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公開番号2025153551
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024056085
出願日2024-03-29
発明の名称燃料電池スタック
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/2475 20160101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池スタックを安価に構成する。
【解決手段】燃料電池スタックは、発電セルを積層した構成されたセル積層体と、ケース30の内壁からセル積層体に向けて突出するガイド部材50と、ガイド部材50に対応して発電セルの上側面101および下側面102に設けられ、ケース30に対して発電セルを位置決めする位置決め部PT21,PT22と、を備える。位置決め部PT21,PT22は、ケース30の内壁に対向する発電セルの上側面101および下側面102からそれぞれ内壁に向けて突設された凸部331および凸部332を有し、ガイド部材50は、凸部331の右方に設けられた上側のガイド部材50と、凸部332の左方に設けられた下側のガイド部材50と、を含む。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータと、を有する発電セルを積層して構成されたセル積層体と、
前記セル積層体を包囲する筐体と、
前記筐体の内壁から前記セル積層体に向けて突出するとともに、前記セル積層体の積層方向に沿って延設されたガイド部と、
前記ガイド部に対応して前記発電セルの縁部に設けられ、前記筐体に対して前記発電セルを位置決めする位置決め部と、を備え、
前記位置決め部は、前記発電セルの縁部から前記内壁に向けて突設された凸部を有し、
前記凸部は、前記内壁に対向する前記発電セルの第１縁部および前記第１縁部の反対側の第２縁部からそれぞれ前記内壁に向けて突設された第１凸部および第２凸部を含み、
前記第１凸部および前記第２凸部はそれぞれ、前記第１縁部から略垂直に延在する第１端面および前記第２縁部から略垂直に延在する第２端面を有し、
前記積層方向に垂直な面内における互いに反対の方向を第１方向および第２方向と定義するとき、前記ガイド部は、
前記第１凸部の前記第１方向および前記第２方向のいずれか一方側に設けられ、前記第１端面に当接する第１当接面を有する第１ガイド部と、
前記第２凸部の前記第１方向および前記第２方向のいずれか他方側に設けられ、前記第２端面に当接する第２当接面を有する第２ガイド部と、を含むことを特徴とする燃料電池スタック。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第１凸部および前記第２凸部は、前記発電セルを前記積層方向から視たときの前記発電セルの中央に位置する中心点を基準にして対称に設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記筐体は、前記発電セルの複数の縁部に対向する複数の内壁面を有し、
前記ガイド部は、前記複数の内壁面にそれぞれ設けられ、前記位置決め部は、前記複数の縁部にそれぞれ設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記セパレータは、前記膜電極構造体の第１面に面して配置された第１セパレータと、前記膜電極構造体の前記第１面の反対側の第２面に面して配置された第２セパレータと、を有し、
前記第１セパレータの前記第１凸部および前記第２凸部は、それぞれ前記第１ガイド部の前記第１方向側および前記第２ガイド部の前記第２方向側に位置するように設けられ、
前記第２セパレータの前記第１凸部および前記第２凸部は、それぞれ前記第１ガイド部の前記第２方向側および前記第２ガイド部の前記第１方向側に位置するように設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記発電セルは、それぞれが前記縁部を構成するとともに、互いに対向する第１辺および第２辺と、互いに対向する第３辺および第４辺と、を有し、
前記第１凸部および前記第２凸部は、それぞれ前記第１辺および前記第２辺に設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記発電セルには、前記第３辺および前記第４辺の近傍に、ガスと冷却媒体とが流れる貫通孔が設けられ、
前記位置決め部は、前記第３辺および前記第４辺にそれぞれ設けられた第１凹部および第２凹部を有し、
前記積層方向に垂直な面内における互いに反対の方向であり、かつ、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向および第４方向と定義するとき、前記ガイド部は、
前記第１凹部の内側に挿入され、前記第１凹部の前記第３方向および前記第４方向のいずれか一方側の第３端面に当接する第３当接面を有する第３ガイド部と、
前記第２凹部の内側に挿入され、前記第２凹部の前記第３方向および前記第４方向のいずれか他方側の第４端面に当接する第４当接面を有する第４ガイド部と、をさらに含むことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第１凹部および前記第２凹部は、前記発電セルを前記積層方向から視たときの前記発電セルの中央に位置する中心点を基準にして対称に設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項８】
請求項１に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記膜電極構造体は、前記電解質膜と前記電極とからなる膜電極接合体と、該膜電極接合体が配置される開口が形成された枠部材と、を有し、
前記凸部は、前記セパレータの縁部に設けられ、
前記枠部材は、その縁部に、前記ガイド部が係合する凹部を有することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記積層方向に垂直な面内における前記枠部材の大きさは、前記セパレータの大きさよりも大きいことを特徴とする燃料電池スタック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発電セルの積層体を含む燃料電池スタックに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギの効率化に貢献する燃料電池に関する技術開発が行われている。この種の燃料電池に用いられる燃料電池スタックに関する技術として、従来、載置台上にガイドバーを立設するとともに、ガイドバーに発電セルの縁部に設けられた凹部を係合しながら、載置台上で発電セルを積層し、積層体を形成するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の積層体では、発電セルの積層時の発電セルとガイドバーとの間の摩擦抵抗を低減するために、ガイドバーの表面にコーティング層が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１３２８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載のようにガイドバーの表面にコーティング層を設けると、燃料電池スタックの組立時の工程が増加し、コストの上昇を伴う。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様である燃料電池スタックは、電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータと、を有する発電セルを積層して構成されたセル積層体と、セル積層体を包囲する筐体と、筐体の内壁からセル積層体に向けて突出するとともに、セル積層体の積層方向に沿って延設されたガイド部と、ガイド部に対応して発電セルの縁部に設けられ、筐体に対して発電セルを位置決めする位置決め部と、を備える。位置決め部は、発電セルの縁部から内壁に向けて突設された凸部を有し、凸部は、筐体の内壁に対向する発電セルの第１縁部および第１縁部の反対側の第２縁部からそれぞれ内壁に向けて突設された第１凸部および第２凸部を含み、第１凸部および第２凸部はそれぞれ、第１縁部から略垂直に延在する第１端面および前記第２縁部から略垂直に延在する第２端面を有する。積層方向に垂直な面内における互いに反対の方向を第１方向および第２方向と定義するとき、ガイド部は、第１凸部の第１方向および第２方向のいずれか一方側に設けられ、第１端面に当接する第１当接面を有する第１ガイド部と、第２凸部の第１方向および第２方向のいずれか他方側に設けられ、第２端面に当接する第２当接面を有する第２ガイド部と、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ガイド部材にコーティング層を設けることなく、発電セルを位置決めしながら積層することができ、燃料電池スタックを安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの全体構成を概略的に示す分解斜視図。
図１のセル積層体の要部断面図。
電極アッセンブリの構成を示す図１の要部断面図。
第１セパレータの構成を示す図１の要部断面図。
第２セパレータの構成を示す図１の要部断面図。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの組立方法の手順の一例を示す図。
図５Ａに続く手順の一例を示す図。
図５Ｂに続く手順の一例を示す図。
図５Ｃに続く手順の一例を示す図。
図５Ｄに続く手順の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１～図５Ｅを参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックは、燃料電池の主たる構成要素であり、燃料電池に含まれる。燃料電池は、例えば車両に搭載され、車両駆動用の電力を発生することができる。燃料電池は、航空機や船舶等の車両以外の移動体、ロボットの他、各種産業機械に搭載することもできる。
【０００９】
まず、燃料電池スタックの全体構成を概略的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１００の全体構成を概略的に示す斜視図である。以下では、便宜上、図示のように互いに直交する三軸方向を、前後方向、左右方向および上下方向と定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。これらの方向は、車両の前後方向、左右方向および上下方向と同一であるとは限らない。例えば図１の前後方向は、車両の前後方向であってもよく、左右方向であってもよく、上下方向であってもよい。図１の前後方向は、燃料電池スタック１００の積層方向であり、燃料電池スタック１００の組立時には積層方向を重力方向に一致させる。
【００１０】
図１に示すように、燃料電池スタック１００は、セル積層体１０と、セル積層体１０の前後両端部に配置されたエンドユニット４０と、セル積層体１０を包囲するケース３０と、を有し、全体が略直方体形状を呈する。
（【００１１】以降は省略されています）

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