JP7479338B2 - インターコネクタ-電気化学反応単セル複合体、および、電気化学反応セルスタック - Google Patents
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Description
A-1.構成:
(燃料電池スタック100の構成)
図1は、本実施形態における燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図であり、図2は、図1のII-IIの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図であり、図3は、図1のIII-IIIの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を「上方向」といい、Z軸負方向を「下方向」というものとするが、燃料電池スタック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図4以降についても同様である。なお、上下方向(Z軸方向)は、特許請求の範囲における第1の方向の一例である。燃料電池スタック100は、特許請求の範囲における電気化学反応セルスタックの一例である。
一対のエンドプレート104,106は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート104は、最も上に位置する発電単位102の上側に配置され、他方のエンドプレート106は、最も下に位置する発電単位102の下側に配置されている。一対のエンドプレート104,106によって複数の発電単位102が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート104は、燃料電池スタック100のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート106は、燃料電池スタック100のマイナス側の出力端子として機能する。
図4は、図2に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図であり、図5は、図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のYZ断面構成を示す説明図である。
図2および図4に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド161の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して酸化剤ガスOGが供給されると、酸化剤ガスOGは、ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して酸化剤ガス供給マニホールド161に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド161から各発電単位102の酸化剤ガス供給連通孔132を介して、空気室166に供給される。また、図3および図5に示すように、燃料ガス供給マニホールド171の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して燃料ガスFGが供給されると、燃料ガスFGは、ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して燃料ガス供給マニホールド171に供給され、燃料ガス供給マニホールド171から各発電単位102の燃料ガス供給連通孔142を介して、燃料室176に供給される。
燃料極側集電体144は、はみ出し部分148(第1のはみ出し部分148A、第2のはみ出し部分148B)を備えている。図4に示すように、第1のはみ出し部分148Aは、電極接触部145に隣接するとともに上下方向視でスペーサー149から、上下方向に直交する方向(図4ではX軸負方向)にはみ出すように延びている。図5に示すように、第2のはみ出し部分148Bは、電極接触部145に隣接するとともに上下方向視でスペーサー149から、上下方向に直交する方向(図5ではY軸方向)にはみ出すように延びている。なお、燃料極側集電体144は、特許請求の範囲における導電部材の一例であり、電極接触部145は、特許請求の範囲における保持部分の一例である。発電単位102に備えられた一対のインターコネクタ150の内、下側のインターコネクタ150は、特許請求の範囲における燃料極側に配置されたインターコネクタの一例である。次に、第1のはみ出し部分148Aと第2のはみ出し部分148Bとについて、それぞれ説明する。
図6は、単セル110の一部分(図4のX1部)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。図4および図6に示すように、第1のはみ出し部分148Aは、電極接触部145のうち、連接部147に接続する側とは反対側(X軸負方向側)に接続されている。本実施形態では、第1のはみ出し部分148Aは、スペーサー149の長手方向(Y軸方向)に沿って延びている。なお、第1のはみ出し部分148Aについて、X軸負方向が、特許請求の範囲における第2の方向の一例であり、スペーサー149の長手方向(Y軸方向)は、特許請求の範囲における第3の方向の一例である。
図7は、単セル110の一部分(図5のX2部)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。図5および図7に示すように、第2のはみ出し部分148Bは、電極接触部145のうち、連接部147に沿った方向の両側(Y軸負方向側)にそれぞれ接続されている。換言すれば、第2のはみ出し部分148Bは、電極接触部145のうち、燃料ガスFGの流れの上流側と下流側にそれぞれ接続されている。本実施形態では、各第2のはみ出し部分148Bは、スペーサー149の短手方向(X軸方向)に沿って延びている。なお、第2のはみ出し部分148Bについて、Y軸負方向が、特許請求の範囲における第2の方向の一例であり、スペーサー149の短手方向(X軸方向)は、特許請求の範囲における第3の方向の一例である。
以上説明したように、本実施形態における燃料電池スタック100では、燃料極側集電体144が有するはみ出し部分148(148A,148B)の少なくとも一部は、スペーサー149から離間している。そのため、はみ出し部分148とスペーサー149との間に隙間がない構成に比べて、例えばはみ出し部分148とスペーサー149との熱膨張差に起因する位置ずれ等に起因して燃料極側集電体144が損傷することを抑制することができる。
図8は、実施形態の変形例における単セル110の一部分(図4のX1部)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。図8に示すように、本変形例では、スペーサー149の長手方向(Y軸方向)視で、燃料極側集電体144の第3のはみ出し部分148Cは、下側のインターコネクタ150側に山なりになるように折れ曲がった形状である。
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
Claims (5)
- 電解質層と、前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルと、
前記電気化学反応単セルの前記空気極側または前記燃料極側に配置されたインターコネクタと、
前記電気化学反応単セルと前記インターコネクタとの間に配置されたスペーサーと、
前記電気化学反応単セルと前記インターコネクタとを電気的に接続する導電部材と、を備えるインターコネクタ-電気化学反応単セル複合体において、
前記導電部材は、
前記電気化学反応単セルと前記スペーサーとの間に保持される保持部分と、
前記保持部分に隣接するとともに前記第1の方向視で前記スペーサーから、前記第1の方向に直交する第2の方向にはみ出すはみ出し部分であって、前記インターコネクタとの導電経路を形成する導通面を有する、はみ出し部分と、を有し、
前記はみ出し部分の少なくとも一部は、前記スペーサーから離間しており、かつ、
前記第1の方向と前記第2の方向との両方に直交する第3の方向視で、
前記導電部材の前記はみ出し部分において、前記はみ出し部分と前記保持部分との境界位置のうち前記スペーサー側の端と、前記導通面のうち前記スペーサー側の端と、の間に位置する表面の全体が、前記はみ出し部分と前記保持部分との境界位置のうち前記スペーサー側の端と、前記導通面のうち前記スペーサー側の端と、を結ぶ第1の仮想直線に対して前記インターコネクタ側に位置していることを特徴とする、インターコネクタ-電気化学反応単セル複合体。 - 請求項1に記載のインターコネクタ-電気化学反応単セル複合体において、
前記はみ出し部分は、少なくとも前記スペーサーのうち、前記インターコネクタ側の端部から離間しており、
前記第3の方向視で、前記導電部材の前記はみ出し部分のうち、前記スペーサーから離間している部分における前記境界位置側の端部と前記第1の方向に沿った第2の仮想直線とがなす第1の角度は、前記はみ出し部分のうち、前記導通面よりも前記スペーサー側に位置して前記スペーサーから離間している部分における前記導通面側の端部と前記第2の方向に沿った第3の仮想直線とがなす第2の角度よりも小さいことを特徴とする、インターコネクタ-電気化学反応単セル複合体。 - 請求項1または請求項2に記載のインターコネクタ-電気化学反応単セル複合体において、
前記第3の方向視で、前記導電部材の前記はみ出し部分は、前記インターコネクタ側に山なりになるように折れ曲がった形状であることを特徴とする、インターコネクタ-電気化学反応単セル複合体。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のインターコネクタ-電気化学反応単セル複合体において、
前記導電部材の前記はみ出し部分の前記第2の方向の長さは、前記第1の方向の長さよりも長いことを特徴とする、インターコネクタ-電気化学反応単セル複合体。 - 前記第1の方向に並べて配列された複数のインターコネクタ-電気化学反応単セル複合体を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数のインターコネクタ-電気化学反応単セル複合体の少なくとも1つは、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のインターコネクタ-電気化学反応単セル複合体であることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
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