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公開番号2025121532
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-20
出願番号2024016976
出願日2024-02-07
発明の名称燃料電池スタック及び燃料電池のセパレータ
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/0258 20160101AFI20250813BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】冷却媒体の脇流れを抑制しつつ、反応ガスの脇流れを抑制することができる燃料電池スタックを提供する。
【解決手段】燃料電池スタックは、発電部11と、発電部の周囲に設けられて発電部を保持する枠部材20と、発電部及び枠部材を挟持するアノード側セパレータ30及びカソード側セパレータ40とを備える単セル10を複数積層して形成されている。アノード側セパレータ及びカソード側セパレータの反対面30b,40bには、冷却媒体が流れる冷却流路35,45が設けられている。単セル10Aのアノード側セパレータ30と単セル10Bのカソード側セパレータ40との間には、ガスケット50が設けられている。アノード側セパレータ及びカソード側セパレータには、冷却流路とガスケットとの間に位置する第1突部60及び第2突部70がそれぞれ設けられている。第1突部及び第2突部の裏面は、枠部材と当接する平面部62,72を有する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
発電部と、前記発電部の周囲に設けられて前記発電部を保持する枠部材と、前記発電部及び前記枠部材を挟持する第１セパレータ及び第２セパレータとを備える単セルを複数積層して形成される燃料電池スタックであって、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータにおける前記発電部に対向する面である対向面には、前記発電部に対して供給される第１反応ガス及び第２反応ガスがそれぞれ流れる第１溝流路及び第２溝流路が設けられており、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータにおける前記対向面とは反対側の面である反対面には、前記発電部を冷却する冷却媒体が流れる冷却流路が設けられており、
前記第１セパレータと、前記第１セパレータに積層される他の前記単セルの前記第２セパレータとの間には、前記冷却流路を囲むとともに前記第１セパレータ及び前記第２セパレータとの間をシールするガスケットが設けられており、
前記第１セパレータ及び前記他の前記単セルの前記第２セパレータには、前記冷却流路と前記ガスケットとの間に位置し、互いに当接するように突出することで冷却媒体が前記冷却流路の外側に流れることを抑制する第１突部及び第２突部がそれぞれ設けられており、
前記第１突部及び前記第２突部の少なくとも一方の裏面は、前記枠部材と当接する平面部を有する、
燃料電池スタック。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１突部及び前記第２突部の双方の裏面が、前記枠部材と当接する平面部を有する、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータは、樹脂製である、
請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記第１突部及び前記第２突部は、前記第１突部及び前記第２突部の表面に凹部を有する、
請求項３に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記第１溝流路及び前記第２溝流路は、
前記発電部に対向する発電領域部と、
前記発電領域部と、前記第１反応ガスまたは前記第２反応ガスを前記第１溝流路または前記第２溝流路に供給する供給側マニホールドとを接続する供給側接続領域部と、
前記発電領域部と、前記第１反応ガスまたは前記第２反応ガスを前記第１溝流路または前記第２溝流路から排出する排出側マニホールドとを接続する排出側接続領域部と、を有し、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータの各々の前記反対面には、前記第１溝流路及び前記第２溝流路を構成する複数の溝に沿って延在する複数の突条が形成されており、
前記第１突部または前記第２突部は、当該第１突部または当該第２突部を有する前記第１セパレータまたは前記第２セパレータに積層される他の前記単セルの前記第２セパレータまたは前記第１セパレータにおける複数の前記突条であって前記供給側接続領域部または前記排出側接続領域部に対応する部分と当接する部分を有しており、
前記凹部は、前記突条に交差するように延在している、
請求項４に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
燃料電池の発電部及び前記発電部の周囲に設けられて前記発電部を保持する枠部材に対向して配置される燃料電池のセパレータであって、
前記発電部に対向する面である対向面には、前記発電部に対して供給される反応ガスが流れる溝流路が設けられており、
前記対向面とは反対側の面である反対面には、前記発電部を冷却する冷却媒体が流れる冷却流路が設けられており、
前記反対面には、前記冷却流路を囲むとともに当該セパレータに積層される他のセパレータとの間をシールするガスケットが取り付けられる取り付け部が設けられており、
前記反対面には、前記冷却流路と前記ガスケットとの間に位置し、前記他のセパレータと当接するように突出することで冷却媒体が前記冷却流路の外側に流れることを抑制する突部が設けられており、
前記突部の裏面は、前記枠部材と当接する平面部を有する、
燃料電池のセパレータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック及び燃料電池のセパレータに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池スタックが記載されている。特許文献１に記載の燃料電池スタックは、複数の単セルを積層して形成されている。単セルは、発電部と、発電部の周囲に設けられて発電部を保持する枠部材と、発電部及び枠部材を挟持する第１セパレータ及び第２セパレータとを備える。第１セパレータ及び第２セパレータのうち発電部と対向する対向面には、第１反応ガスが流れる溝流路及び第２反応ガスが流れる溝流路がそれぞれ設けられている。第１セパレータ及び第２セパレータのうち対向面とは反対側の面である反対面には、冷却媒体が流れる溝流路が設けられている。
【０００３】
第１セパレータには、単セルの積層方向において隣接する他の単セルの第２セパレータに向かって突出する第１凸部が設けられている。第２セパレータには、積層方向において隣接する他の単セルの第１セパレータの第１凸部に向かって突出するとともに、第１凸部と当接する第２凸部が設けられている。
【０００４】
第１凸部及び第２凸部は、溝流路の延在方向及び積層方向の双方に直交する方向（以下、幅方向という）において溝流路の最も外側に位置する部分よりも外側において上記延在方向に並んで設けられている。
【０００５】
第１セパレータ及び第２セパレータは、金属板材をプレス成形することにより形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２３－１２３１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第１セパレータ及び第２セパレータは、金属板材をプレス成形することにより形成されているため、第１セパレータにおける第１凸部の裏面及び第２セパレータにおける第２凸部の裏面には、凹部が形成される。このため、溝流路を流れる反応ガスが、枠部材とセパレータとの間の隙間を介して上記凹部に流れる、所謂反応ガスの脇流れが生じるおそれがある。その結果、発電部へ供給される反応ガスが減ることで発電効率が低下する。したがって、冷却媒体の脇流れを抑制しつつ、反応ガスの脇流れを抑制することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための燃料電池スタックは、発電部と、前記発電部の周囲に設けられて前記発電部を保持する枠部材と、前記発電部及び前記枠部材を挟持する第１セパレータ及び第２セパレータとを備える単セルを複数積層して形成される燃料電池スタックであって、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータにおける前記発電部に対向する面である対向面には、前記発電部に対して供給される第１反応ガス及び第２反応ガスがそれぞれ流れる第１溝流路及び第２溝流路が設けられており、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータにおける前記対向面とは反対側の面である反対面には、前記発電部を冷却する冷却媒体が流れる冷却流路が設けられており、前記第１セパレータと、前記第１セパレータに積層される他の前記単セルの前記第２セパレータとの間には、前記冷却流路を囲むとともに前記第１セパレータ及び前記第２セパレータとの間をシールするガスケットが設けられており、前記第１セパレータ及び前記他の前記単セルの前記第２セパレータには、前記冷却流路と前記ガスケットとの間に位置し、互いに当接するように突出することで冷却媒体が前記冷却流路の外側に流れることを抑制する第１突部及び第２突部がそれぞれ設けられており、前記第１突部及び前記第２突部の少なくとも一方の裏面は、前記枠部材と当接する平面部を有する。
【０００９】
同構成によれば、第１セパレータの第１突部と第２セパレータの第２突部とが当接することにより、冷却媒体が冷却流路の外側に流れること、すなわち冷却媒体の脇流れが抑制される。このため、冷却媒体によって発電部を効果的に冷却することができる。
【００１０】
また、上記構成によれば、第１突部及び第２突部の少なくとも一方の裏面に設けられた平面部が枠部材と当接する。これにより、枠部材とセパレータとの間を通じて反応ガスが溝流路の外側に流れること、すなわち反応ガスの脇流れが抑制される。
（【００１１】以降は省略されています）

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