JPS58164169A - 燃料電池のセルスタツク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えばりんｒ１１１１Ｅｐｓ實形燃料１１
こ適用される燃料電池のセルスタックの構造に圓するＯ 周知のようにこの檀の燃料電池は、空気電極。

罐解質を含浸させたマトリックス、および燃料電極から
なる半電池と空気通路、燃桝通路瞬が形成されたセパレ
ータプレートとしてのバイポーラ・プレートとを交互に
多数積層し、更にこのセル積層体をそのＲ４に配したエ
ンドプレートの関に挟持して一捧着こ鱒付けてセルスタ
ックが組立構成されている。

かかるセルスタックの組立体は、容重電池の電憧面に一
様な血圧が加わっていることが纏まれもすなわち、電極
Ｅ１ｏ＋こ加わる面圧は、燃料電池の出力特性１層方向
での熱伝導特性に大きく影響し、間部的〆ζしろ血圧が
遥正蝋以下の部分かめると、その部分の＊ｍｍ気抵抗、
接触熱億仇が着しく増力口する０また燃料電池の通転時
番こは、燃濁エネルギーのうち、鴫気エネルキーとして
歌出せなかった分は、熱となって半電池を通止作ＩＩＪ
龜皺以上に昇温させること力）ら、この発生熱を除熱す
る冷却手段が必要となる。特にこのセルスタックの冷却
手段としては、セル積層体内にセルのＩＩｉ数枚置きに
冷却板あるいは冷却管を介挿し、層内の発生熱をこの冷
却板あるいは冷却管へ導いてから系外へ排熱する方式が
従来より実施されている。

ところで従来の構成では、上記の冷却板は繭性体として
作られている。しかしてこの冷却板および−１したエン
ドプレードを含め、これ尋の谷プレートは加工、成形糟
縦上の間−で局部的−こ厚さ寸法ｌこばらつきが生じ、
十分に均一平担な１１こ仕上げることは実際上の１１６
として惨めで困嬢であり、厚さ寸法が局部的ｌこ不均一
であったり、成形加工によるそりが生じて多少湾岡する
ことが避けられない。したがってセルスタックを錆付け
て組立た際φこは、電極の面圧分布が不均一となり、こ
の結果出力特性の低下に加えて冷却板との閣の境界にお
ける゛熱損失が大きくなって冷却性能か十分に発揮でき
：・なくなる不具合が生じる。

この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、そ
の目的はセルに加、わる面圧の均一化と併せて冷却性能
の大巾な向上が図れるようにした燃料電池のセルスタッ
クを提供することにある。

以下この発明を図示の爽ｍ　９１１１ｃ基づきｆ％述す
る。

図において、ｌは空気電極、マトリックスおよび燃料電
極からなる単電池、２は単電池ｌを挾んで崗＠に配置さ
れたセパレータプレートの一例としてのバイポーラプレ
ートであり、単電池１とパイｇ−ｔｙレート２とを組合
わせてなる率セルの多数枚を横４してセル積層体３とな
し、史（ここのセル積層体３の上下両側に配したエンド
グレート４を介して組立ボルト５ｃこより一体に噌付け
てセルスタックが構成されている。なお６は締付ナツト
７とエンドグレート５との闇に介挿された皿はねである
。一方、この発明により、セル積層体３には率セルの儂
数枚置きに非圧禰性の流体である藺→の圧力媒体および
伝熱媒体を兼ねた液体８の封入されている缶閉容１１！
９が介挿されている。な８図示列はセル積層体３の上下
端とエンドプレート４との閣、および層内申関都の双方
に便数の密閉容器９が介挿された−を示したが、単セル
の積層枚数が少ないセル積層体では層内の中間部のへあ
るいは両端部のいずれか一方幼いしは双方にのみに密閉
容器９を介挿する場合もある。さて密閉容器９は鉄−ニ
ッケル合金、例えばイノバーのごとく、その熱＊＊率が
カーボン末を主材にｍ結成形されたバイポーラプレート
２のそれと近似な曽属材料で作られており、その寸法番
まセルの全面域をカバーするようｌこ定められていると
ともに、セルに接触する−の壁面の肉厚を十分簿くシて
置ｌｌこたわみ性を与えるように作られている。そして
この密閉容器９内にはＵ字形の冷却１１１０が容器内の
ほぼ全域を遡るように外部から尋人起重されてＢす、か
つ冷却［１０は冷媒の人口ヘッダ１１および出口ヘッダ
１２を介して図示されてない冷却碑−こ接続されている
。才た図示例のように、セルスタックの層内Ｅこ複数個
の密閉容器９が介挿されでいるものでは、特に谷ｖＭ藺
容器９の相虻間が述洲宮１３を介して連通接続されてい
る。

かか８構成により、セル積Ｉ＃１体３を密閉容器９とと
もにエンドプレート４の間に挟持し、組立ボルト５を介
してスタック全体を締付けると、セル積層体３の各セル
は密閉′＃器９を介して血圧を受けるようになる。この
場合にセルはたわみ性のある密閉′４器９の壁面に接し
て押圧され、しかもパスカルの原理により各密閉容器９
に封入されている圧力媒体としての液体８の圧力は各点
で一面に均等に作用する。したがって締付は圧力はセル
積層体の各部へ陶器分布して加わり、この結果として晶
亭１目の電極−には一様な面圧が加わることｌこなる。

腋た運転中にセルに発生した熱は密閉’４４１９の蝋触
ｍ！−を貞流し、容器内に封入された伝熱媒体としての
液体８を経由して冷却ｗｌｏにより外部へ除熱される。

しかもこの場合には、缶閉′４！Ｉ器９がセル積層体９
と全面域に均一に密着しでいるので高い熱体導性が得ら
れ、効率のよい冷却性能が発揮できる。なお図示ガｌこ
おける冷却管１０を例えばヒート六イブのような他の冷
却手段φこｌｌｌき代えて実施することも可能である。

以上４べたように、この発明はセルとの接触壁面がフレ
キシブルな一面として構成され、かつ内部に圧力媒体お
よび伝熱媒体を兼ねる液体が封入された密閉容器をセル
積層体内に介挿するとともに、この密閉容器に冷却管を
配管したものであり、セルスタック構成部品の加工ｆｆ
Ｊｆ６ｃ基因するセル４こ加わる面圧の不均一性を巧み
に吸収して一様な面圧を与えるとともに、セル内に発生
した熱を効率よく除熱することができるし、またセル積
゛層体内に複数個の密閉容器を分散して介挿設置したも
のについては各密閉容器の相互間を連１１１襞統配看し
たことにより、パスカルの原理を巧つ番こ応用し、％ｆ
ＲＥｆｌ　谷Ｗを介してセル槓ノ一体へ加える血圧をす
べてＰＪ−１こできるなど、かくしてセルスタックの出
力特性、冷却性症の向上に大きく寄与する性能の盪れた
燃料電池のセルスタックを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示す一部＃閣の組立構成図で
ある。 に単醸池、２：バイポーラプレートく３：セル槓Ｉ一体
、４：エンドプレート、５：ｌｌ１ｌ立ホルト、８：液
体、９：密閉容器、１０：冷却管、１３：密閉客器相互
間の連通管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）単岨池にセパレートプレートを組合わせてなる単セ
   ルを多数積ｌ―シ、このセル積層体をその両端に配した
   エンドプレートの闇に挾持して一体番こ締付けて組立構
   成した燃料電池のセルスタックにオイテ、セルとのＷｃ
   触壁面が７レキシフルな曽ｌとして構成され、かつ内部
   に圧力媒体および伝熱媒体を水ねる成体が封入された纜
   閉岑器をセル横１一体内に介挿するとともに、この密閉
   容器にＱ４Ｉ営を配宮したことを特徴とする振材電池の
   セルスタック。 ２）特ｆｆ祷水の範囲第１狽ｉこ記載のセルスタックに
   おいて、密閉容器が単セルの偵叙枚直さＩこ介挿されて
   おり、かつ′４密閉谷器の相互間を起重を介しで邊通接
   続したことを特徴とする燃料電池のセルスタック。