JPH08115737A - 高分子電解質型燃料電池のセルスタック締結方法 - Google Patents
高分子電解質型燃料電池のセルスタック締結方法Info
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- JPH08115737A JPH08115737A JP6277035A JP27703594A JPH08115737A JP H08115737 A JPH08115737 A JP H08115737A JP 6277035 A JP6277035 A JP 6277035A JP 27703594 A JP27703594 A JP 27703594A JP H08115737 A JPH08115737 A JP H08115737A
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- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 21
- 241001247986 Calotropis procera Species 0.000 claims description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
- H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【目的】 セルスタック全面にわたって均一な締付力が
得られ、触媒電極と高分子電解質層間のプロトン導電性
を確保でき、締付力調整が容易な高分子電解質型燃料電
池のセルスタック締結方法を提供する。 【構成】 セルスタックを一側の大型の締結板と他側の
小型の締結板との間に配し、四隅を締結ボルト、ナット
にて締結し、前記小型の締結板の外面中央に弾性体を配
し、その外側に大型の締結板を配し、この大型の締結板
と前記の大型の締結板との四隅を締結ボルト、ナットに
て締結することを特徴とする高分子電解質型燃料電池の
セルスタック締結方法。
得られ、触媒電極と高分子電解質層間のプロトン導電性
を確保でき、締付力調整が容易な高分子電解質型燃料電
池のセルスタック締結方法を提供する。 【構成】 セルスタックを一側の大型の締結板と他側の
小型の締結板との間に配し、四隅を締結ボルト、ナット
にて締結し、前記小型の締結板の外面中央に弾性体を配
し、その外側に大型の締結板を配し、この大型の締結板
と前記の大型の締結板との四隅を締結ボルト、ナットに
て締結することを特徴とする高分子電解質型燃料電池の
セルスタック締結方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子電解質型燃料電
池のセルスタック締結方法の改良に関する。
池のセルスタック締結方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池のセルスタックを締結す
る方法としては、図４に示すように上下２枚の締結板
１、１′にてセルスタック２を挾んでボルト３、ナット
４にて締結する方法（先行技術文献として特開昭６０−
２０４７４号公報第２図参照）と、図５に示すように上
下２枚の締結板１、１′にて片側中央部に球５を先端に
有する棒６をコイルスプリング、空気圧シリンダ、油圧
シリンダ等の加圧装置７を介在してセルスタック２を挾
んでボルト３、ナット４にて締結する方法（先行技術文
献として特開昭６０−２０４７４号公報第５図参照）と
がある。
る方法としては、図４に示すように上下２枚の締結板
１、１′にてセルスタック２を挾んでボルト３、ナット
４にて締結する方法（先行技術文献として特開昭６０−
２０４７４号公報第２図参照）と、図５に示すように上
下２枚の締結板１、１′にて片側中央部に球５を先端に
有する棒６をコイルスプリング、空気圧シリンダ、油圧
シリンダ等の加圧装置７を介在してセルスタック２を挾
んでボルト３、ナット４にて締結する方法（先行技術文
献として特開昭６０−２０４７４号公報第５図参照）と
がある。
【０００３】ところで前者の方法では、ボルト３のみの
締付力による為、締付力が過大になると、図６に示すよ
うに上下２枚の締結板１、１′の中央部が外方に円弧状
に弯曲してしまい、それに従ってセルスタック２も変形
する。また後者の方法では、加圧装置７の加圧力が過大
になると、図７に示すように片側の締結板１が円弧状に
縮み、それに従ってセルスタック２も変形する。このよ
うに従来のセルスタック締結方法ではセルスタック２全
面にわたって均一な加圧力が得られない為、触媒電極と
高分子電解質層間のプロトン導電性が不充分であり、高
出力が得られなかった。また、締付力の調整が困難な
為、僅かなボルト３の締め込み量によって大きく荷重が
変化した。
締付力による為、締付力が過大になると、図６に示すよ
うに上下２枚の締結板１、１′の中央部が外方に円弧状
に弯曲してしまい、それに従ってセルスタック２も変形
する。また後者の方法では、加圧装置７の加圧力が過大
になると、図７に示すように片側の締結板１が円弧状に
縮み、それに従ってセルスタック２も変形する。このよ
うに従来のセルスタック締結方法ではセルスタック２全
面にわたって均一な加圧力が得られない為、触媒電極と
高分子電解質層間のプロトン導電性が不充分であり、高
出力が得られなかった。また、締付力の調整が困難な
為、僅かなボルト３の締め込み量によって大きく荷重が
変化した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、セル
スタック全面にわたって均一な締付力が得られ、触媒電
極と高分子電解質層間のプロトン導電性を確保でき、締
付力調整が容易な高分子電解質型燃料電池のセルスタッ
ク締結方法を提供しようとするものである。
スタック全面にわたって均一な締付力が得られ、触媒電
極と高分子電解質層間のプロトン導電性を確保でき、締
付力調整が容易な高分子電解質型燃料電池のセルスタッ
ク締結方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の高分子電解質型燃料電池のセルスタック締結
方法の１つは、セルスタックを一側の大型の締結板と他
側の締結板との間に配し、四隅を締結ボルト、ナットに
て締結し、前記小型の締結板の外面中央に弾性体を配
し、その外側に大型の締結板を配し、この大型の締結板
と前記の大型の締結板との四隅を締結ボルト、ナットに
て締結することを特徴とするものである。本発明の高分
子電解質型燃料電池のセルスタック締結方法の他の１つ
は、セルスタックを両側の小型の締結板との間に配し、
四隅を締結ボルト、ナットにて締結し、その両側に小型
の締結板の外面中央に夫々弾性体を配し、その両外側に
大型の締結板を配し、この両外側の大型の締結板の四隅
を締結ボルト、ナットにて締結することを特徴とするも
のである。上記２つのセルスタック締結方法に於いて、
セルスタック内部に積層された電極部と接するセルスタ
ックプレートの実面積で加圧力を割った値は、10〜 500
kgf/cm2 の圧力であることが好ましい。また、弾性体と
してはコイルバネやゴムブッシュが安価であり、入手し
やすいことより好ましい。
の本発明の高分子電解質型燃料電池のセルスタック締結
方法の１つは、セルスタックを一側の大型の締結板と他
側の締結板との間に配し、四隅を締結ボルト、ナットに
て締結し、前記小型の締結板の外面中央に弾性体を配
し、その外側に大型の締結板を配し、この大型の締結板
と前記の大型の締結板との四隅を締結ボルト、ナットに
て締結することを特徴とするものである。本発明の高分
子電解質型燃料電池のセルスタック締結方法の他の１つ
は、セルスタックを両側の小型の締結板との間に配し、
四隅を締結ボルト、ナットにて締結し、その両側に小型
の締結板の外面中央に夫々弾性体を配し、その両外側に
大型の締結板を配し、この両外側の大型の締結板の四隅
を締結ボルト、ナットにて締結することを特徴とするも
のである。上記２つのセルスタック締結方法に於いて、
セルスタック内部に積層された電極部と接するセルスタ
ックプレートの実面積で加圧力を割った値は、10〜 500
kgf/cm2 の圧力であることが好ましい。また、弾性体と
してはコイルバネやゴムブッシュが安価であり、入手し
やすいことより好ましい。
【０００６】
【作用】上記の本発明の高分子電解質型燃料電池のセル
スタック締結方法は、上下２枚の締結板によりセルスタ
ックを締結すると共にその片側又は両側の中央部に弾性
体を介してその外側よりさらに別の締結板にて締結する
のであるから、セルスタックは全面にわたって均一な締
付力が得られ、触媒電極と高分子電解質層間のプロトン
導電性を十分に確保できる。また、弾性体により適度の
変位量を吸収できて、ボルトの僅かな締め込み量により
荷重が大きく変化することが無く、締付力の調整が容易
である。
スタック締結方法は、上下２枚の締結板によりセルスタ
ックを締結すると共にその片側又は両側の中央部に弾性
体を介してその外側よりさらに別の締結板にて締結する
のであるから、セルスタックは全面にわたって均一な締
付力が得られ、触媒電極と高分子電解質層間のプロトン
導電性を十分に確保できる。また、弾性体により適度の
変位量を吸収できて、ボルトの僅かな締め込み量により
荷重が大きく変化することが無く、締付力の調整が容易
である。
【０００７】
【実施例】本発明の高分子電解質型燃料電池のセルスタ
ック締結方法の一実施例を図１によって説明すると、セ
ルスタック２を下側の大型の締結板１′と上側の小型の
締結板８との間に配し、四隅を締結ボルト９、ナット10
にて締結する。そして上側の小型の締結板８の上面中央
に、弾性体、本例の場合、コイルバネ11を配し、その上
に上側の大型の締結板１を配し、この締結板１とを下側
の締結板１′との四隅を締結ボルト３、ナット４にて締
結する。この時のセルスタック内部の積層された電極部
とバイポーラプレートの締付力は 100kgf/cm2 であっ
た。
ック締結方法の一実施例を図１によって説明すると、セ
ルスタック２を下側の大型の締結板１′と上側の小型の
締結板８との間に配し、四隅を締結ボルト９、ナット10
にて締結する。そして上側の小型の締結板８の上面中央
に、弾性体、本例の場合、コイルバネ11を配し、その上
に上側の大型の締結板１を配し、この締結板１とを下側
の締結板１′との四隅を締結ボルト３、ナット４にて締
結する。この時のセルスタック内部の積層された電極部
とバイポーラプレートの締付力は 100kgf/cm2 であっ
た。
【０００８】次に他の実施例を図２によって説明する
と、セルスタック２を下側の小型の締結板８′と上側の
小型の締結板８との間に配し、四隅を締結ボルト９、ナ
ット10にて締結する。そして上側の小型の締結板８の上
面中央と、下側の小型の締結板８′の下面中央に、夫々
弾性体、本例の場合ゴムブッシュ14を配し、その上下両
側に大型の締結板１、１′を配し、この上下両側の締結
板１、１′の四隅を締結ボルト３、ナット４にて締結す
る。この時のセルスタック内部の積層された電極部とバ
イポーラプレートの締付力は 300kgf/cm2 であった。
と、セルスタック２を下側の小型の締結板８′と上側の
小型の締結板８との間に配し、四隅を締結ボルト９、ナ
ット10にて締結する。そして上側の小型の締結板８の上
面中央と、下側の小型の締結板８′の下面中央に、夫々
弾性体、本例の場合ゴムブッシュ14を配し、その上下両
側に大型の締結板１、１′を配し、この上下両側の締結
板１、１′の四隅を締結ボルト３、ナット４にて締結す
る。この時のセルスタック内部の積層された電極部とバ
イポーラプレートの締付力は 300kgf/cm2 であった。
【０００９】上記実施例で判るようにセルスタック２を
上下２枚の締結板８、８′（又は１′）により挾んで締
結すると共にその両側又は片側の中央部に弾性体である
コイルバネやゴムブッシュ14を介してその外側よりさら
に上下の締結板１、１′にて締結するので、セルスタッ
ク２は全面にわたって均一な締付力が得られ、触媒電極
と高分子電解質層間のプロトン導電性を十分に確保で
き、しかも触媒電極とバイポーラプレートとの密着にむ
らが生じないので、電池特性が向上し、燃料電池の内部
抵抗が低下する。また弾性体であるコイルバネやゴムブ
ッシュにより適度の変位量を吸収できて、締結ボルト
３、９の僅かな締め込み量により荷重が大きく変化する
ことが無く、締付力の調整が容易である。さらに、セル
スタックに温度変化が生じてもガス洩れが無く、長時間
使用による温度変化でも劣化を抑えることができる。
尚、上記実施例では弾性体にコイルバネやゴムブッシュ
を用いているが、これに限るものではなく、流体圧シリ
ンダ等他の弾性体でも良いものである。また、各締結板
１、１′、８、８′を締結する締結ボルト３、９の外側
におけるナット４、10と締結板１、１′、８、８′との
間に、図３に示すようにワッシャ12を介して弾性体13を
嵌装しても良い。
上下２枚の締結板８、８′（又は１′）により挾んで締
結すると共にその両側又は片側の中央部に弾性体である
コイルバネやゴムブッシュ14を介してその外側よりさら
に上下の締結板１、１′にて締結するので、セルスタッ
ク２は全面にわたって均一な締付力が得られ、触媒電極
と高分子電解質層間のプロトン導電性を十分に確保で
き、しかも触媒電極とバイポーラプレートとの密着にむ
らが生じないので、電池特性が向上し、燃料電池の内部
抵抗が低下する。また弾性体であるコイルバネやゴムブ
ッシュにより適度の変位量を吸収できて、締結ボルト
３、９の僅かな締め込み量により荷重が大きく変化する
ことが無く、締付力の調整が容易である。さらに、セル
スタックに温度変化が生じてもガス洩れが無く、長時間
使用による温度変化でも劣化を抑えることができる。
尚、上記実施例では弾性体にコイルバネやゴムブッシュ
を用いているが、これに限るものではなく、流体圧シリ
ンダ等他の弾性体でも良いものである。また、各締結板
１、１′、８、８′を締結する締結ボルト３、９の外側
におけるナット４、10と締結板１、１′、８、８′との
間に、図３に示すようにワッシャ12を介して弾性体13を
嵌装しても良い。
【００１０】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の高分子
電解質型燃料電池のセルスタック締結方法によれば、セ
ルスタック全面にわたって均一な締付力が得られ、触媒
電極と高分子電解質層間のプロトン導電性を十分に確保
でき、高出力が得られる。しかも触媒電極とバイポーラ
プレートとの密着にむらが生じないので、電池性能が向
上し、燃料電池の内部抵抗が低下する。また、弾性体に
より適度の変位量を吸収できて、締結ボルトの僅かな締
め込み量により荷重が大きく変化することが無く、締付
力の調整が容易である。さらに、セルスタックに温度変
化が生じてもガス洩れが無く、長時間使用による温度変
化でも劣化を抑えることができる。
電解質型燃料電池のセルスタック締結方法によれば、セ
ルスタック全面にわたって均一な締付力が得られ、触媒
電極と高分子電解質層間のプロトン導電性を十分に確保
でき、高出力が得られる。しかも触媒電極とバイポーラ
プレートとの密着にむらが生じないので、電池性能が向
上し、燃料電池の内部抵抗が低下する。また、弾性体に
より適度の変位量を吸収できて、締結ボルトの僅かな締
め込み量により荷重が大きく変化することが無く、締付
力の調整が容易である。さらに、セルスタックに温度変
化が生じてもガス洩れが無く、長時間使用による温度変
化でも劣化を抑えることができる。
【図１】本発明の高分子電解質型燃料電池のセルスタッ
ク締結方法の一実施例を示す図である。
ク締結方法の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の高分子電解質型燃料電池のセルスタッ
ク締結方法の他の実施例を示す図である。
ク締結方法の他の実施例を示す図である。
【図３】本発明の高分子電解質型燃料電池のセルスタッ
ク締結方法の部分的変更例を示す図である。
ク締結方法の部分的変更例を示す図である。
【図４】従来の燃料電池のセルスタック締結方法の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】従来の燃料電池のセルスタック締結方法の他の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】図４の締結方法における締付力過大時の状態を
示す図である。
示す図である。
【図７】図５の締付方法における締付力過大時の状態を
示す図である。
示す図である。
１ 大型の締結板 １′ 大型の締結板 ２ セルスタック ３ 締結ボルト ４ ナット ８ 小型の締結板 ８′ 小型の締結板 ９ 締結ボルト 10 ナット 11 コイルバネ（弾性体） 14 ゴムブッシュ（弾性体）
Claims (5)
- 【請求項１】 セルスタックを一側の大型の締結板と他
側の小型の締結板との間に配し、四隅を締結ボルト、ナ
ットにて締結し、前記小型の締結板の外面中央に弾性体
を配し、その外側に大型の締結板を配し、この大型の締
結板と前記の大型の締結板との四隅を締結ボルト、ナッ
トにて締結することを特徴とする高分子電解質型燃料電
池のセルスタック締結方法。 - 【請求項２】 セルスタックを両側の小型の締結板との
間に配し、四隅を締結ボルト、ナットにて締結し、その
両側の小型の締結板の外面中央に夫々弾性体を配し、そ
の両外側に大型の締結板を配し、この両外側の大型の締
結板の四隅を締結ボルト、ナットにて締結することを特
徴とする高分子電解質型燃料電池のセルスタック締結方
法。 - 【請求項３】 セルスタック内部に積層された電極部と
接するセルスタックプレートの実面積で加圧力を割った
値が、10〜 500kgf/cm2 の圧力であることを特徴とする
請求項１又は２記載の高分子電解質型燃料電池のセルス
タック締結方法。 - 【請求項４】 上記弾性体がコイルバネである請求項
１、２又は３記載の高分子電解質型燃料電池のセルスタ
ック締結方法。 - 【請求項５】 上記弾性体がゴムブッシュである請求項
１、２又は３記載の高分子電解質型燃料電池のセルスタ
ック締結方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6277035A JPH08115737A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 高分子電解質型燃料電池のセルスタック締結方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6277035A JPH08115737A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 高分子電解質型燃料電池のセルスタック締結方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08115737A true JPH08115737A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=17577876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6277035A Pending JPH08115737A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 高分子電解質型燃料電池のセルスタック締結方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08115737A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007113707A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Nhk Spring Co Ltd | 固定装置及び固定構造 |
| WO2007148770A1 (ja) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池 |
| EP2169754A1 (en) | 2003-03-06 | 2010-03-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| US8273492B2 (en) | 2004-12-22 | 2012-09-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Load applying mechanism in a fuel cell system |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP6277035A patent/JPH08115737A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2169754A1 (en) | 2003-03-06 | 2010-03-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| US7833678B2 (en) | 2003-03-06 | 2010-11-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| US8273492B2 (en) | 2004-12-22 | 2012-09-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Load applying mechanism in a fuel cell system |
| JP2007113707A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Nhk Spring Co Ltd | 固定装置及び固定構造 |
| WO2007148770A1 (ja) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池 |
| US7951502B2 (en) | 2006-06-20 | 2011-05-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
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