WO2021241414A1 - 燃料電池および燃料電池のマニホールド - Google Patents

燃料電池および燃料電池のマニホールド Download PDF

Info

Publication number
WO2021241414A1
WO2021241414A1 PCT/JP2021/019257 JP2021019257W WO2021241414A1 WO 2021241414 A1 WO2021241414 A1 WO 2021241414A1 JP 2021019257 W JP2021019257 W JP 2021019257W WO 2021241414 A1 WO2021241414 A1 WO 2021241414A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
flow path
gas
manifold
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2021/019257
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昭雄 狩野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
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 Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to CA3171442A priority Critical patent/CA3171442A1/en
Priority to CN202180021809.0A priority patent/CN115298867B/zh
Priority to EP21813229.8A priority patent/EP4160760A4/en
Publication of WO2021241414A1 publication Critical patent/WO2021241414A1/ja
Priority to US17/944,827 priority patent/US20230016344A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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
    • H01M8/24—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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • 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
    • 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
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • 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
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external 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 embodiment according to the present invention relates to a fuel cell and a fuel cell manifold.
  • a fuel cell is a power generation device that directly converts the chemical energy of a fuel into electrical energy and extracts it to the outside by chemically reacting a fuel such as hydrogen with an oxidant such as air. Further, in the external manifold method, a gas manifold for supplying fuel gas, oxidant gas and the like is provided on the outside of the laminated body of the unit battery (cell).
  • the fuel cell according to this embodiment includes a cell laminate and a manifold.
  • the cell laminate is provided with an electrolyte membrane, a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiching the electrolyte membrane, a fuel electrode channel plate provided with a gas flow path facing the fuel electrode, and a gas channel facing the oxidant electrode.
  • a cell having an oxidant electrode flow path plate to be used is laminated.
  • the manifold is provided on the side surface of the cell laminate along the stacking direction of the cell laminate, and supplies the reaction gas to the fuel electrode flow path plate or the oxidant electrode flow path plate in the cell laminate.
  • the manifold is provided between a plurality of cell laminates arranged side by side in the first direction perpendicular to the stacking direction, and includes a gas flow path portion that communicates between the cell laminates so that the reaction gas passes therethrough.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the structure of the fuel cell 1 with the manifold removed.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the structure of the fuel cell 1 with the manifold attached.
  • the fuel cell 1 according to the first embodiment is a structure that generates electricity by an electrochemical reaction in the fuel cell. That is, the fuel cell 1 includes a cell laminate 10, two current collector plates 20, two insulating plates 25, a fuel cell tightening structure 30, a first manifold 40, a second manifold 42, and a second. It is configured to include a 3 manifold 44 and a 4th manifold 46.
  • the cell laminate 10 is a stack of a plurality of fuel cell cells 10a.
  • the fuel cell 10a generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel electrode gas containing hydrogen and an oxidant electrode gas containing oxygen. That is, the cell laminate 10 is a structure in which a plurality of fuel cell cells 10a are connected in series. The detailed configuration of the fuel cell 10a will be described later. 1 and 2 show a Z direction parallel to the stacking direction of the cell laminated body 10, and an X direction and a Y direction perpendicular to the Z direction and parallel to each other. When the fuel cell 1 of the present embodiment is installed on a horizontal plane, the Z direction is parallel to the gravity direction.
  • Two current collector plates 20 are arranged on both sides of the cell laminate 10 in the stacking direction.
  • the two current collector plates 20 are plate-shaped conductors and are arranged on both end faces of the cell laminate 10.
  • the two insulating plates 25 are plate-shaped insulators, and are arranged between the two current collector plates 20 and the two tightening plates 100, respectively. In this way, two current collector plates 20 and two insulating plates 25 are sequentially arranged on both sides of the cell laminated body 10 in the stacking direction, and these are integrally two tightening plates from both sides in the stacking direction. By tightening with 100, the fuel cell 1 can be obtained.
  • the fuel cell tightening structure 30 is a structure that applies surface pressure to the cell laminated body 10, and is configured to include two tightening plates 100 and a plurality of connecting tools 200.
  • the two tightening plates 100 are members for tightening the cell laminate 10 from both sides in the stacking direction of the cell laminate 10 in which a plurality of fuel cell cells are laminated.
  • the tightening plate 100 has a pressing portion 110 and a beam portion 120.
  • the pressing portion 110 and the beam portion 120 are integrally formed. The pressing portion 110 and the beam portion 120 may be separated from each other.
  • the connector 200 is a member that connects two tightening plates 100. That is, the connector 200 in the present embodiment has a tie rod 202, two washers 204, and two nuts 206. As shown in FIG. 1, the nut 206 is tightened via the washer 204 with the tie rod 202 passed through the facing holes provided in the two tightening plates 100, and the two tightening plates 100 are connected to each other. ing.
  • manifolds 40, 42, 44, and 46 are mounted on the side surfaces of the cell laminate 10 along the stacking direction of the cell laminate 10 in the fuel cell 1.
  • the manifold is a member provided with a space area for supplying a reaction gas such as a fuel electrode gas and an oxidant electrode gas, and cooling water.
  • the first manifold 40 has a cooling water manifold and an oxidant electrode manifold.
  • the second manifold 42 is a fuel electrode manifold.
  • the third manifold 44 is a manifold facing the first manifold 40, and has a cooling water manifold and an oxidant electrode manifold. That is, the first manifold 40 and the third manifold 44 are arranged on the opposite side surfaces of the cell laminated body 10, respectively.
  • the fourth manifold 46 is a manifold facing the second manifold 42 and is a fuel electrode manifold. That is, the second manifold 42 and the fourth manifold 46 are arranged on the opposite side surfaces of the cell laminated body 10, respectively.
  • the cooling water introduced from the pipe joint portion 40a is supplied from the side surface of the cell laminate 10 and is discharged from the pipe joint portion 44a via the cooling water flow path groove of the fuel cell 10a.
  • the oxidant electrode gas is introduced from the pipe joint portion 40b, and the oxidant electrode gas that has not been consumed by the electrochemical reaction in the cell laminate 10 is discharged from the pipe joint portion 40c.
  • the fuel electrode gas is introduced from the pipe joint portion 42a, and the fuel electrode gas not consumed by the electrochemical reaction in the cell laminate 10 is discharged from the pipe joint portion 42b.
  • the manifolds 40, 42, 44, 46 are generally configured as molded products of a rigid resin or metal that can withstand the pressure difference between the inside and the outside of the manifold.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing an example of the configuration of the fuel cell.
  • the fuel cell 10a includes an electrolyte membrane 12, a fuel electrode channel plate 14, and an oxidant electrode channel plate 16.
  • a fuel electrode is formed on one main surface 12a
  • an oxidant electrode is formed on the other main surface 12b. That is, the fuel cell 10a includes a fuel electrode and an oxidant electrode provided so as to sandwich (sandwich) the electrolyte membrane 12.
  • the electrolyte membrane 12 is, for example, a polymer type electrolyte membrane.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the fuel electrode flow path plate 14, and FIG. 4 (a) is a diagram showing the shape of the fuel electrode flow path plate 14 on the main surface 14a side, and FIG. 4 (b). ) Is a diagram showing the shape of the fuel electrode flow path plate 14 on the main surface 14b side.
  • the main surface 14a of the fuel electrode flow path plate 14 is on the opposite side of the fuel electrode of the electrolyte membrane 12, and forms a flat surface.
  • the fuel electrode flow path plate 14 is provided with a fuel electrode gas flow path groove 140b along the fuel electrode on the main surface 14b on the fuel electrode side of the electrolyte membrane 12.
  • the fuel electrode gas flow path groove 140b has a first inlet portion 14c, a first outlet portion 14d, a second inlet portion 14e, and a second outlet portion 14f.
  • the fuel electrode gas introduced from the first inlet portion 14c flows along the fuel electrode gas flow path groove 140b and is discharged from the first outlet portion 14d.
  • the fuel electrode gas introduced from the second inlet portion 14e flows along the fuel electrode gas flow path groove 140b and is discharged from the second outlet portion 14f.
  • FIG. 5A and 5B are views showing an example of the configuration of the oxidant electrode flow path plate 16, and FIG. 5A is a view showing the shape of the main surface 16a of the oxidant pole flow path plate 16 and is shown in FIG. 5 (a).
  • b) is a diagram showing the shape of the main surface 16b on the opposite side of the main surface 16a of the oxidizing agent electrode flow path plate 16.
  • the oxidant electrode flow path plate 16 is provided with an oxidant gas flow path groove 160a along the oxidant electrode on the main surface 16a on the oxidant electrode side of the electrolyte membrane 12. ..
  • the oxidant gas flow path groove 160a has a first inlet portion 16c, a first outlet portion 16d, a second inlet portion 16e, and a second outlet portion 16f.
  • the oxidant gas introduced from the first inlet portion 16c flows along the oxidant gas flow path groove 160a and is discharged from the first outlet portion 16d.
  • the oxidant gas introduced from the second inlet portion 16e flows along the oxidant gas flow path groove 160a and is discharged from the second outlet portion 16f.
  • the oxidizing agent pole flow path plate 16 is provided with a cooling water flow path groove 160b on the main surface 16b on the side opposite to the oxidizing agent pole side.
  • the cooling water flow path groove 160b has a first inlet portion 16h and a first outlet portion 16g.
  • the cooling water introduced from the first inlet portion 16h flows along the cooling water flow path groove 160b and is discharged from the first outlet portion 16g.
  • the oxidant electrode flow path plate 16 is made of, for example, a conductive porous plate having micropores.
  • the cooling water flow path groove 160b evaporates the cooling water from its surface to humidify the fuel cell 10a.
  • the oxidizing agent pole flow path plate 16 having no cooling water flow path groove 160b may be used.
  • the first manifold 40 and the third manifold 44 may be composed of only the oxidant pole manifold.
  • the fuel electrode gas is, for example, a hydrogen-containing gas.
  • the fuel electrode gas flows along the fuel electrode gas channel groove 140b of the fuel electrode channel plate 14 and causes a fuel electrode reaction.
  • the oxidant gas is, for example, an oxygen-containing gas.
  • the oxidant gas flows along the oxidant gas flow path groove 160a of the oxidant pole flow path plate 16 and causes an oxidant pole reaction.
  • the fuel cell 1 utilizes these electrochemical reactions to extract electrical energy from an electrode provided on the current collector plate 20 (FIG. 1).
  • the gas introduction unit 40d, the gas discharge unit 40e, and the cooling water introduction unit 40f are a plurality of spatial region portions arranged along the side surfaces of the cell stacking body 10 along the cell stacking direction.
  • the gas introduction section 40d, the gas discharge section 40e, and the cooling water introduction section 40f do not communicate (penetrate) in the Y direction.
  • the second region is, for example, the oxidant gas between the first outlet portion 16d (FIG. 5 (a)) and the first inlet portion 16c (FIG. 5 (a)). It is a region of the flow path groove 160a.
  • the gas passage portion 46a is a spatial region portion arranged along the side surface of the cell stacking body 10 along the cell stacking direction.
  • the gas introduction portion 42c is provided on the side surface of the cell laminate 10 on the opposite side of the gas passage portion 46a (fourth manifold 46). Further, the gas introduction unit 42c introduces the oxidant gas into the cell laminate 10. More specifically, the gas introduction unit 42c introduces the fuel electrode gas into the third region of the fuel electrode gas flow path groove 140b in the cell laminate 10. The third region is, for example, a region of the fuel electrode gas flow path groove 140b between the first inlet portion 14c (FIG. 4 (b)) and the first outlet portion 14d (FIG. 4 (b)).
  • the fuel electrode gas may also be discharged to the outside in the fourth manifold 46 without returning to the second manifold 42.
  • cooling water flow path groove 160b may be provided on the fuel electrode flow path plate 14.
  • the water inlet / outlet for each cell laminate 10 is provided so that the positions in the X direction are substantially the same. This is because, for example, the orientation of the positive electrode and the negative electrode of the cell laminate 10 is the same as the orientation of the positive electrode and the negative electrode of the adjacent cell laminate 10. In this case, the same type of oxidant electrode flow path plate 16 can be used for each of the plurality of cell laminates 10.
  • the fuel cell 1 according to the modified example can obtain the same effect as that of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the fuel cell 1 according to the second embodiment.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the fuel electrode gas passes through the plurality of cell laminates 10 instead of the oxidant gas. Therefore, the fuel electrode gas passes through the fifth manifold 48.
  • the cooling water does not pass through the fifth manifold 48 and is supplied to each cell laminate 10.
  • the collecting pipe for cooling water is omitted.
  • the inlet collecting pipe of the cooling water is connected to, for example, the pipe joint portion 40a of each cell laminated body 10.
  • the outlet collecting pipe of the cooling water is connected to, for example, the pipe joint portion 44a of each cell laminated body 10.
  • the plurality of cell laminated bodies 10 are arranged side by side in the first direction perpendicular to the stacking direction.
  • the first direction in the second embodiment is the X direction in the example shown in FIG.
  • the cell laminated body 10 is arranged so as to have the same orientation in the Z direction with respect to the adjacent cell laminated body 10.
  • the plurality of cell laminates 10 are electrically connected in parallel as shown in FIG.
  • the present invention is not limited to this, and the cell laminated body 10 may be arranged so that the orientation in the Z direction is opposite to that of the adjacent cell laminated body 10.
  • the cell laminate 10 is arranged so as to rotate 180 ° about the Y direction with respect to the adjacent cell laminate 10, for example.
  • the plurality of cell laminates 10 are electrically connected in series as shown in FIG.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the fifth manifold 48 according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a shape of the fifth manifold 48 viewed horizontally from the cell laminated body 10 side on which the second manifold 42 is provided.
  • the gas flow path portion 48e includes a first flow path portion 48f and a second flow path portion 48g.
  • the first flow path portion 48f communicates between the third region in the cell laminate 10 and the third region in the adjacent cell laminate 10. More specifically, the first flow path portion 48f is a third region of the fuel electrode gas flow path groove 140b in the cell laminate 10 and a third region of the fuel electrode gas flow path groove 140b in the adjacent cell laminate 10. Communicate between the area and.
  • the second flow path portion 48g communicates between the fourth region in the cell laminate 10 and the fourth region in the adjacent cell stack. More specifically, the second flow path portion 48g is a fourth region of the fuel electrode gas flow path groove 140b in the cell laminate 10 and a fourth region of the fuel electrode gas flow path groove 140b in the adjacent cell laminate 10. Communicate between the area and. A partition is provided between the first flow path portion 48f and the second flow path portion 48g.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本実施形態による燃料電池は、セル積層体と、マニホールドと、を備える。セル積層体は、電解質膜と、電解質膜を挟む燃料極および酸化剤極と、燃料極に面したガス流路が設けられる燃料極流路板と、酸化剤極に面したガス流路が設けられる酸化剤極流路板と、を有するセルが積層されている。マニホールドは、セル積層体の積層方向に沿ったセル積層体の側面に設けられ、セル積層体内の燃料極流路板または酸化剤極流路板に反応ガスを供給する。マニホールドは、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数のセル積層体間に設けられ、反応ガスが通過するようにセル積層体間を連通するガス流路部を備える。

Description

燃料電池および燃料電池のマニホールド
　本発明による実施形態は、燃料電池および燃料電池のマニホールドに関する。
　燃料電池は、水素等の燃料と空気等の酸化剤とを化学的に反応させることにより、燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換して外部へ取り出す発電装置である。また、外部マニホールド方式では、単位電池（セル）の積層体の外側に、燃料ガスおよび酸化剤ガス等を供給するためのガスマニホールドが設けられる。
　しかし、外部マニホールド方式の場合、用途によって燃料電池の出力を増減（変更）することが困難な場合がある。
特許第３４２５０８６号公報
　そこで、本発明による実施形態は、外部マニホールド方式の燃料電池の出力をより容易に変更することができる燃料電池および燃料電池のマニホールドを提供することを目的とする。
　本実施形態による燃料電池は、セル積層体と、マニホールドと、を備える。セル積層体は、電解質膜と、電解質膜を挟む燃料極および酸化剤極と、燃料極に面したガス流路が設けられる燃料極流路板と、酸化剤極に面したガス流路が設けられる酸化剤極流路板と、を有するセルが積層されている。マニホールドは、セル積層体の積層方向に沿ったセル積層体の側面に設けられ、セル積層体内の燃料極流路板または酸化剤極流路板に反応ガスを供給する。マニホールドは、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数のセル積層体間に設けられ、反応ガスが通過するようにセル積層体間を連通するガス流路部を備える。
マニホールドを外した燃料電池の構造の一例を示す斜視図。 マニホールドを装着した状態の燃料電池の構造の一例を示す斜視図。 燃料電池セルの構成の一例を示す分解斜視図。 燃料極流路板の構成の一例を示す図。 酸化剤極流路板の構成の一例を示す図。 締付板の表側の構成と端子の構成との一例を示す図。 第１実施形態による燃料電池の構成を示す模式図。 第１実施形態による第１マニホールド、第３マニホールドおよび第５マニホールドの構成を示す模式図。 第１実施形態による第２マニホールドおよび第４マニホールドの構成を示す模式図。 第１実施形態によるセル積層体の配置および電気的な接続を示す模式図。 変形例によるセル積層体の配置および電気的な接続を示す模式図。 変形例による燃料電池の構成を示す模式図。 第２実施形態による燃料電池の構成を示す模式図。 第２実施形態による第５マニホールドの構成を示す模式図。
　以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１実施形態）
　図１は、マニホールドを外した燃料電池１の構造の一例を示す斜視図である。図２は、マニホールドを装着した状態の燃料電池１の構造の一例を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、第１実施形態による燃料電池１は、燃料電池セルにおける電気化学反応により発電する構造体である。すなわち、燃料電池１は、セル積層体１０と、２つの集電板２０と、２つの絶縁板２５と、燃料電池締付構造体３０と、第１マニホールド４０と、第２マニホールド４２と、第３マニホールド４４と、第４マニホールド４６と、を備えて構成されている。セル積層体１０は、複数の燃料電池セル１０ａを積層したものである。燃料電池セル１０ａは、水素を含む燃料極ガスと酸素を含む酸化剤極ガスとの電気化学反応により発電する。すなわち、セル積層体１０は、複数の燃料電池セル１０ａを直列に接続した構造体である。燃料電池セル１０ａの詳細な構成は後述する。図１及び図２は、セル積層体１０の積層方向に平行なＺ方向と、Ｚ方向に垂直で互いに平行なＸ方向およびＹ方向を示している。本実施形態の燃料電池１を水平面上に設置する場合、Ｚ方向は重力方向に平行となる。
　セル積層体１０の積層方向の両側には、２つの集電板２０が配置されている。２つの集電板２０は、板状の導電体であり、セル積層体１０の両端面のそれぞれに配置されている。２つの絶縁板２５は、板状の絶縁体であり、２つの集電板２０と、２つの締付板１００との間にそれぞれ配置されている。このように、セル積層体１０の積層方向の両側には、２つの集電板２０と２つの絶縁板２５が順に配置されており、これらを一体的に積層方向の両側から２つの締付板１００で締め付けることで、燃料電池１が得られる。
　燃料電池締付構造体３０は、セル積層体１０に面圧を加える構造体であり、２つの締付板１００と、複数の連結具２００と、を備えて構成されている。２つの締付板１００は、複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体１０の積層方向の両側からセル積層体１０を締め付ける部材である。締付板１００は、押圧部１１０と、梁部１２０とを有している。これら押圧部１１０と、梁部１２０とは一体形成されている。なお、押圧部１１０と、梁部１２０とをそれぞれ分離して構成してもよい。
　連結具２００は、２つの締付板１００を連結させる部材である。すなわち、本実施形態における連結具２００は、タイロッド２０２と、二つの座金２０４と、二つのナット２０６と、を有している。図１に示すように、２つの締付板１００に設けられた対向する孔部にタイロッド２０２を通した状態で、座金２０４を介してナット２０６が締め付けられ、２つの締付板１００が連結されている。
　図２に示すように、燃料電池１におけるセル積層体１０の積層方向に沿ったセル積層体１０の側面にはマニホールド４０、４２、４４、４６が装着される。マニホールドとは、燃料極ガス、酸化剤極ガスなどの反応ガス、冷却水などを供給する空間領域を備えた部材である。
　第１マニホールド４０は、冷却水マニホールドと酸化剤極マニホールドとを有している。第２マニホールド４２は、燃料極マニホールドである。第３マニホールド４４は、第１マニホールド４０に対向するマニホールドであり、冷却水マニホールドと酸化剤極マニホールドとを有している。すなわち、第１マニホールド４０と第３マニホールド４４とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。
　第４マニホールド４６は、第２マニホールド４２に対向するマニホールドであり、燃料極マニホールドである。すなわち、第２マニホールド４２と第４マニホールド４６とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。
　配管継ぎ手部４０ａから導入された冷却水は、セル積層体１０の側面から供給され、燃料電池セル１０ａの冷却水流路溝を介して配管継ぎ手部４４ａから排出される。一方で、配管継ぎ手部４０ｂから酸化剤極ガスが導入され、セル積層体１０内の電気化学反応によって消費されなかった酸化剤極ガスが配管継ぎ手部４０ｃから排出される。また、配管継ぎ手部４２ａから燃料極ガスが導入され、セル積層体１０内の電気化学反応によって消費されなかった燃料極ガスが配管継ぎ手部４２ｂから排出される。
　マニホールド４０、４２、４４、４６には、ガス不透過性が求められる。また、マニホールド内部は、マニホールド外部より圧力が高くなる。このため、マニホールド４０、４２、４４、４６は、一般的にマニホールド内部と外部との圧力差に耐えうる剛性樹脂又は金属の成型品として構成されている。
　図３乃至図５に基づき、第１実施形態による燃料電池セル１０ａの詳細な構成について説明する。図３は、燃料電池セルの構成の一例を示す分解斜視図である。図３に示すように、燃料電池セル１０ａは、電解質膜１２と、燃料極流路板１４と、酸化剤極流路板１６と、を備えて構成されている。この電解質膜１２は、一方の主面１２ａに燃料極が形成され、他方の主面１２ｂに酸化剤極が形成されている。すなわち、燃料電池セル１０ａは、電解質膜１２を挟む（挟持する）ように設けられる燃料極および酸化剤極を備える。電解質膜１２は、例えば高分子型の電解質膜である。
　図４は、燃料極流路板１４の構成の一例を示す図であり、図４（ａ）は、燃料極流路板１４の主面１４ａ側の形状を示す図であり、図４（ｂ）は、燃料極流路板１４の主面１４ｂ側の形状を示す図である。この図４（ａ）に示すように、燃料極流路板１４の主面１４ａは、電解質膜１２の燃料極と反対側であり、平坦な面を形成している。
　図４（ｂ）に示すように、燃料極流路板１４は、電解質膜１２の燃料極側の主面１４ｂに、燃料極に沿った燃料極ガス流路溝１４０ｂが設けられる。また、燃料極ガス流路溝１４０ｂは、第１入口部１４ｃと、第１出口部１４ｄと、第２入口部１４ｅと、第２出口部１４ｆと、を有する。第１入口部１４ｃから導入された燃料極ガスは、燃料極ガス流路溝１４０ｂに沿って流れ第１出口部１４ｄから排出される。また、第２入口部１４ｅから導入された燃料極ガスは、燃料極ガス流路溝１４０ｂに沿って流れ第２出口部１４ｆから排出される。
　図５は、酸化剤極流路板１６の構成の一例を示す図であり、図５（ａ）は、酸化剤極流路板１６の主面１６ａの形状を示す図であり、図５（ｂ）は、酸化剤極流路板１６の主面１６ａの反対側の主面１６ｂの形状を示す図である。この図５（ａ）に示すように、酸化剤極流路板１６は、電解質膜１２の酸化剤極側の主面１６ａに、酸化剤極に沿った酸化剤ガス流路溝１６０ａが設けられる。また、酸化剤ガス流路溝１６０ａは、第１入口部１６ｃと、第１出口部１６ｄと、第２入口部１６ｅと、第２出口部１６ｆと、を有する。第１入口部１６ｃから導入され酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路溝１６０ａに沿って流れ第１出口部１６ｄから排出される。また、第２入口部１６ｅから導入された酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路溝１６０ａに沿って流れ第２出口部１６ｆから排出される。
　図５（ｂ）に示すように、酸化剤極流路板１６は、酸化剤極側と反対側の主面１６ｂに、冷却水流路溝１６０ｂが設けられる。冷却水流路溝１６０ｂは、第１入口部１６ｈと、第１出口部１６ｇと、を有する。第１入口部１６ｈから導入された冷却水は、冷却水流路溝１６０ｂに沿って流れ第１出口部１６ｇから排出される。酸化剤極流路板１６は、例えば微細孔を有する導電性多孔質板で構成されている。また、冷却水流路溝１６０ｂは、冷却水をその表面から蒸発し、燃料電池セル１０ａを加湿する。なお、冷却水流路溝１６０ｂを有しない酸化剤極流路板１６を用いてもよい。冷却水流路溝１６０ｂを有しない酸化剤極流路板１６を用いる場合には、第１マニホールド４０及び第３マニホールド４４は、酸化剤極マニホールドのみで構成してもよい。
　これら複数の燃料電池セル１０ａは、化学式１で示す反応により発電する。より詳細には、燃料極ガスは例えば水素含有ガスである。燃料極ガスは、燃料極流路板１４の燃料極ガス流路溝１４０ｂに沿って流れ、燃料極反応をおこす。酸化剤ガスは例えば酸素含有ガスである。酸化剤ガスは、酸化剤極流路板１６の酸化剤ガス流路溝１６０ａを沿って流れ、酸化剤極反応をおこす。燃料電池１は、これらの電気化学反応を利用して、集電板２０（図１）に設けられた電極から電気エネルギーを取り出す。
　（化学式１）
　燃料極反応：H2 → 2H+ + 2e-
　酸化剤極反応：1/2O2 + 2H+ +2e- → H2O
　図６は、締付板１００の表側の構成と端子３００の構成との一例を示す図である。この図６に示すように締付板１００には、端子３００と端子カバー３１０が装着される。この端子３００は、集電板２０に電気的に接続されている。尚、積層方向の上側に限られず、積層方向の下側にも、端子３００が設けられる。積層方向の両端に設けられる２つの端子３００は、例えば、正極端子および負極端子である。尚、端子３００の詳細については、図１０を参照して、後で説明する。
　図７は、第１実施形態による燃料電池１の構成を示す模式図である。尚、図７のマニホールド４０、４２、４４、４６上に示される丸印は、図２に示す配管継ぎ手部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４２ａ、４２ｂ、４４ａを示す。また、図７には、燃料極ガスの集合管が示されている。燃料極ガスの集合管は、図２に示す配管継ぎ手部４２ａ、４２ｂと接続されている。尚、図７には、図１および図２に示す燃料電池締付構造体３０が示されていない。セル積層体１０は、例えば、連結具２００が設けられるように、セル積層体１０間の間隔を広げて設けられていればよい。
　燃料電池１は、上記のマニホールド４０、４２、４４、４６に加え、第５マニホールド４８をさらに備える。マニホールド４０、４２、４４、４６、４８は、セル積層体１０内の燃料極流路板１４に燃料極ガスを供給し、酸化剤極流路板１６に酸化剤ガスおよび冷却水を供給する。
　複数のセル積層体１０は、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される。第１方向は、図７に示す例では、Ｙ方向である。また、セル積層体１０は、第１実施形態では、隣接するセル積層体１０に対して、Ｚ方向における向きが逆になるように配置されている。セル積層体１０は、例えば、隣接するセル積層体１０に対して、Ｙ方向を中心に１８０°回転させるように配置されている。
　第５マニホールド４８は、第１方向（Ｙ方向）並べて配置されるセル積層体１０間に設けられている。図７に示すように、第１方向の一端のセル積層体１０において、第５マニホールドと第１マニホールド４０とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。また、第１方向の他端のセル積層体１０において、第５マニホールドと第３マニホールド４４とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。
　まず、図７および図８（ａ）～図８（ｃ）を参照して、第１マニホールド４０、第３マニホールド４４および第５マニホールド４８の構成について説明する。
　図８は、第１実施形態による第１マニホールド４０、第３マニホールド４４および第５マニホールド４８の構成を示す模式図である。図８（ａ）は、第１マニホールド４０をセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図であり、図８（ｂ）は、第３マニホールド４４をセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図である。図８（ｃ）は、第５マニホールド４８を第１マニホールド４０が設けられるセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図である。
　図８（ａ）に示すように、第１マニホールド４０は、酸化剤ガスを供給する酸化剤マニホールドと、冷却水を供給する冷却水マニホールドと、を備える。第１マニホールド４０の酸化剤マニホールドは、配管継ぎ手部４０ｂと、配管継ぎ手部４０ｃと、ガス導入部４０ｄと、ガス排出部４０ｅと、を備える。第１マニホールド４０の冷却水マニホールドは、配管継ぎ手部４０ａと、冷却水導入部４０ｆと、を備える。
　配管継ぎ手部４０ａは、供給用継ぎ手部であり、冷却水導入部４０ｆと連通している。この配管継ぎ手部４０ａは、冷却水を冷却水導入部４０ｆに供給する。
　配管継ぎ手部４０ｂは、供給用継ぎ手部であり、ガス導入部４０ｄと連通している。この配管継ぎ手部４０ｂは、反応ガス（酸化剤ガス）をガス導入部４０ｄに供給する。
　配管継ぎ手部４０ｃは、排出用継ぎ手部であり、ガス排出部４０ｅと連通している。この配管継ぎ手部４０ｃは、電気化学反応により消費されなかった未反応ガスをガス排出部４０ｅから排出する。
　ガス導入部４０ｄ、ガス排出部４０ｅおよび冷却水導入部４０ｆは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される複数の空間領域部である。尚、ガス導入部４０ｄ、ガス排出部４０ｅおよび冷却水導入部４０ｆは、Ｙ方向に連通（貫通）していない。
　尚、ガス導入部４０ｄがセル積層体１０の側面と接する面積は、ガス排出部４０ｅがセル積層体１０の側面と接する面積よりも広くなっている。ガス排出部４０ｅでは、ガス導入部４０ｄよりも、酸化剤ガスが電気化学反応により消費される。従って、ガス排出部４０ｅにおいて酸化剤ガスに含まれる酸素の量が少なくなるに従い、酸化剤極に接する面積が小さくなるため、酸化剤極における酸化剤極反応の反応効率は、酸化剤極流路内でより均一化される。しかし、これに限られず、ガス導入部４０ｄがセル積層体１０の側面と接する面積は、ガス排出部４０ｅがセル積層体１０の側面と接する面積と略同じでよい。
　図８（ｂ）に示すように、第３マニホールド４４は、酸化剤ガスを供給する酸化剤マニホールドと、冷却水を供給する冷却水マニホールドと、を備える。第３マニホールド４４の酸化剤マニホールドは、ガス通過部４４ｂを備える。第３マニホールド４４の冷却水マニホールドは、配管継ぎ手部４４ａと、冷却水排出部４４ｃと、を備える。
　配管継ぎ手部４４ａは、排出用継ぎ手部であり、冷却水排出部４４ｃと連通している。この配管継ぎ手部４４ａは、冷却水を冷却水排出部４４ｃから排出する。
　ガス通過部４４ｂおよび冷却水排出部４４ｃは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される複数の空間領域部である。尚、ガス通過部４４ｂおよび冷却水排出部４４ｃは、Ｙ方向に連通（貫通）していない。
　図８（ｃ）に示すように、第５マニホールド４８は、酸化剤ガスを供給する酸化剤マニホールドと、冷却水を供給する冷却水マニホールドと、を備える。第５マニホールド４８の酸化剤マニホールドは、ガス流路部４８ａを備える。第５マニホールド４８の冷却水マニホールドは、冷却水流路部４８ｄを備える。
　ガス流路部４８ａおよび冷却水流路部４８ｄは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される複数の空間領域部である。尚、ガス流路部４８ａ（第１流路部４８ｂおよび第２流路部４８ｃ）並びに冷却水流路部４８ｄは、Ｙ方向に連通（貫通）する。
　尚、隣接するセル積層体１０には、Ｙ方向を中心に１８０°回転させた第５マニホールドが設けられる（図７を参照）。すなわち、それぞれの第５マニホールド４８の形状（種類）は同じでよい。
　図７に示すように、ガス導入部４０ｄは、第１方向の一端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａ（第５マニホールド４８）の反対側の側面に設けられる。また、ガス導入部４０ｄは、反応ガス（酸化剤ガス）をセル積層体１０内に導入する。より詳細には、ガス導入部４０ｄは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第１領域に酸化剤ガスを導入する。第１領域は、例えば、第１入口部１６ｃ（図５（ａ））と第１出口部１６ｄ（図５（ａ））との間の酸化剤ガス流路溝１６０ａの領域である。
　ガス排出部４０ｅは、ガス導入部４０ｄが設けられる側面の少なくとも一部に設けられる。また、ガス排出部４０ｅは、セル積層体１０内から反応ガス（酸化剤ガス）を排出する。より詳細には、ガス排出部４０ｅは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第２領域から酸化剤ガスを排出する。第２領域は、例えば、第２入口部１６ｅ（図５（ａ））と第２出口部１６ｆ（図５（ａ））との間の酸化剤ガス流路溝１６０ａの領域である。
　冷却水導入部４０ｆは、第１方向の一端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａ（第５マニホールド４８）の反対側の側面に設けられる。また、冷却水導入部４０ｆは、冷却水をセル積層体１０内に導入する。
　ガス通過部４４ｂは、第１方向の他端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａ（第５マニホールド４８）の反対側の側面に設けられる。また、ガス通過部４４ｂは、反応ガス（酸化剤ガス）が通過するように、セル積層体１０内の第１領域と該第１領域とは異なるセル積層体１０内の第２領域との間を連通する。より詳細には、ガス通過部４４ｂは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第１領域と、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第２領域と、の間を連通する。
　冷却水排出部４４ｃは、第１方向の他端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａ（第５マニホールド４８）の反対側の側面に設けられる。また、冷却水排出部４４ｃは、セル積層体１０内から冷却水を排出する。
　ガス流路部４８ａは、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数のセル積層体１０間に設けられる。より詳細には、ガス流路部４８ａは、セル積層体１０の第１側面Ｓ１と、該第１側面Ｓ１に対向する、隣接するセル積層体１０の第２側面Ｓ２と、の間に設けられる。また、ガス流路部４８ａは、反応ガス（酸化剤ガス）が通過するようにセル積層体１０間を連通する。従って、酸化剤ガスは、ガス流路部４８ａを介して、複数のセル積層体１０を貫通するように通過する。これにより、燃料電池１の所望の出力に応じて、セル積層体１０の接続数をより容易に変更することができる。この結果、外部マニホールド方式の燃料電池１の出力をより容易に変更することができる。
　また、より詳細には、ガス流路部４８ａは、第１流路部４８ｂと、第２流路部４８ｃと、を有する。
　第１流路部４８ｂは、セル積層体１０内の第１領域と、隣接するセル積層体１０内の第１領域と、の間を連通する。より詳細には、第１流路部４８ｂは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第１領域と、隣接するセル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第１領域と、の間を連通する。
　尚、図７に示すように、隣接するセル積層体１０では、酸化剤ガスの流路は同じではない。これは、セル積層体１０が、隣接するセル積層体１０に対して、Ｚ方向における向きが互いに逆になるように配置されているためである。すなわち、酸化剤ガスは、例えば、図５（ａ）において、Ｙ方向を中心に１８０°回転した酸化剤ガス流路溝１６０ａに沿って進む。従って、隣接するセル積層体１０では、第１領域は、例えば、第２出口部１６ｆ（図５（ａ））と第２入口部１６ｅ（図５（ａ））との間の酸化剤ガス流路溝１６０ａの領域である。同様に、隣接するセル積層体１０では、第２領域は、例えば、第１出口部１６ｄ（図５（ａ））と第１入口部１６ｃ（図５（ａ））との間の酸化剤ガス流路溝１６０ａの領域である。
　第２流路部４８ｃは、セル積層体１０内の第２領域と、隣接する前記セル積層体内の第２領域と、の間を連通する。より詳細には、第２流路部４８ｃは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第２領域と、隣接するセル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第２領域と、の間を連通する。尚、第１流路部４８ｂと第２流路部４８ｃとの間には、仕切りが設けられている。
　冷却水流路部４８ｄは、第１方向に並べて配置される複数のセル積層体１０間に設けられる。また、冷却水流路部４８ｄは、冷却水が通過するようにセル積層体１０間を連通する。
　次に、図７を参照して、反応ガス（酸化剤ガス）の流れについて説明する。
　図７に示す例では、酸化剤ガス（空気）は、配管継ぎ手部４０ｂを介して、ガス導入部４０ｄに供給される。酸化剤ガスは、セル積層体１０に積層される酸化剤極流路板１６のうちガス導入部４０ｄと連通する酸化剤極流路板１６の第１入口部１６ｃ（図５（ａ））を介して酸化剤ガス流路溝１６０ａを流れ、第１出口部１６ｄ（図５（ａ））から第５マニホールド４８の第１流路部４８ｂに排出される。第１流路部４８ｂに排出された酸化剤ガスは、隣接するセル積層体１０においても、同様に、酸化剤極流路板１６の酸化剤ガス流路溝１６０ａを流れる。その後、酸化剤ガスは、第３マニホールド４４のガス通過部４４ｂに排出される。ガス通過部４４ｂに排出された酸化剤ガスは、セル積層体１０に積層される酸化剤極流路板１６のうちガス通過部４４ｂと連通する酸化剤極流路板１６の第２入口部１６ｅ（図５（ａ））を介して酸化剤ガス流路溝１６０ａ（図５（ａ））を流れ、第２出口部１６ｆ（図５（ａ））から第５マニホールド４８の第２流路部４８ｃに排出される。第２流路部４８ｃに排出された酸化剤ガスは、隣接するセル積層体１０においても、同様に、酸化剤極流路板１６を通過する。その後、酸化剤ガスは、第１マニホールド４０のガス排出部４０ｅに排出される。ガス排出部４０ｅに排出された酸化剤ガスは、ガス排出部４０ｅと連通している配管継ぎ手部４０ｃから排出される。
　このように、セル積層体１０内の酸化剤極流路板１６の酸化剤ガス流路溝１６０ａを酸化剤ガスが流れることにより、電解質膜１２の酸化剤極に酸化剤ガスが供給される。また、酸化剤ガスは、電気化学反応により消費される。従って、酸化剤ガスが通過するセル積層体１０の数が多くなるほど、酸化剤ガスの流量を大きくすればよい。
　次に、図７を参照して、冷却水の流れについて説明する。
　図７に示す例では、冷却水は、配管継ぎ手部４０ａを介して、冷却水導入部４０ｆに貯水される。冷却水は、冷却水導入部４０ｆと連通している酸化剤極流路板１６の第１入口部１６ｈ（図５（ｂ））を介して冷却水流路溝１６０ｂを流れ、第１出口部１６ｇ（図５（ｂ））から第５マニホールド４８の冷却水流路部４８ｄに排出される。冷却水流路部４８ｄに排出された冷却水は、隣接するセル積層体１０においても、同様に、酸化剤極流路板１６の冷却水流路溝１６０ｂを流れる。その後、冷却水は、第３マニホールド４４の冷却水排出部４４ｃに排出される。冷却水排出部４４ｃに貯水された冷却水は、冷却水排出部４４ｃと連通している配管継ぎ手部４４ａから排出される。このように、セル積層体１０内の酸化剤極流路板１６の冷却水流路溝１６０ｂを冷却水が流れることにより、セル積層体１０が冷却される。
　次に、図７および図９（ａ）～図９（ｂ）を参照して、第２マニホールド４２および第４マニホールド４６の構成について説明する。
　図９は、第１実施形態による第２マニホールド４２および第４マニホールド４６の構成を示す模式図である。図９（ａ）は、第２マニホールド４２をセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図であり、図９（ｂ）は、第４マニホールド４６をセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図である。
　図９（ａ）に示すように、第２マニホールド４２は、燃料極ガスを供給する燃料極マニホールドを備える。第２マニホールド４２の燃料極マニホールドは、配管継ぎ手部４２ａと、配管継ぎ手部４２ｂと、ガス導入部４２ｃと、ガス排出部４２ｄと、を備える。
　配管継ぎ手部４２ａは、供給用継ぎ手部であり、ガス導入部４２ｃと連通している。この配管継ぎ手部４２ａは、反応ガスをガス導入部４２ｃに供給する。
　配管継ぎ手部４２ｂは、排出用継ぎ手部であり、ガス排出部４２ｄと連通している。この配管継ぎ手部４２ｂは、電気化学反応により消費されなかった未反応ガスをガス排出部４２ｄから排出する。
　ガス導入部４２ｃおよびガス排出部４２ｄは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される複数の空間領域部である。
　図９（ｂ）に示すように、第４マニホールド４６は、燃料極ガスを供給する燃料極マニホールドを備える。第４マニホールド４６の燃料極マニホールドは、ガス通過部４６ａを備える。
　ガス通過部４６ａは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される空間領域部である。
　図７に示すように、ガス導入部４２ｃは、セル積層体１０のうち、ガス通過部４６ａ（第４マニホールド４６）の反対側の側面に設けられる。また、ガス導入部４２ｃは、酸化剤ガスをセル積層体１０内に導入する。より詳細には、ガス導入部４２ｃは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第３領域に燃料極ガスを導入する。第３領域は、例えば、第１入口部１４ｃ（図４（ｂ））と第１出口部１４ｄ（図４（ｂ））との間の燃料極ガス流路溝１４０ｂの領域である。
　ガス排出部４２ｄは、ガス導入部４２ｃが設けられる側面の少なくとも一部に設けられる。また、ガス排出部４２ｄは、セル積層体１０から燃料極ガスを排出する。より詳細には、ガス排出部４２ｄは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第４領域から燃料極ガスを排出する。第４領域は、例えば、第２入口部１４ｅ（図４（ｂ））と第２出口部１４ｆ（図４（ｂ））との間の燃料極ガス流路溝１４０ｂの領域である。
　ガス通過部４６ａは、セル積層体１０のうち、ガス導入部４２ｃ（第２マニホールド４２）の反対側の側面に設けられる。また、ガス通過部４６ａは、燃料極ガスが通過するように、セル積層体１０内の第３領域と該第３領域と異なるセル積層体１０内の第４領域との間を連通する。より詳細には、ガス通過部４６ａは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第３領域と、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第４領域と、の間を連通する。
　次に、図７を参照して、反応ガス（燃料極ガス）の流れについて説明する。
　図７に示す例では、燃料極ガス（燃料）は、配管継ぎ手部４２ａを介して、ガス導入部４２ｃに供給される。燃料極ガスは、セル積層体１０に積層される燃料極流路板１４のうちガス導入部４２ｃと連通する燃料極流路板１４の第１入口部１４ｃを介して燃料極ガス流路溝１４０ｂ（図４（ｂ））を流れ、第１出口部１４ｄ（図４（ｂ））から第４マニホールド４６のガス通過部４６ａに排出される。ガス通過部４６ａに排出された燃料極ガスは、セル積層体１０に積層される燃料極流路板１４のうちガス通過部４６ａと連通する燃料極流路板１４の第２入口部１４ｅ（図４（ｂ））を介して燃料極ガス流路溝１４０ｂ（図４（ｂ））を流れ、第２出口部１４ｆ（図４（ｂ））から第２マニホールド４２のガス排出部４２ｄに排出される。ガス排出部４２ｄに排出された燃料極ガスは、ガス排出部４２ｄと連通している配管継ぎ手部４２ｂから排出される。
　このように、セル積層体１０内の燃料極流路板１４の燃料極ガス流路溝１４０ｂを燃料極ガスが流れることにより、電解質膜１２の燃料極に燃料極ガスが供給される。
　図１０は、第１実施形態によるセル積層体１０の配置および電気的な接続を示す模式図である。尚、図１０において、図６を参照して説明した端子３００、すなわち、正極端子および負極端子は、省略されている。＋が示される締付板１００は、正極端子側の締付板１００である。－が示される締付板１００は、負極端子側の締付板１００である。
　燃料電池１は、正極端子と、負極端子と、電極接続部４０１と、をさらに備える。
　セル積層体１０は、正極端子および負極端子の向きが隣接するセル積層体１０と逆になるように、並べて配置される。
　正極端子および負極端子は、セル積層体１０の積層方向の両端部に設けられ、セル積層体１０（集電板２０）と電気的に接続する。
　電極接続部４０１は、複数のセル積層体１０を電気的に直列に接続するように、隣接するセル積層体１０の正極端子と負極端子とを電気的に接続する。電極接続部４０１は、例えば、ブスバー等の導電体である。複数のセル積層体１０を直列に接続することにより、高電圧を得ることができる。これにより、電流の上昇を抑制し、電力のロスを少なくすることができる。この結果、電気系の効率を向上させることができる。また、正極端子および負極端子の向きが隣接するセル積層体１０と逆になっているため、配線である電極接続部４０１を短くすることができる。この結果、電極接続部４０１による電力のロスを抑制することができ、燃料電池１の容積を小さくすることができる。さらに、電極接続部４０１の形状を１種類にすることができ、部品の種類を少なくすることができる。
　以上のように、第１実施形態によれば、第５マニホールド４８は、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置されるセル積層体１０間に設けられ、反応ガス（酸化剤ガス）が通過するようにセル積層体１０間を連通するガス流路部４８ａを備える。第５マニホールドは、セル積層体１０間の接続に用いられ、反応ガス（酸化剤ガス）を複数のセル積層体１０に貫通するように流すための配管として機能する。これにより、燃料電池１の所望の出力に応じて、セル積層体１０の接続数をより容易に変更することができる。従って、第１実施形態では、外部マニホールド方式の燃料電池１の出力をより容易に変更することができる。
　外部マニホールド方式の燃料電池の出力を増減させる方法の一つとして、燃料電池セルの積層数を増減させることが知られている。この場合、マニホールドを都度個別に専用設計する必要があり、量産時のコスト、金型による成型の場合にリードタイムがかかる等の問題がある。例えば、１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷの出力を得る場合を仮定すると、それぞれ２５個、５０個、７５個の燃料電池セルが積層されたセル積層体が作製することが考えられる。この場合、燃料電池セルの積層数に対応する長さ（例えば、図１のＺ方向の長さ）になるように、出力毎にマニホールド（例えば、図１のマニホールド４０、４２、４４、４６）を作製する必要がある。従って、合計で３×４＝１２個のマニホールドを個別に専用設計する必要があり、時間やコストがかかってしまう。
　これに対して、第１実施形態では、第５マニホールドおよびセル積層体１０の数を変更することにより、燃料電池１の出力を変更することができる。例えば、上記の仮定において２ｋＷおよび３ｋＷの出力を得るためには、１ｋＷが得られる２５個の燃料電池セル１０ａを積層したセル積層体１０を、それぞれ２つおよび３つ接続させればよい。この場合、使用するマニホールド４０、４２、４４、４６を共通化させることができる。また、第５マニホールドは１種類でよい。従って、専用設計するマニホールドの数（種類）は、各マニホールド４０、４２、４４、４６、４８の数である５個である。従って、量産に必要な金型の設計数を減少させ、より短時間で種々の出力の燃料電池１を作製することができる。また、第１実施形態では、燃料電池セル１０ａを高積層することなく、燃料電池１の出力を増加させることができる。従って、例えば、燃料電池セル１０ａ間の温度分布や性能のばらつきを抑制することができ、より長寿命化することができる。さらに、第１実施形態では、複数のセル積層体１０のうち、特性の劣化したセル積層体１０を交換することもできる。従って、燃料電池１の保守をより容易にすることができる。
　また、外部マニホールド方式の燃料電池の出力を増減させる方法の一つとして、例えば、２５個の燃料電池セルが積層された複数のセル積層体の各マニホールドに対して、酸化剤ガス、燃料極ガス、冷却水の配管（集合管）を接続することも考えられ得る。しかし、この場合、配管の接続のため、設置場所が大きく、また、部品点数が多くコストが大きいという問題がある。また、集合管が用いられる場合、セル積層体の第１方向の距離が長くなるほど、各セル積層体に流れる酸化剤ガスおよび冷却水の流量にばらつき（配流ばらつき）が発生する可能性がある。この酸化剤ガスおよび冷却水の配流ばらつきによって、各セル積層体のセル電圧のばらつきが発生してしまう。
　これに対して、第１実施形態では、酸化剤ガスおよび冷却水は、第５マニホールド４８を介して、セル積層体１０を通過する。従って、図７に示すように、酸化剤ガスおよび冷却水の集合管は不要である。これにより、設置場所の増大を抑制し、また、部品点数およびコストの増大を抑制することができる。また、酸化剤ガスおよび冷却水の配流ばらつきを抑制することにより、各セル積層体１０のセル電圧の均一性を向上させ、また、燃料電池１をより長寿命化することができる。さらに、第１実施形態では、集合管を用いる場合よりも、反応ガス（酸化剤ガス）の拡散性が向上により燃料電池１をより高性能化することができる。また、反応ガス（酸化剤ガス）の拡散性の向上により、燃料極および酸化剤極に用いられるカーボンの酸化（腐食）を抑制し、燃料電池１をより長寿命化することができる。
　また、ガス導入部４０ｄが設けられるセル積層体１０内の電解質膜１２は、他のセル積層体１０内の電解質膜１２よりも厚いことが好ましい。内部加湿方式では、上記のように、冷却水は冷却水流路溝１６０ｂの表面から蒸発し、燃料電池セル１０ａを加湿する。しかし、酸化剤ガスおよび燃料極ガスの入口に近い電解質膜１２は、乾燥しやすく、劣化しやすい。すなわち、ガス導入部４０ｄが設けられるセル積層体１０内の電解質膜１２は、劣化しやすい。電解質膜１２が劣化すると、クロスリークが発生する可能性がある。クロスリークは、電解質膜１２の膜の劣化により、酸化剤ガスまたは燃料極ガスが電解質膜１２を通過することである。クロスリークにより酸化剤ガスと燃料極ガスとが混ざり反応すると、燃料電池１の発電性能が低下してしまう。そこで、ガス導入部４０ｄが設けられるセル積層体１０の電解質膜１２を厚くすることにより、クロスリークを抑制し、燃料電池１をより長寿命化することができる。
　尚、図７に示す例では、酸化剤ガスは、第１マニホールド４０から第３マニホールド４４の通過後、第１マニホールド４０に戻る。しかし、これに限られず、酸化剤ガスは、第１マニホールド４０に戻らずに、第３マニホールド４４において外部に排出されてもよい。この場合、第２流路部４８ｃおよびガス通過部４４ｂは設けらなくていなくてもよい。また、ガス通過部４４ｂの位置に、ガス排出部４０ｅが設けられる。従って、第１流路部４８ｂは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの略全体と、隣接するセル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの略全体と、を連通する。ガス排出部４０ｅは、第１方向の他端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａの反対側の側面に設けられる。
　また、燃料極ガスも、第２マニホールド４２に戻らずに、第４マニホールド４６において外部に排出されてもよい。
　また、反応ガスは、燃料極ガスおよび酸化剤ガスのいずれかである。より詳細には、反応ガスは、水素含有ガスおよび酸素含有ガスのいずれかである。
　また、冷却水流路溝１６０ｂは、燃料極流路板１４に設けられていてもよい。
（変形例）
　図１１は、変形例によるセル積層体１０の配置および電気的な接続を示す模式図である。第１実施形態の変形例は、セル積層体１０が電気的に並列に接続される点で、第１実施形態と異なる。
　燃料電池１は、正極接続部４０２と、負極接続部４０３と、をさらに備える。
　セル積層体１０は、正極端子および負極端子の向きが隣接するセル積層体１０と同じになるように、並べて配置される。
　正極接続部４０２は、複数のセル積層体１０を電気的に並列に接続するように、隣接するセル積層体１０の正極端子を電気的に接続する。正極接続部４０２は、例えば、ブスバー等の導電体である。
　負極接続部４０３は、複数のセル積層体１０を電気的に並列に接続するように、隣接するセル積層体１０の負極端子を電気的に接続する。負極接続部４０３は、例えば、ブスバー等の導電体である。複数のセル積層体１０を並列に接続することにより、大電流を得ることができる。また、直列接続の場合よりも燃料電池１の電圧を下げることができる。この結果、耐電圧の設計（絶縁設計）が容易になる。従って、例えば、所望の電気設計、および、１つのセル積層体１０の出力等に応じて、第１実施形態において説明した直列接続、および、並列接続のいずれかを選択可能である。
　図１２は、変形例による燃料電池１の構成を示す模式図である。尚、冷却水は、直進して流れるように記載されているが、実際には、冷却水流路溝１６０ｂは、主面１６ｂの略全体に設けられている。また、酸化剤ガス流路溝１６０ａも、主面１６ａの略全体に設けられている。
　変形例では、セル積層体１０毎の水の出入口は、Ｘ方向における位置が略同じになるように設けられている。これは、例えば、セル積層体１０の正極および負極の向きが、隣接するセル積層体１０の正極および負極の向きと同じになるためである。この場合、複数のセル積層体１０毎に、同じ種類の酸化剤極流路板１６を用いることができる。
　変形例による燃料電池１のその他の構成は、第１実施形態による燃料電池１の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
　変形例による燃料電池１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第２実施形態）
　図１３は、第２実施形態による燃料電池１の構成を示す模式図である。第２実施形態は、酸化剤ガスに代えて、燃料極ガスが複数のセル積層体１０を貫通するように通過する点で、第１実施形態と異なる。従って、燃料極ガスが第５マニホールド４８を通過する。尚、図１３に示す例では、冷却水は、第５マニホールド４８を通過せず、セル積層体１０毎に供給される。図１３に示す例では、冷却水の集合管は省略されている。しかし、冷却水の入口集合管は、例えば、各セル積層体１０の配管継ぎ手部４０ａと接続する。冷却水の出口集合管は、例えば、各セル積層体１０の配管継ぎ手部４４ａと接続する。
　図１３に示す例では、複数のセル積層体１０は、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される。第２実施形態における第１方向は、図１３に示す例では、Ｘ方向である。また、セル積層体１０は、隣接するセル積層体１０に対して、Ｚ方向における向きが同じになるように配置されている。この場合、複数のセル積層体１０は、図１２に示すように、電気的に並列に接続される。しかし、これに限られず、セル積層体１０は、隣接するセル積層体１０に対して、Ｚ方向における向きが逆になるように配置されてもよい。この場合、セル積層体１０は、例えば、隣接するセル積層体１０に対して、Ｙ方向を中心に１８０°回転するように配置される。また、この場合、複数のセル積層体１０は、図１１に示すように、電気的に直列に接続される。
　第５マニホールド４８は、第１方向（Ｘ方向）に並べて配置されるセル積層体１０間に設けられている。図１３に示すように、第１方向の一端のセル積層体１０において、第５マニホールドと第２マニホールド４２とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。また、第１方向の他端のセル積層体１０において、第５マニホールドと第４マニホールド４６とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。
　図１４は、第２実施形態による第５マニホールド４８の構成を示す模式図である。図１４は、第５マニホールド４８を第２マニホールド４２が設けられるセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図である。
　第５マニホールド４８は、燃料極マニホールドを備える。尚、第２実施形態による第５マニホールド４８には、冷却水マニホールドは設けられていない。第５マニホールド４８の燃料極マニホールドは、ガス流路部４８ｅを備える。
　ガス流路部４８ｅの形状は、第１実施形態による図８（ｃ）におけるガス流路部４８ａの形状と同様でよい。
　図１３に示すように、ガス流路部４８ｅは、第１流路部４８ｆと、第２流路部４８ｇと、を備える。
　第１流路部４８ｆは、セル積層体１０内の第３領域と、隣接するセル積層体１０内の第３領域と、の間を連通する。より詳細には、第１流路部４８ｆは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第３領域と、隣接するセル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第３領域と、の間を連通する。
　第２流路部４８ｇは、セル積層体１０内の第４領域と、隣接する前記セル積層体内の第４領域と、の間を連通する。より詳細には、第２流路部４８ｇは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第４領域と、隣接するセル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第４領域と、の間を連通する。尚、第１流路部４８ｆと第２流路部４８ｇとの間には、仕切りが設けられている。
　従って、第２実施形態では、第１実施形態における酸化剤ガスと燃料極ガスとの関係がほぼ逆になっている。また、第２実施形態による第３領域および第４領域は、それぞれ、第１実施形態による第１領域および第２領域に対応する。
　尚、図１３に示す例では、第１流路部４８ｆの開口面積は、第２流路部４８ｇの開口面積よりも大きい。これにより、燃料極における燃料極反応の反応効率は、燃料極流路内でより均一化される。しかし、これに限られず、第１流路部４８ｆの開口面積は、第２流路部４８ｇの開口面積と略同じであってもよい。
　第２実施形態による燃料電池１のその他の構成は、第１実施形態による燃料電池１の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
　第２実施形態による燃料電池１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (14)

  1. 　電解質膜と、前記電解質膜を挟む燃料極および酸化剤極と、前記燃料極に面したガス流路が設けられる燃料極流路板と、前記酸化剤極に面したガス流路が設けられる酸化剤極流路板と、を有するセルが積層されたセル積層体と、
    　前記セル積層体の積層方向に沿った前記セル積層体の側面に設けられ、前記セル積層体内の前記燃料極流路板または前記酸化剤極流路板に反応ガスを供給するマニホールドと、を備える燃料電池であって、
    　前記マニホールドは、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数の前記セル積層体間に設けられ、前記反応ガスが通過するように前記セル積層体間を連通するガス流路部を備える、燃料電池。
  2. 　前記マニホールドは、前記第１方向の一端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、前記反応ガスを前記セル積層体内に導入するガス導入部をさらに備える、請求項１に記載の燃料電池。
  3. 　前記ガス導入部が設けられる前記セル積層体内の前記電解質膜は、他の前記セル積層体内の前記電解質膜よりも厚い、請求項２に記載の燃料電池。
  4. 　前記マニホールドは、
    　前記第１方向の他端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、前記反応ガスが通過するように、前記セル積層体内の第１領域と該第１領域とは異なる前記セル積層体内の第２領域との間を連通するガス通過部と、
    　前記ガス導入部が設けられる前記側面の少なくとも一部に設けられ、前記セル積層体内から前記反応ガスを排出するガス排出部と、をさらに備える、請求項２または請求項３に記載の燃料電池。
  5. 　前記ガス流路部は、
    　前記セル積層体内の前記第１領域と、隣接する前記セル積層体内の前記第１領域と、の間を連通する第１流路部と、
    　前記セル積層体内の前記第２領域と、隣接する前記セル積層体内の前記第２領域と、の間を連通する第２流路部と、を有する、請求項４に記載の燃料電池。
  6. 　前記燃料極流路板または前記酸化剤極流路板は、冷却水流路がさらに設けられ、
    　前記マニホールドは、前記第１方向に並べて配置される複数の前記セル積層体間に設けられ、冷却水が通過するように前記セル積層体間を連通する冷却水流路部をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池。
  7. 　前記マニホールドは、
    　前記第１方向の一端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、冷却水を前記セル積層体内に導入する冷却水導入部と、
    　前記第１方向の他端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、前記セル積層体内から冷却水を排出する冷却水排出部と、をさらに備える、請求項６に記載の燃料電池。
  8. 　前記セル積層体の積層方向の両端部に設けられ、前記セル積層体と電気的に接続する正極端子および負極端子と、
    　複数の前記セル積層体を電気的に直列に接続するように、隣接する前記セル積層体の前記正極端子と前記負極端子とを電気的に接続する電極接続部と、さらに備える、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料電池。
  9. 　前記セル積層体は、前記正極端子および前記負極端子の向きが隣接する前記セル積層体と逆になるように、並べて配置される、請求項８に記載の燃料電池。
  10. 　前記セル積層体の積層方向の両端部に設けられ、前記セル積層体と電気的に接続する正極端子および負極端子と、
    　複数の前記セル積層体を電気的に並列に接続するように、隣接する前記セル積層体の前記正極端子を電気的に接続する正極接続部、および、隣接する前記セル積層体の前記負極端子を電気的に接続する負極接続部と、をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料電池。
  11. 　前記セル積層体は、前記正極端子および前記負極端子の向きが隣接する前記セル積層体と同じになるように、並べて配置される、請求項１０に記載の燃料電池。
  12. 　前記ガス流路部は、前記セル積層体の第１側面と、該第１側面に対向する、隣接する前記セル積層体の第２側面と、の間に設けられる、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の燃料電池。
  13. 　前記反応ガスは、水素含有ガスおよび酸素含有ガスのいずれかである、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の燃料電池。
  14. 　電解質膜と、前記電解質膜を挟む燃料極および酸化剤極と、前記燃料極に面したガス流路が設けられる燃料極流路板と、前記酸化剤極に面したガス流路が設けられる酸化剤極流路板と、を有するセルが積層されたセル積層体の積層方向に沿った前記セル積層体の側面に設けられ、前記セル積層体内の前記燃料極流路板または前記酸化剤極流路板に反応ガスを供給する、燃料電池のマニホールドであって、
    　積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数の前記セル積層体間に設けられ、前記反応ガスが通過するように前記セル積層体間を連通するガス流路部を備える、燃料電池のマニホールド。
PCT/JP2021/019257 2020-05-26 2021-05-20 燃料電池および燃料電池のマニホールド Ceased WO2021241414A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA3171442A CA3171442A1 (en) 2020-05-26 2021-05-20 Fuel cell and manifold for fuel cell
CN202180021809.0A CN115298867B (zh) 2020-05-26 2021-05-20 燃料电池及燃料电池的歧管
EP21813229.8A EP4160760A4 (en) 2020-05-26 2021-05-20 FUEL ELEMENT AND FUEL ELEMENT COLLECTOR
US17/944,827 US20230016344A1 (en) 2020-05-26 2022-09-14 Fuel cell and manifold for fuel cell

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-091689 2020-05-26
JP2020091689A JP7402118B2 (ja) 2020-05-26 2020-05-26 燃料電池および燃料電池のマニホールド

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/944,827 Continuation US20230016344A1 (en) 2020-05-26 2022-09-14 Fuel cell and manifold for fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021241414A1 true WO2021241414A1 (ja) 2021-12-02

Family

ID=78744693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/019257 Ceased WO2021241414A1 (ja) 2020-05-26 2021-05-20 燃料電池および燃料電池のマニホールド

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230016344A1 (ja)
EP (1) EP4160760A4 (ja)
JP (1) JP7402118B2 (ja)
CN (1) CN115298867B (ja)
CA (1) CA3171442A1 (ja)
WO (1) WO2021241414A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114744229A (zh) * 2022-03-25 2022-07-12 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池模块、燃料电池系统、燃料电池动力系统及车辆
KR20240003986A (ko) * 2022-07-04 2024-01-11 한국기계연구원 연료전지용 판형 매니폴드, 연료전지 모듈, 연료전지 모듈의 제조 방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04296463A (ja) * 1991-03-26 1992-10-20 Toshiba Corp 燃料電池
JPH0521083A (ja) * 1991-07-12 1993-01-29 Toshiba Corp 燃料電池
JPH0729580A (ja) * 1993-07-16 1995-01-31 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池
JPH11273706A (ja) * 1998-03-20 1999-10-08 Osaka Gas Co Ltd 燃料電池
JP3425086B2 (ja) 1998-08-20 2003-07-07 松下電器産業株式会社 固体高分子型燃料電池、これを用いたシステム及びその設置方法
JP2010009904A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Toshiba Corp 燃料電池
JP2010186624A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Toshiba Corp 燃料電池スタック及びそれを備えた燃料電池システム

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0393167A (ja) * 1989-09-04 1991-04-18 Fuji Electric Co Ltd 横積層形燃料電池スタックとそのモジュール構造
JP3444541B2 (ja) * 1992-08-24 2003-09-08 株式会社東芝 固体高分子型燃料電池
EP0981175B1 (en) * 1998-08-20 2012-05-02 Panasonic Corporation Polymer electrolyte fuel cell stack
JP2002305008A (ja) * 2001-04-05 2002-10-18 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子電解質形燃料電池とその製造方法
US6720101B1 (en) * 2001-06-08 2004-04-13 Palcan Fuel Cell Co. Ltd Solid cage fuel cell stack
JP4037698B2 (ja) * 2002-06-26 2008-01-23 本田技研工業株式会社 固体高分子型セルアセンブリ
JP2005026150A (ja) * 2003-07-04 2005-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池の修復方法
JP4969864B2 (ja) * 2006-02-14 2012-07-04 東芝燃料電池システム株式会社 燃料電池
KR101405808B1 (ko) * 2012-12-28 2014-06-12 주식회사 유라코퍼레이션 연료전지스택의 노출충전부 절연 장치
JP2014182922A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Panasonic Corp 燃料電池スタック
JP5910640B2 (ja) * 2014-01-15 2016-04-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
KR20170004194A (ko) * 2015-07-01 2017-01-11 주식회사 엘지화학 고체산화물 연료전지 및 이를 포함하는 연료전지모듈
DE102018200687A1 (de) * 2018-01-17 2019-07-18 Audi Ag Kaskadierter Brennstoffzellenstapel und Brennstoffzellensystem
JP2019129032A (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 株式会社東芝 燃料電池、及び燃料電池の組み立て方法
JP6937253B2 (ja) * 2018-02-06 2021-09-22 株式会社東芝 燃料電池スタックのマニホールド、及び燃料電池スタック

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04296463A (ja) * 1991-03-26 1992-10-20 Toshiba Corp 燃料電池
JPH0521083A (ja) * 1991-07-12 1993-01-29 Toshiba Corp 燃料電池
JPH0729580A (ja) * 1993-07-16 1995-01-31 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池
JPH11273706A (ja) * 1998-03-20 1999-10-08 Osaka Gas Co Ltd 燃料電池
JP3425086B2 (ja) 1998-08-20 2003-07-07 松下電器産業株式会社 固体高分子型燃料電池、これを用いたシステム及びその設置方法
JP2010009904A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Toshiba Corp 燃料電池
JP2010186624A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Toshiba Corp 燃料電池スタック及びそれを備えた燃料電池システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4160760A4

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114744229A (zh) * 2022-03-25 2022-07-12 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池模块、燃料电池系统、燃料电池动力系统及车辆
CN114744229B (zh) * 2022-03-25 2024-01-16 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池模块、燃料电池系统、燃料电池动力系统及车辆
KR20240003986A (ko) * 2022-07-04 2024-01-11 한국기계연구원 연료전지용 판형 매니폴드, 연료전지 모듈, 연료전지 모듈의 제조 방법
KR102869907B1 (ko) * 2022-07-04 2025-10-13 한국기계연구원 연료전지용 판형 매니폴드, 연료전지 모듈, 연료전지 모듈의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021190202A (ja) 2021-12-13
EP4160760A1 (en) 2023-04-05
JP7402118B2 (ja) 2023-12-20
CN115298867B (zh) 2026-03-13
EP4160760A4 (en) 2025-07-09
US20230016344A1 (en) 2023-01-19
CA3171442A1 (en) 2021-12-02
CN115298867A (zh) 2022-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7648793B2 (en) Fuel cell system comprising an assembly manifold having a connection block
JP3511206B2 (ja) 複数の並列燃料電池サブスタックを有するｐｅｍ型燃料電池アッセンブリ
US7384703B2 (en) Fuel cell system
US20030194596A1 (en) Manifold for a fuel cell system
CN111244496B (zh) 燃料电池及配流装置
JP4820068B2 (ja) 燃料電池スタック
WO2021241414A1 (ja) 燃料電池および燃料電池のマニホールド
US10158141B2 (en) Fuel cell system including multiple fuel cell stacks
JP2005056671A (ja) 燃料電池
CN108232228B (zh) 分离器板、膜-电极-单元和燃料电池
JP6937253B2 (ja) 燃料電池スタックのマニホールド、及び燃料電池スタック
US7964312B2 (en) Fastener, cell stack, fuel cell device, and electronic device
EP1665445A1 (en) End plate for an electrochemical cell stack
JP2021061112A (ja) 燃料電池スタック、及び燃料電池スタックのマニホールド
JP2017126472A (ja) 燃料電池
JP2005166420A (ja) 燃料電池スタック
JP2019129032A (ja) 燃料電池、及び燃料電池の組み立て方法
CN220796806U (zh) 双极板
KR101279991B1 (ko) 연료전지 스택 및 이에 적용된 연료전지용 세퍼레이터
US20060051645A1 (en) Fuel cell stack with high output current and low output voltage
US20060292430A1 (en) Fuel cell and fuel cell module therefor
KR100651216B1 (ko) 냉각 유로가 포함된 고분자 전해질 연료전지용 바이폴라플레이트
JP2007042515A (ja) 燃料電池スタック
KR100542202B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 스택
JP2021128823A (ja) 燃料電池及びマニホールド

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: 21813229

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3171442

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021813229

Country of ref document: EP

Effective date: 20230102