WO2014087785A1 - 燃料電池スタック - Google Patents

燃料電池スタック Download PDF

Info

Publication number
WO2014087785A1
WO2014087785A1 PCT/JP2013/080017 JP2013080017W WO2014087785A1 WO 2014087785 A1 WO2014087785 A1 WO 2014087785A1 JP 2013080017 W JP2013080017 W JP 2013080017W WO 2014087785 A1 WO2014087785 A1 WO 2014087785A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
seal
voltage
seal plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/080017
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
杉野　学
和弘 影山
阿部　光高
Original Assignee
日産自動車株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Priority to CN201380060188.2A priority Critical patent/CN104798239B/zh
Priority to EP13860320.4A priority patent/EP2928002B1/en
Priority to US14/647,345 priority patent/US9373859B2/en
Priority to CA2892472A priority patent/CA2892472C/en
Priority to JP2014551001A priority patent/JP5885006B2/ja
Publication of WO2014087785A1 publication Critical patent/WO2014087785A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • 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
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • 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
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • 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
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell stack including a cell module formed by stacking a plurality of single cells, and more particularly to improvement of a fuel cell stack having a voltage measuring function for each single cell or cell module.
  • Patent Document 1 Conventionally, as a fuel cell stack as described above, there is one described in Patent Document 1, for example.
  • the fuel cell stack described in Patent Document 1 is a stack of a plurality of cells (single cells) formed by sandwiching a membrane electrode assembly between a pair of separators.
  • a voltage monitoring connection structure is provided. In such a fuel cell stack, since the cell at the end of the cell stack has only one side of the voltage monitoring connection structure, voltage monitoring cannot be performed.
  • a conductive cover plate having the same shape as the separator is disposed at the end of the cell stack, and a connection structure for voltage monitoring is provided on the cover plate.
  • the fuel cell stack performs voltage monitoring using the connectors between the separators of the adjacent cells, and for the cells at the end of the cell stack, the voltage monitoring is performed using the cover plate connector. The cell voltage can be monitored.
  • the present invention provides a fuel cell stack having a cell module formed by stacking a plurality of single cells, and capable of measuring a voltage at a necessary portion without adding a seal structure separately. It is an object.
  • the fuel cell stack of the present invention forms a cell module by laminating a plurality of single cells formed by sandwiching a membrane electrode assembly between a pair of separators, and laminating a plurality of cell modules by laminating a pair of end plates. It has a structure sandwiched between.
  • the fuel cell stack includes a seal plate for sealing the reaction gas between the cell modules and between the cell module at the stacking end and the end plate, and at least one of the seal plates.
  • the voltage measurement terminals projecting to the outside of the battery are provided on one seal plate, and the above configuration is used as a means for solving the problem.
  • the reaction gas in a fuel cell stack including a cell module formed by laminating a plurality of single cells, the reaction gas can be sealed using the seal structure of the cell module itself, so that a special seal structure is provided. It becomes possible to measure the voltage of the necessary part without adding a separate, which can contribute to cost reduction.
  • FIG. 1 is a schematic external perspective view of a fuel cell stack according to the present invention. It is the top view (A) of the surface of one side explaining the arrangement
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of the seal plate shown in FIG. 2. It is sectional drawing of a cell module. It is the schematic sectional drawing (A) explaining one Embodiment of the fuel cell stack of this invention, and the top view (B) of a seal plate.
  • FIGS. 1 to 5 are diagrams for explaining the configuration of the fuel cell stack
  • FIG. 1 is a schematic external perspective view of the fuel cell stack of the present invention
  • FIG. 2A is a plan view of one surface for explaining the arrangement of the separator, membrane electrode assembly, and seal plate constituting the cell module
  • FIG. 2B is a plan view of the other surface.
  • 3A is an enlarged plan view of the cathode-side separator shown in FIG. 2A
  • FIG. 3B is an enlarged plan view of the membrane electrode assembly (B).
  • 4 is an enlarged plan view of the seal plate shown in FIG. 2
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the cell module.
  • the fuel cell stack A shown in FIG. 1 has a structure in which a plurality of cell modules M are stacked and the stacked body is sandwiched between a pair of end plates 10 and 11.
  • a seal plate P for sealing the reaction gas and / or the cooling fluid is interposed between the cell modules M and between the cell modules M and M at both ends of the stack and the end plates 10 and 11. It is.
  • the cell module M is formed by laminating a plurality of single cells 20, and the outer wall surface thereof is constituted by a flange 32 of a cell frame 30 and an adhesive 9 which will be described later. This prevents water from entering the cell module M and provides electrical insulation.
  • FIG. 1 illustrates an example in which five single cells 20 are laminated and bonded, the number is not limited to that and the adhesive layer is omitted.
  • the single cell 20 is obtained by sandwiching the cell frame 30 shown in FIGS. 2 and 3A with a pair of separators 40 and 41 shown in FIGS. 2 and 3B.
  • the single cell 20 has gas flow paths F1 and F2 for circulating a reaction gas between the cell frame 30 and the separators 40 and 41.
  • the reaction gas is an oxygen-containing gas (cathode gas) and a hydrogen-containing gas (anode gas).
  • the cell frame 30 is an insulating member, specifically made of resin.
  • the cell frame 30 has a rectangular shape in front view as viewed from the stacking direction ⁇ of the single cells 20 and has a constant plate thickness.
  • the flange 32 is formed so as to protrude on both the front and back surfaces over the entire periphery of the formed substrate 31.
  • a membrane electrode assembly 33 is provided at the center portion of the cell frame 30, and manifold portions ML and MR are disposed on both sides (both ends) thereof.
  • the membrane electrode assembly 33 is called MEA (Membrane Electrode Assembly) and has, for example, a structure in which an electrolyte membrane made of a solid polymer is sandwiched between a pair of electrodes.
  • the manifold portions ML and MR are used for inflow and outflow of hydrogen-containing gas, oxygen-containing gas and cooling fluid, respectively. Between the manifold portions ML and MR and the membrane electrode assembly 33, hydrogen-containing gas is contained. Diffuser regions D, D, which are gas or oxygen-containing gas flow regions, are formed.
  • the cooling fluid is water, for example.
  • the manifold part ML on one side consists of manifold holes M1 to M3.
  • the manifold holes M1 to M3 are for oxygen-containing gas supply (M1), cooling fluid supply (M2), and hydrogen-containing gas supply (M3), and form respective flow paths continuously in the stacking direction ⁇ . Yes.
  • the other manifold part MR consists of manifold holes M4 to M6.
  • the manifold holes M4 to M6 are for hydrogen-containing gas discharge (M4), cooling fluid discharge (M5), and oxygen-containing gas discharge (M6). There is no.
  • the supply and discharge may be partially or entirely in a reverse positional relationship.
  • the diffuser region D is formed between each of the cell frame 30 and the separators 40, 41, that is, on both sides of the cell frame 30, and a plurality of protrusions having appropriate shapes (not shown) are arranged at a predetermined interval.
  • FIG. 2A is a view showing one side of the cathode and anode separators 40 and 41, the cell frame 30 and the membrane electrode assembly 33, and the seal plate P1
  • FIG. FIG. 3 is a view showing the other side of each member by turning over the members shown in FIG. 2A around the vertical axis in FIG. 2. Therefore, the members shown in FIG. 2A are sequentially laminated so that the seal plate P1 shown at the bottom is on the upper side. In addition, the members illustrated in FIG. 2B are sequentially stacked so that the cathode-side separator 41 illustrated at the top is on the upper side.
  • the cell frame 30 is provided with adhesive seals 80 continuously on the entire periphery of the outer edge and on the periphery of the manifold holes M1 to M6.
  • the adhesive seal 80 is part of the manifold holes M1 and M6 for supplying and discharging the oxygen-containing gas on the cathode surface of the cell frame 30 shown in FIG.
  • the other manifold holes M2 to M5 are enclosed.
  • the adhesive seal 80 is opened at the portions of the manifold holes M3 and M4 for supplying and discharging the hydrogen-containing gas on the anode surface of the cell frame 30 shown in FIG.
  • the other manifold holes M1, M2, M5 and M6 are surrounded.
  • the separators 40 and 41 are formed by press-molding a metal plate such as stainless steel, for example, and as shown in FIGS. 2 and 3B, the separators 40 and 41 have a size that can be disposed in the inner region of the flange portion 32 of the cell frame 30. It is formed in a horizontal rectangle.
  • the separator 40 (41) has a concave and convex portion 41a (40a) continuous in the longitudinal direction at the central portion facing the membrane electrode assembly 33 as shown in FIG. 41b (40b) and manifold holes M1 to M6 corresponding to the respective manifold holes M1 to M6 of the cell frame 30 are formed at both ends.
  • the separators 40 and 41 are continuously provided with adhesive seals 80 on the entire periphery of the outer edge and on the periphery of the manifold holes M1 to M6.
  • the adhesive seal 80 has manifold holes corresponding to the respective layers as shown in FIGS. 2A and 2B in order to allow the oxygen-containing gas, the hydrogen-containing gas and the cooling fluid to flow between the layers.
  • M1 to M6 are open, and the other manifold holes M1 to M6 are surrounded.
  • the fuel cell stack A includes a cooling fluid flow path (hereinafter referred to as a “cooling flow path”) F3 between the separators 40 and 41 facing each other in the adjacent single cells 20 and 20.
  • a compartment is formed.
  • a space between two adjacent cell modules M, M, more specifically, a space formed by a flange 32 where the single cells 20, 20 arranged on the outermost side abut against each other is also used for cooling. It becomes the flow path F3.
  • the fuel cell stack A includes a seal plate P1 in the cooling flow path F3 between the cell modules M and M.
  • the seal plate P1 is formed separately from the unit cell 20 described above. As shown in FIGS. 2 and 4, the manifolds ML and MR are opened at both ends of the plate substrate 50, and A pressure loss adjusting part B1 is provided in the central part.
  • the plate substrate 50 is formed by molding a single conductive metal plate, and is formed in the same shape and size as the above-described single cell 20 in plan view. By forming the plate substrate 50 with a conductive metal plate, it is possible to maintain stable current conduction over time.
  • the manifold portions ML and MR formed on the plate substrate 50 are equivalent to those formed on the cell frame 30 and the like.
  • the seal plate P1 has manifold holes M1 to M6 corresponding to the manifold holes M1 to M6 of the cell module M.
  • the seal plate P1 is interposed between the cell modules M and M, the manifold holes M1 to M6 are connected to each other. To form a series of flow paths.
  • the seal plate P1 is provided with seal members 51 to 54 at each edge portion of the plate substrate 50 that partitions and forms the manifold holes M1, M3, M4, and M6 used for the circulation of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas.
  • the seal members 51 to 54 provided at the edge portions of the manifold holes M1, M3, M4 and M6 are formed independently of each other.
  • the manifold holes M2 and M4 used for the circulation of the cooling fluid are in an open state without providing a seal member.
  • the seal plate P ⁇ b> 1 is provided with an outer peripheral seal member 55 along the outermost peripheral edge portion of the plate substrate 50.
  • An inner peripheral sealing member 56 disposed in parallel with the member 55 at a required interval is provided.
  • the seal plate P1 prevents leakage of the cooling fluid flowing through the cooling flow passage F3 by the inner peripheral seal 56, and prevents rainwater from entering from the outside by the outer peripheral seal member 55. Insulation is intended.
  • symbol 9 in FIG. 5 is an adhesive agent.
  • the seal plate P1 has a structure in which the seal members 51 to 54 provided around the manifold holes M1, M3, M4, and M6 are made independent, the design (height, width, Shape) can be set individually. As a result, the fluid varies depending on the part to be sealed, and the degradation environment of the seal member differs accordingly. Therefore, the seal members 51 to 54 can be individually designed accordingly, and the reliability of the fuel cell stack A can be improved. Can be improved.
  • the pressure loss adjusting unit B1 has a function of reducing and adjusting the pressure loss of the cooling fluid flowing through the cooling flow passage.
  • the pressure loss can be reduced and adjusted by reducing the cross section of the cooling flow passage in the region facing the active area, in the vicinity of the active area, or in both the regions.
  • the reduction in the cross section of the cooling flow passage includes both the flow direction ⁇ of the cooling fluid and the direction ⁇ orthogonal to the flow direction ⁇ .
  • the “active area” is a region facing the membrane electrode assembly 33 described above.
  • the illustrated pressure loss adjusting portion B1 is parallel to an upstream slit row 60, a downstream slit row 61 and a short axis center line O2 orthogonal to the long axis O1 formed in parallel to the long axis center line O1 of the plate substrate 50. It consists of two slits 62, 62.
  • the long axis center line O1 is assumed to be a position where the short side of the plate substrate 50 is divided, and the short axis center line O2 is assumed to be a position which bisects the long side of the plate substrate 50.
  • the upstream slit row 60 includes eight slits 60a arranged on the upstream side in the flow direction ⁇ of the cooling fluid.
  • the slits 60a are arranged in parallel with the flow direction ⁇ and have the same length and width as each other. It is.
  • the downstream slit row 61 includes eight slits 61a arranged on the upstream side in the flow direction ⁇ of the cooling fluid, and each slit 61a is parallel to the flow direction ⁇ and has the same length and width as the slit 60a.
  • An array is formed.
  • the cathode side separator 40 of each single cell 20 is provided with a voltage measuring terminal 40T protruding outward from the battery (left side in FIG. 5). .
  • the voltage of each single cell 20 is measured using its own voltage measurement terminal 40T and the voltage measurement terminal 40T of the adjacent single cell 20.
  • the voltage of the single cell 20 that is the stacking end is the voltage measuring terminal 40T of itself and the voltage measuring terminal of the stacking single cell 20 in the cell module M adjacent thereto. It can be measured using 40T.
  • the single cell 20 that is the stack end (lower end) does not have the cell module M below it, so voltage measurement is performed as it is. I can't do it.
  • the terminal PT is indicated by a dotted line.
  • a voltage measurement terminal (shown by a dotted line) PT protruding outside the battery is provided on at least one of the seal plates P1.
  • the fuel cell stack A forms a cell module M by stacking a plurality of single cells 20 and also stacks a plurality of cell modules M to form a pair of end plates 0, 11. And sandwiched in the stacking direction.
  • current collector plates 70 and 71 are interposed between the cell module M and the end plates 10 and 11, respectively.
  • each single cell 20 has a voltage measuring terminal 40T on the cathode-side separator 40.
  • a voltage measuring terminal PT that protrudes to the outside of the battery is provided on at least one of the seal plates P.
  • the voltage measuring terminal P1 is provided at least on the seal plate P1 adjacent to one end plate 11 on the lower side in the drawing.
  • the voltage measurement terminal PT is arranged on a part of the long side of the seal plate P1, but the arrangement and shape thereof are not particularly limited.
  • the fuel cell stack A having the above configuration measures the voltage of each single cell 20 using the voltage measurement terminals 40T between the separators 40 of the adjacent single cells 20.
  • the stacked end unit cell 20 in the stacked end cell module M that is, the lowermost unit cell 20 in FIGS. 5 and 6, is for measuring the voltage of its own voltage measuring terminal 40T and the seal plate P1. Voltage measurement is performed using the terminal PT.
  • the fuel cell stack A can measure the voltages of all the single cells 20 and the selected single cells 20 while having the sealing function and the detaching function by the seal plate P1. Therefore, since the fuel cell stack A can seal the reaction gas by diverting the sealing structure of the cell module M itself, even if the voltage measurement terminal 40T is provided, a special sealing structure is separately provided. Without adding, it becomes possible to measure the voltage of a necessary part and the structure is simple, which can contribute to cost reduction and the like.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining other embodiments of the fuel cell stack according to the present invention. Note that the same components as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the fuel cell stack A shown in FIG. 7A is similar to the previous embodiment in that the voltage measuring terminal 40T protrudes to the outside of the battery on the separator on the same polarity side in each unit cell 20, that is, the separator 40 on the cathode side. Is provided. Further, a voltage measuring terminal P1 is provided on a seal plate P1 adjacent to one end plate 11 on the lower side in the drawing.
  • the fuel cell stack A has a position, shape, and voltage measurement terminal PT of the seal plate P1 corresponding to the voltage measurement terminal 40T (of the separator 40) of the single cell 20. It has a size and thickness, and the intervals between the voltage terminals 40T and PT adjacent to each other are equal. That is, since the interval between the voltage measuring terminals 40T of the single cell 20 is equal, the interval between the voltage measuring terminal PT of the seal plate P1 and the voltage measuring terminal 40T of the single cell 20 adjacent thereto is determined as follows. It is sufficient to match the interval.
  • the sealing structure possessed by the cell module M itself is used in addition to the sealing function and the detaching function by the sealing plate P1 as in the previous embodiment.
  • the voltage measuring terminal 40T protruding outside the battery is provided on the separator 40 on the same polarity side in each unit cell 20, and the voltage measuring terminal PT of the seal plate P1 is connected to the separator 40. Since the voltage measuring terminals 40T have the same position, shape, size and thickness, and the adjacent voltage terminals 40T and PST intervals are equal to each other, for all the voltage measuring terminals 40T and PT, The connector can be shared, and the number of parts and cost can be further reduced.
  • the fuel cell stack A can be covered with a plurality of outer plates or casings to form a case integrated structure. In this case, the voltage measurement terminals 40T and PT are exposed to the outside of the case. The connectors are connected to these.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining another embodiment of the voltage measuring terminal PT provided on the seal plate P1, and the voltage measuring terminal PT shown in FIG. Is also small. Further, the voltage measuring terminal PT in the illustrated example has an opening H at the center. The thickness T1 of the voltage measuring terminal PT is equal to the thickness of the voltage measuring terminal 40T (of the separator 40) of the single cell 20 as in the embodiment shown in FIG.
  • the seal plate P1 having the above-described configuration has a voltage measurement function added to the thickness T1 of the voltage measurement terminal PT, which is smaller than the thickness T2 of the seal plate main body, while ensuring its own strength.
  • the thickness of the voltage measuring terminal PT can be easily matched with the thickness of the voltage measuring terminal 40T of the single cell 20.
  • the provision of the opening H improves the fitting force with a connector (not shown).
  • the seal plate P1 can make the voltage measurement terminal PT equivalent to that of the single cell 20, and can reduce variations in contact resistance.
  • the fuel cell stack A shown in FIG. 9 includes voltage measuring terminals PT on all the seal plates P1.
  • the fuel cell stack A of the illustrated example has a structure without the voltage measurement terminal (of the separator 40) of the single cell 20, and the voltage measurement of the same size, shape and thickness is made at substantially the same position of each seal plate P1.
  • a terminal PT is provided.
  • Each voltage measurement terminal PT does not necessarily have the same configuration.
  • the fuel cell stack A having the above-described configuration has a sealing function and a removing function by the seal plate P1, and then uses the sealing structure of the cell module M itself, Without adding a special seal structure separately, it is possible to perform voltage measurement of a necessary part at low cost.
  • the fuel cell stack A since the fuel cell stack A includes the voltage measurement terminals PT on all the seal plates P1, voltage measurement can be performed for each cell module M, and further, the number of connectors can be reduced, Further reduction in assembly man-hours and the number of parts can be realized, and cost can be further reduced.
  • the configuration of the fuel cell stack according to the present invention is not limited to the above embodiments, and the details of the configurations may be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Can be combined. Further, the arrangement and shape of the pressure loss adjusting portion of the seal plate are not limited to the above embodiment, and the details of the configuration can be changed as appropriate. Further, the arrangement, shape, and the like of the pressure loss adjusting unit are not limited to the above-described embodiment, and details of the configuration can be changed as appropriate.

Abstract

　膜電極接合体３３を一対のセパレータ４０，４１で挟持して成る単セル２０を複数積層してセルモジュールＭを形成すると共に、このセルモジュールＭを複数積層して一対のエンドプレート１０，１１で積層方向に挟持した構造を有し、セルモジュールＭ同士の間、及び積層両端のセルモジュールＭと各エンドプレート１０，１１との間に、反応用ガスをシールするためのシールプレートＰ１を備え、各シールプレートのうちの少なくとも一つのシールプレートＰ１に、電池外側へ突出する電圧測定用端子ＰＴを設けた燃料電池スタックＡとし、シール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能になる。

Description

燃料電池スタック
　本発明は、単セルを複数積層して成るセルモジュールを備えた燃料電池スタックに関し、とくに、各単セルやセルモジュールの電圧測定機能を有する燃料電池スタックの改良に関するものである。
　従来、上記したような燃料電池スタックとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の燃料電池スタックは、膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して成るセル（単セル）を複数積層したもので、各セルの同極のセパレータには、電池外側へ突出する電圧モニタ用接続構造が設けてある。このような燃料電池スタックでは、セル積層体端のセルについては、片側の電圧モニタ用接続構造だけであるから、電圧モニタを行うことができない。
　そこで、燃料電池スタックは、セル積層体端に、セパレータと同形状の導電性のカバープレートを配置し、このカバープレートに電圧モニタ用接続構造を設けている。そして、燃料電池スタックは、隣接するセルのセパレータ同士のコネクタを用いて電圧モニタを行うと共に、セル積層体端のセルについては、カバープレートのコネクタを用いて電圧モニタを行うようにし、これにより全てのセルの電圧モニタを可能にしている。
日本国特開２００２－３５２８２０号公報
　しかしながら、上記したような従来の燃料電池スタックにあっては、セパレータとカバープレートとの間に、反応用ガスをシールするためのシール構造を別途追加する必要があることから、部品点数が増大すると共に、構造が複雑化するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
　本発明は、単セルを複数積層して成るセルモジュールを備えた燃料電池スタックにおいて、シール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能な燃料電池スタックを提供することを目的としている。
　本発明の燃料電池スタックは、膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して成る単セルを複数積層してセルモジュールを形成すると共に、このセルモジュールを複数積層して一対のエンドプレートで積層方向に挟持した構造を有している。そして、燃料電池スタックは、セルモジュール同士の間、及び積層端のセルモジュールとエンドプレートとの間に、反応用ガスをシールするためのシールプレートを備えており、各シールプレートのうちの少なくとも一つのシールプレートに、電池外側へ突出する電圧測定用端子を設けた構成としており、上記構成をもって課題を解決するための手段としている。
　本発明によれば、単セルを複数積層して成るセルモジュールを備えた燃料電池スタックにおいて、セルモジュール自体が持っているシール構造を用いて反応ガスをシールすることができるため、特別なシール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能になり、コスト削減などにも貢献することができる。
本発明に係る燃料電池スタックの概略外観斜視図である。 セルモジュールを構成するセパレータ、膜電極接合体及びシールプレートの配置を説明する一方側の面の平面図（Ａ）、及び他方側の面の平面図（Ｂ）である。 図２（Ａ）に示すカソード側セパレータの拡大平面図（Ａ）、及び膜電極接合体の拡大平面図（Ｂ）である。 図２に示すシールプレートの拡大平面図である。 セルモジュールの断面図である。 本発明の燃料電池スタックの一実施形態を説明する概略断面図（Ａ）、及びシールプレートの平面図（Ｂ）である。 本発明の燃料電池スタックの他の実施形態を説明する概略断面図（Ａ）、及びシールプレートとセパレータの平面図（Ｂ）である。 シールプレートの電圧測定用端子を示す正面図（Ａ）、及び断面図（Ｂ）である。 本発明の燃料電池スタックのさらに他の実施形態を説明する概略断面図である。
〈第１実施形態〉
　以下、図面に基づいて、本発明の燃料電池スタックの一実施形態を説明する。ここで、図１～図５は、燃料電池スタックの構成を説明する図であって、図１は本発明の燃料電池スタックの概略外観斜視図である。図２（Ａ）はセルモジュールを構成するセパレータ、膜電極接合体及びシールプレートの配置を説明する一方側の面の平面図であり、図２（Ｂ）は他方側の面の平面図である。図３（Ａ）は図２（Ａ）に示すカソード側セパレータの拡大平面図であり、図３（Ｂ）は膜電極接合体の拡大平面図（Ｂ）である。図４は図２に示すシールプレートの拡大平面図であり、図５はセルモジュールの断面図である。
　図１に示す燃料電池スタックＡは、複数のセルモジュールＭを積層して、その積層体を一対のエンドプレート１０，１１により挟持した構造を有している。そして、セルモジュールＭ同士の間、及び積層両端のセルモジュールＭ，Ｍと各エンドプレート１０，１１との間に、反応用ガス及び／又は冷却流体をシールするためのシールプレートＰが介装してある。
　セルモジュールＭは、単セル２０を複数積層したものであり、その外壁面は後述するセルフレーム３０の鍔部３２と接着剤９によって構成してある。これにより、セルモジュールＭの内部への浸水を防止するとともに電気的な絶縁を図っている。なお、図１には、５枚の単セル２０を積層接着したものを例示しているが、その枚数に限るものではなく、また、接着剤層を省略して示している。
　上記の単セル２０は、図２及び図３（Ａ）に示すセルフレーム３０を、図２及び図３（Ｂ）に示す一対のセパレータ４０，４１で挟持したものである。この単セル２０は、セルフレーム３０と各セパレータ４０，４１との間に、反応用ガスを流通させるためのガス流通路Ｆ１，Ｆ２を形成している。反応用ガスは、酸素含有ガス（カソードガス）と水素含有ガス（アノードガス）である。
　セルフレーム３０は、絶縁部材であって、具体的には樹脂製であり、本実施形態においては、単セル２０の積層方向αから見た正面視において横長方形にし、且つ一定の板厚にして形成した基板３１の全周囲にわたって表裏両面に突出する鍔部３２を形成したものである。このセルフレーム３０の中央部分には膜電極接合体３３が設けてあり、その両側（両端部）にはマニホールド部ＭＬ，ＭＲが配設してある。
　膜電極接合体３３は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）と呼ばれるもので、例えば、固体高分子から成る電解質膜を、一対の電極により挟持した構造を有している。
　上記マニホールド部ＭＬ，ＭＲは、水素含有ガス、酸素含有ガス及び冷却流体の流入出を夫々行なうためのものであり、それらマニホールド部ＭＬ，ＭＲと膜電極接合体３３との間には、水素含有ガス又は酸素含有ガスの流通領域であるディフューザ領域Ｄ，Ｄが形成されている。冷却流体は例えば水である。
　一側部のマニホールド部ＭＬはマニホールド孔Ｍ１～Ｍ３からなる。各マニホールド孔Ｍ１～Ｍ３は、酸素含有ガス供給用（Ｍ１）、冷却流体供給用（Ｍ２）及び水素含有ガス供給用（Ｍ３）であり、積層方向αに連続して夫々の流通路をなしている。
　他方のマニホールド部ＭＲはマニホールド孔Ｍ４～Ｍ６からなる。各マニホールド孔Ｍ４～Ｍ６は、水素含有ガス排出用（Ｍ４）、冷却流体排出用（Ｍ５）及び酸素含有ガス排出用（Ｍ６）のものであり、積層方向αに連続して夫々の流通路をなしている。なお、供給用と排出用は一部又は全部が逆の位置関係でもよい。
　ディフューザ領域Ｄは、セルフレーム３０とセパレータ４０，４１との各間、すなわち、セルフレーム３０の両面側に夫々形成してあり、図示しない適宜形状の突起が所定間隔で複数配置してある。
　ここで、図２（Ａ）は、カソード及びアノードのセパレータ４０，４１、セルフレーム３０及び膜電極接合体３３、並びにシールプレートＰ１の一方側の面を示す図であり、図 ２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す各部材を図２上下方向の軸回りに裏返して、各部材の他方側の面を示す図である。よって、図２（Ａ）に示す各部材は、最下段に示すシールプレートＰ１が上側となるように順次積層する。また、図２（Ｂ）に示す各部材は、最上段に示すカソード側セパレータ４１が上側となるように順次積層する。
　セルフレーム３０には、図２及び図３（Ａ）に示すように、外縁部の全周にわたる部分、及びマニホールド孔Ｍ１～Ｍ６の周囲の部分に、接着シール８０が連続的に設けてある。このとき、接着シール８０は、図２（Ａ）に示すセルフレーム３０のカソード面においては、酸素含有ガスを流通させるために、酸素含有ガスの供給用及び排出用のマニホールド孔Ｍ１，Ｍ６の部分で開放してあり、それ以外のマニホールド孔Ｍ２～Ｍ５を囲繞している。
　また、接着シール８０は、図２（Ｂ）に示すセルフレーム３０のアノード面では、水素含有ガスを流通させるために、水素含有ガスの供給用及び排出用のマニホールド孔Ｍ３，Ｍ４の部分で開放してあり、それ以外のマニホールド孔Ｍ１，Ｍ２，Ｍ５及びＭ６を囲繞している。
　セパレータ４０，４１は、例えばステンレス等の金属板をプレス成形したものであり、図２及び図３（Ｂ）に示すように、上記セルフレーム３０の鍔部３２の内側領域に配設できる大きさの横長方形に形成してある。
　このセパレータ４０（４１）は、とくにカソード側のセパレータ４１を図３（Ｂ）に示すように、上記した膜電極接合体３３に対向する中央部分に、長手方向に連続した凹凸部４１ａ（４０ａ），４１ｂ（４０ｂ）が形成してあると共に、両端部には、上記したセルフレーム３０の各マニホールド孔Ｍ１～Ｍ６に対応するマニホールド孔Ｍ１～Ｍ６が形成してある。
　また、セパレータ４０，４１には、セルフレーム３０と同様に、外縁部の全周にわたる部分、及びマニホールド孔Ｍ１～Ｍ６の周囲の部分に、接着シール８０が連続的に設けてある。このとき、接着シール８０は、酸素含有ガス、水素含有ガス及び冷却流体を夫々の層間に流通させるために、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、夫々の層間に該当するマニホールド孔Ｍ１～Ｍ６の部分で開放してあり、それ以外のマニホールド孔Ｍ１～Ｍ６を囲繞している。
　燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭにおいて、隣接する単セル２０，２０同士の相対向するセパレータ４０，４１の間に、冷却流体の流通路（以下、「冷却用流通路」という。）Ｆ３を区画形成している。また、隣接する二つのセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の空間、より具体的には、最外側に配置した単セル２０，２０同士の対向当接する鍔部３２により囲繞形成される空間も冷却用流通路Ｆ３になっている。そして、燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３に、シールプレートＰ１を介装している。
　シールプレートＰ１は、上記した単セル２０とは別体にして形成されており、図２及び図４に示すように、プレート基板５０の両端部にマニホールド部ＭＬ，ＭＲを開口していると共に、中央部分に圧力損失調整部Ｂ１を備えている。
　プレート基板５０は、導電性の一枚の金属板を成形したものであり、平面視において上記した単セル２０とほぼ同じ形状で同じ大きさに形成してある。このプレート基板５０を導電性の金属板で形成することにより、経時的に安定した通電性を保つことができる。このプレート基板５０に形成されているマニホールド部ＭＬ，ＭＲは、上記したセルフレーム３０等に形成したものと同等である。
　このシールプレートＰ１は、セルモジュールＭのマニホールド孔Ｍ１～Ｍ６に対応するマニホールド孔Ｍ１～Ｍ６を有し、セルモジュールＭ，Ｍ間に介装したときに、互いのマニホールド孔Ｍ１～Ｍ６を連続させて一連の流通路を形成する。
　シールプレートＰ１は、酸素含有ガス及び水素含有ガスの流通に用いるマニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６を区画形成するプレート基板５０の各辺縁部に、シール部材５１～５４が設けてある。マニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６の辺縁部に設けた各シール部材５１～５４は、互いに独立して形成してある。なお、当然のことながら、冷却流体の流通に用いるマニホールド孔Ｍ２，Ｍ４は、シール部材を設けずに、開放状態である。
　また、シールプレートＰ１は、図５にも示すように、プレート基板５０の最外周縁部に沿って外周シール部材５５が設けてあり、さらに、外周シール部材５５よりも内側には、同外周シール部材５５との間に所要の間隔をおいて平行配置した内周シール部材５６が設けてある。このシールプレートＰ１は、上記内周シール５６により冷却用流通路Ｆ３を流通する冷却流体の漏出を防止し、また、外周シール部材５５により、外部からの雨水の浸入を防止するとともに、電気的な絶縁を図っている。なお、図５において符号９で示すものは接着剤である。
　また、シールプレートＰ１は、マニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６の周囲に設けたシール部材５１～５４を独立させた構造としているので、それら各シール部材５１～５４の設計（高さ、幅、形状）を個別に設定することができる。これにより、シールする部位により流体が異なり、これに応じてシール部材の劣化環境が異なるので、それに応じてシール部材５１～５４の設計を個別に行なうことができ、燃料電池スタックＡの信頼性を向上させられる。
　前記圧力損失調整部Ｂ１は、図４に示すように、冷却用流通路において、これを流通する冷却流体の圧力損失を低減調整する機能を有するものであり、そのる。アクティブエリアに対向する領域、又はアクティブエリア近傍、若しくはそれら双方の領域において冷却用流通路の断面を低減させることによって圧力損失を低減調整できるようにしている。冷却用流通路の断面の低減は、冷却流体の流通方向β及び当該流通方向βと直交する方向γの双方を含むものである。「アクティブエリア」は、上記した膜電極接合体３３に対向する領域のことである。
　図示の圧力損失調整部Ｂ１は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側スリット列６０、下流側スリット列６１及びその長軸線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２からなる。長軸中心線Ｏ１は、プレート基板５０の短辺、また、短軸中心線Ｏ２は、そのプレート基板５０の長辺をそれぞれ二分する位置に想定したものである。
　上流側スリット列６０は、冷却流体の流通方向βの上流側に配列した８本のスリット６０ａからなり、各スリット６０ａは、流通方向βと平行にし且つ互いに同じ長さ及び幅にして配列形成してある。下流側スリット列６１は、冷却流体の流通方向βの上流側に配列した８本のスリット６１ａからなり、各スリット６１ａは、上記スリット６０ａと同じく流通方向βと平行にし且つ互いに同じ長さ及び幅にして配列形成してある。
　上記構成を備えた燃料電池スタックＡは、図５に示すように、各単セル２０のカソード側セパレータ４０に、電池外側（図５中で左側）へ突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてある。ここで、各単セル２０の電圧は、それ自身の電圧測定用端子４０Ｔと、隣接する単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔとを用いて測定する。
　また、積層中間のセルモジュールＭにおいて、積層端となる単セル２０の電圧は、それ自身の電圧測定用端子４０Ｔと、これに隣接するセルモジュールＭにおける積層端の単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔとを用いて測定することができる。
　ところが、図５中で最下段となる積層端のセルモジュールＭにおいて、その積層端（下端）となる単セル２０は、それよりも下側のセルモジュールＭが存在しないので、そのままでは電圧測定を行うことができない。図５では、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが無い場合を仮定して、同端子ＰＴを点線で示している。
　そこで、本発明の燃料電池スタックＡでは、各シールプレートＰ１のうちの少なくとも一つのシールプレートＰ１に、電池外側へ突出する電圧測定用端子（点線で示す）ＰＴを設けた構成としている。
　すなわち、燃料電池スタックＡは、図６（Ａ）に示すように、単セル２０を複数積層してセルモジュールＭを形成すると共に、このセルモジュールＭを複数積層して一対のエンドプレート０，１１で積層方向に挟持した構造を有している。なお、セルモジュールＭとエンドプレート１０，１１との間には、夫々の集電板７０，７１が介装してある。
　また、燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭ同士の間、及び積層両端（上下端）のセルモジュールＭと各エンドプレート１０，１１との間に、反応用ガス及び／又は冷却流体をシールするためのシールプレートＰ１を備えている。なお、先述したように、各単セル２０は、カソード側のセパレータ４０に、電圧測定用端子４０Ｔを有している。
　そして、燃料電池スタックＡは、各シールプレートＰのうちの少なくとも一つのシールプレートＰに、電池外側へ突出する電圧測定用端子ＰＴを設けている。また、この実施形態では、少なくとも図中下側となる一方のエンドプレート１１に隣接するシールプレートＰ１に、電圧測定用端子Ｐ１を設けている。この電圧測定用端子ＰＴは、図６（Ｂ）においては、シールプレートＰ１の長辺の一部に配置してあるが、その配置や形状がとくに限定されるものではない。
　上記構成を備えた燃料電池スタックＡは、隣接する単セル２０のセパレータ４０同士の電圧測定用端子４０Ｔを用いて、各単セル２０の電圧測定を行う。そして、積層端のセルモジュールＭにおける積層端の単セル２０、すなわち図５及び図６中で最下段の単セル２０については、それ自身の電圧測定用端子４０Ｔと、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴとを用いて電圧測定を行うこととなる。
　このようにして、燃料電池スタックＡは、シールプレートＰ１によるシール機能及び取り外し機能を備えたうえで、全ての単セル２０や選択した単セル２０の電圧を測定することができる。したがって、燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭ自体が持っているシール構造を流用することで反応ガスをシールすることができるため、電圧測定用端子４０Ｔを設けたとしても、特別なシール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能になり、構造も簡単であるから、コスト削減などにも貢献することができる。
　図７～図９は、本発明に係る燃料電池スタックの他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
〈第２実施形態〉
　図７（Ａ）に示す燃料電池スタックＡは、先の実施形態と同様に、各単セル２０における同極側のセパレータ、すなわちカソード側のセパレータ４０に、電池外側に突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてある。また、図中下側となる一方のエンドプレート１１に隣接するシールプレートＰ１に、電圧測定用端子Ｐ１が設けてある。
　そして、燃料電池スタックＡは、図７（Ｂ）に示すように、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが、単セル２０の（セパレータ４０の）電圧測定用端子４０Ｔに対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有しており、しかも、互いに隣接する電圧用端子同士４０Ｔ，ＰＴの間隔がいずれも等しくなっている。つまり、単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔ同士の間隔はいずれも等しいから、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴと、これに隣接する単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔとの間隔を、その間隔に合わせれば良い。
　上記構成を備えた燃料電池スタックＡにあっても、先の実施形態と同様に、シールプレートＰ１によるシール機能及び取り外し機能を備えたうえで、セルモジュールＭ自体が持っているシール構造を流用することで、特別なシール構造を別途追加せずに、低コストで必要な部位の電圧測定を行うことができる。
　また、燃料電池スタックＡは、各単セル２０における同極側のセパレータ４０に、電池外側に突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてあり、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが、セパレータ４０の電圧測定用端子４０Ｔに対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有し、互いに隣接する電圧用端子同士４０Ｔ，ＰＳＴ間隔が等しいことから、全ての電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴに対して、コネクタを共用することが可能になり、部品点数やコストのさらなる削減を実現することができる。
　なお、コネクタとしては、例えば、セルモジュールＭ毎に個別に接続するものが用いられ、セルモジュールＭの全ての電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴにコンタクトするものや、選択した電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴのみにコンタクトするものがある。また、燃料電池スタックＡは、複数の外板又は筐体に覆われて、ケース一体構造にすることができ、この場合には、電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴをケース外側に露出させた状態にし、これらにコネクタを接続することとなる。
〈第３実施形態〉
　図８は、シールプレートＰ１に設けた電圧測定用端子ＰＴの他の実施形態を説明する図であって、図示の電圧測定用端子ＰＴは、その厚みＴ１が、シールプレート本体の厚さＴ２よりも小さいものとなっている。また、図示例の電圧測定用端子ＰＴは、中央部分に開口部Ｈを有している。なお、電圧測定用端子ＰＴの厚みＴ１は、図７に示す実施形態のように、単セル２０の（セパレータ４０の）電圧測定用端子４０Ｔの厚さと同等である。
　上記構成を備えたシールプレートＰ１は、電圧測定用端子ＰＴの厚みＴ１を、シールプレート本体の厚さＴ２よりも小さくしたので、それ自身の強度を充分に確保したうえで、電圧測定機能を付加することができ、且つ電圧測定用端子ＰＴの厚さを単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔの厚さに合わせることが容易にできる。また、開口部Ｈを設けることで、図示しないコネクタとの嵌合力が向上する。これにより、シールプレートＰ１は、電圧測定用端子ＰＴを単セル２０のものと同等にし、接触抵抗のばらつきを低減することが可能になる。
〈第４実施形態〉
　図９に示す燃料電池スタックＡは、全てのシールプレートＰ１に電圧測定用端子ＰＴを備えたものとなっている。図示例の燃料電池スタックＡは、単セル２０の（セパレータ４０の）電圧測定用端子が無い構造であって、各シールプレートＰ１のほぼ同じ位置に、同じ大きさ、形状及び厚さの電圧測定用端子ＰＴが設けてある。なお、各電圧測定用端子ＰＴは、必ずしも同一構成でなくても構わない。
　上記構成を備えた燃料電池スタックＡは、先の実施形態と同様に、シールプレートＰ１によるシール機能及び取り外し機能を備えたうえで、セルモジュールＭ自体が持っているシール構造を流用することで、特別なシール構造を別途追加せずに、低コストで必要な部位の電圧測定を行うことができる。また、燃料電池スタックＡは、全てのシールプレートＰ１に電圧測定用端子ＰＴを備えているので、各セルモジュールＭ毎に電圧測定を行うことが可能になり、さらには、コネクタ数を減らして、組み立て工数や部品点数のさらなる削減を実現し、より一層の低コスト化を図ることができる。
　なお、本発明に係る燃料電池スタックは、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更したり、各実施形態の構成を組み合わせたりすることが可能である。また、シールプレートの圧力損失調整部の配置や形状は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成の細部を適宜変更することができる。また、圧力損失調整部の配置や形状等は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成の細部を適宜変更することができる。
　Ａ　燃料電池スタック
　Ｍ　セルモジュール
　Ｐ１　シールプレート
　ＰＴ　電圧測定用端子
　１０　エンドプレート　
　１１　エンドプレート
　２０　単セル
　３３　膜電極接合体
　４０　カソード側セパレータ
　４０Ｔ　電圧測定用端子
　４１　アノード側セパレータ

Claims (5)

  1. 　膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して成る単セルを複数積層してセルモジュールを形成すると共に、このセルモジュールを複数積層して一対のエンドプレートで積層方向に挟持した構造を有し、
    　セルモジュール同士の間、及び積層両端のセルモジュールと各エンドプレートとの間に、反応用ガスをシールするためのシールプレートを備え、
    　各シールプレートのうちの少なくとも一つのシールプレートに、電池外側へ突出する電圧測定用端子を設けたことを特徴とする燃料電池スタック。
  2. 　少なくとも一方のエンドプレートに隣接するシールプレートに、電圧測定用端子を設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
  3. 　各単セルにおける同極側のセパレータに、電池外側に突出する電圧測定用端子が設けてあり、
    　シールプレートの電圧測定用端子が、セパレータの電圧測定用端子に対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有し、
    　互いに隣接する電圧用端子同士の間隔が等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。
  4. 　シールプレートの電圧用測定端子の厚みが、シールプレート本体の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池スタック。
  5. 　全てのシールプレートに電圧測定用端子を備えたことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
PCT/JP2013/080017 2012-12-03 2013-11-06 燃料電池スタック WO2014087785A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380060188.2A CN104798239B (zh) 2012-12-03 2013-11-06 燃料电池堆
EP13860320.4A EP2928002B1 (en) 2012-12-03 2013-11-06 Fuel cell stack
US14/647,345 US9373859B2 (en) 2012-12-03 2013-11-06 Fuel cell stack
CA2892472A CA2892472C (en) 2012-12-03 2013-11-06 Fuel cell stack
JP2014551001A JP5885006B2 (ja) 2012-12-03 2013-11-06 燃料電池スタック

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012264243 2012-12-03
JP2012-264243 2012-12-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014087785A1 true WO2014087785A1 (ja) 2014-06-12

Family

ID=50883212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/080017 WO2014087785A1 (ja) 2012-12-03 2013-11-06 燃料電池スタック

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9373859B2 (ja)
EP (1) EP2928002B1 (ja)
JP (1) JP5885006B2 (ja)
CN (1) CN104798239B (ja)
CA (1) CA2892472C (ja)
WO (1) WO2014087785A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7380431B2 (ja) 2020-06-02 2023-11-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3392941B1 (en) * 2015-12-18 2019-11-27 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell stack seal structure and production method therefor
CN106784957B (zh) * 2016-12-23 2019-04-30 宁波索福人能源技术有限公司 一种燃料电池堆和固定块之间密封导电结构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352820A (ja) 2001-05-25 2002-12-06 Toyota Motor Corp セル電圧モニタ用コネクタのセルへの接続構造
JP2008166138A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの製造方法
JP2009037834A (ja) * 2007-08-01 2009-02-19 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP2012028119A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタック及びその製造方法
JP2012059563A (ja) * 2010-09-09 2012-03-22 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2012190634A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック及びそのシール形成方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3804515B2 (ja) 2001-11-01 2006-08-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池及びその制御方法
JP4928067B2 (ja) 2004-03-25 2012-05-09 本田技研工業株式会社 燃料電池及び燃料電池用金属セパレータ
JP4516403B2 (ja) * 2004-10-25 2010-08-04 本田技研工業株式会社 燃料電池
CN100382368C (zh) 2005-03-04 2008-04-16 比亚迪股份有限公司 膜电极及含有该膜电极的单体燃料电池和燃料电池组
JP5040042B2 (ja) * 2005-11-24 2012-10-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP5233181B2 (ja) * 2007-06-27 2013-07-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352820A (ja) 2001-05-25 2002-12-06 Toyota Motor Corp セル電圧モニタ用コネクタのセルへの接続構造
JP2008166138A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの製造方法
JP2009037834A (ja) * 2007-08-01 2009-02-19 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP2012028119A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタック及びその製造方法
JP2012059563A (ja) * 2010-09-09 2012-03-22 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2012190634A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック及びそのシール形成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2928002A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7380431B2 (ja) 2020-06-02 2023-11-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
CN104798239B (zh) 2016-08-17
US20150325870A1 (en) 2015-11-12
EP2928002A1 (en) 2015-10-07
CA2892472A1 (en) 2014-06-12
US9373859B2 (en) 2016-06-21
JP5885006B2 (ja) 2016-03-16
EP2928002B1 (en) 2016-12-14
CN104798239A (zh) 2015-07-22
JPWO2014087785A1 (ja) 2017-01-05
CA2892472C (en) 2015-12-08
EP2928002A4 (en) 2015-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9225032B2 (en) Fuel cell
US9660276B2 (en) Fuel cell including separator with outer ends placed inward of fluid passages formed in frame
JP5846315B2 (ja) シールプレート及びこれを用いた燃料電池スタック
US8846264B2 (en) Fuel cell comprising offset connection channels
US8999592B2 (en) Fuel cell
JP4772794B2 (ja) 燃料電池スタックのための密封構成
US10784524B2 (en) Power generation cell with reduced pressure loss between reactant gas passage and reactant gas flow field
JP2019114509A (ja) 発電セル
EP2843741B1 (en) Fuel cell stack
JP2020107551A (ja) 燃料電池スタック
JP6547731B2 (ja) 燃料電池スタック
JP5885006B2 (ja) 燃料電池スタック
JP5638427B2 (ja) 燃料電池
JP2021086649A (ja) 燃料電池用セパレータ及び発電セル
JP5109570B2 (ja) 燃料電池スタック
JP2019160665A (ja) 燃料電池スタック及び燃料電池スタック用ダミーセル
JP6659770B2 (ja) 燃料電池スタック
JP5804587B2 (ja) 燃料電池スタック
JP5366793B2 (ja) 燃料電池システム
JP2009105005A (ja) 燃料電池およびそのセパレータ
US20170256813A1 (en) Fuel cell stack
CN111600054B (zh) 燃料电池堆
JP7104008B2 (ja) 燃料電池スタック
JP6132819B2 (ja) 燃料電池
JP6445398B2 (ja) 燃料電池スタック

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13860320

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014551001

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2892472

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14647345

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013860320

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013860320

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE