをさらに確実に規制できるから、発電セル101Mとセパレータ102との間に、さらに確実に面圧を付与できる。従って、かかる燃料電池セルユニットによれば、発電セル101Mの発電セル101Mとセパレータ102との間の集電抵抗をより確実に低減できる。
According to the
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいて、第1接合面121aおよび第2接合面122aは、絶縁部材104の平面視において互いにオフセットしている。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、絶縁部材104の平面視において、第1接合面121aと第2接合面122aとが重ならないから、第1接合面121aとセルフレーム101Wとを接合する作業および第2接合面122aとセパレータ102とを接合する作業を、絶縁部材104の積層方向Zにおける正の側(図17C等参照)から行うことができる。そのため、かかる燃料電池セルユニットを用いることによって、燃料電池100の製造が容易になる。
According to the
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいて、第1接合面121aと第2部材122との間または第2接合面122aと第1部材121との間には、空隙SPがある。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、第1接合面121aとセルフレーム101Wとを接合するためにセルフレーム101Wの側から照射したエネルギーを空隙SPに吸収させることによって、当該エネルギーが第2部材122に到達することを防止できる。これにより、上記エネルギーのエネルギー量の調節を高精度に行うことなく、上記エネルギーが第2部材122に到達することを回避できる。そのため、かかる燃料電池スタック100Sを用いることによって、燃料電池100の製造がより容易になる。
According to the
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいて、第1接合面121aおよび第2接合面122aは、セルフレーム101Wまたはセパレータ102に接合される第1接合領域AR1と、第1接合領域AR1とは異なる位置に配置され、セルフレーム101Wまたはセパレータ102に接合される第2接合領域AR2と、を有する。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、第1接合領域AR1において第1接合面121aとセルフレーム101Wとの間の接合が良好になされなかった場合であっても、第2接合領域AR2を使用して、第1接合面121aとセルフレーム101Wとの間の接合を再度行うことができる。これにより、第1接合領域AR1において第1接合面121aとセルフレーム101Wとの間の接合が良好になされなかった場合において、セルフレーム101Wを交換することなく、第1接合面121aとセルフレーム101Wとを接合できる。そのため、かかる燃料電池スタック100Sを用いることによって、燃料電池100を製造する際の歩留まりが向上する。
According to the
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいて、セパレータ102は、カソード101Uとの間に配置され、カソード101Uとの間にある隙間を埋めることによって、カソード101Uとの間の接触面積を増加させる接点材113をさらに有する。そして、接点材113は、粘性または弾性の少なくとも一方を備える第1状態と、焼結されることによって固化された第2状態と、を備える。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、発電セル101Mとセパレータ102とを組み付ける際に、第1状態において粘性または弾性の少なくとも一方を備える接点材113が弾性力を発揮することによって、発電セル101Mとセパレータ102との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。これにより、かかる燃料電池スタック100Sは、発電セル101Mが損傷することを回避しつつ、発電セル101Mとセパレータ102との間に均一な面圧を付与できる。
According to the
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいて、絶縁部材104は、第1部材121および第2部材122の積層方向Zに沿って弾発力を発生させるばね構造150を備える。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、ばね構造150が、第1部材121および第2部材122の積層方向Zに沿って弾発力を発生させることによって、発電セル101Mとセパレータ102との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。これにより、かかる燃料電池スタック100Sは、発電セル101Mが損傷することを回避しつつ、発電セル101Mとセパレータ102との間に均一な面圧を付与できる。
According to the
また、絶縁部材104がばね構造150を備えることによって、発電セル101Mと集電補助層103との間に配置される接点材113の厚みを減らすことができるため、接点材113の使用量を削減できる。
Further, since the insulating
また、ばね構造150が弾性変形することによって、燃料電池スタック100Sの構成要素の寸法誤差を吸収できる。これにより、発電セル101Mとセパレータ102との間の流路部102Lの変形によって寸法誤差が吸収されることを回避できる。そのため、流路部102LにおいてアノードガスAGおよびカソードガスCGの圧力損失が生じることを防止できる。
Further, the elastic deformation of the
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいて、絶縁部材104は、絶縁層123に固定され、絶縁層123と接合面とを接続する接続部161、162、163を有する。そして、ばね構造150は、接続部161、162、163が曲げ変形することによって弾発力を発生させる。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、接続部161、162、163を曲げ変形させるという簡便な方法によって、ばね構造150を製造できる。そのため、かかる燃料電池スタック100Sによれば、燃料電池100をより容易に製造できる。
According to the
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいて、絶縁部材104は、セルフレーム101Wと第1接合面121aとの間およびセパレータ102と第2接合面122aとの間においてアノードガスAGおよびカソードガスCGを封止する機能を備えるである。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、絶縁部材104が封止部材も兼ねることによって、部品点数を削減することができる。そのため、かかる燃料電池スタック100Sによれば、燃料電池100の製造コストを低減できる。
According to the
(改変例1)
図22A、図22Bおよび図22Cに示すように、第2部材122は、補助部125を有していなくてもよい。かかる絶縁部材104によっても、上述した実施形態に係る絶縁部材104と同様に、アノード101Tおよびカソード101Uとセパレータ102との間の集電抵抗を低減できる。
(Modification example 1)
As shown in FIGS. 22A, 22B and 22C, the
(改変例2)
上述した実施形態では、ばね構造150は、接続部161、162、163を曲げ変形させることによって弾発力を発生させた。
(Modification example 2)
In the above-described embodiment, the
しかしながら、図23A、図23Bおよび図23Cを参照して、絶縁部材104は、第1部材121の一部と第2部材122の一部とを接触させることによって、第1部材121と第2部材122との間に反力を生じさせる干渉部170をさらに有してもよい。そして、ばね構造150は、第1部材121および第2部材122が、干渉部170において生じる反力によって弾性変形することによって弾発力を発生させてもよい。
However, with reference to FIGS. 23A, 23B and 23C, the insulating
第1部材121(第2部材122)の表面のうち、干渉部170において、第2部材122(第1部材121)と接触する部分には、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁処理を施している。絶縁材は、例えば、第1部材121(第2部材122)に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
Of the surface of the first member 121 (second member 122), the portion of the
本改変例に係る絶縁部材104であっても、上述した実施形態1に係る絶縁部材104と同様に、ばね構造150が弾発力を発生させることによって、発電セル101Mとセパレータ102との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。これにより、かかる燃料電池セルユニットは、発電セル101Mが損傷することを回避しつつ、発電セル101Mとセパレータ102との間に均一な面圧を付与できる。
Even in the insulating
(改変例3)
上述した実施形態では、絶縁部材104は、セパレータ102のアノード側流入口(例えばアノード側第1流入口102a)およびアノード側流出口(例えばアノード側第1流出口102d)に設けられた(図19C参照)。
(Modification example 3)
In the above-described embodiment, the insulating
しかしながら、図24A、図24B、図25A、図25Bおよび図25Cを参照して、絶縁部材104は、セルフレーム101Wの外周部に設けられていてもよい。以下、本改変例に係る絶縁部材104について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
However, with reference to FIGS. 24A, 24B, 25A, 25B and 25C, the insulating
絶縁部材104は、セルフレーム101Wの外周に沿って延びている。
The insulating
第1接合面121aおよび第2接合面122aは、絶縁部材104がセルフレーム101Wおよびセパレータ102に接合された状態において、接合部130よりもセルフレーム101Wおよびセパレータ102の外周側に配置される。第2接合面122aは、第2接合面122aがセパレータ102に接合された状態において、第1接合面121aよりも、セパレータ102の外周側に配置される。
The first
絶縁部材104は、第1部材121の一部と第2部材122の一部とを接触させることによって、第1部材121と第2部材122との間に反力を生じさせる干渉部170を有する。
The insulating
ばね構造150は、第1部材121および第2部材122が、干渉部170において生じる反力によって弾性変形することによって、弾性力を生じさせる。
In the
干渉部170は、第1部材121の一部と第2部材122の一部とが接触する接触領域171と、接触領域171において第1部材121の一部と第2部材122の一部とが接触した状態において、第1部材121と第2部材122との間に隙間175が形成される非接触領域172と、を有する。
The
絶縁部材104は、セルフレーム101Wの面方向に沿って直線的に延びる直線部104Aと、セルフレーム101Wの隅部の輪郭に沿って湾曲する湾曲部104Bと、を有する。接触領域171は、直線部104Aに配置される。非接触領域172は、湾曲部104Bに配置される。
The insulating
干渉部170は、接合部130に並行に配置されている。干渉部170は、絶縁部材104がセルフレーム101Wおよびセパレータ102に接合された状態において、接合部130よりもセルフレーム101Wの外周側に配置される。干渉部170は、第1接合面121aと第2接合面122aとの間に配置される。
The
本改変例に係る燃料電池スタック100Sによっても、上述した実施形態1に係る燃料電池セルユニットと同様に、発電セル101Mとセパレータ102との間の集電抵抗を低減できる。
The
また、燃料電池スタック100Sにおいて、干渉部170は、第1部材121の一部と第2部材122の一部とが接触する接触領域171と、接触領域171において第1部材121の一部と第2部材122の一部とが接触した状態において、第1部材121と第2部材122との間に隙間175が形成される非接触領域172と、を有する。
Further, in the
かかる燃料電池スタック100Sによれば、第1部材121および第2部材122が、干渉部170において生じる反力によって弾性変形した際に、当該弾性変形の一部を、非接触領域172によって吸収できる。そのため、接触領域171において第1部材121と第2部材122との間に過剰な反力が作用することを防止できる。そのため、絶縁部材104の信頼性を向上させることができる。
According to the
また、かかる燃料電池スタック100Sにおいて、絶縁部材104は、第1部材121と第2部材122とが絶縁層123を介して接合される接合部130を有する。そして、干渉部170は、接合部130に並行に配置されている。
Further, in the
また、かかる燃料電池スタック100Sによれば、干渉部170が接合部130に並行に配置されていることによって、干渉部170に交差する方向において、第1部材121および第2部材122が過度に弾性変形することを防止できる。そのため、発電セル101Mとセパレータ102との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。
Further, according to the
また、本改変例に係る燃料電池スタック100Sによれば、絶縁部材104がセルフレーム101Wの外周部に設けられることによって、セルフレーム101Wの撓み変形をより効率的に防止できる。
Further, according to the
なお、干渉部170は、接合部130に交差する方向に配置されていてもよい。
The
かかる燃料電池スタック100Sによれば、干渉部170が接合部130に交差する方向に配置されていることによって、干渉部170に沿う方向において、第1部材121および第2部材122が過度に弾性変形することを防止できる。そのため、発電セル101Mの発電セル101Mとセパレータ102との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。
According to the
(改変例4)
上述した実施形態1では、第2部材122の内径は、第1部材121の内径よりも大きかった。しかしながら、図26Aおよび図26Bに示すように、第2部材122の内径は、第1部材121の内径よりも小さくてもよい。
(Modification example 4)
In the first embodiment described above, the inner diameter of the
図26Aに示すように、第1接合面121aと第2部材122との間に絶縁層123が存在している場合には、第1接合面121aとセルフレーム101Wとは非貫通溶接になる。図26Bに示すように、第1接合面121aと第2部材122との間に絶縁層123が存在していない場合には、絶縁層123の厚みを調節することによって、第1接合面121aとセルフレーム101Wとを貫通溶接できる。なお、図26Aおよび図26Bにおいて、貫通溶接箇所をM1で示し、非貫通溶接箇所をM2で示している。
As shown in FIG. 26A, when the insulating
(改変例5)
また、図27Aおよび図27Bに示すように、第1部材121の内径および第2部材122の内径を同じにして、第2部材122の外径を第1部材121の外径よりも大きくしてもよい。
(Modification 5)
Further, as shown in FIGS. 27A and 27B, the inner diameter of the
図27Aに示すように、第1接合面121aと第2部材122との間に絶縁層123が存在している場合には、第1接合面121aとセルフレーム101Wとは非貫通溶接になる。図27Bに示すように、第1接合面121aと第2部材122との間に絶縁層123が存在していない場合には、絶縁層123の厚みを調節することによって、第1接合面121aとセルフレーム101Wとを貫通溶接できる。なお、図27Aおよび図27Bにおいて、貫通溶接箇所をM1で示し、非貫通溶接箇所をM2で示している。
As shown in FIG. 27A, when the insulating
(改変例6)
図28A、図28Bおよび図28Cに示すように、絶縁層123は、ガラスGSと、絶縁コートCTと、を有してもよい。
(Modification 6)
As shown in FIGS. 28A, 28B and 28C, the insulating
絶縁コートCTは、例えば、酸化アルミニウムを固着させることによって形成できる。 The insulating coat CT can be formed, for example, by fixing aluminum oxide.
図28Aに示すように、絶縁コートCTは、第1部材121においてガラスGSに接合される部位に形成してもよい。また、図28Bに示すように、絶縁コートCTは、第2部材122においてガラスGSに接合される部位に形成してもよい。また、図28Bに示すように、絶縁コートCTは、第1部材121においてガラスGSに接合される部位および第2部材122においてガラスGSに接合される部位に形成してもよい。絶縁コートCTを施すことによって、ガラスGSの濡れ性が向上して、第1部材121および第2部材122の接合を容易にできる。
As shown in FIG. 28A, the insulating coat CT may be formed at a portion of the
(改変例7)
また、図29Aに示すように、絶縁層123は、第1部材121に絶縁コートCTを施して、絶縁コートCTと第2部材122とをろう付けすることによって形成してもよい。
(Modification 7)
Further, as shown in FIG. 29A, the insulating
また、図29Bに示すように、絶縁層123は、第2部材122に絶縁コートCTを施して、絶縁コートCTと第1部材121とをろう付けすることによって形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 29B, the insulating
また、図29Cに示すように、絶縁層123は、第1部材121に絶縁コートCTを施すとともに第2部材122に絶縁コートCTを施して、第1部材121の絶縁コートCTと第2部材122の絶縁コートCTとの間をろう付けすることによって形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 29C, in the insulating
(改変例8)
また、図30に示すように、絶縁層123は、絶縁性のスペーサーSCを介して、第1部材121および第2部材122をろう付けすることによって形成してもよい。
(Modification 8)
Further, as shown in FIG. 30, the insulating
(改変例9)
図31に示すように、干渉部170において、第1部材121および第2部材122は、絶縁層123を介して接触してもよい。
(Modification 9)
As shown in FIG. 31, in the
(改変例10)
また、図32Aおよび図32Bに示すように、接合部130は、積層方向Zに向かって傾斜していてもよい。図32Bに示すように、干渉部170において、第1部材121および第2部材122は、絶縁層123を介して接触してもよい。
(Modification Example 10)
Further, as shown in FIGS. 32A and 32B, the
(改変例11)
改変例4では、干渉部170は、接合部130よりもセルフレーム101Wの外周側に配置された。しかしながら、図33に示すように、接合部130を、干渉部170よりもセルフレーム101Wの外周側に配置してもよい。
(Modification 11)
In the modified example 4, the
(改変例12)
また、図34に示すように、干渉部170を2箇所設けてもよい。
(Modification 12)
Further, as shown in FIG. 34, the
これにより、絶縁部材104に対して積層方向Zに力が作用した際に、絶縁部材104がせん断変形することを防止できる。そのため、絶縁部材104の積層方向Zにおける剛性が向上するから、発電セル101Mとセパレータ102との間の間隔を適正な間隔により確実に維持できる。その結果、当該発電セル101Mとセパレータ102との間を流動するカソードガスCGの圧力損失をより確実に減少させることができるから、燃料電池100の発電性能をより向上させることができる。
This makes it possible to prevent the insulating
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。 In addition, the present invention can be modified in various ways based on the configurations described in the claims, and these are also within the scope of the present invention.
例えば、上述した実施形態および改変例では、燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池(SOFC、Solid Oxide Fuel Cell)に適用する燃料電池スタックとして説明したが、固体高分子膜形燃料電池(PEMFC、Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)、リン酸形燃料電池(PAFC、Phosphoric Acid Fuel Cell)または溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC、Molten Carbonate Fuel Cell)として構成してもよい。すなわち、燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池(SOFC)に加えて、固体高分子膜形燃料電池(PEMFC)、リン酸形燃料電池(PAFC)または溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)に適用することができる。 For example, in the above-described embodiments and modifications, the fuel cell stack has been described as a fuel cell stack applied to a solid oxide fuel cell (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), but the solid polymer film fuel cell (PEMFC) has been described. , Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), phosphoric acid fuel cell (PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell) or molten carbonate fuel cell (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell). That is, in addition to the solid oxide fuel cell (SOFC), the fuel cell stack can be a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC) or a molten carbonate fuel cell (MCFC). Can be applied.
また、上述した実施形態および改変例では、第1接合面と第2部材との間に空隙が形成された。しかしながら、第2接合面と第1部材との間に空隙が形成されていてもよい。 Further, in the above-described embodiments and modifications, a gap is formed between the first joint surface and the second member. However, a gap may be formed between the second joint surface and the first member.
100 燃料電池スタック、
100M セルスタックアッセンブリー、
100S スタック、
100T セルユニット、
100U 接合体、
100P 上部モジュールユニット、
100Q 中部モジュールユニット、
100R 下部モジュールユニット、
101 メタルサポートセルアッセンブリー、
101M 発電セル、
101N メタルサポートセル、
101S 電解質、
101T アノード(燃料極)、
101U カソード(酸化剤極)、
101V サポートメタル、
101W セルフレーム、
101k 開口部、
102 セパレータ、
102L 流路部、
102p 外縁、
102q 溝、
102x 平坦部、
102y アノード側突起、
102z カソード側突起、
103 集電補助層、
104 絶縁部材、
105 モジュールエンド、
106 上部集電板、
107 下部集電板、
108 下部エンドプレート、
109 上部エンドプレート、
110 エアーシェルター、
111 外部マニホールド、
101a,102a,105a,107a,108a,111a アノード側第1流入口、
101b,102b,105b,107b,111b,108b アノード側第2流入口、
101c,102c,105c,107c,111c,108c アノード側第3流入口、
101d,102d,108d,107d,111d,105d アノード側第1流出口、
101e,102e,105e,107e,111e,108e アノード側第2流出口、
101f,108f,102f,105f,107f,111f カソード側第1流入口、
101g,102g,105g,107g,108g,111g カソード側第2流入口、
101h,102h,111h,105h,107h,108h カソード側第1流出口、
101i,102i,105i,107i,108i,111i カソード側第2流出口、
101j,102j,105j,107j,108j,111j カソード側第3流出口、
112 カバー、
113 接点材、
121 第1部材、
121a 第1接合面、
122 第2部材、
122a 第2接合面、
123 絶縁層、
130 接合部、
150 ばね構造、
161 第1接続部、
162 第2接続部、
170 干渉部、
171 接触領域、
172 非接触領域、
175 隙間、
V 接合ライン、
AG アノードガス、
CG カソードガス、
AR1 第1接合領域、
AR2 第2接合領域、
X (燃料電池スタックの)短手方向、
Y (燃料電池スタックの)長手方向、
Z (燃料電池スタックの)積層方向。
100 fuel cell stack,
100M Cell Stack Assembly,
100S stack,
100T cell unit,
100U zygote,
100P upper module unit,
100Q Chubu Module Unit,
100R lower module unit,
101 Metal Support Cell Assembly,
101M power generation cell,
101N metal support cell,
101S electrolyte,
101T anode (fuel electrode),
101U cathode (oxidizing agent electrode),
101V support metal,
101W cell frame,
101k opening,
102 Separator,
102L flow path part,
102p outer edge,
102q groove,
102x flat part,
102y Anode side protrusion,
102z cathode side protrusion,
103 Current collector auxiliary layer,
104 Insulation member,
105 module end,
106 Upper current collector plate,
107 Lower current collector plate,
108 lower end plate,
109 upper end plate,
110 air shelter,
111 external manifold,
101a, 102a, 105a, 107a, 108a, 111a Anode side first inlet,
101b, 102b, 105b, 107b, 111b, 108b Anode side second inlet,
101c, 102c, 105c, 107c, 111c, 108c Anode side third inlet,
101d, 102d, 108d, 107d, 111d, 105d Anode side first outlet,
101e, 102e, 105e, 107e, 111e, 108e Anode side second outlet,
101f, 108f, 102f, 105f, 107f, 111f Cathode side first inlet,
101g, 102g, 105g, 107g, 108g, 111g Cathode side second inlet,
101h, 102h, 111h, 105h, 107h, 108h Cathode side first outlet,
101i, 102i, 105i, 107i, 108i, 111i Cathode side second outlet,
101j, 102j, 105j, 107j, 108j, 111j Cathode side third outlet,
112 cover,
113 Contact material,
121 First member,
121a 1st joint surface,
122 Second member,
122a 2nd joint surface,
123 Insulation layer,
130 joint,
150 spring structure,
161 First connection,
162 Second connection,
170 Interfering part,
171 contact area,
172 non-contact area,
175 gap,
V joining line,
AG anode gas,
CG cathode gas,
AR1 1st junction area,
AR2 second junction area,
X Short side (of fuel cell stack),
Y Longitudinal (of fuel cell stack),
Z Stacking direction (of the fuel cell stack).
Claims (13)
前記セルユニットの積層方向に前記セパレータから離間した位置において、前記発電セルを支持する支持部材と、
前記支持部材と前記セパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、前記支持部材と前記セパレータとの間の間隔を規制する絶縁部材と、を有し、
前記絶縁部材は、前記支持部材に接合される第1接合面を備える第1部材と、前記セパレータに接合される第2接合面を備える第2部材と、前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材との間を絶縁する絶縁層と、を有し、
前記第1接合面および前記第2接合面は、前記絶縁部材の平面視において互いに前記平面視に対して直交する方向にずれ、前記第1接合面と前記第2接合面とが重なる領域と重ならない領域とを有する、燃料電池スタック。 The electrolyte is sandwiched between a pair of electrodes from both sides, and a flow path portion, which is a flow passage for the gas, is partitioned between the power generation cell that generates power by the supplied gas and the power generation cell, and the power generation cell is formed. A plurality of cell units having a separator that is in conduction contact with the cell unit are laminated , and the separator has a flat portion and protrusions protruding from the flat portion in opposite directions along the stacking direction of the cell unit. In a fuel cell stack in which the power generation cell and the separator are brought into conduction contact with each other.
A support member that supports the power generation cell at a position separated from the separator in the stacking direction of the cell unit.
It has an insulating member that regulates the distance between the support member and the separator while electrically insulating the support member and the separator.
The insulating member includes a first member having a first joining surface to be joined to the support member, a second member having a second joining surface to be joined to the separator, and the first member and the second member. It has an insulating layer which is arranged between the first member and insulates between the first member and the second member.
The first joint surface and the second joint surface are displaced from each other in a direction orthogonal to the plan view in the plan view of the insulating member, and overlap with a region where the first joint surface and the second joint surface overlap. A fuel cell stack that has an area that does not become .
前記接点材は、粘性または弾性の少なくとも一方を備える第1状態と、前記第1状態において加熱されることによって固化された第2状態と、を備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。 Further having a contact material that increases the contact area between the power generation cell and the separator by filling the gap between the power generation cell and the separator.
13 . The described fuel cell stack.
前記ばね構造は、前記接続部が曲げ変形することによって前記弾発力を発生させる、請求項6に記載の燃料電池スタック。 The insulating member is fixed to the insulating layer and has a connecting portion for connecting the insulating layer and the joint surface.
The fuel cell stack according to claim 6 , wherein the spring structure generates the elastic force by bending and deforming the connection portion.
前記ばね構造は、前記第1部材および前記第2部材が、前記干渉部において生じる前記反力によって弾性変形することによって前記弾発力を発生させる、請求項7に記載の燃料電池スタック。 The insulating member further has an interference portion that causes a reaction force between the first member and the second member by bringing a part of the first member and a part of the second member into contact with each other. death,
The fuel cell stack according to claim 7 , wherein the spring structure generates the elastic force by elastically deforming the first member and the second member by the reaction force generated in the interference portion.
前記干渉部は、前記接合部に並行に配置されている、請求項9に記載の燃料電池スタック。 The insulating member has a joint portion to which the first member and the second member are joined via the insulating layer.
The fuel cell stack according to claim 9 , wherein the interference portion is arranged in parallel with the joint portion.
前記干渉部は、前記接合部に交差する方向に配置されている、請求項9に記載の燃料電池スタック。 The insulating member has a joint portion to which the first member and the second member are joined via the insulating layer.
The fuel cell stack according to claim 9 , wherein the interference portion is arranged in a direction intersecting the joint portion.
前記支持部材に接合される第1接合面を備える第1部材と、前記セパレータに接合される第2接合面を備える第2部材と、前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材との間を絶縁する絶縁層と、を有し、
前記第1接合面および前記第2接合面は、前記絶縁部材の平面視において互いに前記平面視に対して直交する方向にずれ、前記第1接合面と前記第2接合面とが重なる領域と重ならない領域とを有してなり、
前記支持部材と前記セパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、前記支持部材と前記セパレータとの間の間隔を規制する、絶縁部材。 The electrolyte is sandwiched between a pair of electrodes from both sides, and a flow path portion, which is a flow passage for the gas, is partitioned between the power generation cell that generates power by the supplied gas and the power generation cell, and the power generation cell is formed. A plurality of cell units having a separator that is in conduction contact with the electrode and a support member that supports the power generation cell are laminated , and the separator is in the opposite direction from the flat portion and the flat portion along the stacking direction of the cell unit. An insulating member used for a fuel cell stack in which a power generation cell and a separator are brought into conductive contact with each other in the protrusions .
A first member having a first joining surface to be joined to the support member, a second member having a second joining surface to be joined to the separator, and arranged between the first member and the second member. It has an insulating layer that insulates between the first member and the second member.
The first joint surface and the second joint surface are displaced from each other in a direction orthogonal to the plan view in the plan view of the insulating member, and overlap with a region where the first joint surface and the second joint surface overlap. It has an area that does not become
An insulating member that regulates the distance between the support member and the separator while electrically insulating the support member and the separator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017156068A JP7009828B2 (en) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | Insulation material used in fuel cell stacks and fuel cell stacks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017156068A JP7009828B2 (en) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | Insulation material used in fuel cell stacks and fuel cell stacks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019036444A JP2019036444A (en) | 2019-03-07 |
JP7009828B2 true JP7009828B2 (en) | 2022-02-10 |
Family
ID=65637803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017156068A Active JP7009828B2 (en) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | Insulation material used in fuel cell stacks and fuel cell stacks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7009828B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7196773B2 (en) * | 2019-05-31 | 2022-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell |
JP7443278B2 (en) | 2021-02-26 | 2024-03-05 | 日本発條株式会社 | spring member |
WO2023181135A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | 日産自動車株式会社 | Solid oxide fuel cell and method for producing solid oxide fuel cell |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006049195A (en) | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nissan Motor Co Ltd | Insulation sealing structure and fuel cell |
WO2006134849A1 (en) | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
JP2009046329A (en) | 2007-08-15 | 2009-03-05 | Nissan Motor Co Ltd | Method of joining ceramic member to metallic member, method of manufacturing fuel cell stack structure, and fuel cell stack structure |
JP2012109247A (en) | 2011-11-21 | 2012-06-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Solid electrolyte fuel cell joining member |
JP2013054955A (en) | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Interconnector and solid oxide fuel cell stack |
JP2016038984A (en) | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 日本特殊陶業株式会社 | Solid oxide electrochemical device |
WO2016147799A1 (en) | 2015-03-17 | 2016-09-22 | 住友精密工業株式会社 | Fuel cell |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03257760A (en) * | 1990-03-08 | 1991-11-18 | Nkk Corp | Solid electrolyte type fuel cell |
-
2017
- 2017-08-10 JP JP2017156068A patent/JP7009828B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006049195A (en) | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nissan Motor Co Ltd | Insulation sealing structure and fuel cell |
WO2006134849A1 (en) | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
JP2009046329A (en) | 2007-08-15 | 2009-03-05 | Nissan Motor Co Ltd | Method of joining ceramic member to metallic member, method of manufacturing fuel cell stack structure, and fuel cell stack structure |
JP2013054955A (en) | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Interconnector and solid oxide fuel cell stack |
JP2012109247A (en) | 2011-11-21 | 2012-06-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Solid electrolyte fuel cell joining member |
JP2016038984A (en) | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 日本特殊陶業株式会社 | Solid oxide electrochemical device |
WO2016147799A1 (en) | 2015-03-17 | 2016-09-22 | 住友精密工業株式会社 | Fuel cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019036444A (en) | 2019-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2015108012A1 (en) | Fuel cell cassette and fuel cell stack | |
JP5679893B2 (en) | Solid oxide fuel cell and method for producing the same | |
JP7009828B2 (en) | Insulation material used in fuel cell stacks and fuel cell stacks | |
JP6493549B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP6781188B2 (en) | Electrochemical reaction unit and electrochemical reaction cell stack | |
CN107534167B (en) | Fuel cell power generation unit and fuel cell stack | |
JP7035367B2 (en) | Fuel cell unit, fuel cell stack and fuel cell | |
JP6806256B2 (en) | Fuel cell stack | |
JPWO2019106765A1 (en) | Fuel cell stack | |
JP6933040B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP7070017B2 (en) | How to reinforce the cell unit and metal support cell | |
JP6805203B2 (en) | Electrochemical reaction unit and electrochemical reaction cell stack | |
JP6850895B2 (en) | Spring member, fuel cell unit and fuel cell stack | |
JP6854355B2 (en) | How to manufacture spring members, fuel cell units, fuel cell stacks and fuel cell stacks | |
JP6933039B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP7023898B2 (en) | Electrochemical reaction cell stack | |
JP6231388B2 (en) | Fuel cell cassette and fuel cell stack | |
JP2019200876A (en) | Electrochemical reaction unit and electrochemical reaction cell stack | |
JP7261210B2 (en) | Gas passage member and electrochemical reaction cell stack structure | |
JP6927309B2 (en) | Fuel cell stack structure and thermal strain absorption method for fuel cell stack | |
JP7040254B2 (en) | A method for manufacturing a laminated joint of metal parts and a laminated joint of metal parts | |
WO2019106766A1 (en) | Fuel cell stack | |
JP7095425B2 (en) | Solid oxide fuel cell cell unit and solid oxide fuel cell | |
JP2019186147A (en) | Electrochemical reaction unit and electrochemical reaction cell stack | |
JP2023139360A (en) | complex |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200608 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210702 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210824 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210922 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211214 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211227 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7009828 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |