JP2009266431A - End plate of fuel cell - Google Patents

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裕樹 岡部
Takashi Yashiki
貴司 屋敷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an end plate of a fuel cell designed according to requirements of a cell laminate. <P>SOLUTION: The end plate is disposed on an end face of the cell laminate with membrane electrode assemblies laminated and formed by laminating a plurality of metal thin sheets. Each of the metal thin sheets has a through-hole formed through the sheet from its front face to its rear face. Preferably, the through-holes in the adjacent metal thin sheets are disposed to superpose on each other and the through-hole in the metal thin sheet adjacent to the end face is disposed to superpose on a flow path aperture formed in the end face. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池に関し、より詳細には、燃料電池のエンドプレートの構造に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to the structure of an end plate of a fuel cell.

従来、例えば、特許文献１に開示されているように、燃料電池に用いられる一般的なエンドプレートとして、１枚のエンドプレートの内部に斜めの流路が設けられたエンドプレートが知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1, an end plate in which an oblique flow path is provided inside one end plate is known as a general end plate used in a fuel cell. .

特開２００２−３４３４０６号公報JP 2002-343406 A 特開２００５−２６８１８４号公報JP 2005-268184 A 特開２００７−０３５５５８号公報JP 2007-035558 A 特開２００６−２６０８７１号公報JP 2006-260871 A

ところで、燃料電池は、セル積層体の積層枚数、積層状態や、セル積層体を構成する膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）の物性といった、セル積層体が持つ様々な要求に応じて設計されることが望ましい。このため、燃料電池を構成するエンドプレートの設計にあたっても、セル積層体が持つ様々な要求に応じて設計されることが望ましい。この観点に立てば、エンドプレートそれ自体に設計自由度を持たせることが考えられる。しかしながら、特許文献１のエンドプレートは１枚であり、設計自由度がない。このため、セル積層体の要求に応じて設計をしようとすると、セル積層体ごとにエンドプレートを選択する必要があった。   By the way, the fuel cell is designed according to various requirements of the cell stack, such as the number of stacked cell stacks, the stacking state, and the physical properties of the membrane electrode assembly (MEA) constituting the cell stack. It is desirable that For this reason, when designing the end plate constituting the fuel cell, it is desirable to design it according to various requirements of the cell stack. From this point of view, it is conceivable that the end plate itself has a degree of design freedom. However, there is only one end plate in Patent Document 1, and there is no degree of design freedom. For this reason, when it was going to design according to the request | requirement of a cell laminated body, it was necessary to select an end plate for every cell laminated body.

この発明は、上述の課題を解決するためになされたものである。すなわち、セル積層体の要求に応じて設計することができる燃料電池のエンドプレートを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. That is, it aims at providing the end plate of the fuel cell which can be designed according to the request | requirement of a cell laminated body.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、エンドプレートであって、膜電極接合体を積層したセル積層体の端面に配置され、複数の金属薄板を積層してなることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the first invention is an end plate, which is disposed on an end face of a cell laminate in which membrane electrode assemblies are laminated, and is formed by laminating a plurality of thin metal plates. .

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記金属薄板の夫々は、その表面から裏面までを貫通する貫通孔を備え、
隣接する金属薄板の貫通孔が、互いに重なり合うように配置されるとともに、前記端面に隣接する金属薄板の貫通孔が、前記端面に備えられた流路開口部と重なり合うように配置されることを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
Each of the thin metal plates includes a through hole penetrating from the front surface to the back surface,
The through holes of adjacent metal thin plates are arranged so as to overlap each other, and the through holes of the metal thin plates adjacent to the end surface are arranged so as to overlap with the flow path opening provided on the end surface. And

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記貫通孔は、前記金属薄板の端縁の近傍に配置され、
前記金属薄板の夫々の端縁が揃うように積層する場合に、前記端面までの距離が最も長い金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までの最短距離が、前記端面までの距離が最も短い金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までの最短距離よりも長いことを特徴とする。 The third invention is the second invention, wherein
The through hole is disposed in the vicinity of an edge of the thin metal plate,
When stacking so that the respective edges of the thin metal plates are aligned, the shortest distance from the edge of the thin metal plate to the end of the through hole is the longest distance to the end surface, and the distance to the end surface is the longest. It is characterized by being longer than the shortest distance from the edge of the short metal thin plate to the edge of the through hole.

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記端面までの距離が長い金属薄板ほど、金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までの最短距離が長いことを特徴とする。 Moreover, 4th invention is set in 3rd invention,
A metal thin plate having a longer distance to the end face has a longer shortest distance from the edge of the metal thin plate to the edge of the through hole.

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明において、
長手方向の垂直断面が波状であることを特徴とする。 The fifth invention is the first to fourth inventions,
The vertical cross section in the longitudinal direction is wavy.

第１の発明によれば、エンドプレートが、複数の金属薄板を積層することで形成される。この複数の金属薄板は、枚数を調整して積層することができる。枚数を調整して積層することができるとは、言い換えれば、積層方向に設計自由度を備える、ということになる。積層方向に設計自由度を備えることができれば、セル積層体の要求に応じて設計をすることができる。このため、第１の発明によれば、セル積層体の要求に応じて設計することができるエンドプレートを提供できる。   According to the first invention, the end plate is formed by laminating a plurality of thin metal plates. The plurality of thin metal plates can be stacked by adjusting the number of sheets. In other words, the number of sheets that can be adjusted is that the degree of freedom of design is provided in the direction of stacking. If the degree of freedom of design can be provided in the stacking direction, it is possible to design according to the requirements of the cell stack. For this reason, according to 1st invention, the end plate which can be designed according to the request | requirement of a cell laminated body can be provided.

第２の発明によれば、複数の金属薄板を積層したときに、それぞれの金属薄板に備えられた貫通孔を、１つの流路を形成するように配置することができる。また、セル積層体に隣接する金属薄板の貫通孔は、このセル積層体に備えられた流路開口部と１つの流路を形成するように配置することができる。このため、第２の発明によれば、この流路を介して、セル積層体の内部に流体を導入または排出することができる。   According to the second invention, when a plurality of thin metal plates are laminated, the through holes provided in each thin metal plate can be arranged so as to form one flow path. Moreover, the through-hole of the thin metal plate adjacent to the cell stack can be arranged so as to form one flow path with the flow path opening provided in the cell stack. For this reason, according to 2nd invention, a fluid can be introduce | transduced or discharged | emitted in the inside of a cell laminated body via this flow path.

第３の発明によれば、セル積層体の端面から最も長い金属薄板において、金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までにスペースを確保することができる。また、同時に、セル積層体の端面から最も短い金属薄板において、セル積層体への流体の導入または排出を、このセル積層体の端縁に近い流路開口部から行うことができる。   According to the third invention, in the longest metal thin plate from the end face of the cell stack, a space can be secured from the edge of the metal thin plate to the edge of the through hole. At the same time, in the thin metal plate that is the shortest from the end face of the cell stack, the fluid can be introduced into or discharged from the cell stack from the channel opening near the edge of the cell stack.

第４の発明によれば、積層方向断面から見たときに、それぞれの金属薄板に備えられた貫通孔の端縁が斜めとなった流路を形成することができる。   According to the fourth invention, when viewed from the cross section in the stacking direction, it is possible to form a flow path in which the edge of the through hole provided in each thin metal plate is inclined.

第５の発明によれば、エンドプレートの長手方向の剛性を確保することができる。   According to the fifth aspect, the rigidity of the end plate in the longitudinal direction can be ensured.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１のエンドプレートを含む、燃料電池スタックの構成を説明するための模式図である。図１に示す燃料電池スタックは、エンドプレート１０を含む。エンドプレート１０は、セル積層体２０の端面と隣接するように配置されている。セル積層体２０は、他端面においてエンドプレート３０と隣接するように配置されている。燃料電池スタックは、エンドプレート１０およびエンドプレート３０でセル積層体２０を挟持することにより構成されている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration of a fuel cell stack including the end plate of the first embodiment. The fuel cell stack shown in FIG. 1 includes an end plate 10. The end plate 10 is disposed so as to be adjacent to the end surface of the cell stack 20. The cell stack 20 is arranged so as to be adjacent to the end plate 30 on the other end surface. The fuel cell stack is configured by sandwiching the cell stack 20 between the end plate 10 and the end plate 30.

また、これら金属薄板１２、１４、１６、１８は、それぞれの端縁が揃うように積層されている。エンドプレート１０は、金属薄板１２、１４、１６、１８の端縁が揃うように積層された結果、１枚の金属板を形成するように構成される。また、金属薄板１２、１４、１６、１８は、セル積層体２０の端面と平行となるように配置されている。ここで、セル積層体２０の端面からの距離は、金属薄板１２が最も長く、金属薄板１４、１６の順に短くなり、金属薄板１８が最も短い。   Moreover, these metal thin plates 12, 14, 16, and 18 are laminated so that their respective edges are aligned. The end plate 10 is configured to form a single metal plate as a result of being laminated so that the edges of the metal thin plates 12, 14, 16, 18 are aligned. Further, the thin metal plates 12, 14, 16, and 18 are arranged so as to be parallel to the end face of the cell stack 20. Here, the distance from the end surface of the cell stack 20 is the longest for the metal thin plate 12, the metal thin plates 14 and 16 are shortened in this order, and the metal thin plate 18 is the shortest.

セル積層体２０は、膜電極接合体を積層したものである。燃料電池は、この膜電極接合体の両側に備えられた集電板を介して電子が移動し、この結果、電流が流れることにより発電する。そして、この発電のためには、燃料、冷却媒体等の流体が、膜電極接合体に供給または排出される。そこで、セル積層体２０の端面には、これらの流体を供給または排出するための流路開口部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈが設けられている。   The cell laminate 20 is a laminate of membrane electrode assemblies. In the fuel cell, electrons move through current collecting plates provided on both sides of the membrane electrode assembly, and as a result, a current flows to generate electricity. And for this electric power generation, fluids, such as a fuel and a cooling medium, are supplied or discharged | emitted to a membrane electrode assembly. Therefore, flow path openings 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F, 20G, and 20H for supplying or discharging these fluids are provided on the end surface of the cell stack 20.

図２は、図１に示すエンドプレート１０の構造を説明するための図である。金属薄板１２、１４、１６、１８は、その表面から裏面までを貫通する貫通孔を備えている。図２では、このうち、金属薄板１２の表面から裏面までを貫通する貫通孔１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｇ、１２Ｈを示す。金属薄板１４、１６、１８は、金属薄板１２と同様に、その表面から裏面までを貫通する貫通孔１４Ａ〜１４Ｈ、１６Ａ〜１６Ｈ、１８Ａ〜１８Ｈをそれぞれ備えている。   FIG. 2 is a view for explaining the structure of the end plate 10 shown in FIG. The metal thin plates 12, 14, 16, 18 are provided with through holes penetrating from the front surface to the back surface. In FIG. 2, through-holes 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G, and 12H that penetrate from the front surface to the back surface of the thin metal plate 12 are shown. The metal thin plates 14, 16, 18 are provided with through holes 14 </ b> A to 14 </ b> H, 16 </ b> A to 16 </ b> H, and 18 </ b> A to 18 </ b> H that penetrate from the front surface to the back surface, as with the metal thin plate 12.

また、これらの貫通孔は、互いに重なり合うように配置されている。具体的には、貫通孔１２Ａは、隣接する貫通孔１４Ａと重なり合うように配置され、貫通孔１４Ａは、隣接する貫通孔１６Ａと重なり合うように配置され、貫通孔１６Ａは、隣接する貫通孔１８Ａと重なり合うように配置される。貫通孔１２Ｂ〜１２Ｈまでも同様に、隣接する貫通孔と重なり合うように配置される。また、貫通孔１８Ａ〜１８Ｈは、セル積層体２０の端面に設けられた流路開口部２０Ａ〜２０Ｈと重なり合うように配置されている。   Further, these through holes are arranged so as to overlap each other. Specifically, the through hole 12A is disposed so as to overlap with the adjacent through hole 14A, the through hole 14A is disposed so as to overlap with the adjacent through hole 16A, and the through hole 16A is connected to the adjacent through hole 18A. Arranged to overlap. Similarly, the through holes 12B to 12H are arranged so as to overlap with the adjacent through holes. Further, the through holes 18 </ b> A to 18 </ b> H are arranged so as to overlap with the flow path openings 20 </ b> A to 20 </ b> H provided on the end surface of the cell stack 20.

言い換えると、貫通孔１２Ａ〜１２Ｈは、対応する流路開口部２０Ａ〜２０Ｈと、これまた対応する貫通孔１８Ａ〜１８Ｈを介して連通している。この結果、エンドプレート１０およびセル積層体２０の間で流路が形成されている。そして、この流路には、燃料、冷却媒体等の流体が供給されまたは排出される。図２においては、貫通孔１２Ａ、１２Ｈがカソード極の流体供給口、貫通孔１２Ｂがアノード極の流体供給口、貫通孔１２Ｃが冷却溶媒の供給口、貫通孔１２Ｄ、１２Ｅがカソード極の流体排出口、貫通孔１２Ｆがアノード極の流体排出口、貫通孔１２Ｇが冷却溶媒の排出口にそれぞれ対応する。   In other words, the through holes 12A to 12H communicate with the corresponding flow path openings 20A to 20H via the corresponding through holes 18A to 18H. As a result, a flow path is formed between the end plate 10 and the cell stack 20. A fluid such as a fuel or a cooling medium is supplied to or discharged from the flow path. In FIG. 2, the through holes 12A and 12H are cathode electrode fluid supply ports, the through hole 12B is an anode fluid supply port, the through hole 12C is a cooling solvent supply port, and the through holes 12D and 12E are cathode electrode fluid discharge ports. The outlet and the through hole 12F correspond to the fluid discharge port of the anode electrode, and the through hole 12G corresponds to the discharge port of the cooling solvent.

また、金属薄板１２に備えられた貫通孔１２Ａ〜１２Ｈは、この金属薄板１２の端縁の近傍に配置されている。また、貫通孔１４Ａ〜１４Ｈ、１６Ａ〜１６Ｈ、１８Ａ〜１８Ｈは、貫通孔１２Ａ〜１２Ｈと同様に、それぞれの金属薄板１４、１６、１８の端縁の近傍に配置されている。   Further, the through holes 12 </ b> A to 12 </ b> H provided in the metal thin plate 12 are arranged in the vicinity of the edge of the metal thin plate 12. Further, the through holes 14A to 14H, 16A to 16H, and 18A to 18H are arranged in the vicinity of the edges of the respective thin metal plates 14, 16, and 18 similarly to the through holes 12A to 12H.

図３は、図２の（III−III）線での切断断面図である。この（III−III）線は、図２の金属薄板１２、１４、１６、１８のそれぞれの端縁から、貫通孔１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、１８Ａのそれぞれの端縁までの最短経路を通るように引かれている。同時に、この（III−III）線は、図２の金属薄板１２、１４、１６、１８のそれぞれの端縁から、貫通孔１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄ、１８Ｄのそれぞれの端縁までの最短経路を通るように引かれている。   3 is a cross-sectional view taken along line (III-III) of FIG. These (III-III) lines pass through the shortest paths from the respective edges of the thin metal plates 12, 14, 16, 18 in FIG. 2 to the respective edges of the through holes 12A, 14A, 16A, 18A. It is drawn. At the same time, the (III-III) line passes through the shortest path from each edge of the thin metal plates 12, 14, 16, 18 in FIG. 2 to each edge of the through holes 12D, 14D, 16D, 18D. It is drawn like so.

図３に示すように、金属薄板１２の端縁から貫通孔１２Ａの端縁までの最短経路（距離）をｄ１２Ａとし、金属薄板１８の端縁から貫通孔１８Ａの端縁までの最短経路（距離）をｄ１８Ａとすると、ｄ１２Ａ＞ｄ１８Ａの関係が成立する。また、上述したように、金属薄板１２は、セル積層体２０の端面からの距離が最も長く、金属薄板１８は、セル積層体２０の端面からの距離が最も短く設計されている。つまり、セル積層体２０の端面からの距離が最も長いｄ１２Ａは、セル積層体２０の端面からの距離が最も短いｄ１８Ａよりも長く設計されている。 As shown in FIG. 3, the shortest path from the end edge of the metal sheet 12 to the edge of the through hole 12A (the distance) and d 12A, the shortest path from the end edge of the metal sheet 18 to the edge of the through hole 18A ( When the distance) and d 18A, the relationship of d 12A> d 18A is established. Further, as described above, the thin metal plate 12 is designed to have the longest distance from the end surface of the cell stack 20, and the thin metal plate 18 is designed to have the shortest distance from the end surface of the cell stack 20. That is, d 12A having the longest distance from the end surface of the cell stack 20 is designed to be longer than d 18A having the shortest distance from the end surface of the cell stack 20.

また、貫通孔１４Ａの端縁から金属薄板１４の端縁までの最短経路（距離）をｄ１４Ａとし、貫通孔１６Ａの端縁から金属薄板１６の端縁までの最短経路（距離）をｄ１６Ａとし、貫通孔１８Ａの端縁から金属薄板１８の端縁までの最短経路（距離）をｄ１８Ａとすると、ｄ１２Ａ＞ｄ１４Ａ＞ｄ１６Ａ＞ｄ１８Ａの関係が成立する。すなわち、セル積層体２０の端面からの距離が長い金属薄板ほど、金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までの最短距離が長く設計されている。 The through shortest path from the edge of the hole 14A to the edge of the sheet metal 14 (distance) and d 14A, the through-hole 16A d 16A shortest path (distance) from the end edge to the edge of sheet metal 16 and then, the shortest path from the edge of the through hole 18A to the edge of the sheet metal 18 (distance) When d 18A, the relationship of d 12A> d 14A> d 16A > d 18A is established. That is, the shortest distance from the edge of the metal thin plate to the edge of the through hole is designed to be longer as the metal thin plate is longer from the end surface of the cell stack 20.

同様に、貫通孔１２Ｄの端縁から金属薄板１２の端縁までの最短経路（距離）をｄ１２Ｄとし、貫通孔１４Ｄの端縁から金属薄板１４の端縁までの最短経路（距離）をｄ１４Ｄとし、貫通孔１６Ｄの端縁から金属薄板１６の端縁までの最短経路（距離）をｄ１６Ｄとし、貫通孔１８Ｄの端縁から金属薄板１８の端縁までの最短経路（距離）をｄ１８Ｄとすると、ｄ１２Ｄ＞ｄ１４Ｄ＞ｄ１６Ｄ＞ｄ１８Ｄの関係が成立する。 Likewise, the shortest path to the end edge of the sheet metal 12 (distance) and d 12D from the edge of the through hole 12D, the shortest path from the edge of the through-hole 14D to the edge of the sheet metal 14 (distance) d and 14D, the shortest route to the edge of the sheet metal 16 (distance) and d 16D from the edge of the through hole 16D, the shortest path from the edge of the through-hole 18D to the edge of the sheet metal 18 (distance) d Assuming 18D , the relationship d 12D > d 14D > d 16D > d 18D is established.

図４は、エンドプレート１０の端面に分配管４０を設置したときの図である。また、図４は、図３の貫通孔１２Ａに分配管４０を接続したときの図である。図４に示すように、貫通孔１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、１８Ａは１つの流路を形成する。分配管４０は、この流路にフランジ４２を介して接続される。こうすることで、カソード極用の流体は、分配管４０、貫通孔１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、１８Ａを通じてセル積層体２０に供給される。また、分配管４０は、フランジ４２でエンドプレート１０に固定される。また、フランジ４２は、ボルト４４、４６を用いてエンドプレート１０に締結される。また、ボルト４４、４６は、金属薄板１２の端縁よりも金属薄板１２の中心側に配置される。金属薄板１２の端縁から貫通孔１２Ａの端縁の最短経路（距離）ｄ１２Ａにボルト４４が配置されるため、この最短経路（距離）ｄ１２Ａは、金属薄板１２の端縁よりも金属薄板１２の中心側にボルト４４を配置することができる距離となっている。 FIG. 4 is a view when the distribution pipe 40 is installed on the end face of the end plate 10. Moreover, FIG. 4 is a figure when the distribution pipe 40 is connected to the through-hole 12A of FIG. As shown in FIG. 4, the through holes 12A, 14A, 16A, and 18A form one flow path. The distribution pipe 40 is connected to this flow path via a flange 42. In this way, the cathode electrode fluid is supplied to the cell stack 20 through the distribution pipe 40 and the through holes 12A, 14A, 16A, and 18A. The distribution pipe 40 is fixed to the end plate 10 with a flange 42. The flange 42 is fastened to the end plate 10 using bolts 44 and 46. Further, the bolts 44 and 46 are arranged closer to the center side of the thin metal plate 12 than the edge of the thin metal plate 12. Since the bolt 44 from the edge to the edge of the shortest path (distance) d 12A of the through hole 12A of the sheet metal 12 is disposed, the shortest path (distance) d 12A, the metal thin plate than the edge of the sheet metal 12 12 is a distance at which the bolts 44 can be arranged on the center side of 12.

ところで、金属薄板１２、１４、１６、１８は、チタン金属薄板が用いられている。金属チタンは、軽量性、耐食性において優れた材料であり、金属チタンとしては、汎用の純チタンや汎用のチタン合金のいずれも用いることができる。金属薄板１２、１４、１６、１８は、これらの金属チタンのうち、組成が同じ金属チタンが用いられることが好ましい。組成が同じ金属チタンを金属薄板に用いることで、例えば、接合が容易となることから好ましい。さらに、金属薄板１２、１４、１６、１８は、その厚さが同一の厚さであることが好ましい。厚さを同一にすることで、例えば、剛性の調整が容易となることから好ましい。   By the way, the metal thin plates 12, 14, 16, 18 are titanium metal thin plates. Metallic titanium is a material that is excellent in lightness and corrosion resistance. As the metallic titanium, either general-purpose pure titanium or general-purpose titanium alloy can be used. The metal thin plates 12, 14, 16, and 18 are preferably made of metal titanium having the same composition among these metal titanium. It is preferable to use metal titanium having the same composition for the metal thin plate because, for example, joining becomes easy. Furthermore, it is preferable that the thin metal plates 12, 14, 16, and 18 have the same thickness. It is preferable to make the thicknesses the same because, for example, the rigidity can be easily adjusted.

また、貫通孔１２Ａ〜１２Ｈ、１４Ａ〜１４Ｈ、１６Ａ〜１６Ｈ、１８Ａ〜１８Ｈは、その断面積が同一であることが好ましい。これらの貫通孔は、それぞれが重なり合うように配置され、計８つの流路を形成する。流路を形成するこれらの貫通孔の断面積が同一面積であれば、内部を流れる流体が、流路から受ける抵抗（流路抵抗）を少なくすることができる。   Moreover, it is preferable that the through-holes 12A-12H, 14A-14H, 16A-16H, and 18A-18H have the same cross-sectional area. These through holes are arranged so as to overlap each other and form a total of eight flow paths. If the cross-sectional areas of these through holes forming the flow path are the same area, the resistance (flow path resistance) that the fluid flowing inside receives from the flow path can be reduced.

次に、実施の形態１のエンドプレートの製造方法を説明する。この製造方法は、まず、貫通孔を備えるチタン金属薄板を作製する。次に、セル積層体の特性に合わせた剛性を設定し、この剛性に基づいて、積層するチタン金属薄板の枚数を決定する。最後に、これらのチタン金属薄板を積層して接合する。   Next, the manufacturing method of the end plate of Embodiment 1 is demonstrated. In this manufacturing method, first, a titanium metal thin plate having a through hole is produced. Next, the rigidity matching the characteristics of the cell laminate is set, and the number of titanium metal thin plates to be laminated is determined based on this rigidity. Finally, these titanium metal thin plates are laminated and joined.

チタン金属薄板の作製は、チタン薄板をプレス加工して成形することで行う。まず、金属チタンを、プレス加工により一定の厚さを有する薄板に成形する。同時に、チタン金属薄板の表面から裏面を貫通する貫通孔が形成される。これにより、チタン金属薄板が作製される。なお、これらの貫通孔は、プレス加工前にその位置が設計されている。   The titanium metal thin plate is produced by pressing and forming the titanium thin plate. First, titanium metal is formed into a thin plate having a certain thickness by pressing. At the same time, a through-hole penetrating the back surface from the front surface of the titanium metal thin plate is formed. Thereby, a titanium metal thin plate is produced. Note that the positions of these through holes are designed before pressing.

次に、セル積層体の積層枚数、積層状態、および単セルの特性に合わせたチタン金属薄板の剛性を設定する。この剛性は、その端面に配置されるセル積層体に対して、一定以上の面圧を与えるための剛性であればよい。そして、設定した剛性を満たすようにチタン金属薄板の積層枚数を決定する。   Next, the rigidity of the titanium metal thin plate is set in accordance with the number of stacked cell stacks, the stacking state, and the characteristics of the single cell. This rigidity should just be the rigidity for giving a certain or more surface pressure with respect to the cell laminated body arrange | positioned at the end surface. Then, the number of laminated titanium metal thin plates is determined so as to satisfy the set rigidity.

積層枚数を決定した後には、これらのチタン金属薄板を積層して接合する。積層に際しては、隣接する金属薄板の貫通孔が互いに重なり合うとともに、金属薄板の端縁が揃うように配置する。また、積層に際しては、セル積層体の端面からの距離に応じて貫通孔の配置をずらす。具体的には、セル積層体の端面から最も遠い位置に配置される金属薄板の貫通孔は、その貫通孔からその金属薄板の端縁までの最短距離を最も長くする。また、セル積層体の端面からの最も近い位置に配置される金属薄板の貫通孔は、その貫通孔からその金属薄板の端縁までの最短距離を最も短くする。さらに、積層に際しては、セル積層体の端面からの距離が長い金属薄板ほど、金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までの最短距離が長くなる順番に配置する。   After determining the number of laminated layers, these titanium metal thin plates are laminated and joined. At the time of lamination, the through holes of adjacent metal thin plates overlap each other and are arranged so that the edges of the metal thin plates are aligned. In stacking, the arrangement of the through holes is shifted according to the distance from the end face of the cell stack. Specifically, the through hole of the thin metal plate disposed at the position farthest from the end face of the cell stack has the longest shortest distance from the through hole to the edge of the thin metal plate. Moreover, the through-hole of the thin metal plate arranged at the closest position from the end face of the cell stack has the shortest distance from the through-hole to the edge of the thin metal plate. Further, when laminating, the metal thin plates having a longer distance from the end face of the cell laminate are arranged in order of increasing the shortest distance from the edge of the metal thin plate to the edge of the through hole.

接合は、積層したこれらのチタン金属薄板を抵抗溶接またはろう付けにより行う。この抵抗溶接またはろう付けは、公知の方法で行うことができる。   Joining is performed by resistance welding or brazing these laminated titanium metal sheets. This resistance welding or brazing can be performed by a known method.

以上説明したように、実施の形態１のエンドプレートによれば、このエンドプレートを構成する複数の金属薄板が、枚数を調整して積層されている。枚数を調整して積層されているということは、言い換えると、積層方向に設計自由度が備えられているということである。そして、積層方向に設計自由度が備えられていることで、セル積層体が要求する剛性を確保できる。   As described above, according to the end plate of the first embodiment, the plurality of thin metal plates constituting the end plate are stacked with the number adjusted. The fact that the number of layers is adjusted is, in other words, that design freedom is provided in the direction of stacking. And the rigidity which a cell laminated body requires can be ensured by having a design freedom in the lamination direction.

また、実施の形態１のエンドプレートによれば、複数の金属薄板を積層したときに、それぞれの金属薄板に備えられた貫通孔が、１つの流路を形成するように配置され、また、セル積層体に隣接する金属薄板の貫通孔は、このセル積層体に備えられた流路開口部と１つの流路を形成するように配置される。したがって、流路を介して、セル積層体の内部に流体を導入または排出することができる。   Further, according to the end plate of the first embodiment, when a plurality of thin metal plates are stacked, the through holes provided in each thin metal plate are arranged so as to form one flow path, and the cell The through-holes of the metal thin plate adjacent to the laminated body are arranged so as to form one flow path with the flow path opening provided in the cell laminated body. Therefore, the fluid can be introduced into or discharged from the cell stack through the flow path.

また、実施の形態１のエンドプレートによれば、セル積層体の端面から最も長い金属薄板において、金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までにスペースを確保することができる。こうすることで、フランジでボルト締結した流体分配管をエンドプレートに接続する際に、このフランジをボルト締めするためのボルトスペースを確保することができる。また、セル積層体の端面から最も短い金属薄板において、セル積層体への流体の導入または排出を、このセル積層体の端縁に近い流路開口部から行うことができる。こうすることで、セル積層体の電池機能を効率的に発揮させることができる。   Moreover, according to the end plate of Embodiment 1, in the longest metal thin plate from the end surface of the cell stack, a space can be secured from the edge of the metal thin plate to the edge of the through hole. In this way, when connecting the fluid distribution pipe bolted with the flange to the end plate, a bolt space for bolting the flange can be secured. In addition, in the thin metal plate that is the shortest from the end face of the cell stack, the fluid can be introduced into or discharged from the cell stack from the channel opening near the edge of the cell stack. By carrying out like this, the battery function of a cell layered product can be exhibited efficiently.

また、実施の形態１のエンドプレートによれば、積層方向断面から見たときに、それぞれの金属薄板に備えられた貫通孔が、斜めになった流路を形成することができる。流体の流路による抵抗は、流路が直線であるほど少なく、屈曲するほど流路抵抗が増す。そこで、斜めの流路を形成することで、流路抵抗がより少ない流路を設計することができる。   In addition, according to the end plate of the first embodiment, when viewed from the cross section in the stacking direction, it is possible to form a flow path in which the through holes provided in each metal thin plate are inclined. The resistance of the fluid flow path is smaller as the flow path is straight, and the resistance of the flow path is increased as the fluid is bent. Therefore, by forming an oblique flow path, a flow path with less flow path resistance can be designed.

なお、実施の形態１においては、金属薄板にチタン金属薄板を用いたが、この金属薄板は、プレス加工が可能な金属薄板を用いてもよい。チタン金属薄板はプレス加工で作製するため、プレス加工が可能な金属材料であれば、金属チタンの代わりに用いることが可能である。プレス加工が可能な金属材料としては、鉄、アルミニウムといった金属や、例えばステンレスといったこれらの金属を主成分とした合金を挙げることができる。これらの金属材料を金属薄板に用いた場合には、プレス加工後または接合後に、それぞれの金属薄板の貫通孔部分に金やニッケル等でめっきを施す、または、樹脂等の耐食材で被覆する。これらの貫通孔部分は、金属薄板を積層したときに１つの流路を形成する。このため、流路部分を覆うように耐食加工を施す。こうすることで、金属チタンを用いた場合と変わらない耐食性を流路部分に備えさせることができる。   In Embodiment 1, a titanium metal thin plate is used as the metal thin plate. However, a metal thin plate capable of being pressed may be used as the metal thin plate. Since the titanium metal thin plate is manufactured by press working, any metal material that can be pressed can be used instead of titanium metal. Examples of the metal material that can be pressed include metals such as iron and aluminum, and alloys based on these metals such as stainless steel. When these metal materials are used for the metal thin plate, after pressing or joining, the through hole portion of each metal thin plate is plated with gold, nickel, or the like, or coated with a corrosion resistant material such as resin. These through-hole portions form one flow path when the metal thin plates are laminated. For this reason, a corrosion-resistant process is performed so that a flow-path part may be covered. By doing so, the channel portion can be provided with corrosion resistance that is the same as when titanium metal is used.

なお、実施の形態１においては、板状の金属薄板を用いたが、この板状の金属薄板は、長手方向の垂直断面が波状に設計されていてもよい。図５は、長手方向の垂直断面が波状に設計されている場合のエンドプレートの構造を示す図である。このエンドプレートは、その表面から裏面までを貫通する貫通孔を備えている。図５では、金属薄板５２の表面から裏面までを貫通する貫通孔５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５２Ｅ、５２Ｆ、５２Ｇ、５２Ｈを示す。金属薄板５４、５６、５８は、金属薄板５２と同様、その表面から裏面までを貫通する貫通孔５４Ａ〜５４Ｈ、５６Ａ〜５６Ｈ、５８Ａ〜５８Ｈをそれぞれ備えている。   In the first embodiment, a plate-shaped metal thin plate is used. However, the plate-shaped metal thin plate may be designed so that the vertical cross section in the longitudinal direction is corrugated. FIG. 5 is a diagram showing the structure of the end plate when the vertical cross section in the longitudinal direction is designed in a wavy shape. This end plate is provided with a through-hole penetrating from the front surface to the back surface. In FIG. 5, through-holes 52A, 52B, 52C, 52D, 52E, 52F, 52G, and 52H that penetrate from the front surface to the back surface of the metal thin plate 52 are shown. The metal thin plates 54, 56, and 58 are provided with through holes 54 </ b> A to 54 </ b> H, 56 </ b> A to 56 </ b> H, and 58 </ b> A to 58 </ b> H that penetrate from the front surface to the back surface, respectively, like the metal thin plate 52.

図６は、図５の（VI−VI）線での切断断面図である。この（VI−VI）線は、図５のエンドプレートを長手方向に垂直に切断する。また、この（VI−VI）線は、図５の金属薄板５２、５４、５６、５８のそれぞれの端縁から、貫通孔５２Ａ、５４Ａ、５６Ａ、５８Ａのそれぞれの端縁までの最短経路を通るように引かれている。同時に、この（VI−VI）線は、図５の金属薄板５２、５４、５６、５８のそれぞれの端縁から、貫通孔５２Ｄ、５４Ｄ、５６Ｄ、５８Ｄのそれぞれの端縁までの最短経路を通るように引かれている。   6 is a cross-sectional view taken along line (VI-VI) in FIG. This (VI-VI) line cuts the end plate of FIG. 5 perpendicularly to the longitudinal direction. Further, the (VI-VI) line passes through the shortest path from each edge of the thin metal plates 52, 54, 56, 58 of FIG. 5 to each edge of the through holes 52A, 54A, 56A, 58A. It is drawn like so. At the same time, this (VI-VI) line passes through the shortest path from each edge of the thin metal plates 52, 54, 56, 58 in FIG. 5 to each edge of the through holes 52D, 54D, 56D, 58D. It is drawn like so.

つまり、金属薄板５２、５４、５６、５８は、長手方向の垂直断面が波状になるように積層されている。このため、長手方向の剛性を確保することができる。また、金属薄板５２、５４、５６、５８の積層方向の厚さ（ｔ１）は、板状の金属薄板を積層した場合の積層方向の厚さ（ｔ２）よりも厚く設計することもできる。すなわち、板状の金属薄板を積層した場合の積層方向の厚さよりも厚みを持たせることもできる。 That is, the thin metal plates 52, 54, 56, and 58 are laminated so that the vertical cross section in the longitudinal direction is wavy. For this reason, the rigidity of a longitudinal direction is securable. The thickness (t 1 ) in the stacking direction of the thin metal plates 52, 54, 56, and 58 can be designed to be thicker than the thickness (t 2 ) in the stacking direction when the plate-shaped thin metal plates are stacked. . That is, the thickness can be made greater than the thickness in the stacking direction when the plate-shaped metal thin plates are stacked.

実施の形態１のエンドプレートを含む、燃料電池スタックの構成を説明するための模式図である。2 is a schematic diagram for explaining a configuration of a fuel cell stack including an end plate according to Embodiment 1. FIG. 図１に示すエンドプレートの構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the end plate shown in FIG. 図２の（III−III）線での切断断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line (III-III) in FIG. 2. 図３のエンドプレートに分配管を設置した場合の図である。It is a figure at the time of installing a distribution pipe in the end plate of FIG. 長手方向の垂直断面が波状に設計されている場合のエンドプレートの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of an end plate in case the vertical cross section of a longitudinal direction is designed by the waveform. 図５の（VI−VI）線での切断断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line (VI-VI) in FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

１０ エンドプレート
１２、１４、１６、１８ 金属薄板
１２Ａ〜１２Ｈ、１４Ａ〜１４Ｈ、１６Ａ〜１６Ｈ、１８Ａ〜１８Ｈ 貫通孔
２０ セル積層体
２０Ａ〜２０Ｈ 流路開口部
３０ エンドプレート
４０ 分配管
４２ フランジ
４４、４６ ボルト
５０ エンドプレート
５２、５４、５６、５８ 金属薄板
５２Ａ〜５２Ｈ、５４Ａ〜５４Ｈ、５６Ａ〜５６Ｈ、５８Ａ〜５８Ｈ 貫通孔 10 End plate 12, 14, 16, 18 Metal thin plate 12A-12H, 14A-14H, 16A-16H, 18A-18H Through hole 20 Cell laminate 20A-20H Flow path opening 30 End plate 40 Distribution pipe 42 Flange 44, 46 Bolt 50 End plate 52, 54, 56, 58 Metal thin plate 52A-52H, 54A-54H, 56A-56H, 58A-58H Through hole

Claims (5)

膜電極接合体を積層したセル積層体の端面に配置され、複数の金属薄板を積層してなることを特徴とするエンドプレート。   An end plate, which is disposed on an end face of a cell laminate in which membrane electrode assemblies are laminated, and is formed by laminating a plurality of thin metal plates. 前記金属薄板の夫々は、その表面から裏面までを貫通する貫通孔を備え、
隣接する金属薄板の貫通孔が、互いに重なり合うように配置されるとともに、前記端面に隣接する金属薄板の貫通孔が、前記端面に備えられた流路開口部と重なり合うように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のエンドプレート。 Each of the thin metal plates includes a through hole penetrating from the front surface to the back surface,
The through holes of adjacent metal thin plates are arranged so as to overlap each other, and the through holes of the metal thin plates adjacent to the end surface are arranged so as to overlap with the flow path opening provided on the end surface. The end plate according to claim 1. 前記貫通孔は、前記金属薄板の端縁の近傍に配置され、
前記金属薄板の夫々の端縁が揃うように積層する場合に、前記端面までの距離が最も長い金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までの最短距離が、前記端面までの距離が最も短い金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までの最短距離よりも長いことを特徴とする、請求項２に記載のエンドプレート。 The through hole is disposed in the vicinity of an edge of the thin metal plate,
When stacking so that the respective edges of the thin metal plates are aligned, the shortest distance from the edge of the thin metal plate to the end of the through hole is the longest distance to the end surface, and the distance to the end surface is the longest. The end plate according to claim 2, wherein the end plate is longer than a shortest distance from an end edge of the short metal thin plate to an end edge of the through hole. 前記端面までの距離が長い金属薄板ほど、金属薄板の端縁からその貫通孔の端縁までの最短距離が長いことを特徴とする、請求項３に記載のエンドプレート。   The end plate according to claim 3, wherein the shortest distance from the edge of the metal thin plate to the edge of the through hole is longer as the metal thin plate has a longer distance to the end surface. 長手方向の垂直断面が波状であることを特徴とする、請求項１〜４いずれか１項に記載のエンドプレート。   The end plate according to any one of claims 1 to 4, wherein the vertical cross section in the longitudinal direction is corrugated.
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Cited By (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101282627B1 (en) 2011-09-07 2013-07-12 현대자동차주식회사 End plate for fuel cell having warpage preventing plate
KR101315739B1 (en) 2011-09-08 2013-10-10 현대자동차주식회사 End plate for fuel cell having sandwich insert
JP2014232664A (en) * 2013-05-29 2014-12-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell stack
JP2017111856A (en) * 2015-12-14 2017-06-22 日本特殊陶業株式会社 Electrochemical reaction cell stack, and electrochemical reaction module
JP2019179756A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 大阪瓦斯株式会社 Metal plate, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell and, method for manufacturing metal plate

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101282627B1 (en) 2011-09-07 2013-07-12 현대자동차주식회사 End plate for fuel cell having warpage preventing plate
KR101315739B1 (en) 2011-09-08 2013-10-10 현대자동차주식회사 End plate for fuel cell having sandwich insert
JP2014232664A (en) * 2013-05-29 2014-12-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell stack
JP2017111856A (en) * 2015-12-14 2017-06-22 日本特殊陶業株式会社 Electrochemical reaction cell stack, and electrochemical reaction module
JP2019179756A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 大阪瓦斯株式会社 Metal plate, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell and, method for manufacturing metal plate
JP7018807B2 (en) 2018-03-30 2022-02-14 大阪瓦斯株式会社 Manufacturing method of metal plate, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell and metal plate

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