JP5574746B2 - Fuel cell stack - Google Patents
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Description
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層された積層体の積層方向両端には、第1及び第2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 fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane and a separator are stacked, and at both ends in a stacking direction of the stack in which a plurality of the fuel cells are stacked. The present invention relates to a fuel cell stack in which first and second end plates 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電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体(MEA)が、セパレータによって挟持された単位セルを備えている。この燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode side electrode and a cathode side electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched by separators. Unit cell. This fuel cell is usually used as, for example, an in-vehicle fuel cell stack by stacking a predetermined number of unit cells.
この種の燃料電池スタックでは、所望の発電性能を得るとともに、シール機能を発揮させるために、積層方向に対して良好な締め付け荷重を付与する必要がある。 In this type of fuel cell stack, it is necessary to apply a good tightening load to the stacking direction in order to obtain a desired power generation performance and to exert a sealing function.
そこで、例えば、特許文献1に開示された燃料電池では、図8に示すように、スタックケース1内に燃料電池スタック2が収容されている。燃料電池スタック2は、複数のセル3が積層されたセル積層体3aを設けるとともに、前記セル積層体3aの積層方向両端には、エンドプレート4、5が配設されている。エンドプレート4、5同士は、テンションプレート6により連結されている。
Therefore, for example, in the fuel cell disclosed in Patent Document 1, the fuel cell stack 2 is accommodated in the stack case 1 as shown in FIG. The fuel cell stack 2 includes a
エンドプレート5は、エンドプレート本体5aを有し、このエンドプレート本体5aには、ストッパ7が配設されている。ストッパ7には、荷重調整ネジ8が螺合しており、前記荷重調整ネジ8は、スプリングボックス9を介してセル積層体3aを積層方向に押圧している。
The
上記の特許文献1では、燃料電池スタック2の積層方向の荷重を支持するためにエンドプレート4、5間に連結されたテンションプレート6が必要になっている。しかも、車体に搭載する際の被水や塵埃対策、及び耐衝撃性等の観点から、燃料電池スタック2を覆うスタックケース1が、別途必要になっている。
In the above-mentioned Patent Document 1, the
このため、燃料電池は、それぞれの機能を満たすための多数の専用部品が必要になり、部品数が増加してしまう。これにより、燃料電池全体の重量及びコストが増加するとともに、組み立て作業が煩雑化して効率的な組み立て作業が遂行されないという問題がある。 For this reason, the fuel cell requires a large number of dedicated parts to satisfy each function, and the number of parts increases. As a result, the weight and cost of the entire fuel cell increase, and there are problems that the assembling work becomes complicated and the efficient assembling work cannot be performed.
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池の積層方向に最適な締め付け荷重を確実に付与するとともに、外部からの荷重負荷から燃料電池を有効に保護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 compact configuration, it can reliably apply an optimum tightening load in the stacking direction of the fuel cells and effectively protect the fuel cells from external load loads. An object of the present invention is to provide a fuel cell stack that can be used.
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が鉛直方向に積層された積層体の積層方向両端には、第1及び第2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 fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane and a separator are stacked, and a stacking direction of a stack in which a plurality of the fuel cells are stacked in a vertical direction The fuel cell stack is provided with first and second end plates at both ends.
この燃料電池スタックは、積層体が収容される筐体を備え、前記筐体は、前記第1エンドプレート側の一端に、内方に折り曲げられて前記第1エンドプレートに係合し、該第1エンドプレートを前記積層体側に押圧する折り曲げ部を設ける一方、前記第2エンドプレート側の他端に、該第2エンドプレートと結合される結合部を設け、前記筐体自体の剛性によって、前記積層体の積層方向に締め付け荷重を付与しており、前記第1エンドプレートは、前記積層体の上方に配置され、前記第2エンドプレートは、前記積層体の下方に配置され、前記結合部は、外周にわたって外側に延在するフランジを有し、前記フランジは、前記第2エンドプレートの前記積層体側の面に当接するとともに、前記積層体の積層方向に軸心を有する複数のボルトにより、前記第2エンドプレートにねじ止めされており、前記筐体の前記第1エンドプレート側の前記一端には、前記燃料電池スタックの組立時に前記第1エンドプレートを押圧するための開口部が形成される。 The fuel cell stack includes a housing that accommodates the stacked body, and the housing is bent inward at one end on the first end plate side to engage with the first end plate, While providing the bending part which presses 1 end plate to the layered product side, the other end on the 2nd end plate side is provided with the connecting part combined with the 2nd end plate, and the rigidity of the case itself A tightening load is applied in the stacking direction of the stacked body, the first end plate is disposed above the stacked body, the second end plate is disposed below the stacked body, and the coupling portion is A plurality of bolts extending outward over the outer periphery, the flanges being in contact with the surface of the second end plate on the laminate side and having an axis in the lamination direction of the laminate More, is screwed to the second end plate, the end of the first end plate side of the housing has an opening for pressing the first end plate during assembly of the fuel cell stack Ru is formed.
さらに、この燃料電池スタックは、第1エンドプレートと積層体との間には、複数の荷重センサが連結部材に一体に連結された荷重測定機構が配設されるとともに、前記第1エンドプレートには、前記荷重測定機構を前記積層体に向かって押圧することにより、前記複数の荷重センサを介して前記積層体に締結荷重を付与するための加圧機構が設けられることが好ましい。 Further, in this fuel cell stack, a load measuring mechanism in which a plurality of load sensors are integrally connected to a connecting member is disposed between the first end plate and the laminated body, and the first end plate is also connected to the first end plate. Is preferably provided with a pressurizing mechanism for applying a fastening load to the laminate via the plurality of load sensors by pressing the load measuring mechanism toward the laminate.
さらにまた、この燃料電池スタックは、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が鉛直方向に積層された積層体の積層方向両端には、第1及び第2エンドプレートが配設される燃料電池スタックであって、前記積層体が収容される筐体を備え、前記筐体は、前記第1エンドプレート側の一端に、内方に折り曲げられて前記第1エンドプレートに係合し、該第1エンドプレートを前記積層体側に押圧する折り曲げ部を設ける一方、前記第2エンドプレート側の他端に、該第2エンドプレートと結合される結合部を設け、前記第1エンドプレートは、前記積層体の上方に配置され、前記第2エンドプレートは、前記積層体の下方に配置され、前記結合部は、外周にわたって外側に延在するフランジを有し、前記フランジは、前記第2エンドプレートの前記積層体側の面に当接するとともに、前記積層体の積層方向に軸心を有する複数のボルトにより、前記第2エンドプレートにねじ止めされており、前記第1エンドプレートと前記積層体との間には、複数の荷重センサが連結部材に一体に連結された荷重測定機構が配設されるとともに、前記第1エンドプレートには、前記荷重測定機構を前記積層体に向かって押圧することにより、前記複数の荷重センサを介して前記積層体に締結荷重を付与するための加圧機構が設けられ、前記連結部材は、前記荷重センサが配置される位置に対して平面視で外方位置に球面状凹部を備え、前記第1エンドプレートに設けられた荷重調整ボルトの先端部が前記球面状凹部に配置され、前記荷重センサの中心と前記荷重調整ボルトの中心とは、互いに位置がずれていることを特徴とする。 Furthermore, the fuel cell stack includes a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of the electrolyte membrane and a separator are stacked, and a plurality of the fuel cells are stacked in a vertical direction. A fuel cell stack in which first and second end plates are disposed at both ends in the stacking direction of the stack, the housing including the stack, and the casing includes the first end plate One end on the side is bent inward and engaged with the first end plate, and provided with a bent portion that presses the first end plate toward the laminate, while the other end on the second end plate side, A coupling portion coupled to the second end plate is provided, the first end plate is disposed above the stacked body, the second end plate is disposed below the stacked body, and the coupling section is , Outside A flange extending outward, the flange being in contact with the surface of the second end plate on the laminate side, and a plurality of bolts having an axis in the stacking direction of the laminate. A load measuring mechanism in which a plurality of load sensors are integrally connected to a connecting member is disposed between the first end plate and the laminate, and is screwed to an end plate. The end plate is provided with a pressurizing mechanism for applying a fastening load to the laminate through the plurality of load sensors by pressing the load measuring mechanism toward the laminate, and the connecting member Is provided with a spherical recess at an outer position in plan view with respect to the position where the load sensor is disposed, and the tip of the load adjustment bolt provided on the first end plate is the spherical surface. Is disposed in the recess, said the center of said load adjusting bolt load sensor, characterized in that it misaligned with each other.
本発明によれば、燃料電池を外部負荷等の外部環境から保護する筐体は、積層体に積層方向の荷重を付与する機能をも有することができる。このため、各機能毎に専用部品を設ける場合に比べ、部品数が良好に削減される。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池の積層方向に最適な締め付け荷重を確実に付与するとともに、外部からの荷重負荷から前記燃料電池を有効に保護することが可能になる。 According to the present invention, the housing that protects the fuel cell from an external environment such as an external load can also have a function of applying a load in the stacking direction to the stacked body. For this reason, compared with the case where a dedicated part is provided for each function, the number of parts is reduced favorably. Accordingly, it is possible to reliably apply an optimum tightening load in the stacking direction of the fuel cells with a simple and compact configuration, and to effectively protect the fuel cell from an external load load.
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、複数の燃料電池12が矢印A方向(垂直方向)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の積層方向上端(一端)には、第1ターミナルプレート16a、第1絶縁プレート18a、荷重測定機構22及び第1エンドプレート20aが積層されるとともに、前記第1エンドプレート20aには、加圧機構24が設けられる(図1〜図4参照)。
A
積層体14の積層方向下端(他端)には、第2ターミナルプレート16b、第2絶縁プレート18b及び第2エンドプレート20bが積層される。なお、積層体14は、複数の燃料電池12を水平方向(矢印B方向又は矢印C方向)に積層して構成してもよい。
A
図5に示すように、燃料電池12は、電解質膜・電極構造体30が、第1及び第2セパレータ32、34に挟持される。第1及び第2セパレータ32、34は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等をプレス成形した弾性を有する波板構造の金属セパレータやカーボンセパレータ等により構成される。
As shown in FIG. 5, the
燃料電池12の矢印B方向(図5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36a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔38aが、矢印C方向(水平方向)に配列して設けられる。
One end edge of the
燃料電池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、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔38b、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36bが、矢印C方向に配列して設けられる。
The other end edge of the
燃料電池12の矢印C方向の両端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔40a、及び前記冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔40bが設けられる。
A cooling medium
第1セパレータ32の電解質膜・電極構造体30に向かう面32aには、酸化剤ガス入口連通孔36aと酸化剤ガス出口連通孔36bとに連通する酸化剤ガス流路42が設けられる。
An oxidant
第2セパレータ34の電解質膜・電極構造体30に向かう面34aには、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとに連通する燃料ガス流路44が設けられる。
A
互いに隣接する燃料電池12を構成する第1セパレータ32の面32bと、第2セパレータ34の面34bとの間には、冷却媒体入口連通孔40aと冷却媒体出口連通孔40bとを連通する冷却媒体流路46が設けられる。
A cooling medium that connects the cooling medium
第1セパレータ32の面32a、32bには、第1シール部材48が、一体的又は個別に設けられるとともに、第2セパレータ34の面34a、34bには、第2シール部材50が、一体的に又は個別に設けられる。
A
第1及び第2シール部材48、50は、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、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を使用する。
The first and
電解質膜・電極構造体30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52と、前記固体高分子電解質膜52を挟持するカソード側電極54及びアノード側電極56とを備える。
The electrolyte membrane /
カソード側電極54及びアノード側電極56は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜52の両面に形成されている。
The cathode side electrode 54 and the anode side electrode 56 are formed by uniformly applying a gas diffusion layer made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface thereof to the surface of the gas diffusion layer. An electrode catalyst layer. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid
第2エンドプレート20bには、酸化剤ガス入口連通孔36a、燃料ガス入口連通孔38a、冷却媒体入口連通孔40a、酸化剤ガス出口連通孔36b、燃料ガス出口連通孔38b及び冷却媒体出口連通孔40bに連通し、外部に延在するマニホールド(図示せず)が設けられる一方、第1エンドプレート20aは、これら及びシール部材を削除した平板状に構成される。
The
図3及び図4に示すように、荷重測定機構22は、第1絶縁プレート18aに載置される加圧板64を備え、前記加圧板64には、例えば、四隅近傍にそれぞれ矩形状の凹部66が形成される。荷重測定機構22は、枠形状の連結部材68と、前記連結部材68の四隅にナット70を介して固定される荷重センサ、例えば、ロードセル72とを備える。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
連結部材68には、各ロードセル72の近傍に底面が球面を有する球面状凹部74が設けられる。各ロードセル72には、押圧部材76が装着されるとともに、前記押圧部材76は、加圧板64の各凹部66に配置される。
The connecting
加圧機構24は、複数、例えば、4つの荷重調整ボルト78を備える。各荷重調整ボルト78は、第1エンドプレート20aに形成されたねじ孔80にねじ込まれるとともに、各々の球面状先端部78aは、連結部材68の各球面状凹部74に配置される。各荷重調整ボルト78の中心と、各ロードセル72の中心とは、互いに位置がずれている。なお、荷重調整ボルト78を有するため、積層方向端部にバネ部材が不要になる。
The
図1及び図2に示すように、燃料電池スタック10は、積層体14が収容される筐体82を備える。筐体82は、例えば、アルミニウム材で形成され、略角筒形状を有するとともに、第1エンドプレート20a側の一端82aに、内方に折り曲げられて折り曲げ部84が設けられる。折り曲げ部84は、第1エンドプレート20aの外周縁部にパッキン86aを介装して係合し、前記第1エンドプレート20aを積層体14側に押圧する締め付け荷重付与機能を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
筐体82は、第2エンドプレート20b側の他端82bは、全周にわたって外側に延在するフランジを構成して筐体剛性を確保しており、前記他端82bに、前記第2エンドプレート20bと結合される結合部88を設けている。結合部88は、他端82bと第2エンドプレート20bとをねじ止めする複数のボルト90を備える。なお、他端82bに孔部を設ける一方、第2エンドプレート20bにねじ孔を形成してもよい。
The
第2エンドプレート20bには、ボルト90の頭部が収容される段付き孔部92が形成される一方、他端82bには、前記段付き孔部92と同軸上に前記ボルト90が螺合するねじ孔94が形成される。第2エンドプレート20bと他端82bとの間には、パッキン86bが介装される。
The
図1に示すように、第1エンドプレート20a側の一端82aには、加圧機構24を構成する荷重調整ボルト78を外部に露呈させるとともに、後述するスタック組立時に、スタック押圧機構(図示せず)により第1エンドプレート20aを押圧するための開口部96a、96bが形成される。開口部96a、96b間には、補強用の橋架部98が一端82aに一体に設けられる。
As shown in FIG. 1, a
図6に示すように、筐体82の内面において、第1及び第2セパレータ32、34の長尺方向(矢印B方向)に延在する内面82lには、例えば、それぞれ2つのリブ100aが上下方向に延在して設けられる。筐体82の内面において、第1及び第2セパレータ32、34の短尺方向(矢印C方向)に延在する内面82sには、例えば、それぞれ1つのリブ100bが上下方向に延在して設けられる。
As shown in FIG. 6, on the inner surface of the
リブ100a、100bは、筐体82の剛性を確保する。このリブ100a、100bは、さらに第1及び第2セパレータ32、34の外周の位置決め用ガイドとしての機能を有するとともに、車両に外部から衝撃が付与された際、前記第1及び第2セパレータ32、34のずれ防止機能を有する。なお、リブ100a、100bと第1及び第2セパレータ32、34の外周との間には、電気的絶縁体が介装されることが好ましい。
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5に示すように、酸化剤ガス入口連通孔36aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔38aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔40aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
First, as shown in FIG. 5, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔36aから第1セパレータ32の酸化剤ガス流路42に導入される。酸化剤ガスは、矢印B方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体30を構成するカソード側電極54に供給される。
Therefore, 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2セパレータ34の燃料ガス流路44に導入される。この燃料ガスは、矢印B方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体30を構成するアノード側電極56に供給される。
On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel
従って、電解質膜・電極構造体30では、カソード側電極54に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極56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、発電が行われる。
Therefore, in the electrolyte membrane /
次いで、カソード側電極54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36bに沿って矢印A方向に排出される。一方、アノード側電極56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 cathode side electrode 54 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas
また、冷却媒体入口連通孔40aに供給された冷却媒体は、第1及び第2セパレータ32、34間の冷却媒体流路46に導入された後、矢印C方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体30を冷却した後、冷却媒体出口連通孔40bから排出される。
The cooling medium supplied to the cooling medium
ところで、燃料電池スタック10を組み立る際には、先ず、第2エンドプレート20b上に、第2絶縁プレート18b及び第2ターミナルプレート16bを介装して複数の燃料電池12、すなわち、積層体14が積層される。そして、積層体14上には、第1ターミナルプレート16a、第1絶縁プレート18a、荷重測定機構22及び第1エンドプレート20aが積層される。
By the way, when the
次に、第1エンドプレート20aは、筐体82の開口部96a、96bに対応して配置されているスタック押圧機構(図示せず)により、第2エンドプレート20b側に押圧される。従って、積層体14には、締め付け荷重(積層荷重)以上の荷重が付与される。
Next, the
この状態で、筐体82の一端82aが、第1エンドプレート20aの外周縁部に当接する一方、前記筐体82の他端82bが、第2エンドプレート20bに重ね合わされる。そして、結合部88を構成するボルト90は、第2エンドプレート20bの段付き孔部92に挿入されて、他端82bのねじ孔94に螺合される。このため、筐体82は、第2エンドプレート20bに固定される。
In this state, one
さらに、第1エンドプレート20aを押圧しているスタック押圧機構は、前記第1エンドプレート20aから離脱される。これにより、第1エンドプレート20aは、外周縁部を筐体82の折り曲げ部84に押圧保持され、燃料電池スタック10が組み立てられる。
Further, the stack pressing mechanism that presses the
そこで、加圧機構24を構成する荷重調整ボルト78が、第2エンドプレート20bのねじ孔80にねじ込まれると、この荷重調整ボルト78の球面状先端部78aは、連結部材68の球面状凹部74の底面を積層体14側に押圧する。
Therefore, when the
このため、連結部材68に荷重調整ボルト78に近接して装着されているロードセル72は、押圧部材76を介して加圧板64を積層体14側に押圧する。これにより、加圧板64を介して積層体14に締め付け荷重が付与される。
For this reason, the
各荷重調整ボルト78を増し締めすることにより、各荷重調整ボルト78近傍に配置されている各ロードセル72が、加圧板64を介して積層体14に締め付け荷重を付与している。従って、各ロードセル72は、積層体14に増し締め荷重を付与しながら、この増し締め荷重の値を正確に検出することが可能になる。
By tightening each
しかも、積層体14に付与される締結荷重の全体量は、各ロードセル72から検出される締め付け荷重の合計値によって検出することができ、簡単な構成で、高精度な増し締め処理が遂行される。
In addition, the total amount of the fastening load applied to the laminate 14 can be detected by the total value of the fastening loads detected from each
この場合、第1の実施形態では、燃料電池12を外部負荷等の外部環境から保護する筐体82は、積層体14に積層方向の荷重を付与する機能をも有することができる。このため、各機能毎に専用部品、例えば、タイロッドやテンションプレート等の締結部品を設ける場合に比べ、部品数が良好に削減される。
In this case, in the first embodiment, the
これにより、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池12の積層方向に最適な締め付け荷重を確実に付与するとともに、外部からの荷重負荷から前記燃料電池12を有効に保護することが可能になるという効果が得られる。
Thereby, it is possible to reliably apply an optimum tightening load in the stacking direction of the
図7は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタック110の要部断面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a
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。
The same components as those of the
燃料電池スタック110を構成する第1エンドプレート20aには、加圧機構112が設けられる。この加圧機構112は、第1エンドプレート20aと連結部材68との間に介装される複数のコイルスプリング(皿バネでもよい)114を備える。このように構成される第2の実施形態では、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。
A
10、110…燃料電池スタック 12…燃料電池
14…積層体 16a、16b…ターミナルプレート
18a、18b…絶縁プレート 20a、20b…エンドプレート
22…荷重測定機構 24、112…加圧機構
30…電解質膜・電極構造体 32、34…セパレータ
36a…酸化剤ガス入口連通孔 36b…酸化剤ガス出口連通孔
38a…燃料ガス入口連通孔 38b…燃料ガス出口連通孔
40a…冷却媒体入口連通孔 40b…冷却媒体出口連通孔
42…酸化剤ガス流路 44…燃料ガス流路
46…冷却媒体流路 52…固体高分子電解質膜
54…カソード側電極 56…アノード側電極
82…筐体 82a…一端
82b…他端 84…折り曲げ部
86a、86b…パッキン 88…結合部
90…ボルト 100a、100b…リブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ...
Claims (3)
前記積層体が収容される筐体を備え、
前記筐体は、前記第1エンドプレート側の一端に、内方に折り曲げられて前記第1エンドプレートに係合し、該第1エンドプレートを前記積層体側に押圧する折り曲げ部を設ける一方、
前記第2エンドプレート側の他端に、該第2エンドプレートと結合される結合部を設け、
前記筐体自体の剛性によって、前記積層体の積層方向に締め付け荷重を付与しており、
前記第1エンドプレートは、前記積層体の上方に配置され、
前記第2エンドプレートは、前記積層体の下方に配置され、
前記結合部は、外周にわたって外側に延在するフランジを有し、
前記フランジは、前記第2エンドプレートの前記積層体側の面に当接するとともに、前記積層体の積層方向に軸心を有する複数のボルトにより、前記第2エンドプレートにねじ止めされており、
前記筐体の前記第1エンドプレート側の前記一端には、前記燃料電池スタックの組立時に前記第1エンドプレートを押圧するための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。 Provided with a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane and a separator are stacked, and a plurality of fuel cells stacked in the vertical direction at both ends in the stacking direction, A fuel cell stack in which first and second end plates are disposed,
A housing for accommodating the laminate,
The casing is provided with a bent portion at one end on the first end plate side that is bent inward to engage with the first end plate and presses the first end plate toward the laminate,
A coupling portion coupled to the second end plate is provided at the other end on the second end plate side,
Due to the rigidity of the casing itself, a clamping load is applied in the stacking direction of the laminate,
The first end plate is disposed above the laminate,
The second end plate is disposed below the laminate,
The coupling portion has a flange extending outward over the outer periphery;
The flange is screwed to the second end plate by a plurality of bolts that are in contact with the surface of the second end plate on the laminate side and have an axis in the stacking direction of the laminate .
The fuel cell stack is characterized in that an opening for pressing the first end plate is formed at the one end of the housing on the first end plate side when the fuel cell stack is assembled .
前記第1エンドプレートには、前記荷重測定機構を前記積層体に向かって押圧することにより、前記複数の荷重センサを介して前記積層体に締結荷重を付与するための加圧機構が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 1, wherein a load measuring mechanism in which a plurality of load sensors are integrally connected to a connecting member is disposed between the first end plate and the stacked body.
The first end plate is provided with a pressure mechanism for applying a fastening load to the stacked body via the plurality of load sensors by pressing the load measuring mechanism toward the stacked body. A fuel cell stack characterized by
前記積層体が収容される筐体を備え、
前記筐体は、前記第1エンドプレート側の一端に、内方に折り曲げられて前記第1エンドプレートに係合し、該第1エンドプレートを前記積層体側に押圧する折り曲げ部を設ける一方、
前記第2エンドプレート側の他端に、該第2エンドプレートと結合される結合部を設け、
前記第1エンドプレートは、前記積層体の上方に配置され、
前記第2エンドプレートは、前記積層体の下方に配置され、
前記結合部は、外周にわたって外側に延在するフランジを有し、
前記フランジは、前記第2エンドプレートの前記積層体側の面に当接するとともに、前記積層体の積層方向に軸心を有する複数のボルトにより、前記第2エンドプレートにねじ止めされており、
前記第1エンドプレートと前記積層体との間には、複数の荷重センサが連結部材に一体に連結された荷重測定機構が配設されるとともに、
前記第1エンドプレートには、前記荷重測定機構を前記積層体に向かって押圧することにより、前記複数の荷重センサを介して前記積層体に締結荷重を付与するための加圧機構が設けられ、
前記連結部材は、前記荷重センサが配置される位置に対して平面視で外方位置に球面状凹部を備え、
前記第1エンドプレートに設けられた荷重調整ボルトの先端部が前記球面状凹部に配置され、
前記荷重センサの中心と前記荷重調整ボルトの中心とは、互いに位置がずれていることを特徴とする燃料電池スタック。 Provided with a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane and a separator are stacked, and a plurality of fuel cells stacked in the vertical direction at both ends in the stacking direction, A fuel cell stack in which first and second end plates are disposed,
A housing for accommodating the laminate,
The casing is provided with a bent portion at one end on the first end plate side that is bent inward to engage with the first end plate and presses the first end plate toward the laminate,
A coupling portion coupled to the second end plate is provided at the other end on the second end plate side,
The first end plate is disposed above the laminate,
The second end plate is disposed below the laminate,
The coupling portion has a flange extending outward over the outer periphery;
The flange is screwed to the second end plate by a plurality of bolts that are in contact with the surface of the second end plate on the laminate side and have an axis in the stacking direction of the laminate.
Between the first end plate and the laminate, a load measuring mechanism in which a plurality of load sensors are integrally connected to a connecting member is disposed,
The first end plate is provided with a pressurizing mechanism for applying a fastening load to the laminate via the plurality of load sensors by pressing the load measuring mechanism toward the laminate.
The connecting member includes a spherical recess at an outer position in plan view with respect to a position where the load sensor is disposed,
A tip end portion of a load adjusting bolt provided on the first end plate is disposed in the spherical recess,
The fuel cell stack, wherein the center of the load sensor and the center of the load adjustment bolt are displaced from each other.
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