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燃料电池

阅读：141发布：2021-02-24

IPRDB可以提供燃料电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种燃料电池。构成燃料电池(10)的多个电池堆(18)以夹着单体电池(12)的方式设置有基础板(14)与盖板(16)，并被模块化。并且，在各电池堆(18)之间夹持有垫片(20)地将多个电池堆(18)层叠起来的状态下，相邻的电池堆(18)之间分别通过连结螺栓(36)而连结。此外，在垫片(20)中，在其中央部具备具有弹性及导电性的触点板(54)，该触点板(54)在与各电池堆(18)中的盖板(16)及基础板(14)抵接的状态下被盖板(16)及基础板(14)夹持。，下面是燃料电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种燃料电池(10)，其中层叠有具有单体电池(12)的多个电池堆(18)，其特征在于，所述电池堆(18)具有：第1基部(14)，其在层叠方向上被设置在所述单体电池(12)的一端侧；以及第2基部(16)，其在所述层叠方向上被设置在所述单体电池(12)的另一端侧，在相邻的两个电池堆(18)中，一个电池堆(18)中的第1基部(14)与另一个电池堆(18)中的第2基部(16)对置，并通过紧固部件(36)在所述层叠方向上彼此连结。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，

在一个电池堆(18)与另一个电池堆(18)之间设置有：防止各电池堆之间的燃料泄漏的垫片(20)；以及设置于该垫片(20)并具有弹性及导电性的板(54)，所述板(54)被配置成其至少一部分面对所述单体电池(12)。

3.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，

所述板(54)形成为面对所述电池堆(18)的表面在所述层叠方向上呈凹凸状。

4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，

由所述单体电池(12)以及夹着该单体电池(12)配置的所述第1基部(14)和所述第2基部(16)构成电池堆(18)。

5.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，

所述第1基部(14)与所述第2基部(16)以相同形状形成。

6.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，

设置有多个所述紧固部件(36)，多个所述紧固部件(36)在所述第1基部(14)及所述第2基部(16)中以所述单体电池(12)为中心均等地配置。

说明书全文

燃料电池

技术领域

[0001] 本发明涉及具有层叠起来的多个单体电池的燃料电池。

背景技术

[0002] 一直以来，公知层叠有多个单体电池的燃料电池，这样的燃料电池例如如日本特许第4136443号公报所公开的那样，在由层叠起来的多个单体电池构成的层叠体的一端侧设置有固定端板，在另一端侧配置有可动板。并且，可动板被设置在另一端侧的其他固定端板的缸向层叠体侧推压，由此构成所述层叠体的单体电池被加压。此外，设置在层叠体的一端及另一端侧的固定端板通过紧固杆而在轴向上被固定。

发明内容

[0003] 在使上述那样的平板状的单体电池层叠而成的燃料电池中，为了得到期望的发电性能，优选对于单体电池的整体均匀地赋予期望的载荷。因此，在多个单体电池的沿着层叠方向的两端配置固定端板和可动板，通过用缸推压该可动板，对多个单体电池赋予期望的载荷。

[0004] 然而，若单体电池的数量增多，则各构成部件的制造误差或偏差与其数量相应地累积而增加，伴随于此，对所述单体电池向层叠方向赋予的载荷会产生偏差。由此，存在以下情况：存在电池堆内的各单体电池之间的接触压力下降，电阻增加，由此发电效率下降，或者进行燃料的供给和排出的端口的密封面压下降而发生泄漏。

[0005] 本发明的一般目的在于提供一种燃料电池，其能够在沿层叠方向赋予规定的压力的状态下容易且可靠地连结多个电池堆。

[0006] 本发明是一种燃料电池，其中层叠有具有单体电池的多个电池堆，其特征在于，[0007] 电池堆具有：第1基部，其在层叠方向上被设置在单体电池的一端侧；以及第2基部，其在层叠方向上被设置在单体电池的另一端侧，

[0008] 在相邻的两个电池堆中，一个电池堆中的第1基部与另一个电池堆中的第2基部对置，并通过紧固部件在层叠方向上彼此连结。

[0009] 根据本发明，构成燃料电池的电池堆具备：第1基部，其在层叠方向上相对于单体电池设置在一端侧；以及第2基部，其在层叠方向上相对于单体电池设置在另一端侧，在相邻的两个电池堆中，彼此对置的一个电池堆中的第1基部与另一个电池堆中的第2基部通过紧固部件而在层叠方向上被连结。

[0010] 因此，通过形成能够利用紧固部件连结相邻的一个电池堆中的第1基部与另一个电池堆中的第2基部的结构，即使在层叠多个电池堆的情况下，各电池堆中的构成部件的制造误差或偏差不会累积而增加。

[0011] 其结果是，与将多个单体电池夹持在固定端板与可动板之间来赋予载荷的以往的燃料电池相比，能够管理成使对各电池堆沿层叠方向赋予的载荷均一，因此能够在赋予规定的压力的状态下容易且可靠地使各电池堆层叠并连结，还能够确保各电池堆之间的密封性。

[0012] 根据参照附图说明的以下实施方式的说明容易理解上述目的、特征以及优点。

附图说明

[0013] 图1是本发明的实施方式的燃料电池的外观立体图。

[0014] 图2是图1所示的燃料电池的分解立体图。

[0015] 图3是图1的燃料电池中的基础板及盖板外缘附近的放大剖视图。

[0016] 图4是图3中的垫片附近的进一步放大剖视图。

具体实施方式

[0017] 如图1及图2所示，该燃料电池10具有电池堆18，该电池堆18由单体电池12、基础板(第1基部)14以及盖板(第2基部)16模块化而成，基础板(第1基部)14与该单体电池12的一端部抵接，盖板(第2基部)16与该单体电池12的另一端部抵接。该电池堆18由单一或多个单体电池12层叠而形成，该电池堆18设置有多个并且被层叠起来，并且在相邻的一个电池堆18的基础板14与另一个电池堆18的盖板16之间，夹持有垫片20。另外，在本实施方式中，对层叠有5个电池堆18的燃料电池10进行说明。

[0018] 此外，在层叠有多个电池堆18的燃料电池10中，在其层叠方向(箭头A1、A2方向)上的一端部侧(箭头A1方向)设置有顶盖22，在沿着该层叠方向(箭头A2方向)的另一端部侧设置有下盖24。即，燃料电池10的两端部被顶盖22及下盖24覆盖。

[0019] 单体电池12由设置在未图示的电解质膜的两侧的阳极层及阴极层、和设置在其外侧的分离器构成，在该分离器形成有气体通道12a(参照图3)。

[0020] 如图1～图3所示，基础板14例如由具有比单体电池12大的面积的矩形板构成，在其四角附近分别形成有沿着厚度方向(箭头A1、A2方向)贯通的第1螺栓孔26。另外，第1螺栓孔26以夹着基础板14的角部28的方式一对一对地设置，合计形成有8个。

[0021] 此外，在基础板14上，在面对单体电池12的位置，成对形成有供给反应气体(燃料)的第1供给端口30(图3参照)与排出剩余的该反应气体的第1排出端口(未图示)，所述第1供给端口30及所述第1排出端口例如分别形成为长条的长圆状，形成为大致平行，并且沿着厚度方向(箭头A1、A2方向)贯通。

[0022] 并且，在基础板14上，以面对第1供给端口30及第1排出端口的长度方向的方式形成有第2螺栓孔32，该第2螺栓孔32是沿着其内周面刻设有螺纹的螺纹孔，供用于将构成电池堆18的单体电池12、基础板14、盖板16沿厚度方向(箭头A1、A2方向)固定的固定螺栓34螺合。

[0023] 即，在基础板14中，第2螺栓孔32、第1供给端口30及第1排出端口形成在比第1螺栓孔26靠内侧的位置。

[0024] 盖板16由与基础板14大致相同形状的板构成，盖板16设置成与基础板14夹着单体电池12对置，盖板16在面对第1螺栓孔26的四角附近，形成有供贯插至该第1螺栓孔26中的连结螺栓(紧固部件)36螺合的第3螺栓孔38。第3螺栓孔38是在其内周面刻设有螺纹的螺纹孔，与基础板14的第1螺栓孔26对应地设置有8个第3螺栓孔38。

[0025] 此外，如图2及图3所示，在盖板16上，在面对单体电池12、且在其厚度方向上与基础板14的第1供给端口30及第1排出端口排成一直线状的位置上，分别形成有第2供给端口40、第2排出端口42。该第2供给端口40及第2排出端口42形成为与第1供给端口30及第1排出端口大致相同形状的长圆状(参照图2)。

[0026] 并且，在盖板16上，在比第3螺栓孔38靠内侧的位置形成有4个第4螺栓孔44，且形成为在盖板16的厚度方向上与基础板14的第2螺栓孔32构成一直线状。

[0027] 并且，在第4螺栓孔44中，从盖板16侧向单体电池12侧(箭头A2方向)贯插固定螺栓34，在贯插至该单体电池12后，螺合到基础板14的第2螺栓孔32中，由此，所述盖板16、所述单体电池12、所述基础板14在厚度方向(层叠方向)上被固定为一体，从而构成模块化而成的1个电池堆18。

[0028] 如图1～图4所示，垫片20例如由云母片等以一定厚度形成的板构成，形成为与基础板14及盖板16大致相同的面积，垫片20被夹持在层叠的各电池堆18的盖板16的上表面与相邻的电池堆18中的基础板14的下表面之间。

[0029] 在该垫片20中，具有分别面对基础板14的第1供给端口30及第1排出端口、盖板16的第2供给端口40及第2排出端口42并与它们连通的供给孔46及排出孔48，并且在该垫片20形成有8个供连结螺栓36贯插的贯插孔50(参照图2)。

[0030] 由此，相邻的两个电池堆18之间的第1供给端口30与第2供给端口40之间、以及第1排出端口与第2排出端口42之间通过垫片20分别被密封，防止了反应气体向外部漏出。

[0031] 此外，在垫片20的中央形成有截面为矩形且沿厚度方向(箭头A1、A2方向)贯通的收纳孔52，在该收纳孔52内收纳有形成为板状的触点板(板)54。该触点板54例如通过对具有导电性的钢板进行成型而具有弹性，该触点板54形成为与垫片20厚度大致相同或更厚一些。

[0032] 此外，如图3及图4所示，触点板54的面对各电池堆18的表面形成为截面呈凹凸状，当层叠的各电池堆18的基础板14、盖板16分别与触点板54抵接时，能够使得以充分的接触压力与该触点板54的两个面接触。

[0033] 在上述的燃料电池10的层叠方向(箭头A1、A2方向)上，在层叠的一个电池堆18中的基础板14与相对于该电池堆18配置在下盖24侧的另一个电池堆18的盖板16之间，夹持有包含触点板54的垫片20。并且，通过使贯插于基础板14的第1螺栓孔26中的连结螺栓36经由垫片20的贯插孔50螺合到所述盖板16的第3螺栓孔38中，相邻的电池堆18之间在层叠方向(箭头A1、A2方向)上被连结起来。即，连结螺栓36与第1及第3螺栓孔26、38的数量对应地设置有8根。

[0034] 如图1及图2所示，顶盖22及下盖24分别由与基础板14及盖板16形状相同的板构成，所述顶盖22相对于最靠一端部侧(箭头A1方向)的电池堆18的盖板16夹着垫片20配置。并且，顶盖22通过将贯插于顶盖22的孔部56中的8根第1紧固螺栓58螺合到该盖板16的第3螺栓孔38中而被固定。

[0035] 此外，电源线即电源线60通过电源用螺栓62而与顶盖22的角部连接，例如单体电池12所发电的电力被输出到外部。

[0036] 另一方面，下盖24相对于最靠另一端部侧(箭头A2方向)的电池堆18的基础板14夹着垫片20配置，下盖24通过将贯插于该孔部64中的8根第2紧固螺栓66螺合到该基础板14的第1螺栓孔26中而被固定。此外，在下盖24，在面对各电池堆18的第1及第2供给端口30、40、第1及第2排出端口42的位置，开设有未图示的供给口及排出口并与之连通。

[0037] 并且，通过从供给口供给反应气体，该供给气体经由各电池堆18的第1及第2供给端口30、40沿着层叠方向(箭头A1方向)流动，被供给到各单体电池12，并且剩余的反应气体穿过各电池堆18的第1排出端口、第2排出端口42而沿着层叠方向(箭头A2方向)流动并从排出口向外部排出。

[0038] 本发明的实施方式的燃料电池10基本上如上所述构成，接下来对层叠组装多个单体电池12的情况进行说明。另外，此处，如图1及图2所示，对将5个电池堆18层叠起来进行组装的情况进行说明。

[0039] 首先，在燃料电池10的层叠方向(箭头A1、A2方向)上，在相邻的各电池堆18之间配置垫片20，在使配置在下方(箭头A2方向)的一个电池堆18的盖板16与相对于该电池堆18配置在上方(箭头A1方向)的另一个电池堆18的基础板14对置、且在两者之间配置有具有触点板54的垫片20的状态下，隔着该垫片20使两者抵接。

[0040] 即，成为在一个电池堆18与另一个电池堆18之间夹有垫片20的状态。

[0041] 并且，在各电池堆18中的基础板14的第1螺栓孔26与盖板16的第3螺栓孔38在电池堆18的层叠方向(箭头A1、A2方向)上成为一直线状的状态下，使贯插于所述第1螺栓孔26中的连结螺栓36穿过垫片20的贯插孔50而螺合到第3螺栓孔38中。

[0042] 由此，在层叠方向上相邻的两个电池堆18中的、一个电池堆18的基础板14与另一个电池堆18的盖板16通过连结螺栓36而被连结，由此相邻的两个电池堆18在层叠的状态下彼此连结。

[0043] 此时，存在基础板14或盖板16因来自各电池堆18中的构成部件的反作用力等而变形的情况，但即使在这样的情况下，由于夹持在所述基础板14与所述盖板16之间的垫片20的触点板54发生弹性变形，由此所述变形被恰当地吸收。

[0044] 因此，能够在不会受到连结各电池堆18时产生的变形的影响的情况下，使各电池堆18在规定的位置高精度地层叠，且能够在沿层叠方向赋予了均一的载荷的状态下进行连结，因此，能够以规定的接触压力可靠地连接各电池堆18。

[0045] 然后，最后，利用第1及第2紧固螺栓58、66，分别将顶盖22及下盖24相对于配置在最靠一端部侧的电池堆18和配置在最靠另一端部侧的电池堆18固定，由此，构成了层叠有多个电池堆18的燃料电池10。

[0046] 如上所述，在本实施方式中，在具有层叠的多个电池堆18的燃料电池10中，将单体电池12、覆盖该单体电池12的一端部的基础板14、以及覆盖该单体电池12的另一端部的盖板16模块化而构成电池堆18，使该电池堆18在所述燃料电池10的层叠方向(箭头A1、A2方向)上层叠，在这相邻的两个电池堆18中，利用多个连结螺栓36连结彼此对置的基础板14与盖板16。

[0047] 由此，通过形成为能够分别用连结螺栓36将相邻的电池堆18彼此连结的结构，即使在层叠多个电池堆18的情况下，各电池堆18中的构成部件的制造误差或偏差也不会积累增加，与将多个单体电池夹持在固定端板与可动板之间而赋予载荷的以往的燃料电池相比，能够容易且高精度地进行管理，使得对各电池堆18沿层叠方向赋予的载荷均一。

[0048] 其结果是，能够容易且可靠地使多个电池堆18层叠并彼此连结，伴随于此，能够确保各电池堆18之间的反应气体的密封性。

[0049] 此外，通过形成为在相邻的电池堆18之间设置并夹持垫片20的结构，流经相邻的各电池堆18的第1及第2供给端口30、40、第1排出端口、第2排出端口42的反应气体被可靠地防止了向外部的泄漏。

[0050] 并且，将具有弹性及导电性的触点板54设置于垫片20，隔着该垫片20使相邻的电池堆18彼此抵接，由此，例如在使多个电池堆18层叠并进行组装时，即使在因各电池堆18的构成部件的反作用力等而使得基础板14及盖板16变形的情况下，也能够利用触点板54的弹性恰当地吸收该变形。

[0051] 因此，能够在不会受到将各电池堆18彼此连结时产生的变形的影响的情况下，使各电池堆18在规定的位置高精度地层叠，能够以期望的接触压力可靠地连接各电池堆18，因此避免了电阻增加，与以往的燃料电池相比，能够使发电效率提高。

[0052] 并且此外，通过由单体电池12和夹着该单体电池12配置的基础板14及盖板16构成电池堆18，能够使该结构简化，用于使所述电池堆18的数量增减的处理变得容易，其作业也变容易。

[0053] 此外，用于连结各电池堆18的基础板14及盖板16以同一形状形成，因此能够容易地进行该连结作业，并且电池堆18的管理或保管等也很容易。

[0054] 此外，通过使电池堆18模块化，能够容易地使该电池堆18的数量增减，伴随于此，能够容易地调整燃料电池10的输出。

[0055] 并且，连结螺栓36在基础板14及盖板16中以单体电池12为中心均等配置，因此能够以对所述单体电池12均等地赋予用所述连结螺栓36连结电池堆18时的紧固力(载荷)的方式进行组装。

[0056] 并且，在上述的燃料电池10中，对于具有5个电池堆18的结构进行了说明，但并不限定于此，根据需要的输出使所述电池堆18的数量适当增减即可。

[0057] 另外，本发明的燃料电池不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的情况下能够采取各种结构。

标题	发布/更新时间	阅读量
燃料电池-专利编号CN101485020B	2020-05-11	281
燃料电池-专利编号CN103081197A	2020-05-11	845
燃料电池堆-专利编号CN101557007B	2020-05-13	506
燃料电池堆-专利编号CN101557007A	2020-05-13	613
燃料电池-专利编号CN101485020A	2020-05-12	595
燃料电池-专利编号CN107565154A8	2020-05-11	876
燃料电池-专利编号CN107565154A	2020-05-11	341
燃料电池堆-专利编号CN101841052A	2020-05-12	865
燃料电池系统-专利编号CN107646152A	2020-05-13	480
燃料电池-专利编号CN207459078U	2020-05-12	963

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