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JP7828315B2 - Fuel cell stack and fuel cell - Google Patents
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JP7828315B2 - Fuel cell stack and fuel cell - Google Patents

Fuel cell stack and fuel cell

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JP7828315B2 JP2023019346A JP2023019346A JP7828315B2 JP 7828315 B2 JP7828315 B2 JP 7828315B2 JP 2023019346 A JP2023019346 A JP 2023019346A JP 2023019346 A JP2023019346 A JP 2023019346A JP 7828315 B2 JP7828315 B2 JP 7828315B2
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Description

本実施の形態は、燃料電池スタックおよび燃料電池に関する。 This embodiment relates to a fuel cell stack and a fuel cell.

燃料電池は、水素などの燃料ガスと空気などの酸化剤ガスを化学的に反応させて、燃料ガスの持つ化学エネルギを電気エネルギに変換して電力を取り出すことができる発電装置である。燃料電池は、電解質の種類等により様々なタイプに分類される。例えば、電解質に固体高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池は、低温動作性に優れ、高出力密度を有している。このため、一般家庭向けの小型コジェネレーションシステムまたは燃料電池自動車用の動力源としての用途に適しており、今後、市場規模が急激に拡大することが予想されている。 A fuel cell is a power generation device that can generate electricity by chemically reacting a fuel gas such as hydrogen with an oxidant gas such as air, converting the chemical energy of the fuel gas into electrical energy. Fuel cells are classified into various types based on the type of electrolyte used. For example, solid polymer fuel cells, which use a solid polymer membrane as the electrolyte, have excellent low-temperature operation and high power density. This makes them suitable for use in small cogeneration systems for ordinary households or as a power source for fuel cell vehicles, and the market is expected to expand rapidly in the future.

燃料電池は、単セルを複数積層した燃料電池スタックを備えている。単セルは、膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)と、2つのセパレータとで構成されている。膜電極接合体は、電解質膜を挟むように燃料極および酸化剤極を配置した構成を有している。燃料極に供給された水素ガスを含む燃料ガスと、酸化剤極に供給された酸素ガスを含む酸化剤ガスとが反応し、発電を行うように構成されている。 A fuel cell has a fuel cell stack made up of multiple unit cells stacked one on top of the other. Each unit cell is composed of a membrane electrode assembly (MEA) and two separators. The membrane electrode assembly is configured with a fuel electrode and an oxidizer electrode arranged to sandwich an electrolyte membrane. A fuel gas containing hydrogen gas supplied to the fuel electrode reacts with an oxidizer gas containing oxygen gas supplied to the oxidizer electrode to generate electricity.

一方のセパレータは、アノードセパレータとも称され、燃料ガス流路が形成されている。アノードセパレータの一方の面に、燃料ガス流路を構成する溝が形成されており、この溝が、膜電極接合体の燃料極に対向するように、アノードセパレータは燃料極に接着されている。他方のセパレータは、カソードセパレータとも称され、酸化剤ガス流路が形成されている。カソードセパレータの一方の面に、酸化剤ガス流路を構成する溝が形成されている。カソードセパレータの他方の面には、冷却水流路を構成する溝が形成されており、カソードセパレータは、両面に流路を構成する溝が形成されている。冷却水流路の溝がアノードセパレータに対向するように、カソードセパレータはアノードセパレータに接着されている。酸化剤ガス流路の溝は、隣接する他の単セルの酸化剤極に対向する。 One separator, also known as the anode separator, has a fuel gas flow path formed therein. Grooves that form the fuel gas flow path are formed on one side of the anode separator, and the anode separator is bonded to the fuel electrode so that these grooves face the fuel electrode of the membrane electrode assembly. The other separator, also known as the cathode separator, has an oxidant gas flow path formed therein. Grooves that form the oxidant gas flow path are formed on one side of the cathode separator. Grooves that form the cooling water flow path are formed on the other side of the cathode separator, and grooves that form flow paths are formed on both sides of the cathode separator. The cathode separator is bonded to the anode separator so that the grooves for the cooling water flow path face the anode separator. The grooves for the oxidant gas flow path face the oxidant electrode of the adjacent unit cell.

積層方向で見たときに、カソードセパレータの酸化剤ガス流路の外側には、シール部材が配置されている。シール部材は、酸化剤ガス流路を流れる酸化剤ガスと、マニホールド内を流れる燃料ガスの混合を防止している。また、シール部材は、酸化剤ガス流路を流れる酸化剤ガスと、マニホールド内を流れる冷却水の混合を防止している。 When viewed in the stacking direction, a sealing member is placed on the outside of the oxidant gas flow channel of the cathode separator. The sealing member prevents the oxidant gas flowing through the oxidant gas flow channel from mixing with the fuel gas flowing inside the manifold. The sealing member also prevents the oxidant gas flowing through the oxidant gas flow channel from mixing with the cooling water flowing inside the manifold.

シール部材は、後述する図8に示すように、カソードセパレータに当接している。このことにより、カソードセパレータの厚さが厚くなり得る。この場合、単セルの厚さが厚くなり、燃料電池スタックのコンパクト化が困難になり得る。 As shown in Figure 8, which will be described later, the sealing member abuts against the cathode separator. This can increase the thickness of the cathode separator. In this case, the thickness of the single cell increases, which can make it difficult to compact the fuel cell stack.

特許第5242189号公報Patent No. 5242189

本実施の形態は、このような点を考慮してなされたものであり、コンパクト化を図ることができる燃料電池スタックおよび燃料電池を提供することを目的とする。 This embodiment was made with these points in mind, and aims to provide a fuel cell stack and fuel cell that can be made compact.

実施の形態による燃料電池スタックは、積層された複数の単セルを備えている。単セルは、膜電極接合体と、第1セパレータと、第1ガス流路と、第2セパレータと、第2ガス流路と、冷却水流路と、一対のシール部と、を備えている。第1セパレータは、膜電極接合体に対向する第1電極対向面と、第1電極対向面とは反対側に位置する第1セパレータ対向面と、を含んでいる。第1ガス流路は、第1電極対向面に設けられている。第2セパレータは、第1セパレータ対向面に対向する第2セパレータ対向面と、第2セパレータ対向面とは反対側に位置する第2電極対向面と、を含んでいる。第2ガス流路は、第2電極対向面に設けられている。シール部は、隣接する他の単セルの膜電極接合体に当接する。冷却水流路は、第1セパレータ対向面に設けられた流路入口部および流路出口部と、第2セパレータ対向面に設けられた流路本体部であって、流路入口部および流路出口部に連通した流路本体部と、を含んでいる。積層方向で見たときに、第1セパレータは、矩形状に形成されており、一対の第1辺と一対の第2辺と、を含んでいる。一方の第1辺に第1ガス流路の入口が位置し、他方の第1辺に第1ガス流路の出口が位置している。積層方向で見たときに、第2セパレータは、矩形状に形成されており、第1辺に対応する一対の第3辺と、第2辺に対応する一対の第4辺と、を含んでいる。一方の第4辺に第2ガス流路の入口が位置し、他方の第4辺に第2ガス流路の出口が位置している。各々の第3辺は、対応する第1辺よりも内側に位置している。シール部は、第1セパレータ対向面のうちの対応する第3辺よりも外側に位置する第1外縁部に当接するとともに、流路入口部を覆っている。他方のシール部は、第1セパレータ対向面のうちの対応する第3辺よりも外側に位置する第1外縁部に当接するとともに、流路出口部を覆っている。 A fuel cell stack according to an embodiment includes a plurality of stacked unit cells. Each unit cell includes a membrane electrode assembly, a first separator, a first gas flow path, a second separator, a second gas flow path, a cooling water flow path, and a pair of seals. The first separator includes a first electrode-facing surface facing the membrane electrode assembly and a first separator-facing surface located on the opposite side from the first electrode-facing surface. The first gas flow path is provided on the first electrode-facing surface. The second separator includes a second separator-facing surface facing the first separator-facing surface and a second electrode-facing surface located on the opposite side from the second separator-facing surface. The second gas flow path is provided on the second electrode-facing surface. The seal abuts the membrane electrode assembly of an adjacent unit cell. The coolant flow path includes a flow path inlet and a flow path outlet provided on the first separator-opposing surface, and a flow path main body provided on the second separator-opposing surface, the flow path main body communicating with the flow path inlet and the flow path outlet. When viewed in the stacking direction, the first separator is formed in a rectangular shape and includes a pair of first sides and a pair of second sides. The inlet of the first gas flow path is located on one of the first sides, and the outlet of the first gas flow path is located on the other first side. When viewed in the stacking direction, the second separator is formed in a rectangular shape and includes a pair of third sides corresponding to the first sides and a pair of fourth sides corresponding to the second sides. The inlet of the second gas flow path is located on one of the fourth sides, and the outlet of the second gas flow path is located on the other fourth side. Each third side is located inward from the corresponding first side. The seal portion abuts a first outer edge portion located outside the corresponding third side of the first separator-opposing surface, and covers the flow path inlet. The other seal portion abuts against a first outer edge portion of the first separator-opposing surface that is located outside the corresponding third side, and covers the flow path outlet portion.

実施の形態による燃料電池は、上述した燃料電池スタックを備えている。 The fuel cell according to this embodiment includes the fuel cell stack described above.

実施の形態によれば、燃料電池スタックのコンパクト化を図ることができる。 According to this embodiment, the fuel cell stack can be made more compact.

図1は、第1の実施の形態による燃料電池スタックを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fuel cell stack according to a first embodiment. 図2は、図1のA-A線で示す位置においてアノードセパレータおよび燃料ガス流路を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the anode separator and the fuel gas flow channel taken along line AA in FIG. 図3は、図1のB-B線で示す位置においてカソードセパレータおよび酸化剤ガス流路を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the cathode separator and the oxidant gas flow channel taken along the line BB in FIG. 図4は、図1のC-C線で示す位置においてカソードセパレータおよび冷却水流路を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the cathode separator and the cooling water flow path taken along the line CC in FIG. 図5は、図2および図4に示す冷却水流路の流路入口部および流路出口部を示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the flow channel inlet and flow channel outlet of the cooling water flow channel shown in FIGS. 2 and 4. FIG. 図6は、図5に示す冷却水流路の流路入口部および流路出口部を示す拡大平面図である。FIG. 6 is an enlarged plan view showing the flow channel inlet and flow channel outlet of the cooling water flow channel shown in FIG. 図7は、図1に示す単セルを示す分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view showing the unit cell shown in FIG. 図8は、一般的な燃料電池スタックの単セルを示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a unit cell of a typical fuel cell stack. 図9は、第2の実施の形態による単セルにおいて、燃料ガス流路を示す平面図であって、図1のA-A線で示す位置における平面図である。FIG. 9 is a plan view showing the fuel gas flow path in the unit cell according to the second embodiment, taken along the line AA in FIG. 図10は、第2の実施の形態による単セルにおいて、酸化剤ガス流路を示す平面図であって、図1のB-B線で示す位置における平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the oxidant gas flow path in the unit cell according to the second embodiment, taken along the line BB in FIG. 図11は、第2の実施の形態による単セルにおいて、冷却水流路を示す平面図であって、図1のC-C線で示す位置における平面図である。FIG. 11 is a plan view showing the cooling water flow path in the unit cell according to the second embodiment, taken along the line CC in FIG.

以下、図面を参照して、実施の形態による燃料電池スタックおよび燃料電池について説明する。 The following describes the fuel cell stack and fuel cell according to the embodiment, with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
まず、図1~図8を参照して、第1の実施の形態による燃料電池スタックおよび燃料電池について説明する。
(First embodiment)
First, a fuel cell stack and a fuel cell according to a first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1~図4に示すように、燃料電池1は、積層された複数の単セル10を含む燃料電池スタック2と、燃料電池スタック2の側面に設けられた複数のマニホールド3~6と、を備えている。より具体的には、積層された複数の単セル10でセル積層体が構成されている。セル積層体は、積層方向で見たときに、矩形状に形成されている。積層方向は、単セル10を積層する方向であって、図1における上下方向に相当する。セル積層体は、一対の締付板(図示せず)によって締め付けられている。締付板とセル積層体との間に絶縁板および集電体が介在されており、各単セル10の発電電力を取り出し可能に構成されている。マニホールドについては、後述する。 As shown in Figures 1 to 4, the fuel cell 1 comprises a fuel cell stack 2 including a plurality of stacked unit cells 10, and a plurality of manifolds 3 to 6 provided on the side of the fuel cell stack 2. More specifically, a cell stack is made up of a plurality of stacked unit cells 10. The cell stack is formed into a rectangular shape when viewed in the stacking direction. The stacking direction is the direction in which the unit cells 10 are stacked, and corresponds to the up-and-down direction in Figure 1. The cell stack is clamped by a pair of clamping plates (not shown). An insulating plate and a current collector are interposed between the clamping plates and the cell stack, allowing the generated power of each unit cell 10 to be extracted. The manifolds will be described later.

次に、本実施の形態による燃料電池スタック2について説明する。図1に示すように、燃料電池スタック2は、上述したように積層された複数の単セル10を備えている。単セル10は、膜電極接合体11と、アノードセパレータ20と、燃料ガス流路25と、カソードセパレータ30と、酸化剤ガス流路35と、一対のシール部50と、一対の仕切板60と、を備えている。 Next, we will explain the fuel cell stack 2 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 2 includes a plurality of unit cells 10 stacked as described above. Each unit cell 10 includes a membrane electrode assembly 11, an anode separator 20, a fuel gas flow path 25, a cathode separator 30, an oxidant gas flow path 35, a pair of seals 50, and a pair of partition plates 60.

図1に示すように、膜電極接合体11は、燃料極12と、酸化剤極13と、燃料極12と酸化剤極13との間に介在された電解質膜14と、を含んでいる。燃料極12は、アノード電極とも称し、燃料極12には、水素ガスを含む燃料ガスが供給される。酸化剤極13は、カソード電極とも称し、酸化剤極13には酸素ガスを含む酸化剤ガスが供給される。水素ガスと酸素ガスが反応し、発電が行われる。電解質膜14は、例えば固体高分子膜であってもよい。 As shown in FIG. 1, the membrane electrode assembly 11 includes a fuel electrode 12, an oxidizer electrode 13, and an electrolyte membrane 14 interposed between the fuel electrode 12 and the oxidizer electrode 13. The fuel electrode 12 is also called the anode electrode, and a fuel gas containing hydrogen gas is supplied to the fuel electrode 12. The oxidizer electrode 13 is also called the cathode electrode, and an oxidizer gas containing oxygen gas is supplied to the oxidizer electrode 13. The hydrogen gas and oxygen gas react to generate electricity. The electrolyte membrane 14 may be, for example, a solid polymer membrane.

アノードセパレータ20は、第1セパレータの一例である。図1に示すように、アノードセパレータ20は、膜電極接合体11の燃料極12に対向する燃料極対向面21と、燃料極対向面21とは反対側に位置する第1セパレータ対向面22と、を含んでいる。燃料極対向面21は、第1電極対向面の一例である。図2に示すように、アノードセパレータ20は、積層方向で見たときに、矩形状に形成されており、一対の第1辺20aと、一対の第2辺20bと、を含んでいる。アノードセパレータ20は、シール機能を有するように燃料極12に接着されている。例えば、図示しない接着シートを介在させて、アノードセパレータ20と燃料極12とが接着されていてもよい。 The anode separator 20 is an example of a first separator. As shown in FIG. 1, the anode separator 20 includes a fuel electrode-facing surface 21 that faces the fuel electrode 12 of the membrane electrode assembly 11, and a first separator-facing surface 22 that is located on the opposite side of the fuel electrode-facing surface 21. The fuel electrode-facing surface 21 is an example of a first electrode-facing surface. As shown in FIG. 2, the anode separator 20 is formed in a rectangular shape when viewed in the stacking direction, and includes a pair of first sides 20a and a pair of second sides 20b. The anode separator 20 is bonded to the fuel electrode 12 to provide a sealing function. For example, the anode separator 20 and the fuel electrode 12 may be bonded together via an adhesive sheet (not shown).

燃料ガス流路25は、第1ガス流路の一例である。図1に示すように、燃料ガス流路25は、アノードセパレータ20の燃料極対向面21に設けられている。燃料ガス流路25は、燃料極対向面21に形成された複数の溝26で構成されている。図2に示すように、燃料ガス流路25の入口25aは、アノードセパレータ20の一方の第1辺20aに位置し、燃料ガス流路25の出口25bは、他方の第1辺20aに位置している。図2に示す燃料ガス流路25の溝26は、クランク状に形成されている。 The fuel gas flow channel 25 is an example of a first gas flow channel. As shown in FIG. 1, the fuel gas flow channel 25 is provided on the fuel electrode-facing surface 21 of the anode separator 20. The fuel gas flow channel 25 is composed of a plurality of grooves 26 formed on the fuel electrode-facing surface 21. As shown in FIG. 2, the inlet 25a of the fuel gas flow channel 25 is located on one first side 20a of the anode separator 20, and the outlet 25b of the fuel gas flow channel 25 is located on the other first side 20a. The grooves 26 of the fuel gas flow channel 25 shown in FIG. 2 are formed in a crank shape.

カソードセパレータ30は、第2セパレータの一例である。図1に示すように、カソードセパレータ30は、アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22に対向する第2セパレータ対向面31と、第2セパレータ対向面31とは反対側に位置する酸化剤極対向面32と、を含んでいる。酸化剤極対向面32は、第2電極対向面の一例である。図3に示すように、カソードセパレータ30は、積層方向で見たときに、矩形状に形成されており、一対の第1辺20aに対応する一対の第3辺30aと、一対の第2辺20bに対応する一対の第4辺30bと、を含んでいる。 The cathode separator 30 is an example of a second separator. As shown in FIG. 1, the cathode separator 30 includes a second separator-facing surface 31 facing the first separator-facing surface 22 of the anode separator 20, and an oxidizer electrode-facing surface 32 located on the opposite side of the second separator-facing surface 31. The oxidizer electrode-facing surface 32 is an example of a second electrode-facing surface. As shown in FIG. 3, the cathode separator 30 is formed in a rectangular shape when viewed in the stacking direction, and includes a pair of third sides 30a corresponding to the pair of first sides 20a and a pair of fourth sides 30b corresponding to the pair of second sides 20b.

本実施の形態においては、積層方向で見たときに、各第3辺30aは、対応する第1辺20aよりも内側に位置している。このことにより、アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22のうちの対応する第3辺30aよりも外側の部分は、カソードセパレータ30で覆われていない。すなわち、第1セパレータ対向面22は、対応する第3辺30aよりも外側に位置する一対の第1外縁部23であって、カソードセパレータ30に覆われない一対の第1外縁部23を含んでいる。カソードセパレータ30は、シール機能を有するようにアノードセパレータ20に接着されている。例えば、図示しない接着シートを介在させて、アノードセパレータ20とカソードセパレータ30とが接着されていてもよい。 In this embodiment, when viewed in the stacking direction, each third edge 30a is located more inward than the corresponding first edge 20a. As a result, the portion of the first separator-facing surface 22 of the anode separator 20 that is outside the corresponding third edge 30a is not covered by the cathode separator 30. In other words, the first separator-facing surface 22 includes a pair of first outer edge portions 23 that are located outside the corresponding third edge 30a and are not covered by the cathode separator 30. The cathode separator 30 is bonded to the anode separator 20 to provide a sealing function. For example, the anode separator 20 and the cathode separator 30 may be bonded together via an adhesive sheet (not shown).

酸化剤ガス流路35は、第2ガス流路の一例である。図1に示すように、酸化剤ガス流路35は、カソードセパレータ30の酸化剤極対向面32に設けられている。酸化剤ガス流路35は、酸化剤極対向面32に形成された複数の溝36で構成されている。図3に示すように、酸化剤ガス流路35の入口35aは、カソードセパレータ30の一方の第4辺30bに位置し、酸化剤ガス流路35の出口35bは、他方の第4辺30bに位置している。図3に示す酸化剤ガス流路35の溝36は、直線状に形成されている。 The oxidant gas flow channel 35 is an example of a second gas flow channel. As shown in FIG. 1, the oxidant gas flow channel 35 is provided on the oxidant electrode-facing surface 32 of the cathode separator 30. The oxidant gas flow channel 35 is composed of a plurality of grooves 36 formed in the oxidant electrode-facing surface 32. As shown in FIG. 3, the inlet 35a of the oxidant gas flow channel 35 is located on one fourth side 30b of the cathode separator 30, and the outlet 35b of the oxidant gas flow channel 35 is located on the other fourth side 30b. The grooves 36 of the oxidant gas flow channel 35 shown in FIG. 3 are formed linearly.

図2、図4および図5に示すように、冷却水流路40は、アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22およびカソードセパレータ30の第2セパレータ対向面31に設けられている。より具体的には、冷却水流路40は、第1セパレータ対向面22に設けられた流路入口部41および流路出口部42と、第2セパレータ対向面31に設けられた流路本体部43と、を含んでいる。流路本体部43は、流路入口部41および流路出口部42に連通しており、冷却水の流れ方向において、流路入口部41と流路出口部42との間に位置している。図4に示す流路本体部43は、第2セパレータ対向面31に形成された複数の溝44で構成されている。流路本体部43の溝44は、サーペンタイン状に形成されている。 As shown in Figures 2, 4, and 5, the coolant flow path 40 is provided on the first separator-facing surface 22 of the anode separator 20 and the second separator-facing surface 31 of the cathode separator 30. More specifically, the coolant flow path 40 includes a flow path inlet 41 and a flow path outlet 42 provided on the first separator-facing surface 22, and a flow path main body 43 provided on the second separator-facing surface 31. The flow path main body 43 is connected to the flow path inlet 41 and the flow path outlet 42 and is located between the flow path inlet 41 and the flow path outlet 42 in the direction of the coolant flow. The flow path main body 43 shown in Figure 4 is composed of multiple grooves 44 formed in the second separator-facing surface 31. The grooves 44 of the flow path main body 43 are formed in a serpentine shape.

図5および図6に示すように、積層方向で見たときに、流路入口部41は、アノードセパレータ20の一方の第1辺20aから、カソードセパレータ30の対応する第3辺30aを横切るように延びている。流路入口部41は、第1辺20aから、流路本体部43の入口側端部43aに重なる位置まで延びている。流路入口部41は、燃料ガス流路25の入口25aと同じ第1辺20aから延びていてもよい。図2に示すように、流路入口部41は、酸化剤ガス流路35の入口35aよりも酸化剤ガス流路35の出口35b側に位置している。しかしながら、流路入口部41は、酸化剤ガス流路35の出口35bよりも酸化剤ガス流路35の入口35a側に位置していてもよい。 As shown in Figures 5 and 6, when viewed in the stacking direction, the flow path inlet portion 41 extends from one first side 20a of the anode separator 20 across the corresponding third side 30a of the cathode separator 30. The flow path inlet portion 41 extends from the first side 20a to a position where it overlaps with the inlet end 43a of the flow path main body 43. The flow path inlet portion 41 may extend from the same first side 20a as the inlet 25a of the fuel gas flow path 25. As shown in Figure 2, the flow path inlet portion 41 is located closer to the outlet 35b of the oxidant gas flow path 35 than the inlet 35a of the oxidant gas flow path 35. However, the flow path inlet portion 41 may also be located closer to the inlet 35a of the oxidant gas flow path 35 than the outlet 35b of the oxidant gas flow path 35.

図5および図6に示すように、積層方向で見たときに、流路出口部42は、アノードセパレータ20の他方の第1辺20aから、カソードセパレータ30の対応する第3辺30aを横切るように延びている。流路出口部42は、第1辺20aから、流路本体部43の出口側端部43bに重なる位置まで延びている。流路出口部42は、燃料ガス流路25の出口25bと同じ第1辺20aから延びていてもよい。図2に示すように、流路出口部42は、酸化剤ガス流路35の出口35bよりも酸化剤ガス流路35の入口35a側に位置している。しかしながら、流路出口部42は、流路入口部41が酸化剤ガス流路35の入口35a側に位置している場合、酸化剤ガス流路35の入口35aよりも酸化剤ガス流路35の出口35b側に位置していてもよい。 As shown in Figures 5 and 6, when viewed in the stacking direction, the flow path outlet 42 extends from the other first side 20a of the anode separator 20 across the corresponding third side 30a of the cathode separator 30. The flow path outlet 42 extends from the first side 20a to a position overlapping the outlet-side end 43b of the flow path main body 43. The flow path outlet 42 may extend from the same first side 20a as the outlet 25b of the fuel gas flow path 25. As shown in Figure 2, the flow path outlet 42 is located closer to the inlet 35a of the oxidant gas flow path 35 than the outlet 35b of the oxidant gas flow path 35. However, when the flow path inlet 41 is located closer to the inlet 35a of the oxidant gas flow path 35, the flow path outlet 42 may be located closer to the outlet 35b of the oxidant gas flow path 35 than the inlet 35a of the oxidant gas flow path 35.

流路入口部41および流路出口部42は、図6に示すように、第1セパレータ対向面22から燃料極対向面21に延びていてもよい。すなわち、流路入口部41および流路出口部42は、アノードセパレータ20を貫通しており、このアノードセパレータ20に隣接する燃料極12および後述する仕切板60によって画定されている。なお、流路入口部41および流路出口部42は、第1セパレータ対向面22に形成されていれば、アノードセパレータ20を貫通していなくてもよい。 As shown in FIG. 6, the flow path inlet portion 41 and the flow path outlet portion 42 may extend from the first separator-facing surface 22 to the fuel electrode-facing surface 21. That is, the flow path inlet portion 41 and the flow path outlet portion 42 penetrate the anode separator 20 and are defined by the fuel electrode 12 adjacent to this anode separator 20 and a partition plate 60 described below. Note that the flow path inlet portion 41 and the flow path outlet portion 42 do not have to penetrate the anode separator 20 as long as they are formed on the first separator-facing surface 22.

図5および図6に示すように、流路入口部41および流路出口部42のそれぞれに、整流板45が設けられていてもよい。整流板45は、第1セパレータ対向面22から燃料極対向面21に延びていてもよく、仕切板60に当接するとともに燃料極12に当接していてもよい。流路入口部41に複数の整流板45が設けられていてもよい。この場合、整流板45によって区画される流路の本数が、カソードセパレータ30に形成された流路本体部43の溝44の本数と等しくてもよい。同様に、流路出口部42に複数の整流板45が設けられていてもよい。この場合、整流板45によって区画される流路の本数が、流路本体部43の溝44の本数と等しくてもよい。 As shown in Figures 5 and 6, a straightening plate 45 may be provided at each of the flow channel inlet portion 41 and the flow channel outlet portion 42. The straightening plate 45 may extend from the first separator-facing surface 22 to the fuel electrode-facing surface 21, and may abut against the partition plate 60 and the fuel electrode 12. Multiple straightening plates 45 may be provided at the flow channel inlet portion 41. In this case, the number of flow channels defined by the straightening plates 45 may be equal to the number of grooves 44 in the flow channel main portion 43 formed in the cathode separator 30. Similarly, multiple straightening plates 45 may be provided at the flow channel outlet portion 42. In this case, the number of flow channels defined by the straightening plates 45 may be equal to the number of grooves 44 in the flow channel main portion 43.

ここで、マニホールドについて説明する。本実施の形態による燃料電池1は、図2~図4に示すように、燃料極入口マニホールド3と、燃料極出口マニホールド4と、酸化剤極入口マニホールド5と、酸化剤極出口マニホールド6と、を備えている。 Now, let's explain the manifolds. As shown in Figures 2 to 4, the fuel cell 1 according to this embodiment includes an anode inlet manifold 3, an anode outlet manifold 4, an oxidizer electrode inlet manifold 5, and an oxidizer electrode outlet manifold 6.

燃料極入口マニホールド3は、燃料電池スタック2の1つの側面に取り付けられている。この側面には、図2に示すように、燃料ガス流路25の入口25aが位置するアノードセパレータ20の第1辺20aと、カソードセパレータ30の対応する第3辺30aが位置している。燃料極入口マニホールド3は、各燃料ガス流路25の入口25aに連通した燃料ガス供給流路7aを含んでいる。燃料ガスは、燃料ガス供給流路7aから燃料ガス流路25に供給される。 The fuel electrode inlet manifold 3 is attached to one side of the fuel cell stack 2. As shown in FIG. 2, this side includes the first side 20a of the anode separator 20, where the inlet 25a of the fuel gas flow channel 25 is located, and the corresponding third side 30a of the cathode separator 30. The fuel electrode inlet manifold 3 includes a fuel gas supply channel 7a that communicates with the inlet 25a of each fuel gas flow channel 25. Fuel gas is supplied from the fuel gas supply channel 7a to the fuel gas flow channel 25.

本実施の形態による燃料極入口マニホールド3は、各冷却水流路40の流路入口部41に連通した冷却水供給流路9aを含んでいる。図4に示すように、冷却水は、冷却水供給流路9aから冷却水流路40に供給される。冷却水供給流路9aは、燃料ガス供給流路7aと区画されている。 The anode inlet manifold 3 according to this embodiment includes a cooling water supply passage 9a that communicates with the passage inlet 41 of each cooling water passage 40. As shown in FIG. 4, cooling water is supplied from the cooling water supply passage 9a to the cooling water passage 40. The cooling water supply passage 9a is separated from the fuel gas supply passage 7a.

燃料極出口マニホールド4は、燃料電池スタック2の他の1つの側面に取り付けられている。この側面には、図2に示すように、燃料ガス流路25の出口25bが位置するアノードセパレータ20の第1辺20aと、カソードセパレータ30の対応する第3辺30aが位置している。燃料極出口マニホールド4は、各燃料ガス流路25の出口25bに連通した燃料ガス排出流路7bを含んでいる。燃料ガスは、燃料ガス流路25から燃料ガス排出流路7bに排出される。 The anode outlet manifold 4 is attached to another side of the fuel cell stack 2. As shown in FIG. 2, this side is home to the first side 20a of the anode separator 20, where the outlet 25b of the fuel gas flow channel 25 is located, and the corresponding third side 30a of the cathode separator 30. The anode outlet manifold 4 includes a fuel gas discharge channel 7b that communicates with the outlet 25b of each fuel gas flow channel 25. Fuel gas is discharged from the fuel gas flow channel 25 to the fuel gas discharge channel 7b.

本実施の形態による燃料極出口マニホールド4は、冷却水流路40の流路出口部42に連通した冷却水排出流路9bを含んでいる。図4に示すように、冷却水は、冷却水流路40から冷却水排出流路9bに排出される。冷却水排出流路9bは、燃料ガス排出流路7bと区画されている。 The anode outlet manifold 4 according to this embodiment includes a cooling water discharge flow path 9b that communicates with the flow path outlet 42 of the cooling water flow path 40. As shown in FIG. 4, the cooling water is discharged from the cooling water flow path 40 to the cooling water discharge flow path 9b. The cooling water discharge flow path 9b is separated from the fuel gas discharge flow path 7b.

酸化剤極入口マニホールド5は、燃料電池スタック2の他の1つの側面に取り付けられている。この側面には図3に示すように、酸化剤ガス流路35の入口35aが位置するカソードセパレータ30の第4辺30bと、アノードセパレータ20の対応する第2辺20bが位置している。酸化剤極入口マニホールド5は、各酸化剤ガス流路35の入口35aに連通した酸化剤ガス供給流路8aを含んでいる。酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給流路8aから酸化剤ガス流路35に供給される。 The oxidizer electrode inlet manifold 5 is attached to another side of the fuel cell stack 2. As shown in FIG. 3, this side is home to the fourth side 30b of the cathode separator 30, where the inlet 35a of the oxidizer gas flow channel 35 is located, and the corresponding second side 20b of the anode separator 20. The oxidizer electrode inlet manifold 5 includes an oxidizer gas supply channel 8a that communicates with the inlet 35a of each oxidizer gas flow channel 35. The oxidizer gas is supplied from the oxidizer gas supply channel 8a to the oxidizer gas flow channel 35.

酸化剤極出口マニホールド6は、燃料電池スタック2の他の1つの側面に取り付けられている。この側面には、図3に示すように、酸化剤ガス流路35の出口35bが位置するカソードセパレータ30の第4辺30bと、アノードセパレータ20の対応する第2辺20bが位置している。酸化剤極出口マニホールド6は、各酸化剤ガス流路35の出口35bに連通した酸化剤ガス排出流路8bを含んでいる。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路35から酸化剤ガス排出流路8bに排出される。 The oxidizer electrode outlet manifold 6 is attached to another side of the fuel cell stack 2. As shown in FIG. 3, this side is home to the fourth side 30b of the cathode separator 30, where the outlet 35b of the oxidizer gas flow channel 35 is located, and the corresponding second side 20b of the anode separator 20. The oxidizer electrode outlet manifold 6 includes an oxidizer gas discharge flow channel 8b that communicates with the outlet 35b of each oxidizer gas flow channel 35. The oxidizer gas is discharged from the oxidizer gas flow channel 35 to the oxidizer gas discharge flow channel 8b.

次に、シール部50について説明する。 Next, we will explain the sealing section 50.

図1に示すように、シール部50は、隣接する他の単セル10の膜電極接合体11に当接する。シール部50は、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35を、燃料極入口マニホールド3の燃料ガス供給流路7aおよび冷却水供給流路9aから区画するとともに、燃料極出口マニホールド4の燃料ガス排出流路7bおよび冷却水排出流路9bから区画するための部材である。 As shown in FIG. 1, the seal portion 50 abuts against the membrane electrode assembly 11 of another adjacent unit cell 10. The seal portion 50 is a component that separates the oxidant gas flow path 35 formed in the cathode separator 30 from the fuel gas supply flow path 7a and the cooling water supply flow path 9a of the anode inlet manifold 3, and separates it from the fuel gas discharge flow path 7b and the cooling water discharge flow path 9b of the anode outlet manifold 4.

図3~図5に示すように、シール部50は、カソードセパレータ30の対応する第3辺30aよりも外側に位置した第1シール部材51を含んでいる。第1シール部材51は、アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22に形成された上述の第1外縁部23に当接している。 As shown in Figures 3 to 5, the seal portion 50 includes a first seal member 51 located outside the corresponding third edge 30a of the cathode separator 30. The first seal member 51 abuts against the first outer edge 23 formed on the first separator-facing surface 22 of the anode separator 20.

図5に示すように、第1シール部材51は、本体シール部52と、本体シール部52から上方に延びるリップ部53と、を含んでいる。本体シール部52が、第1セパレータ対向面22の第1外縁部23に、後述する仕切板60を介して当接している。図4および図5に示すように、一方の第1シール部材51の本体シール部52は、第1セパレータ対向面22に形成された冷却水流路40の流路入口部41を覆っている。他方の第1シール部材51の本体シール部52は、第1セパレータ対向面22に形成された冷却水流路40の流路出口部42を覆っている。各第1シール部材51のリップ部53は、隣接する他の単セル10の酸化剤極13に当接する。第1シール部材51は、燃料電池スタック2を組み立てる際に、一対の締付板によって締め付けられることにより押圧され、シール機能を発揮することができる。 As shown in FIG. 5 , the first seal member 51 includes a main body seal portion 52 and a lip portion 53 extending upward from the main body seal portion 52. The main body seal portion 52 abuts against the first outer edge portion 23 of the first separator facing surface 22 via a partition plate 60 (described later). As shown in FIGS. 4 and 5 , the main body seal portion 52 of one first seal member 51 covers the flow path inlet portion 41 of the coolant flow path 40 formed in the first separator facing surface 22. The main body seal portion 52 of the other first seal member 51 covers the flow path outlet portion 42 of the coolant flow path 40 formed in the first separator facing surface 22. The lip portion 53 of each first seal member 51 abuts against the oxidizer electrode 13 of the adjacent unit cell 10. When assembling the fuel cell stack 2, the first seal members 51 are clamped by a pair of clamping plates and pressed, thereby providing a sealing function.

図3、図4および図7に示すように、積層方向で見たときに、第1シール部材51は、アノードセパレータ20の第1辺20aおよびカソードセパレータ30の第3辺30aに沿って直線状に延びている。第1シール部材51は、一方の第2辺20bから他方の第2辺20bまで延びていてもよい。 As shown in Figures 3, 4, and 7, when viewed in the stacking direction, the first sealing member 51 extends linearly along the first side 20a of the anode separator 20 and the third side 30a of the cathode separator 30. The first sealing member 51 may also extend from one second side 20b to the other second side 20b.

シール部50は、耐久性およびシール性を確保可能であれば、任意の弾性材料で形成されていてもよい。例えば、シール部50は、シリコーンゴムまたはEPDMで形成されていてもよい。 The seal portion 50 may be made of any elastic material as long as it can ensure durability and sealing performance. For example, the seal portion 50 may be made of silicone rubber or EPDM.

仕切板60は、図6および図7に示すように、対応する第1シール部材51と、冷却水流路40の流路入口部41または流路出口部42との間に介在されていてもよい。仕切板60は、第1セパレータ対向面22の第1外縁部23に当接している。燃料ガス流路25の入口25a側に位置する仕切板60は、図4および図6に示すように、冷却水流路40の流路入口部41を覆っており、流路入口部41に第1シール部材51が入り込むことを防止している。同様に、燃料ガス流路25の出口25b側に位置する仕切板60は、冷却水流路40の流路出口部42を覆っており、流路出口部42に第1シール部材51が入り込むことを防止している。 As shown in Figures 6 and 7, the partition plates 60 may be interposed between the corresponding first seal members 51 and the flow path inlet 41 or flow path outlet 42 of the cooling water flow path 40. The partition plates 60 abut against the first outer edge 23 of the first separator-opposing surface 22. As shown in Figures 4 and 6, the partition plates 60 located on the inlet 25a side of the fuel gas flow path 25 cover the flow path inlet 41 of the cooling water flow path 40, preventing the first seal members 51 from entering the flow path inlet 41. Similarly, the partition plates 60 located on the outlet 25b side of the fuel gas flow path 25 cover the flow path outlet 42 of the cooling water flow path 40, preventing the first seal members 51 from entering the flow path outlet 42.

仕切板60は、流路入口部41または流路出口部42にシール部50が入り込むことを防止できれば、任意の材料で形成されていてもよい。例えば、仕切板60は、ステンレス若しくはチタンなどの金属材料で形成されていてもよく、または樹脂材料で形成されていてもよい。 The partition plate 60 may be made of any material that can prevent the seal portion 50 from entering the flow path inlet portion 41 or the flow path outlet portion 42. For example, the partition plate 60 may be made of a metal material such as stainless steel or titanium, or may be made of a resin material.

仕切板60は、シール機能を有するように、第1セパレータ対向面22の第1外縁部23に接着されている。このことにより、カソードセパレータ30に形成された冷却水流路40を、燃料ガス流路25と区画することができる。例えば、図示しない接着シートを介在させて、仕切板60と第1セパレータ対向面22とが接着されていてもよい。 The partition plate 60 is adhered to the first outer edge 23 of the first separator-facing surface 22 to provide a sealing function. This allows the cooling water flow path 40 formed in the cathode separator 30 to be separated from the fuel gas flow path 25. For example, the partition plate 60 and the first separator-facing surface 22 may be adhered via an adhesive sheet (not shown).

図7に示すように、仕切板60に、上述した整流板45が接着されていてもよい。より具体的には、冷却水流路40の流路入口部41に対応する仕切板60に、流路入口部41内に位置する整流板45が接着されていてもよい。冷却水流路40の流路出口部42に対応する仕切板60に、流路出口部42内に位置する整流板45が接着されていてもよい。整流板45は、仕切板60が第1セパレータ対向面22に接着される前に予め仕切板60に接着されていてもよい。 As shown in FIG. 7 , the above-mentioned straightening plate 45 may be adhered to the partition plate 60. More specifically, the straightening plate 45 located within the flow path inlet 41 may be adhered to the partition plate 60 corresponding to the flow path inlet 41 of the cooling water flow path 40. The straightening plate 45 located within the flow path outlet 42 may be adhered to the partition plate 60 corresponding to the flow path outlet 42 of the cooling water flow path 40. The straightening plate 45 may be adhered to the partition plate 60 in advance before the partition plate 60 is adhered to the first separator opposing surface 22.

図1に示すように、カソードセパレータ30の第2セパレータ対向面31に、対応する仕切板60を収容する一対の収容部33が形成されていてもよい。本実施の形態による収容部33は、対応する第3辺30aから内側に延びている。収容部33に収容された仕切板60のアノードセパレータ20の側の面と、第2セパレータ対向面31とは、同一面に位置していてもよい。収容部33に、冷却水流路40の流路本体部43が接続されていてもよい。 As shown in FIG. 1, a pair of storage sections 33 for storing corresponding partition plates 60 may be formed on the second separator-facing surface 31 of the cathode separator 30. In this embodiment, the storage sections 33 extend inward from the corresponding third edge 30a. The surface of the partition plate 60 stored in the storage sections 33 facing the anode separator 20 and the second separator-facing surface 31 may be located on the same plane. The flow path main body 43 of the coolant flow path 40 may be connected to the storage sections 33.

ここで、図8を用いて、一般的な燃料電池スタック2の単セル10について説明する。 Here, we will explain a unit cell 10 of a typical fuel cell stack 2 using Figure 8.

図8に示す単セル10は、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35とマニホールド内の燃料ガス流路25とを区画するためのシール部材70を備えている。このシール部材70は、カソードセパレータ30の酸化剤極対向面32に形成された収容部71に収容されている。カソードセパレータ30の第2セパレータ対向面31に、冷却水流路40の溝44が形成されている。積層方向で見たときに、シール部材70と冷却水流路40が重なっている。収容部71の深さd1は、酸化剤ガス流路35の溝36の深さd2よりも深い。このため、冷却水流路40の深さd3と、収容部71の深さd1と、冷却水流路40と収容部71との間の厚さt1とを加味してカソードセパレータ30の厚さt2が決まる。このため、カソードセパレータ30の厚さt2が厚くなるという問題がある。 The unit cell 10 shown in FIG. 8 includes a sealing member 70 that separates the oxidant gas flow path 35 formed in the cathode separator 30 from the fuel gas flow path 25 in the manifold. This sealing member 70 is housed in a housing 71 formed in the oxidant electrode-facing surface 32 of the cathode separator 30. Grooves 44 for the coolant flow path 40 are formed in the second separator-facing surface 31 of the cathode separator 30. When viewed in the stacking direction, the sealing member 70 and the coolant flow path 40 overlap. The depth d1 of the housing 71 is deeper than the depth d2 of the groove 36 of the oxidant gas flow path 35. Therefore, the thickness t2 of the cathode separator 30 is determined by taking into account the depth d3 of the coolant flow path 40, the depth d1 of the housing 71, and the thickness t1 between the coolant flow path 40 and the housing 71. This results in a problem: the thickness t2 of the cathode separator 30 becomes thick.

これに対して本実施の形態においては、積層方向で見たときに、カソードセパレータ30の第3辺30aが、アノードセパレータ20の対応する第1辺20aよりも内側に位置している。アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22のうちの上述した第1外縁部23に、シール部50の第1シール部材51が当接し、この第1シール部材51は、冷却水流路40の流路入口部41を覆っている。第1シール部材51は、隣接する他の単セル10の酸化剤極13にも当接している。このことにより、燃料ガス流路25の入口25a側に位置する第1シール部材51によって、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35と、燃料極入口マニホールド3に形成された燃料ガス供給流路7aおよび冷却水供給流路9aとを区画することができる。燃料ガス流路25の出口25b側に位置する第1シール部材51によって、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35と、燃料極出口マニホールド4に形成された燃料ガス排出流路7bおよび冷却水排出流路9bとを区画することができる。 In contrast, in this embodiment, when viewed in the stacking direction, the third edge 30a of the cathode separator 30 is located more inward than the corresponding first edge 20a of the anode separator 20. The first seal member 51 of the sealing portion 50 abuts the first outer edge 23 of the first separator-facing surface 22 of the anode separator 20, and this first seal member 51 covers the flow path inlet 41 of the coolant flow path 40. The first seal member 51 also abuts the oxidizer electrode 13 of another adjacent unit cell 10. As a result, the first seal member 51, located on the inlet 25a side of the fuel gas flow path 25, can separate the oxidizer gas flow path 35 formed in the cathode separator 30 from the fuel gas supply flow path 7a and the coolant supply flow path 9a formed in the anode inlet manifold 3. The first seal member 51, located on the outlet 25b side of the fuel gas flow channel 25, separates the oxidant gas flow channel 35 formed in the cathode separator 30 from the fuel gas discharge flow channel 7b and cooling water discharge flow channel 9b formed in the anode outlet manifold 4.

そして、第1シール部材51が、アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22のうちの第1外縁部23に当接しているため、カソードセパレータ30に、第1シール部材51を収容するための収容部71を設けることを不要にできる。このことにより、カソードセパレータ30の厚さ決める際に、酸化剤ガス流路35の溝36の深さd2よりも深い収容部71の深さd1(図8参照)を考慮することを不要にできる。この場合、酸化剤ガス流路35の深さd2と、冷却水流路40の深さd3と、酸化剤ガス流路35と冷却水流路40との間の厚さt3とを加味してカソードセパレータ30の厚さt2が決まる。このため、カソードセパレータ30の厚さt2を薄くすることができる。 Furthermore, because the first seal member 51 abuts against the first outer edge portion 23 of the first separator-facing surface 22 of the anode separator 20, it is not necessary to provide the cathode separator 30 with a storage portion 71 for storing the first seal member 51. This eliminates the need to consider the depth d1 (see FIG. 8 ) of the storage portion 71, which is deeper than the depth d2 of the groove 36 of the oxidant gas flow field 35, when determining the thickness of the cathode separator 30. In this case, the thickness t2 of the cathode separator 30 is determined by taking into account the depth d2 of the oxidant gas flow field 35, the depth d3 of the coolant flow field 40, and the thickness t3 between the oxidant gas flow field 35 and the coolant flow field 40. This allows the thickness t2 of the cathode separator 30 to be reduced.

このように本実施の形態によれば、カソードセパレータ30の第3辺30aが、アノードセパレータ20の対応する第1辺20aよりも内側に位置している。シール部50は、第1セパレータ対向面22のうちの対応する第3辺30aよりも外側の第1外縁部23に当接している。このことにより、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35を、燃料極入口マニホールド3の燃料ガス供給流路7aおよび燃料極出口マニホールド4の燃料ガス排出流路7bから区画することができる。また、一方のシール部50は、冷却水流路40の流路入口部41を覆い、他方のシール部50は、冷却水流路40の流路出口部42を覆っている。このことにより、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35を、燃料極入口マニホールド3の冷却水供給流路9aおよび燃料極出口マニホールド4の冷却水排出流路9bから区画することができる。そして、上述したようにカソードセパレータ30の厚さを薄くすることができる。このため、単セル10の薄型化を図ることができ、燃料電池スタック2のコンパクト化を図ることができる。 As described above, according to this embodiment, the third side 30a of the cathode separator 30 is located more inward than the corresponding first side 20a of the anode separator 20. The seal portion 50 abuts the first outer edge portion 23 of the first separator facing surface 22, which is located more outward than the corresponding third side 30a. This allows the oxidant gas flow channel 35 formed in the cathode separator 30 to be separated from the fuel gas supply flow channel 7a of the anode inlet manifold 3 and the fuel gas discharge flow channel 7b of the anode outlet manifold 4. Furthermore, one seal portion 50 covers the flow channel inlet portion 41 of the cooling water flow channel 40, and the other seal portion 50 covers the flow channel outlet portion 42 of the cooling water flow channel 40. This allows the oxidant gas flow channel 35 formed in the cathode separator 30 to be separated from the cooling water supply flow channel 9a of the anode inlet manifold 3 and the cooling water discharge flow channel 9b of the anode outlet manifold 4. Furthermore, as described above, the thickness of the cathode separator 30 can be reduced. This allows the single cell 10 to be made thinner, and the fuel cell stack 2 to be made more compact.

また、本実施の形態によれば、対応する第1シール部材51と、冷却水流路40の流路入口部41との間に仕切板60が介在され、対応する第1シール部材51と、冷却水流路40の流路出口部42との間に仕切板60が介在されている。この場合、流路入口部41上に平坦面を形成することができるとともに、流路出口部42上に平坦面を形成することができる。このため、第1シール部材51が、流路入口部41または流路出口部42に入り込むことを防止することができ、第1シール部材51によるシール機能を高めることができる。 In addition, according to this embodiment, a partition plate 60 is interposed between the corresponding first seal member 51 and the flow path inlet 41 of the cooling water flow path 40, and a partition plate 60 is interposed between the corresponding first seal member 51 and the flow path outlet 42 of the cooling water flow path 40. In this case, a flat surface can be formed on the flow path inlet 41, and a flat surface can be formed on the flow path outlet 42. This prevents the first seal member 51 from entering the flow path inlet 41 or the flow path outlet 42, improving the sealing function of the first seal member 51.

また、本実施の形態によれば、仕切板60は、シール機能を有するように第1セパレータ対向面22に接着されている。このことにより、カソードセパレータ30に形成された冷却水流路40を、燃料ガス流路25と区画することができる。このため、冷却水と燃料ガスとの混合を防止することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the partition plate 60 is adhered to the first separator opposing surface 22 so as to provide a sealing function. This allows the cooling water flow path 40 formed in the cathode separator 30 to be separated from the fuel gas flow path 25. This prevents the cooling water and fuel gas from mixing.

また、本実施の形態によれば、冷却水流路40の流路入口部41および流路出口部42は、第1セパレータ対向面22から燃料極対向面21に延びている。このことにより、流路入口部41および流路出口部42がアノードセパレータ20を貫通することができ、流路入口部41の流路断面積および流路出口部42の流路断面積をそれぞれ大きくすることができる。このため、冷却水流路40の流路抵抗を低減でき、冷却水の流れに損失が生じることを抑制することができる。また、このように流路入口部41および流路出口部42がアノードセパレータ20を貫通することにより、アノードセパレータ20の厚さを厚くせずに冷却水流路40の流路断面積を大きくすることができる。このため、冷却水流路40の流路断面積を確保することができるとともにアノードセパレータ20の厚さを薄くすることができる。 Furthermore, according to this embodiment, the flow inlet portion 41 and the flow outlet portion 42 of the coolant flow channel 40 extend from the first separator-facing surface 22 to the fuel electrode-facing surface 21. This allows the flow inlet portion 41 and the flow outlet portion 42 to penetrate the anode separator 20, thereby increasing the flow cross-sectional area of the flow inlet portion 41 and the flow cross-sectional area of the flow outlet portion 42. This reduces the flow resistance of the coolant flow channel 40 and suppresses loss of the coolant flow. Furthermore, by having the flow inlet portion 41 and the flow outlet portion 42 penetrate the anode separator 20 in this manner, the flow cross-sectional area of the coolant flow channel 40 can be increased without increasing the thickness of the anode separator 20. This allows the flow cross-sectional area of the coolant flow channel 40 to be secured while the thickness of the anode separator 20 can be reduced.

また、本実施の形態によれば、冷却水流路40の流路入口部41および流路出口部42のそれぞれに、整流板45が設けられている。このことにより、冷却水の流れを整流することができ、冷却水の流れに損失が生じることを抑制することができる。また、整流板45によって、仕切板60を支持することができる。このことにより、第1シール部材51が、流路入口部41または流路出口部42に入り込むことをより一層防止することができ、第1シール部材51によるシール機能を高めることができるとともに、冷却水流路40の流路断面積を確保することができる。また、整流板45によって、膜電極接合体11を支持することができる。このことにより、膜電極接合体11が流路入口部41または流路出口部42に入り込むことを防止することができ、冷却水流路40の流路断面積を確保することができる。 In addition, according to this embodiment, a straightening plate 45 is provided at each of the flow inlet 41 and the flow outlet 42 of the cooling water flow path 40. This straightens the flow of the cooling water, thereby reducing loss in the flow of the cooling water. The straightening plate 45 also supports the partition plate 60. This further prevents the first seal member 51 from entering the flow inlet 41 or the flow outlet 42, improving the sealing function of the first seal member 51 and ensuring the flow cross-sectional area of the cooling water flow path 40. The straightening plate 45 also supports the membrane electrode assembly 11. This prevents the membrane electrode assembly 11 from entering the flow inlet 41 or the flow outlet 42, ensuring the flow cross-sectional area of the cooling water flow path 40.

また、本実施の形態によれば、積層方向で見たときに、流路入口部41は、アノードセパレータ20の一方の第1辺20aから対応する第3辺30aを横切るように延び、流路出口部42は、アノードセパレータ20の他方の第1辺20aから対応する第3辺30aを横切るように延びている。積層方向で見たときに、第1シール部材51は、第1辺20aおよびカソードセパレータ30の第3辺30aに沿って延びている。このことにより、流路入口部41または流路出口部42を覆う第1シール部材51の形状を簡素化することができるとともに、流路入口部41および流路出口部42のシール構造を簡素化することができる。このため、第1シール部材51のシール機能を高めることができる。 Furthermore, according to this embodiment, when viewed in the stacking direction, the flow path inlet portion 41 extends from one first side 20a of the anode separator 20 across the corresponding third side 30a, and the flow path outlet portion 42 extends from the other first side 20a of the anode separator 20 across the corresponding third side 30a. When viewed in the stacking direction, the first seal member 51 extends along the first side 20a and the third side 30a of the cathode separator 30. This simplifies the shape of the first seal member 51 that covers the flow path inlet portion 41 or the flow path outlet portion 42, and also simplifies the sealing structure of the flow path inlet portion 41 and the flow path outlet portion 42. This improves the sealing function of the first seal member 51.

なお、上述した本実施の形態においては、第1セパレータの一例がアノードセパレータ20であり、第2セパレータの一例がカソードセパレータ30である例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。第1セパレータの一例がカソードセパレータ30であり、第2セパレータの一例がアノードセパレータ20であってもよい。すなわち、膜電極接合体11の酸化剤極13にカソードセパレータ30が接着され、このカソードセパレータ30に、アノードセパレータ20が接着されていてもよい。この場合、冷却水流路40の流路入口部41および流路出口部42は、カソードセパレータ30の第2セパレータ対向面31に形成され、流路本体部43は、アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22に形成されてもよい。シール部50は、カソードセパレータ30の第2セパレータ対向面31のうちの外縁部に当接するとともに、隣接する他の単セル10の燃料極12に当接してもよい。 In the above-described embodiment, an example has been described in which an example of the first separator is the anode separator 20, and an example of the second separator is the cathode separator 30. However, this embodiment is not limited to this. An example of the first separator may be the cathode separator 30, and an example of the second separator may be the anode separator 20. That is, the cathode separator 30 may be bonded to the oxidizer electrode 13 of the membrane electrode assembly 11, and the anode separator 20 may be bonded to this cathode separator 30. In this case, the flow path inlet portion 41 and the flow path outlet portion 42 of the coolant flow path 40 may be formed on the second separator-facing surface 31 of the cathode separator 30, and the flow path main portion 43 may be formed on the first separator-facing surface 22 of the anode separator 20. The seal portion 50 abuts against the outer edge of the second separator-facing surface 31 of the cathode separator 30, and may also abut against the fuel electrode 12 of another adjacent unit cell 10.

(第2の実施の形態)
次に、図9~図11を用いて、第2の実施の形態による燃料電池スタックおよび燃料電池について説明する。
Second Embodiment
Next, a fuel cell stack and a fuel cell according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.

図9~図11に示す第2の実施の形態は、冷却水流路の流路入口部が、アノードセパレータの一方の前記第2辺に位置し、流路出口部が、アノードセパレータの他方の前記第2辺に位置している点が主に異なり、他の構成は、図1~図8に示す第1の実施の形態と同様である。 The second embodiment shown in Figures 9 to 11 differs mainly in that the flow path inlet of the cooling water flow path is located on one of the second sides of the anode separator, and the flow path outlet is located on the other of the second sides of the anode separator. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in Figures 1 to 8.

本実施の形態においては、図9に示すように、燃料ガス流路25の入口25aは、アノードセパレータ20の一方の第1辺20aに位置し、燃料ガス流路25の出口25bは、他方の第1辺20aに位置している。図9に示す燃料ガス流路25は、直線状に形成されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 9, the inlet 25a of the fuel gas flow channel 25 is located on one first side 20a of the anode separator 20, and the outlet 25b of the fuel gas flow channel 25 is located on the other first side 20a. The fuel gas flow channel 25 shown in FIG. 9 is formed in a straight line.

本実施の形態においては、積層方向で見たときに、各第4辺30bは、対応する第2辺20bに重なる外側部30cと、対応する第2辺20bよりも内側に位置する内側部30dと、を含んでいる。このことにより、アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22のうちの対応する第4辺30bの内側部30dよりも外側の部分は、カソードセパレータ30で覆われていない。すなわち、第1セパレータ対向面22は、対応する第3辺30aよりも外側に位置する上述の一対の第1外縁部23と、対応する第4辺30bよりも外側位置する一対の第2外縁部24と、を含んでいる。積層方向で見たときに、第1外縁部23および第2外縁部24は、全体としてL字状に形成されている。 In this embodiment, when viewed in the stacking direction, each fourth side 30b includes an outer portion 30c that overlaps the corresponding second side 20b and an inner portion 30d that is located more inward than the corresponding second side 20b. As a result, the portion of the first separator-facing surface 22 of the anode separator 20 that is outward than the inner portion 30d of the corresponding fourth side 30b is not covered by the cathode separator 30. In other words, the first separator-facing surface 22 includes the above-mentioned pair of first outer edge portions 23 that are located more outward than the corresponding third side 30a, and a pair of second outer edge portions 24 that are located more outward than the corresponding fourth side 30b. When viewed in the stacking direction, the first outer edge portions 23 and the second outer edge portions 24 are formed in an L-shape overall.

各内側部30dは、対応する第3辺30aに接続されている。すなわち、酸化剤ガス流路35の入口35aに対応する第4辺30bの内側部30dは、燃料ガス流路25の出口25bに対応する第3辺30aに接続されている。酸化剤ガス流路35の出口35bに対応する第4辺30bの内側部30dは、燃料ガス流路25の入口25aに対応する第3辺30aに接続されている Each inner portion 30d is connected to the corresponding third side 30a. That is, the inner portion 30d of the fourth side 30b corresponding to the inlet 35a of the oxidant gas flow field 35 is connected to the third side 30a corresponding to the outlet 25b of the fuel gas flow field 25. The inner portion 30d of the fourth side 30b corresponding to the outlet 35b of the oxidant gas flow field 35 is connected to the third side 30a corresponding to the inlet 25a of the fuel gas flow field 25.

図10に示すように、酸化剤ガス流路35の入口35aは、カソードセパレータ30の一方の第4辺30bの外側部30cに位置し、酸化剤ガス流路35の出口35bは、他方の第4辺30bの外側部30cに位置している。図3に示す酸化剤ガス流路35の溝36は、クランク状に形成されている。 As shown in FIG. 10, the inlet 35a of the oxidant gas flow channel 35 is located on the outer side 30c of one fourth side 30b of the cathode separator 30, and the outlet 35b of the oxidant gas flow channel 35 is located on the outer side 30c of the other fourth side 30b. The groove 36 of the oxidant gas flow channel 35 shown in FIG. 3 is formed in a crank shape.

図11に示すように、冷却水流路40の流路入口部41は、アノードセパレータ20の一方の第2辺20bから、対応する第4辺30bの内側部30dを横切るように延びている。流路入口部41は、内側部30dから、流路本体部43の入口側端部43aに重なる位置まで延びている。流路入口部41は、酸化剤ガス流路35の出口35bに対応する第2辺20bから延びていてもよい。図11に示す流路入口部41は、燃料ガス流路25の出口25bよりも燃料ガス流路25の入口25a側に位置している。しかしながら、流路入口部41は、燃料ガス流路25の入口25aよりも燃料ガス流路25の出口25b側に位置していてもよい。 As shown in FIG. 11, the flow path inlet portion 41 of the coolant flow path 40 extends from one second side 20b of the anode separator 20 across the inner portion 30d of the corresponding fourth side 30b. The flow path inlet portion 41 extends from the inner portion 30d to a position overlapping the inlet end portion 43a of the flow path main body 43. The flow path inlet portion 41 may extend from the second side 20b corresponding to the outlet 35b of the oxidant gas flow path 35. The flow path inlet portion 41 shown in FIG. 11 is located closer to the inlet 25a of the fuel gas flow path 25 than the outlet 25b of the fuel gas flow path 25. However, the flow path inlet portion 41 may also be located closer to the outlet 25b of the fuel gas flow path 25 than the inlet 25a of the fuel gas flow path 25.

冷却水流路40の流路出口部42は、アノードセパレータ20の他方の第2辺20bから、対応する第4辺30bの内側部30dを横切るように延びている。流路出口部42は、内側部30dから、流路本体部43の出口側端部43bに重なる位置まで延びている。流路出口部42は、酸化剤ガス流路35の入口35aに対応する第2辺20bから延びていてもよい。図11に示す流路出口部42は、燃料ガス流路25の入口25aよりも燃料ガス流路25の出口25b側に位置している。しかしながら、流路出口部42は、流路入口部41が燃料ガス流路25の出口25b側に位置している場合、燃料ガス流路25の出口25bよりも燃料ガス流路25の入口25a側に位置していてもよい。図11に示す冷却水流路40の流路本体部43の溝44は、サーペンタイン状に形成されている。 The flow path outlet 42 of the coolant flow path 40 extends from the other second side 20b of the anode separator 20 across the inner portion 30d of the corresponding fourth side 30b. The flow path outlet 42 extends from the inner portion 30d to a position overlapping the outlet end 43b of the flow path main body 43. The flow path outlet 42 may extend from the second side 20b corresponding to the inlet 35a of the oxidant gas flow path 35. The flow path outlet 42 shown in FIG. 11 is located closer to the outlet 25b of the fuel gas flow path 25 than the inlet 25a of the fuel gas flow path 25. However, when the flow path inlet 41 is located closer to the outlet 25b of the fuel gas flow path 25, the flow path outlet 42 may be located closer to the inlet 25a of the fuel gas flow path 25 than the outlet 25b of the fuel gas flow path 25. The groove 44 of the flow path main body 43 of the coolant flow path 40 shown in FIG. 11 is formed in a serpentine shape.

本実施の形態による燃料極入口マニホールド3は、冷却水供給流路9aを含んでいない。酸化剤極出口マニホールド6が、冷却水供給流路9aを含んでいる。冷却水供給流路9aは、酸化剤ガス排出流路8bと区画されている。同様に、燃料極出口マニホールド4は、冷却水排出流路9bを含んでいない。酸化剤極入口マニホールド5が、冷却水排出流路9bを含んでいる。冷却水排出流路9bは、酸化剤ガス供給流路8aと区画されている。 In this embodiment, the anode inlet manifold 3 does not include a cooling water supply channel 9a. The oxidizer electrode outlet manifold 6 includes a cooling water supply channel 9a. The cooling water supply channel 9a is separated from the oxidizer gas discharge channel 8b. Similarly, the anode outlet manifold 4 does not include a cooling water discharge channel 9b. The oxidizer electrode inlet manifold 5 includes a cooling water discharge channel 9b. The cooling water discharge channel 9b is separated from the oxidizer gas supply channel 8a.

本実施の形態によるシール部50は、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35を、燃料極入口マニホールド3の燃料ガス供給流路7aおよび酸化剤極入口マニホールド5の酸化剤ガス供給流路8aから区画するとともに、燃料極出口マニホールド4の燃料ガス排出流路7bおよび酸化剤極出口マニホールド6の酸化剤ガス排出流路8bから区画する。 The seal portion 50 in this embodiment separates the oxidant gas flow channel 35 formed in the cathode separator 30 from the fuel gas supply channel 7a of the anode inlet manifold 3 and the oxidant gas supply channel 8a of the oxidant electrode inlet manifold 5, and also separates it from the fuel gas discharge channel 7b of the anode outlet manifold 4 and the oxidant gas discharge channel 8b of the oxidant electrode outlet manifold 6.

本実施の形態によるシール部50は、上述した第1シール部材51と、第2シール部材54と、を含んでいる。本実施の形態においては、第1シール部材51と第1セパレータ対向面22との間に仕切板60は介在されていないため、第1シール部材51は、第1セパレータ対向面22に直接当接している。 The seal portion 50 in this embodiment includes the first seal member 51 and the second seal member 54 described above. In this embodiment, no partition plate 60 is interposed between the first seal member 51 and the first separator-facing surface 22, so the first seal member 51 directly abuts against the first separator-facing surface 22.

第2シール部材54は、図示しないが、第1シール部材51と同様に、本体シール部52と、リップ部53と、を含んでいる。図10および図11に示すように、第2シール部材54は、第1セパレータ対向面22のうちの対応する第4辺30bの内側部30dよりも外側に位置している。第2シール部材54は、アノードセパレータ20の第1セパレータ対向面22に形成された上述の第2外縁部24に、仕切板60を介して当接している。一方の第2シール部材54の本体シール部52は、第1セパレータ対向面22に形成された冷却水流路40の流路入口部41を覆っている。他方の第2シール部材54の本体シール部52は、第1セパレータ対向面22に形成された冷却水流路40の流路出口部42を覆っている。 Although not shown, the second seal member 54, like the first seal member 51, includes a main body seal portion 52 and a lip portion 53. As shown in FIGS. 10 and 11, the second seal member 54 is located outward from the inner portion 30d of the corresponding fourth edge 30b of the first separator facing surface 22. The second seal member 54 abuts against the second outer edge portion 24 formed on the first separator facing surface 22 of the anode separator 20 via a partition plate 60. The main body seal portion 52 of one second seal member 54 covers the flow path inlet portion 41 of the coolant flow path 40 formed on the first separator facing surface 22. The main body seal portion 52 of the other second seal member 54 covers the flow path outlet portion 42 of the coolant flow path 40 formed on the first separator facing surface 22.

図10および図11に示すように、積層方向で見たときに、第2シール部材54は、アノードセパレータ20の第2辺20bおよびカソードセパレータ30の第4辺40bの内側部30dに沿って直線状に延びている。第1シール部材51および第2シール部材54で構成されるシール部50は、全体としてL字状に配置されている。第1シール部材51および第2シール部材54は、別体に形成されていてもよいが、一体に形成されL字状のシール部材として形成されていてもよい。 As shown in Figures 10 and 11, when viewed in the stacking direction, the second seal member 54 extends linearly along the second side 20b of the anode separator 20 and the inner portion 30d of the fourth side 40b of the cathode separator 30. The seal portion 50, which is composed of the first seal member 51 and the second seal member 54, is arranged in an L-shape overall. The first seal member 51 and the second seal member 54 may be formed separately, or may be formed integrally as an L-shaped seal member.

本実施の形態による仕切板60は、図11に示すように、対応する第2シール部材54と、冷却水流路40の流路入口部41または流路出口部42との間に介在されていてもよい。仕切板60は、第1セパレータ対向面22の第2外縁部24に当接している。酸化剤ガス流路35の入口35a側に位置する仕切板60は、図11に示すように、冷却水流路40の流路出口部42を覆っており、流路出口部42に第2シール部材54が入り込むことを防止している。同様に、酸化剤ガス流路35の出口35b側に位置する仕切板60は、冷却水流路40の流路入口部41を覆っており、流路入口部41に第2シール部材54が入り込むことを防止している。 In this embodiment, the partition plate 60 may be interposed between the corresponding second seal member 54 and the flow path inlet 41 or flow path outlet 42 of the coolant flow path 40, as shown in FIG. 11. The partition plate 60 abuts against the second outer edge 24 of the first separator-facing surface 22. As shown in FIG. 11, the partition plate 60 located on the inlet 35a side of the oxidant gas flow path 35 covers the flow path outlet 42 of the coolant flow path 40, preventing the second seal member 54 from entering the flow path outlet 42. Similarly, the partition plate 60 located on the outlet 35b side of the oxidant gas flow path 35 covers the flow path inlet 41 of the coolant flow path 40, preventing the second seal member 54 from entering the flow path inlet 41.

仕切板60は、シール機能を有するように、第1セパレータ対向面22の第2外縁部24に接着されている。このことにより、カソードセパレータ30に形成された冷却水流路40を、燃料ガス流路25と区画することができる。 The partition plate 60 is adhered to the second outer edge 24 of the first separator facing surface 22 to provide a sealing function. This allows the cooling water flow path 40 formed in the cathode separator 30 to be separated from the fuel gas flow path 25.

カソードセパレータ30の第2セパレータ対向面31に形成された収容部33は、対応する第4辺30bの内側部30dから内側に延びていてもよい。本実施の形態においては、収容部33は、カソードセパレータ30の第3辺30aには形成されていなくてもよい。 The storage portion 33 formed on the second separator-facing surface 31 of the cathode separator 30 may extend inward from the inner portion 30d of the corresponding fourth edge 30b. In this embodiment, the storage portion 33 does not have to be formed on the third edge 30a of the cathode separator 30.

このように本実施の形態によれば、カソードセパレータ30の第3辺30aが、アノードセパレータ20の対応する第1辺20aよりも内側に位置している。シール部50の第1シール部材51は、第1セパレータ対向面22のうちの対応する第3辺30aよりも外側の部分に当接している。このことにより、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35を、燃料極入口マニホールド3の燃料ガス供給流路7aおよび燃料極出口マニホールド4の燃料ガス排出流路7bから区画することができる。また、一方のシール部50の第2シール部材54は、冷却水流路40の流路入口部41を覆い、他方のシール部50の第2シール部材54は、冷却水流路40の流路出口部42を覆っている。このことにより、カソードセパレータ30に形成された酸化剤ガス流路35を、酸化剤極入口マニホールド5の冷却水排出流路9bおよび酸化剤極出口マニホールド6の冷却水供給流路9aから区画することができる。そして、カソードセパレータ30の厚さを薄くすることができる。このため、単セル10の薄型化を図ることができ、燃料電池スタック2のコンパクト化を図ることができる。 As described above, according to this embodiment, the third edge 30a of the cathode separator 30 is located inward relative to the corresponding first edge 20a of the anode separator 20. The first seal member 51 of the seal unit 50 abuts against a portion of the first separator-facing surface 22 that is outer than the corresponding third edge 30a. This allows the oxidizer gas flow channel 35 formed in the cathode separator 30 to be separated from the fuel gas supply flow channel 7a of the anode inlet manifold 3 and the fuel gas discharge flow channel 7b of the anode outlet manifold 4. The second seal member 54 of one seal unit 50 covers the flow channel inlet portion 41 of the cooling water flow channel 40, and the second seal member 54 of the other seal unit 50 covers the flow channel outlet portion 42 of the cooling water flow channel 40. This allows the oxidizer gas flow channel 35 formed in the cathode separator 30 to be separated from the cooling water discharge flow channel 9b of the anode inlet manifold 5 and the cooling water supply flow channel 9a of the anode outlet manifold 6. This also allows the thickness of the cathode separator 30 to be reduced, which in turn allows the single cell 10 to be made thinner, making the fuel cell stack 2 more compact.

また、本実施の形態によれば、積層方向で見たときに、流路入口部41は、アノードセパレータ20の一方の第2辺20bから対応する第4辺30bの内側部30dを横切るように延び、流路出口部42は、アノードセパレータ20の他方の第2辺20bから対応する第4辺30bの内側部30dを横切るように延びている。積層方向で見たときに、第2シール部材54は、第2辺20bおよびカソードセパレータ30の第4辺30bの内側部30dに沿って延びている。このことにより、流路入口部41または流路出口部42を覆う第2シール部材54の形状を簡素化することができるとともに、流路入口部41および流路出口部42のシール構造を簡素化することができる。このため、第2シール部材54のシール機能を高めることができる。 Furthermore, according to this embodiment, when viewed in the stacking direction, the flow path inlet portion 41 extends from one second side 20b of the anode separator 20 across the inner portion 30d of the corresponding fourth side 30b, and the flow path outlet portion 42 extends from the other second side 20b of the anode separator 20 across the inner portion 30d of the corresponding fourth side 30b. When viewed in the stacking direction, the second seal member 54 extends along the second side 20b and the inner portion 30d of the fourth side 30b of the cathode separator 30. This simplifies the shape of the second seal member 54 covering the flow path inlet portion 41 or the flow path outlet portion 42, and also simplifies the sealing structure of the flow path inlet portion 41 and the flow path outlet portion 42. This improves the sealing function of the second seal member 54.

以上述べた実施の形態によれば、燃料電池スタックのコンパクト化を図ることができる。 The above-described embodiment allows for a more compact fuel cell stack.

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。 While several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are included within the scope and spirit of the invention, as well as the invention and its equivalents as set forth in the claims. Naturally, these embodiments can also be combined in part as appropriate within the spirit of the invention.

1:燃料電池、2:燃料電池スタック、10:単セル、11:膜電極接合体、20:アノードセパレータ、20a:第1辺、20b:第2辺、21:燃料極対向面、22:第1セパレータ対向面、23:第1外縁部、24:第2外縁部、25:燃料ガス流路、25a:入口、25b:出口、30:カソードセパレータ、30a:第3辺、30b:第4辺、30c:外側部、30d:内側部、31:第2セパレータ対向面、32:酸化剤極対向面、35:酸化剤ガス流路、35a:入口、35b:出口、40:冷却水流路、41:流路入口部、42:流路出口部、43:流路本体部、45:整流板、50:シール部、51:第1シール部材、54:第2シール部材、60:仕切板、D:積層方向 1: fuel cell, 2: fuel cell stack, 10: single cell, 11: membrane electrode assembly, 20: anode separator, 20a: first side, 20b: second side, 21: fuel electrode facing surface, 22: first separator facing surface, 23: first outer edge, 24: second outer edge, 25: fuel gas flow path, 25a: inlet, 25b: outlet, 30: cathode separator, 30a: third side, 30b: second Four sides, 30c: outer portion, 30d: inner portion, 31: second separator-facing surface, 32: oxidizer electrode-facing surface, 35: oxidizer gas flow path, 35a: inlet, 35b: outlet, 40: coolant flow path, 41: flow path inlet portion, 42: flow path outlet portion, 43: flow path main body portion, 45: straightening plate, 50: seal portion, 51: first seal member, 54: second seal member, 60: partition plate, D: stacking direction

Claims (8)

積層された複数の単セルを備え、
前記単セルは、
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体に対向する第1電極対向面と、前記第1電極対向面とは反対側に位置する第1セパレータ対向面と、を含む第1セパレータと、
前記第1電極対向面に設けられた第1ガス流路と、
前記第1セパレータ対向面に対向する第2セパレータ対向面と、前記第2セパレータ対向面とは反対側に位置する第2電極対向面と、を含む第2セパレータと、
前記第2電極対向面に設けられた第2ガス流路と、
冷却水流路と、
隣接する他の前記単セルの前記膜電極接合体に当接する一対のシール部と、を備え、
前記冷却水流路は、前記第1セパレータ対向面に設けられた流路入口部および流路出口部と、前記第2セパレータ対向面に設けられた流路本体部であって、前記流路入口部および前記流路出口部に連通した流路本体部と、を含み、
積層方向で見たときに、前記第1セパレータは、矩形状に形成されており、一対の第1辺と一対の第2辺と、を含み、
一方の前記第1辺に前記第1ガス流路の入口が位置し、他方の前記第1辺に前記第1ガス流路の出口が位置し、
前記積層方向で見たときに、前記第2セパレータは、矩形状に形成されており、前記第1辺に対応する一対の第3辺と、前記第2辺に対応する一対の第4辺と、を含み、
一方の前記第4辺に前記第2ガス流路の入口が位置し、他方の前記第4辺に前記第2ガス流路の出口が位置し、
各々の前記第3辺は、対応する前記第1辺よりも内側に位置し、
前記シール部は、前記第1セパレータ対向面のうちの対応する前記第3辺よりも外側に位置する第1外縁部に当接するとともに、前記流路入口部を覆い、
他方の前記シール部は、前記第1セパレータ対向面のうちの対応する前記第3辺よりも外側に位置する第1外縁部に当接するとともに、前記流路出口部を覆っている、
燃料電池スタック。
The battery includes a plurality of stacked unit cells,
The single cell is
a membrane electrode assembly;
a first separator including a first electrode facing surface facing the membrane electrode assembly and a first separator facing surface located on the opposite side to the first electrode facing surface;
a first gas flow path provided on the first electrode facing surface;
a second separator including a second separator-opposing surface facing the first separator-opposing surface and a second electrode-opposing surface located on the opposite side to the second separator-opposing surface;
a second gas flow path provided on the second electrode facing surface;
a cooling water flow path;
a pair of seal portions that come into contact with the membrane electrode assembly of another adjacent unit cell,
the coolant flow path includes a flow path inlet portion and a flow path outlet portion provided on the first separator-opposing surface, and a flow path main portion provided on the second separator-opposing surface, the flow path main portion communicating with the flow path inlet portion and the flow path outlet portion,
When viewed in the stacking direction, the first separator is formed in a rectangular shape and includes a pair of first sides and a pair of second sides,
an inlet of the first gas flow path is located on one of the first sides, and an outlet of the first gas flow path is located on the other first side;
When viewed in the stacking direction, the second separator is formed in a rectangular shape and includes a pair of third sides corresponding to the first sides and a pair of fourth sides corresponding to the second sides,
an inlet of the second gas flow path is located on one of the fourth sides, and an outlet of the second gas flow path is located on the other of the fourth sides;
Each of the third sides is located more inward than the corresponding first side,
the sealing portion abuts against a first outer edge portion of the first separator-opposing surface that is positioned outside the corresponding third side, and covers the flow path inlet portion;
the other sealing portion abuts on a first outer edge portion of the first separator-opposing surface that is located outside the corresponding third side, and covers the flow path outlet portion.
Fuel cell stack.
一対の仕切板を更に備え、
一方の前記仕切板は、対応する前記シール部と前記冷却水流路の前記流路入口部との間に介在され、
他方の前記仕切板は、対応する前記シール部と前記冷却水流路の前記流路出口部との間に介在されている、
請求項1に記載の燃料電池スタック。
Further provided with a pair of partition plates,
one of the partition plates is interposed between the corresponding seal portion and the flow path inlet portion of the cooling water flow path,
The other partition plate is interposed between the corresponding seal portion and the flow path outlet portion of the cooling water flow path.
The fuel cell stack of claim 1 .
前記仕切板は、シール機能を有するように前記第1セパレータ対向面に接着されている、
請求項2に記載の燃料電池スタック。
The partition plate is adhered to the surface facing the first separator so as to have a sealing function.
The fuel cell stack according to claim 2 .
前記流路入口部および前記流路出口部は、前記第1セパレータ対向面から前記第1電極対向面に延びている、
請求項1または2に記載の燃料電池スタック。
the flow path inlet portion and the flow path outlet portion extend from the first separator-opposing surface to the first electrode-opposing surface.
3. The fuel cell stack according to claim 1 or 2.
前記流路入口部および前記流路出口部のそれぞれに、整流板が設けられている、
請求項4に記載の燃料電池スタック。
A flow straightening plate is provided at each of the flow path inlet and the flow path outlet.
The fuel cell stack according to claim 4 .
前記冷却水流路の前記流路入口部は、一方の前記第1辺から対応する前記第3辺を横切るように延び、
前記冷却水流路の前記流路出口部は、他方の前記第1辺から対応する前記第3辺を横切るように延び、
前記シール部は、前記第1辺および前記第3辺に沿って延びる第1シール部材を含む、
請求項1または2に記載の燃料電池スタック。
the flow path inlet portion of the cooling water flow path extends from one of the first sides to cross the corresponding third side,
the flow path outlet portion of the cooling water flow path extends from the other first side to cross the corresponding third side,
The sealing portion includes a first sealing member extending along the first side and the third side.
3. The fuel cell stack according to claim 1 or 2.
前記第4辺は、前記積層方向で見たときに対応する前記第2辺に重なる外側部と、対応する前記第2辺よりも内側に位置する内側部と、を含み、
前記冷却水流路の前記流路入口部は、一方の前記第2辺から対応する前記内側部を横切るように延び、
前記冷却水流路の前記流路出口部は、他方の前記第2辺から対応する前記内側部を横切るように延び、
前記シール部は、前記第1辺および前記第3辺に沿って延びる第1シール部材と、前記第1セパレータ対向面のうちの対応する前記内側部よりも外側に位置する第2外縁部に当接するとともに、前記第2辺および前記第4辺に沿って延びる第2シール部材と、を含む、
請求項1または2に記載の燃料電池スタック。
the fourth side includes an outer portion overlapping the corresponding second side when viewed in the stacking direction, and an inner portion located more inward than the corresponding second side,
the flow path inlet portion of the cooling water flow path extends from one of the second sides to cross the corresponding inner portion,
the flow path outlet portion of the cooling water flow path extends from the other second side to cross the corresponding inner portion,
the seal portion includes a first seal member extending along the first side and the third side, and a second seal member abutting on a second outer edge portion of the first separator-opposing surface that is located outside the corresponding inner side portion and extending along the second side and the fourth side.
3. The fuel cell stack according to claim 1 or 2.
請求項1または2に記載の燃料電池スタックを備えた燃料電池。 A fuel cell comprising the fuel cell stack according to claim 1 or 2.
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