JPWO2010082589A1 - 燃料電池スタック - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (14)
- 電解質(22)の両側に一対の電極(24、26)が設けられる電解質・電極構造体(16a)と平面が矩形状の金属セパレータ(14)とが積層されるとともに、前記金属セパレータ(14)の電極対向面には、前記電極(24)に沿って燃料ガス又は酸化剤ガスである反応ガスを供給する波形状ガス流路(36)が設けられる発電ユニット(12)を備え、前記発電ユニット(12)の間に前記波形状ガス流路(36)の裏面形状である冷却媒体流路(44)を形成して該発電ユニット(12)が互いに積層される燃料電池スタックであって、
前記金属セパレータ(14)の互いに対向する一方の2辺には、積層方向に貫通し、前記反応ガスを流すための反応ガス入口連通孔(30a、32a)及び反応ガス出口連通孔(30b、32b)が設けられ、
前記金属セパレータ(14)の互いに対向する他方の2辺には、前記積層方向に貫通し、少なくとも前記反応ガス入口連通孔(30a、32a)又は前記反応ガス出口連通孔(30b、32b)に近接するとともに、それぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための一対の冷却媒体入口連通孔(34a)及び一対の冷却媒体出口連通孔(34b)が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記金属セパレータ(14)は、縦長形状を有し、
前記金属セパレータ(14)の長辺の一端側に、前記反応ガス入口連通孔である酸化剤ガス入口連通孔(30a)及び燃料ガス入口連通孔(32a)が設けられ、
前記金属セパレータ(14)の長辺の他端側に、前記反応ガス出口連通孔である酸化剤ガス出口連通孔(30b)及び燃料ガス出口連通孔(32b)が設けられるとともに、
前記金属セパレータ(14)の前記酸化剤ガス入口連通孔(30a)及び前記燃料ガス入口連通孔(32a)の前記波形状ガス流路(36)側の近傍に、一対の前記冷却媒体入口連通孔(34a)又は一対の前記冷却媒体出口連通孔(34b)が短辺方向に振り分けて設けられ、
前記金属セパレータ(14)の前記酸化剤ガス出口連通孔(30b)及び前記燃料ガス出口連通孔(32b)の前記波形状ガス流路(36)側の近傍に、一対の前記冷却媒体出口連通孔(34b)又は一対の前記冷却媒体入口連通孔(34a)が短辺方向に振り分けて設けられることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1又は2記載の燃料電池スタックにおいて、前記金属セパレータ(14)は、重力方向に長尺な縦長形状を有するとともに、
前記金属セパレータ(14)及び前記電解質・電極構造体(16a)は、水平方向に積層されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記金属セパレータ(104)は、縦長形状を有し、
前記金属セパレータ(104)の長辺の一端側に、前記反応ガス入口連通孔である酸化剤ガス入口連通孔(30a)及び前記反応ガス出口連通孔である燃料ガス出口連通孔(32b)が設けられ、
前記金属セパレータ(104)の長辺の他端側に、前記反応ガス出口連通孔である酸化剤ガス出口連通孔(30b)及び前記反応ガス入口連通孔である燃料ガス入口連通孔(32a)が設けられるとともに、
前記金属セパレータ(104)の前記酸化剤ガス入口連通孔(30a)及び前記燃料ガス出口連通孔(32b)の前記波形状ガス流路(36)側の近傍に、一対の前記冷却媒体入口連通孔(34a)又は一対の前記冷却媒体出口連通孔(34b)が短辺方向に振り分けて設けられ、
前記金属セパレータ(104)の前記酸化剤ガス出口連通孔(30b)及び前記燃料ガス入口連通孔(32a)の前記波形状ガス流路(36)側の近傍に、一対の前記冷却媒体出口連通孔(34b)又は一対の前記冷却媒体入口連通孔(34a)が短辺方向に振り分けて設けられることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1又は4記載の燃料電池スタックにおいて、前記金属セパレータ(114)は、水平方向に長尺な縦長形状を有するとともに、
前記金属セパレータ(114)及び前記電解質・電極構造体(116a)は、重力方向に積層されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記波形状ガス流路(36)と前記反応ガス入口連通孔(32a)との連結部位に入口バッファ部(38)が設けられ、
前記波形状ガス流路(36)と前記反応ガス出口連通孔(32b)との連結部位に出口バッファ部(40)が設けられるとともに、
前記冷却媒体流路(44)は、少なくとも前記出口バッファ部(40)の裏面形状部分にわたって前記冷却媒体を流すことを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項2記載の燃料電池スタックにおいて、一対の前記冷却媒体入口連通孔(34a)及び一対の前記冷却媒体出口連通孔(34b)は、少なくとも前記酸化剤ガス入口連通孔(30a)又は前記酸化剤ガス出口連通孔(30b)の開口外側端部と、少なくとも前記燃料ガス入口連通孔(32a)又は前記燃料ガス出口連通孔(32b)の開口外側端部との短辺方向に沿った離間間隔内に配置されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 電解質(22)の両側に一対の電極(24、26)が設けられる電解質・電極構造体(16a)と平面が矩形状のセパレータ(14)とが積層されるとともに、前記セパレータ(14)の電極対向面には、前記電極(24)に沿って燃料ガス又は酸化剤ガスである反応ガスを供給するガス流路(36)が設けられる発電ユニット(12)を備え、前記発電ユニット(12)の間に冷却媒体流路(44)を形成して該発電ユニット(12)が互いに積層される燃料電池スタックであって、
前記セパレータ(14)の互いに対向する一方の2辺には、積層方向に貫通し、前記反応ガスを流すための反応ガス入口連通孔(30a、32a)及び反応ガス出口連通孔(30b、32b)が設けられ、
前記セパレータ(14)の互いに対向する他方の2辺には、前記積層方向に貫通し、少なくとも前記反応ガス入口連通孔(30a、32a)又は前記反応ガス出口連通孔(30b、32b)に近接するとともに、それぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための一対の冷却媒体入口連通孔(34a)及び一対の冷却媒体出口連通孔(34b)が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項8記載の燃料電池スタックにおいて、前記セパレータ(14)は、縦長形状を有するとともに、
短辺側には、前記反応ガス入口連通孔(30a、32a)及び反応ガス出口連通孔(30b、32b)が設けられ、
長辺側には、互いに対向する辺に前記冷却媒体入口連通孔(34a)と前記冷却媒体出口連通孔(34b)とが設けられることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項9記載の燃料電池スタックにおいて、前記冷却媒体入口連通孔(34a)及び前記冷却媒体出口連通孔(34b)は、前記長辺方向に沿って延在する縦長形状を有することを特徴とする燃料電池スタック。
- 電解質(22)の両側に一対の電極(24、26)が設けられる電解質・電極構造体(156a)と平面が矩形状の金属セパレータ(154)とが積層される複数の発電ユニット(152)を備え、前記発電ユニット(152)の互いに対向する一方の2辺には、積層方向に貫通し、反応ガス入口連通孔(30a、32a)及び反応ガス出口連通孔(30b、32b)が設けられるとともに、前記発電ユニット(152)の互いに対向する他方の2辺には、前記積層方向に貫通し、前記反応ガス入口連通孔(30a、32a)に近接する冷却媒体入口連通孔(34a)、及び前記反応ガス出口連通孔(30b、32b)に近接する冷却媒体出口連通孔(34b)が設けられる燃料電池スタックであって、
一方の金属セパレータ(160)の電極対向面には、前記電極(126)に沿って一方の反応ガスである酸化剤ガスを供給する波形状酸化剤ガス流路溝(176a)が設けられるとともに、他方の金属セパレータ(154)の電極対向面には、前記電極(24)に沿って他方の反応ガスである燃料ガスを供給する波形状燃料ガス流路溝(162a)が設けられ、
互いに隣接する前記発電ユニット(152)間には、前記波形状酸化剤ガス流路溝(176a)の裏面凸形状と前記波形状燃料ガス流路溝(162a)の裏面凸形状とにより冷却媒体流路(168)が形成され、
各裏面凸形状は、前記冷却媒体入口連通孔(34a)側の上流領域及び前記冷却媒体出口連通孔(34b)側の下流領域で、互いに異なる位相に設定され、且つ冷却媒体の流れ方向が少なくとも前記酸化剤ガス又は前記燃料ガスの流れ方向と同一な中流領域で、互いに同一の位相に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項11記載の燃料電池スタックにおいて、前記波形状酸化剤ガス流路溝(176a)又は前記波形状燃料ガス流路溝(162a)は、前記上流領域及び前記下流領域と前記中流領域との間で位相が反転する位相反転部位を有することを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項11記載の燃料電池スタックにおいて、前記波形状酸化剤ガス流路溝(176a)又は前記波形状燃料ガス流路溝(162a)は、前記上流領域及び前記下流領域と前記中流領域との間で半位相ずらした直線部位(208a、208b)を有することを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項11〜13のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記金属セパレータ(154)は、縦長形状を有し、
前記金属セパレータ(154)の長辺の上端側に、前記反応ガス入口連通孔である前記酸化剤ガス入口連通孔(30a)及び前記燃料ガス入口連通孔(32a)が設けられ、
前記金属セパレータ(154)の長辺の下端側に、前記反応ガス出口連通孔である前記酸化剤ガス出口連通孔(30b)及び前記燃料ガス出口連通孔(32b)が設けられるとともに、
前記金属セパレータ(154)の短辺の両側に、前記酸化剤ガス入口連通孔(30a)及び前記燃料ガス入口連通孔(32a)に隣接して一対の前記冷却媒体入口連通孔(34a)と、
前記酸化剤ガス出口連通孔(30b)及び前記燃料ガス出口連通孔(32b)に隣接して一対の前記冷却媒体出口連通孔(34b)と、
が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
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