JP2014049383A - Fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁部材及びエンドプレートが配設される燃料電池スタックに関する。 The present invention includes a power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are arranged on both sides of an electrolyte and a separator, and a terminal plate on both sides in a stacking direction of the stacked body in which a plurality of the power generation cells are stacked. The present invention relates to a fuel cell stack in which an insulating member and an end plate are disposed.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒(電極触媒層)及び多孔質カーボン(ガス拡散層)を有するアノード電極とカソード電極とを配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持する発電セルを構成している。 For example, a solid polymer fuel cell employs a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. This fuel cell comprises an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode each having an electrode catalyst (electrode catalyst layer) and porous carbon (gas diffusion layer) are disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane ( A power generation cell is formed in which the MEA is sandwiched between separators (bipolar plates).
通常、発電セルを所定の数だけ積層した積層体を備えるとともに、前記積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設される燃料電池スタックを構成する場合が多い。この種の燃料電池スタックは、例えば、燃料電池電気自動車に搭載される車載用燃料電池スタックとして使用されている。 In many cases, a fuel cell stack having a stack in which a predetermined number of power generation cells are stacked is provided, and a terminal plate, an insulating plate, and an end plate are disposed on both sides of the stack in the stacking direction. This type of fuel cell stack is used as, for example, an in-vehicle fuel cell stack mounted on a fuel cell electric vehicle.
この種の燃料電池スタックでは、外部への放熱により他の発電セルに比べて温度低下が惹起され易い発電セルが存在している。例えば、積層方向端部に配置されている発電セル(以下、端部セルともいう)は、この発電セルに隣接するターミナルプレートやエンドプレート等からの放熱が多く、上記の温度低下が顕著になっている。 In this type of fuel cell stack, there are power generation cells that tend to cause a temperature drop compared to other power generation cells due to heat radiation to the outside. For example, a power generation cell (hereinafter also referred to as an end cell) disposed at the end in the stacking direction has a large amount of heat released from a terminal plate, an end plate, etc. adjacent to the power generation cell, and the above-described temperature decrease becomes significant. ing.
そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池のスタック構造が知られている。このスタック構造は、燃料電池、例えば、固体高分子電解質型燃料電池のセル積層体において、少なくともガス拡散層出入り側端部に、発電に寄与しないガス流路を形成した層を設けている。 Thus, for example, a fuel cell stack structure disclosed in Patent Document 1 is known. In this stack structure, in a cell stack of a fuel cell, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell, a layer in which a gas flow path that does not contribute to power generation is formed at least at the end of the gas diffusion layer.
上記の特許文献1では、層は、実質的にガス流路を持つがMEAを有さないダミーセルにより構成されている。このため、専用のダミーセルが必要になっており、部品点数及び部品種類が増加し、燃料電池の製造工程が複雑化するとともに、製造コストが高騰するという問題がある。 In the above-mentioned Patent Document 1, the layer is constituted by a dummy cell that substantially has a gas flow path but does not have an MEA. For this reason, a dedicated dummy cell is required, and there are problems that the number of components and the types of components increase, the manufacturing process of the fuel cell becomes complicated, and the manufacturing cost increases.
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、端部セルの温度低下を確実に阻止することができ、良好な発電性能を維持するとともに、所望のシール機能を確保する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する。 The present invention solves this type of problem, and with a simple and economical configuration, it is possible to reliably prevent the temperature drop of the end cell, maintain good power generation performance, and achieve a desired seal. An object of the present invention is to provide a fuel cell stack capable of ensuring the function.
本発明は、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁部材及びエンドプレートが配設される燃料電池スタックに関するものである。 The present invention includes a power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are arranged on both sides of an electrolyte and a separator, and a terminal plate on both sides in a stacking direction of the stacked body in which a plurality of the power generation cells are stacked. The present invention relates to a fuel cell stack in which an insulating member and an end plate are disposed.
この燃料電池スタックでは、少なくとも一方のターミナルプレートと絶縁部材との間には、コネクタ部を有するシート状ヒータが介装される一方、前記絶縁部材の内部、該絶縁部材と前記ターミナルプレートとの間又は該ターミナルプレートの内部には、積層方向に交差する方向に延在し、前記コネクタ部が挿入される開口部が形成される。 In this fuel cell stack, a sheet-like heater having a connector portion is interposed between at least one terminal plate and the insulating member, while the inside of the insulating member and between the insulating member and the terminal plate. Alternatively, an opening that extends in a direction crossing the stacking direction and into which the connector portion is inserted is formed in the terminal plate.
また、この燃料電池スタックでは、絶縁部材には、ターミナルプレートが収容される凹部が形成されるとともに、前記凹部は、開口部を介して外部に連通することが好ましい。 Further, in this fuel cell stack, it is preferable that the insulating member has a recess for accommodating the terminal plate, and the recess communicates with the outside through the opening.
さらに、この燃料電池スタックでは、絶縁部材には、積層方向に貫通する孔部が形成され、前記孔部は、開口部に連通することが好ましい。 Further, in this fuel cell stack, it is preferable that the insulating member is formed with a hole that penetrates in the stacking direction, and the hole communicates with the opening.
本発明によれば、ターミナルプレートと絶縁部材の間に、ダミーセルに代えてシート状ヒータが介装されている。このため、燃料電池スタック全体の積層方向の寸法を、可及的に短尺化することが可能になる。 According to the present invention, a sheet heater is interposed between the terminal plate and the insulating member instead of the dummy cell. For this reason, it is possible to shorten the dimension in the stacking direction of the entire fuel cell stack as much as possible.
しかも、シート状ヒータのコネクタ部は、積層方向に交差する方向に延在する開口部に挿入されて燃料電池スタックの側部から外部に露呈している。従って、絶縁プレートのプレート面にコネクタ部が配置されることがなく、前記プレート面に当接するシール部材によるシール機能の低下を可及的に抑制することができる。 And the connector part of a sheet-like heater is inserted in the opening part extended in the direction which cross | intersects a lamination direction, and is exposed outside from the side part of a fuel cell stack. Therefore, the connector portion is not disposed on the plate surface of the insulating plate, and the deterioration of the sealing function due to the seal member in contact with the plate surface can be suppressed as much as possible.
これにより、簡単且つ経済的な構成で、端部セルの温度低下を確実に阻止することができ、良好な発電性能を維持するとともに、所望のシール機能を確保することが可能になる。 Thereby, with a simple and economical configuration, it is possible to reliably prevent a temperature drop of the end cell, maintain a good power generation performance, and ensure a desired sealing function.
図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタック10は、複数の発電セル12が水平方向(矢印A方向)に積層された積層体14を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
積層体14の積層方向(矢印A方向)一端には、ターミナルプレート16a、絶縁プレート(絶縁部材)18a及びエンドプレート20aが外方に向かって、順次、配設される(図1参照)。積層体14の積層方向他端には、ターミナルプレート16b、絶縁プレート(絶縁部材)18b及びエンドプレート20bが外方に向かって、順次、配設される(図1及び図2参照)。
A
燃料電池スタック10は、例えば、長方形に構成されるエンドプレート20a、20bを端板として含む箱状ケーシング(図示せず)により一体的に保持され、あるいは、矢印A方向に延在する複数のタイロッド(図示せず)により一体的に締め付け保持される。
The
発電セル12は、図2及び図3に示すように、電解質膜・電極構造体22と、前記電解質膜・電極構造体22を挟持する第1金属セパレータ24及び第2金属セパレータ26とを備える。第1金属セパレータ24及び第2金属セパレータ26は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板を波形にプレス成形して構成されるが、例えば、カーボンセパレータを用いてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
電解質膜・電極構造体22は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜28と、前記固体高分子電解質膜28を挟持するアノード電極30及びカソード電極32とを備える。固体高分子電解質膜28は、アノード電極30及びカソード電極32よりも大きな平面寸法を有している。
The electrolyte membrane /
なお、電解質膜・電極構造体22は、アノード電極30とカソード電極32とが互いに異なる平面寸法に設定される段差MEAを構成してもよい。
The electrolyte membrane /
アノード電極30及びカソード電極32は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層(図示せず)とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜28の両面に形成されている。
The
発電セル12の矢印B方向(図3中、水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔34a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔36a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔38bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
One end edge of the
発電セル12の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔38a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔36b、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔34bが、矢印C方向に配列して設けられる。
The other end edge of the
第1金属セパレータ24の電解質膜・電極構造体22に向かう面24aには、例えば、矢印B方向に延在する燃料ガス流路40が形成される。燃料ガス流路40は、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとに連通する。
On the
第2金属セパレータ26の電解質膜・電極構造体22に向かう面26aには、例えば、矢印B方向に延在する酸化剤ガス流路42が設けられる。酸化剤ガス流路42は、酸化剤ガス入口連通孔34aと酸化剤ガス出口連通孔34bとに連通する。
On the
互いに隣接する第1金属セパレータ24の面24bと第2金属セパレータ26の面26bとの間には、冷却媒体入口連通孔36aと冷却媒体出口連通孔36bとに連通する冷却媒体流路44が形成される。冷却媒体流路44は、燃料ガス流路40の裏面形状と酸化剤ガス流路42の裏面形状とが重なり合って形成される。
A cooling
図2及び図3に示すように、第1金属セパレータ24の面24a、24bには、この第1金属セパレータ24の外周端部を周回して、第1シール部材48が一体化される。第2金属セパレータ26の面26a、26bには、この第2金属セパレータ26の外周端部を周回して、第2シール部材50が一体化される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1シール部材48及び第2シール部材50には、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
The
図1に示すように、ターミナルプレート16a、16bの略中央には、積層方向外方に延在する端子部58a、58bが設けられる。端子部58a、58bは、絶縁性筒体60に挿入されて、絶縁プレート18a、18bの孔部62a、62b及びエンドプレート20a、20bの孔部64a、64bを貫通して前記エンドプレート20a、20bの外部に突出する。
As shown in FIG. 1,
絶縁プレート18a、18bは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート(PC)やフェノール樹脂等で形成されている。絶縁プレート18aは、中央部に矩形状の凹部66が設けられるとともに、この凹部66の略中央に孔部62aが連通する。凹部66には、ターミナルプレート16aが収容され、前記ターミナルプレート16aの端子部58aが絶縁性筒体60を介装して孔部62aに挿入される。凹部66の深さは、ターミナルプレート16aの厚さよりも小さな寸法に設定される。
The insulating
絶縁プレート18bは、絶縁プレート18aと同様に構成され、積層体14側の端部が開口される凹部68を有する。凹部68を構成する底面68aの略中央には、孔部62bが連通する。絶縁プレート18bの1つの側部には、後述するシート状ヒータ72に接続されているコネクタ部74が挿入される開口部70が形成される。図2に示すように、開口部70は、スリット形状等を有するとともに、積層方向(矢印A方向)に直交する矢印B方向に沿って延在する。
The insulating
ターミナルプレート16bと絶縁プレート18bとの間には、シート状ヒータ72が介装される。シート状ヒータ72は、発熱体を絶縁フィルムで被覆しており、端部には、コネクタ部74が外方に突出して設けられる。シート状ヒータ72の中央部には、端子部58bを挿通させるための孔部76が形成される。
A
シート状ヒータ72は、矩形状を有し、絶縁プレート18bの凹部68に収容されるとともに、コネクタ部74は、開口部70に挿入されて外部に露呈する。コネクタ部74は、図示しない電源に接続される。
The
このように構成される燃料電池スタック10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
先ず、図1に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、エンドプレート20aの酸化剤ガス入口連通孔34aに供給される。水素含有ガス等の燃料ガスは、エンドプレート20aの燃料ガス入口連通孔38aに供給される。純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、エンドプレート20aの冷却媒体入口連通孔36aに供給される。
First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
酸化剤ガスは、図3に示すように、酸化剤ガス入口連通孔34aから第2金属セパレータ26の酸化剤ガス流路42に導入される。酸化剤ガスは、矢印B方向に移動して電解質膜・電極構造体22のカソード電極32に供給される。
As shown in FIG. 3, the oxidant gas is introduced into the oxidant
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔38aから第1金属セパレータ24の燃料ガス流路40に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路40に沿って矢印B方向に移動し、電解質膜・電極構造体22のアノード電極30に供給される。
On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel
従って、各電解質膜・電極構造体22では、カソード電極32に供給される酸化剤ガスと、アノード電極30に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
Accordingly, in each electrolyte membrane /
次いで、カソード電極32に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔34bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード電極30に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔38bに沿って矢印A方向に排出される。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
また、冷却媒体入口連通孔36aに供給された冷却媒体は、第1金属セパレータ24と第2金属セパレータ26との間の冷却媒体流路44に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体22を冷却した後、冷却媒体出口連通孔36bから排出される。
The cooling medium supplied to the cooling medium
この場合、第1の実施形態では、図1及び図2に示すように、ターミナルプレート16bと絶縁プレート18bとの間には、ダミーセルに代えてシート状ヒータ72が介装されている。このため、燃料電池スタック10全体の積層方向の寸法を、可及的に短尺化することが可能になる。
In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a
しかも、シート状ヒータ72のコネクタ部74は、絶縁プレート18bの積層方向に交差する方向に延在する開口部70に挿入されており、燃料電池スタック10の側部から外部に露呈している。従って、絶縁プレート18bのプレート面(積層体14に対向する面)18bpにコネクタ部74が配置されることがない。これにより、図2に示すように、絶縁プレート18bのプレート面18bpに当接する第2金属セパレータ26の第2シール部材50によるシール機能の低下を可及的に抑制することができる。
Moreover, the
このため、簡単且つ経済的な構成で、積層方向端部に配設される発電セル12(端部セル)の温度低下を確実に阻止することができ、良好な発電性能を維持するとともに、所望のシール機能を確保することが可能になるという効果が得られる。 For this reason, with a simple and economical configuration, it is possible to reliably prevent the temperature drop of the power generation cell 12 (end cell) disposed at the end in the stacking direction, while maintaining good power generation performance and The effect that it becomes possible to ensure the sealing function is obtained.
なお、第1の実施形態では、シート状ヒータ72は、燃料電池スタック10の積層方向一端でもよく、又は、積層方向両端に適用してもよい。また、以下に説明する第2以降の実施形態でも、同様である。
In the first embodiment, the
図4は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタック80の積層方向一端側の断面説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view on one end side in the stacking direction of the
燃料電池スタック80は、絶縁プレート18bを備えるとともに、前記絶縁プレート18bには、シート状ヒータ72に接続されているコネクタ部74が挿入される開口部82が形成される。開口部82は、スリット形状等を有するとともに、積層方向(矢印A方向)に直交する矢印B方向に対してエンドプレート20b側に傾斜して延在する。
The
このように構成される第2の実施形態では、開口部82がエンドプレート20b側に傾斜して延在している。このため、シート状ヒータ72を設置する際に、コネクタ部74を開口部82に容易に挿入することができる。従って、シート状ヒータ72の設置作業は、一層容易且つ効率的に遂行可能になるという効果が得られる。
In the second embodiment configured as described above, the
図5は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタック90の積層方向一端側の断面説明図である。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of one end side in the stacking direction of the
燃料電池スタック90は、絶縁プレート18bを備えるとともに、前記絶縁プレート18bには、シート状ヒータ72に接続されているコネクタ部74が挿入される開口部92が形成される。開口部92は、スリット形状等を有するとともに、積層方向(矢印A方向)に直交する矢印B方向に対してエンドプレート20bから離間する側に傾斜して延在する。
The
このように構成される第3の実施形態では、開口部92がエンドプレート20bから離間する側に傾斜して延在している。このため、シート状ヒータ72を凹部68の底面68aに押さえるようにして、コネクタ部74が設置される。従って、シート状ヒータ72に位置ずれ等を惹起させることがなく、前記シート状ヒータ72を一層確実に凹部68に設置することができるという効果が得られる。
In the third embodiment configured as described above, the
図6は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池スタック100の積層方向一端側の断面説明図である。
FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view on one end side in the stacking direction of the
燃料電池スタック100は、絶縁プレート18bを備えるとともに、前記絶縁プレート18bには、シート状ヒータ72に接続されているコネクタ部74が挿入される孔部102が形成される。孔部102は、絶縁プレート18bを積層方向に貫通して形成される。孔部102は、絶縁プレート18bとエンドプレート20bとの間に形成された開口部104に連通し、前記開口部104は、積層方向に直交する矢印B方向に沿って延在する。
The
開口部104は、エンドプレート20bの表面に溝部を形成することにより構成されるが、絶縁プレート18bの表面に溝部を形成してもよい。また、エンドプレート20bの内部に開口部104をスリット状に形成してもよい。
The
孔部102の角部は、R形状部(湾曲形状部)102aを構成する一方、開口部104と前記孔部102との境界部には、R形状部(湾曲形状部)104aが構成される。
The corner portion of the
このように構成される第4の実施形態では、コネクタ部74は、絶縁プレート18bの孔部102に挿入されると、この孔部102から開口部104に挿入されてエンドプレート20bの側部から外部に露呈する。
In the fourth embodiment configured as described above, when the
その際、孔部102及び開口部104の角部には、R形状部102a、104aが設けられている。このため、シート状ヒータ72を凹部68に設置する際に、コネクタ部74の設置作業が容易に遂行されるとともに、前記コネクタ部74の損傷を可及的に抑制することが可能になるという効果が得られる。
At that time, R-shaped
図7に示すように、本発明の第5の実施形態に係る燃料電池スタック110は、複数の発電セル112が水平方向(矢印A方向)に積層された積層体114を備える。積層体114の積層方向(矢印A方向)一端には、ターミナルプレート116a、絶縁プレート(絶縁部材)118a及びエンドプレート120aが外方に向かって、順次、配設される。積層体114の積層方向他端には、ターミナルプレート116b、絶縁プレート(絶縁部材)118b及びエンドプレート120bが外方に向かって、順次、配設される(図7及び図8参照)。
As shown in FIG. 7, the
発電セル112は、図9に示すように、第1金属セパレータ124、第1電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)126a、第2金属セパレータ128、第2電解質膜・電極構造体126b及び第3金属セパレータ130を設ける。第1金属セパレータ124、第2金属セパレータ128及び第3金属セパレータ130は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した縦長形状の金属板により構成されるが、例えば、カーボンセパレータを用いてもよい。
As shown in FIG. 9, the
図8及び図9に示すように、第1電解質膜・電極構造体126a及び第2電解質膜・電極構造体126bは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜132と、前記固体高分子電解質膜132を挟持するアノード電極134及びカソード電極136とを備える。アノード電極134は、カソード電極136よりも小さな平面寸法を有する段差MEAを構成しているが、これとは逆に、前記カソード電極136よりも大きな平面寸法を有することもできる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the first electrolyte membrane /
発電セル112の長辺方向(矢印C方向)の上端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔34a及び燃料ガス入口連通孔38aが設けられる。発電セル112の長辺方向(矢印C方向)の下端縁部には、燃料ガス出口連通孔38b及び酸化剤ガス出口連通孔34bが設けられる。発電セル112の短辺方向(矢印B方向)の両端縁部上方には、一対の冷却媒体入口連通孔36aが設けられるとともに、前記発電セル112の短辺方向の両端縁部下方には、一対の冷却媒体出口連通孔36bが設けられる。
An oxidant gas
第1金属セパレータ124の第1電解質膜・電極構造体126aに向かう面124aには、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとを連通する第1燃料ガス流路40aが形成される。第1金属セパレータ124の面124bには、冷却媒体入口連通孔36aと冷却媒体出口連通孔36bとを連通する冷却媒体流路44の一部が形成される。
A first fuel
第2金属セパレータ128の第1電解質膜・電極構造体126aに向かう面128aには、酸化剤ガス入口連通孔34aと酸化剤ガス出口連通孔34bとを連通する第1酸化剤ガス流路42aが形成される。第2金属セパレータ128の第2電解質膜・電極構造体126bに向かう面128bには、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとを連通する第2燃料ガス流路40bが形成される。
On the
第3金属セパレータ130の第2電解質膜・電極構造体126bに向かう面130aには、酸化剤ガス入口連通孔34aと酸化剤ガス出口連通孔34bとを連通する第2酸化剤ガス流路42bが形成される。第3金属セパレータ130の面130bには、冷却媒体流路44の一部が形成される。
On the
第1金属セパレータ124の面124a、124bには、この第1金属セパレータ124の外周端縁部を周回して第1シール部材138が一体成形される。第2金属セパレータ128の面128a、128bには、この第2金属セパレータ128の外周端縁部を周回して第2シール部材140が一体成形されるとともに、第3金属セパレータ130の面130a、130bには、この第3金属セパレータ130の外周端縁部を周回して第3シール部材142が一体成形される。
A
第1金属セパレータ124は、燃料ガス入口連通孔38aと第1燃料ガス流路40aとを連通する複数の入口連結流路144aと、燃料ガス出口連通孔38bと前記第1燃料ガス流路40aとを連通する複数の出口連結流路144bとを有する。
The
第2金属セパレータ128は、燃料ガス入口連通孔38aと第2燃料ガス流路40bとを連通する複数の入口連結流路146aと、燃料ガス出口連通孔38bと前記第2燃料ガス流路40bとを連通する複数の出口連結流路146bとを有する。
The
図7に示すように、積層体114の少なくとも一方の端部、第5の実施形態では、絶縁プレート118b側に、シート状ヒータ72が設置される。絶縁プレート118bには、凹部68が設けられるとともに、前記凹部68に連通して、例えば、第1の実施形態と同様の開口部70が形成される。なお、開口部70に変えて、第2〜第4の実施形態のいずれかを採用してもよい。
As shown in FIG. 7, a sheet-
このように、第3の実施形態では、シート状ヒータ72を備えるとともに、前記シート状ヒータ72のコネクタ部74が開口部70に挿入されている。従って、第5の実施形態では、簡単且つ経済的な構成で、積層方向端部に配設される発電セル112の温度低下を確実に阻止することができ、良好な発電性能を維持するとともに、所望のシール機能を確保することが可能になる等、上記の第1〜第4の実施形態と同様の効果が得られる。
Thus, in the third embodiment, the
10、80、90、100、110…燃料電池スタック
12、112…発電セル 14、114…積層体
16a、16b、116a、116b…ターミナルプレート
18a、18b、118a、118b…絶縁プレート
20a、20b、120a、120b…エンドプレート
22、126a、126b…電解質膜・電極構造体
24、26、124、128、130…金属セパレータ
28、132…固体高分子電解質膜 30、134…アノード電極
32、136…カソード電極 34a…酸化剤ガス入口連通孔
34b…酸化剤ガス出口連通孔 36a…冷却媒体入口連通孔
36b…冷却媒体出口連通孔 38a…燃料ガス入口連通孔
38b…燃料ガス出口連通孔 40…燃料ガス流路
42…酸化剤ガス流路 44…冷却媒体流路
48、50、138、140、142…シール部材
66、68…凹部 68a…底面
70、82、92、104…開口部 72…シート状ヒータ
74…コネクタ部 102…孔部
102a、104a…R形状部
10, 80, 90, 100, 110 ...
Claims (3)
少なくとも一方のターミナルプレートと絶縁部材との間には、コネクタ部を有するシート状ヒータが介装される一方、
前記絶縁部材の内部、該絶縁部材と前記ターミナルプレートとの間又は該ターミナルプレートの内部には、前記積層方向に交差する方向に延在し、前記コネクタ部が挿入される開口部が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。 A power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are disposed on both sides of the electrolyte and a separator, and a terminal plate, an insulating member, and an end are provided on both sides in the stacking direction of the stacked body in which the plurality of power generation cells are stacked A fuel cell stack in which a plate is disposed,
Between the at least one terminal plate and the insulating member, a sheet heater having a connector portion is interposed,
An opening is formed in the insulating member, between the insulating member and the terminal plate, or in the terminal plate, extending in a direction intersecting the stacking direction and into which the connector portion is inserted. A fuel cell stack characterized by that.
前記凹部は、前記開口部を介して外部に連通することを特徴とする燃料電池スタック。 2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the insulating member is formed with a recess for accommodating the terminal plate,
The concave portion communicates with the outside through the opening.
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