JP4192047B2

JP4192047B2 - Fuel cell

Info

Publication number: JP4192047B2
Application number: JP2003183199A
Authority: JP
Inventors: 彰小梶; 孝小野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2005019240A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に関するもので、特に燃料電池セルスタックの固定、集電方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
次世代エネルギーとして、近年、燃料電池セルのスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。
【０００３】
燃料電池セルは固体電解質を空気極、燃料極で挟持して構成され、この空気極に酸素含有ガスを供給し、燃料極に水素を含むガス、もしくは水素に変化しうるガスを供給することで、固体電解質を挟んで対峙する両電極に電位差が発生し、発電するものである。
【０００４】
これらの燃料電池は用いる電解質や形態により、様々な組み合わせが考えられるが、ほとんどの場合、燃料電池セルに酸素を含むガスと水素を含むガス、もしくは水素に変化しうるガスを供給して発電を行う。
【０００５】
また、燃料電池は燃料電池セル当たりの発電量が小さいため、複数の燃料電池セルを電気的に結合して構成されている。さらに、発生させた直流電気を需要設備に供給するため交流電気に変換するが、その際の変換効率を上げること、及び集電時の電気抵抗による電力ロスを低減するため、燃料電池セルを直列に結合してセルスタックから発生させる電圧を上げることが望ましい。
【０００６】
このような燃料電池では、１０００℃程度の高温で発電を行うことから、熱による部材の寸法変化や部材の劣化により、複数の燃料電池セル、あるいは複数のセルスタックを接続し、それらの接続信頼性を維持することは困難であった。
【０００７】
そこで、燃料電池セルスタックの両側に集電部材を押しつけ、電気的接続を行うとともに、この集電板を介して、外部へ電力を取り出し、接続信頼性を改善することが試みられている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開１９９６−１６２１４６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃料電池では、陽極側と陰極側の集電板を発電室側面に挿入されている炉壁や断熱材、または弾性を有する締め付け部材にて押圧し、燃料電池セル間の電気接続を行っているが、燃料電池セルスタックを押圧するための構造が複雑になり、また燃料電池セルが直並列接続となるため高電圧化が困難であるといった問題があった。また電圧を上げるためには直並列接続された燃料電池セルスタックをさらに直列接続する必要があるため使用するセル数が多くなるといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決するため、簡単な構造で、複数の燃料電池セル、及び複数の燃料電池セルスタックを接続できる燃料電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池は、ガス流路を有する複数の燃料電池セルと、該複数の燃料電池セル間に介装された複数の集電部材と、前記複数の燃料電池セルを支持し、前記ガス流路にガスを供給するためのガスタンクとを具備するセルスタックを収納容器内に複数整列して収納してなるとともに、一の前記セルスタック端に位置する燃料電池セルと、前記一のセルスタックに隣接する他の前記セルスタック端に位置する燃料電池セルとを、セルスタック接続部材により電気的に接続し、該セルスタック接続部材が前記一のセルスタックを構成するガスタンクおよび前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定されていることを特徴とする。
【００１２】
このような燃料電池では、セルスタック接続部材をセルスタック端に固定することで、単純な構造で、セルスタック内のセル同士の接続方向に圧力を加えることができるため、セル同士の接続を確保できるとともに、セルスタック間の電気的接続を確保できるため、部品数の削減と組み立て性の向上、接続信頼性の向上が達成できる。
【００１３】
また、セルスタック接続部材をセルスタックを構成するガスタンクに固定することで、別途、セルスタック接続部材を燃料電池セルに押しつけるなどするための治具、部材を設ける必要がないため、簡単な構造で、セルスタック内、セルスタック間の電気的接続を確保できる。また、セルスタックとセルスタック接続部材とを簡単に接続、取り外しができるため、組み立て性、メンテナンス性を改善できる。
【００１４】
また、本発明の燃料電池は、前記集電部材が板状で、前記燃料電池セル間方向に弾性を有する形状であることを特徴とする。このように、集電部材を比較的剛性が高い形態とすることで、例えば、熱サイクルを加えても、集電部材の弾性がほとんど変化せず、また、表面積が小さい形態とすることで、雰囲気の影響により、集電部材の酸化あるいは腐食が抑制され、集電部材の剛性、弾性の変化を抑制することができ、燃料電池セルの接続が長期にわたって良好に維持される。
【００１５】
また、本発明の燃料電池は、前記セルスタック接続部材が導電性セラミックス又は金属を用いて構成されていることを特徴とする。このようにセルスタック接続部材に導電性の高い金属を用いることで、集電ロスを小さくすることができる。また、導電性セラミックスを用いることで耐酸化性が向上し、接続信頼性が向上する。
【００１６】
また、本発明の燃料電池は、前記セルスタック接続部材が、前記一のセルスタックを構成するガスタンクおよび前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定されたセラミックスからなる固定部材と、前記一のセルスタック端に位置する燃料電池セルと、前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタック端に位置する燃料電池セルとを電気的に接続するための接続部材とから構成されていることを特徴とする。
【００１７】
このようにセルスタック接続部材が、セラミックスからなる固定部材と接続部材とから構成される場合には、セラミックスからなる固定部材が高温でも高い剛性を維持できるため、発電時でも、燃料電池セルに良好な押圧力を加えることができるとともに、接続部材の劣化を抑制することができる信頼性の高い燃料電池となる。
【００１８】
また、本発明の燃料電池は、前記セルスタック接続部材が、前記一のセルスタックを構成するガスタンクに固定された一の固定部材と、前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定された他の前記固定部材と、前記一の固定部材および前記他の固定部材に接続され、かつ前記一のセルスタック端に位置する燃料電池セルと、前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタック端に位置する燃料電池セルとを電気的に接続するための接続部材とから構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように、固定部材を分割構造とすることで製造の容易性が向上するとともに、セルスタック接続部材が仮に消耗して、部品の交換が必要となった場合でも、必要な部品の交換のみですむため、ランニングコストが低くなる。
【００２０】
また、本発明の燃料電池は、前記セルスタック接続部材は、前記一のセルスタックを構成するガスタンクに固定された一の固定部材と、前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定された他の固定部材とを備え、それぞれの前記固定部材は、セラミックスからなる非導電部と、該非導電部の外周を取り囲むように構成されかつ前記セルスタック端に位置する燃料電池セルと接続される導電部とを備えるとともに、前記一の固定部材の前記導電部と前記他の固定部材の前記導電部とを電気的に接続するための接続部材を備えることを特徴とする。
【００２１】
このように、セルスタック接続部材を構成する固定部材が、耐熱性に優れたセラミックスからなる非導電部と、非導電部の外周を取り囲むように構成されかつセルスタック端に位置する燃料電池セルと接続される導電部とで構成することで、電気抵抗が低く、信頼性の高い燃料電池となる。また、固定部材を分割構造とすることで製造の容易性が向上するとともに、部品の交換も必要な部品のみですむため、ランニングコストが低くなる。さらに、このような構造にして、部材を細分化することで、部材ごとに最適な素材を選択することができ、特性の優れた燃料電池を提供できる。
【００２２】
また、本発明の燃料電池は、前記接続部材が導電性の線材、又は角材からなることを特徴とする。生産性、加工性に優れた導電性の線材、又は角材を用いることで、部材を安価に供給できるため、安価で、ランニングコストの低い燃料電池を提供できる。
【００２３】
また、本発明の燃料電池は、前記セルスタック接続部材と前記ガスタンクとが接着剤及び／又は螺子止めにより固定されていることを特徴とする。このような接続構造とすることで接続信頼性、組み立て性、メンテナンス性に優れた燃料電池を提供できる。
【００２４】
また、本発明の燃料電池は、前記固定部材と前記接続部材とが導電性接着剤及び／又は螺子止めにより固定されていることを特徴とする。このような接続構造とすることで接続信頼性、組み立て性、メンテナンス性に優れた燃料電池を提供できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の燃料電池は、例えば、図１、２に示すようなセルスタック１を収納容器内に収納してなるもので、図１はセルスタック１と、セルスタック接続部材９の縦断面図、図２は複数のセルスタック１の接続構造を示すものである。
【００２６】
本発明の燃料電池のセルスタック１は、ガスタンク３に複数の燃料電池セル５が立設し、これらの燃料電池セル５はそれぞれ燃料電池セル５間に集電部材７を介装して電気的に接続されて構成される。セルスタック１の端部に配置された燃料電池セル５ａと燃料電池セル５ｈとは、セルスタック接続部材９により、両側から押圧され、セルスタック接続部材９は、接着剤（図示せず）及び／又は螺子１１により、ガスタンク３に固定されている。
【００２７】
このセルスタック接続部材９は、固定部材９ａと接続部材９ｂとから構成され、図１に示すように、セルスタック接続部材９の固定部材９ａは、ガスタンク３に固定されている。また、図２に示すように、接続部材９ｂは、セルスタック１ａ端の燃料電池セル５ａを、セルスタック１ｂ端の燃料電池セル５ｉに電気的に接続している。
【００２８】
このように、セルスタック接続部材９をガスタンク３に固定することで従来の接続構造に比べ、簡単な構造で、確実にセルスタック１ａとセルスタック１ｂとを電気的に接続することができる。
【００２９】
これらの燃料電池セル５は、例えば、内部にガス流路１３を有し、内部電極、固体電解質、外部電極（図示せず）を順次積層してなる発電部を具備するものである。なお、燃料電池セル５の詳細な詳細な構造は省略した。
【００３０】
また、これらの燃料電池セル５の下端部は燃料電池セル５の支持体を兼ねたガスタンク３の上蓋３ａに支持固定されている。
【００３１】
このようなセルスタック１を収納容器内に複数収納してなる燃料電池において、収納容器内を加熱して、燃料電池セル５を所定の温度まで加熱するとともに、上蓋３ａとガスタンク枠体３ｂとからなるガスタンク３内のガス室１５に、水素含有ガスを供給し、上蓋３ａに設けられたガス導入路１７を介して、燃料電池セル５内のガス流路１３に燃料ガス及び／又は酸素含有ガスを供給し、燃料電池セル５間に酸素含有ガス及び／又は燃料ガスを供給することで発電が行われるものである。
【００３２】
発電に際して、燃料電池セル５で発生した電流は、燃料電池セル５間に設けられた集電部材７、セルスタック接続部材９を介して流れ、利用される。
【００３３】
このような燃料電池において、セルスタック接続部材９は、その一端部がガスタンク３に固定されていることが重要であり、様々な他の形態をとることができる。
【００３４】
以下に図３〜８を用いて、セルスタック接続部材９の種々の形態について説明する。なお、図３〜８において、（ａ）は、（ｂ）の破線部分の断面図であり、（ｂ）は、セルスタック接続部材９の燃料電池セル５と接する側Ａから見た説明図、（ｃ）は、セルスタック接続部材９の燃料電池セル５と接する側の逆側Ｂから見た説明図である。
【００３５】
例えば、図３に示すように、セルスタック接続部材９が一体物で、導電性セラミックスや耐熱性金属からなる形態では、セルスタック接続部材９の製造が容易であり、部品数も少なくできるため、製造コストを下げることができる。
【００３６】
また、図４に示すように、セルスタック接続部材９が、セラミックスからなる非導電部（固定部材９ａ）と、導電部（接続部材９ｂ）とから構成される場合には、セラミックスからなる非導電部９ａが高温でも高い剛性を維持できるため、発電時でも、燃料電池セル５に良好な押圧力を加えることができる。また、導電部９ｂがガスと接する面積が減少するため、導電部９ａの劣化を抑制することができる。なお、このような形態では、導電部９ｂと非導電部９ａとは、例えば、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕから選ばれる金属を含有する導電性接着剤により、接着してもよく、同時焼結して、一体物としてもよい。また、螺子を用いるなどして機械的に、非導電部（固定部材９ａ）と、導電部（接続部材９ｂ）とを固定する場合には、それぞれの部材が仮に破損するなどした場合には、固定を解除し、破損した部品のみを交換することができ、ランニングコスト下げることができる。
【００３７】
また、図５に示すように、セルスタック接続部材９の導電性の固定部材９ａが複数に分割されている場合には、部品数が増加するため、接続構造は若干複雑になるものの、セルスタック１に多少の寸法差があったとしても、接続部でその寸法差を吸収できるため、組み立てが容易となる。また、一部の部品が破損したとしても、その部品のみを交換することで、容易に補修することができるとともに、ランニングコストを下げることができる。
【００３８】
また、図６に示すように、セルスタック接続部材９の絶縁性の固定部材９ａが複数に分割され、固定部材９ａが、セラミックスからなる場合には、図５で記載した点に加え、固定部材９ａが高剛性のセラミックスとなったことにより、高温でも良好にセルスタック１を保持することができ、長期信頼性が向上するという利点がある。
【００３９】
また、図７に示すように、セルスタック接続部材９の固定部材９ａが複数に分割され、さらに、固定部材９ａが、セラミックスからなる非導電部９ａ１と、非導電部９ａ１の外周を取り囲む導電部９ａ２からなり、固定部材９ａ同士を接続部材９ｂで電気的に接続する形態では、セラミックスからなる非導電部９ａ１を導電部９ａ２が取り囲む形状となっているため、たとえ、両者の材質が異なる場合でも、はがれが生じにくく、接続信頼性が向上する。
【００４０】
また、図８に示すように、例えば、図７の接続部材９ｂを角材に置き換えた場合には、接続部材９ｂを入手しやすくなり、製造コストを低減できる。また、接続部材９ｂの剛性が低下するため、熱サイクルによるセルスタック１の変形などを吸収しやすくなり、信頼性が向上する。
【００４１】
なお、本発明の燃料電池に用いられる集電部材は、図９に示すように板状で、燃料電池セル間方向に弾性を有する様に折曲した形状であることが重要である。このような形状は、例えば、図９（ａ）に示すようなＮ型の形状や、図９（ｂ）に示すような櫛歯形状によって実現される。なお、図９に示した矢印の方向が燃料電池セル５間方向である。
【００４２】
このような形状の集電部材７では、熱サイクルによっても弾性、剛性が変化しにくく、また、従来のフェルトなどに比較すると格段に塑性変形が起こりにくいことから、長期にわたって、燃料電池セル５間に弾性力を維持することができるため、特に本発明のセルスタック接続部材９との組み合わせが効果的となる。
【００４３】
本発明の燃料電池は、以上説明したセルスタック１とセルスタック接続部材９の接続構造を収納容器内に収納してなるものである。
【００４４】
以上説明した燃料電池において、接続部材９ｂが導電性を有するものであることは、勿論である。
【００４５】
なお、本発明の燃料電池は上記の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、変形可能である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の燃料電池は、ガス流路を有する複数の燃料電池セルと、該複数の燃料電池セル間に介装された複数の集電部材と、前記複数の燃料電池セルを支持し、前記ガス流路にガスを供給するためのガスタンクとを具備するセルスタックを収納容器内に複数整列して収納してなるとともに、一の前記セルスタック端に位置する燃料電池セルと、前記一のセルスタックに隣接する他の前記セルスタック端に位置する燃料電池セルとを、セルスタック接続部材により電気的に接続し、該セルスタック接続部材が前記一のセルスタックを構成するガスタンクおよび前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定されていることから、簡単な構造で、組み立て性、メンテナンス性、信頼性に優れた燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセルスタックとセルスタック接続部材の接続構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のセルスタックとセルスタック接続部材の接続構造を示す図である。
【図３】本発明の燃料電池に用いられる一体物のセルスタック接続部材の一形態の説明図である。
【図４】本発明の燃料電池に用いられる導電部と非導電部とを具備するセルスタック接続部材の説明図である。
【図５】本発明の燃料電池に用いられる分割構造を有するセルスタック接続部材の説明図である。
【図６】分割構造を有し、導電部と非導電部とを具備するセルスタック接続部材の説明図である。
【図７】分割構造を有し、導電部と非導電部とを具備するセルスタック接続部材の他の形態の説明図である。
【図８】分割構造を有し、接続部が線材あるいは角材からなるセルスタック接続部材の説明図である。
【図９】本発明の燃料電池に用いられる板状の集電部材を示し、（ａ）は、Ｎ型集電部材、（ｂ）は、櫛歯型集電部材の斜視図である。
【符号の説明】
１・・・セルスタック
３・・・ガスタンク
５・・・燃料電池セル
７・・・集電部材
９・・・セルスタック接続部材
９ａ・・・固定部材
９ｂ・・・接続部材（導電部材）
１１・・・螺子
１３・・・ガス流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a method for fixing and collecting a fuel cell stack.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various fuel cells in which a stack of fuel cells is accommodated in a storage container have been proposed as next-generation energy.
[0003]
A fuel cell is configured by sandwiching a solid electrolyte between an air electrode and a fuel electrode, supplying an oxygen-containing gas to the air electrode, and supplying a gas containing hydrogen or a gas capable of changing to hydrogen to the fuel electrode. A potential difference is generated between both electrodes facing each other across the solid electrolyte, and power is generated.
[0004]
These fuel cells can be used in various combinations depending on the electrolyte and form used, but in most cases, the fuel cell is supplied with a gas containing oxygen and a gas containing hydrogen or a gas that can be changed to hydrogen to generate power. Do.
[0005]
In addition, since the amount of power generated per fuel cell is small, the fuel cell is configured by electrically coupling a plurality of fuel cells. Furthermore, the generated direct current electricity is converted into alternating current electricity to be supplied to demand equipment. In order to increase the conversion efficiency and reduce the power loss due to the electrical resistance during current collection, the fuel cells are connected in series. It is desirable to increase the voltage generated from the cell stack by coupling to.
[0006]
In such a fuel cell, since power is generated at a high temperature of about 1000 ° C., a plurality of fuel battery cells or a plurality of cell stacks are connected due to a change in member dimensions due to heat or deterioration of the member, and the connection reliability thereof is determined. It was difficult to maintain sex.
[0007]
Therefore, an attempt has been made to improve the connection reliability by pressing the current collecting members on both sides of the fuel cell stack to make an electrical connection and taking out the electric power to the outside through the current collecting plate (patent). Reference 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-1996-162146
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a fuel cell, the anode-side and cathode-side current collector plates are pressed by a furnace wall inserted into the side of the power generation chamber, a heat insulating material, or an elastic clamping member to Although the connection is made, there is a problem that the structure for pressing the fuel cell stack becomes complicated, and it is difficult to increase the voltage because the fuel cells are connected in series and parallel. Further, in order to increase the voltage, it is necessary to further connect the series of fuel cell stacks connected in series and parallel, and there is a problem that the number of cells used increases.
[0010]
In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a fuel cell capable of connecting a plurality of fuel cells and a plurality of fuel cell stacks with a simple structure.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The fuel cell of the present invention includes a plurality of fuel cells having gas channels, and a plurality of current collecting member interposed between said plurality of fuel cells, the plurality of fuel cells supported, the gas A plurality of cell stacks each having a gas tank for supplying gas to the flow path are stored in a storage container, and are arranged at one end of the cell stack , and the one cell stack. in a fuel cell located in the other of the cell stack edge adjacent, connected Ri electrical manner by the cell stack connecting member, gas tanks and the other the cell stack connecting member forming the cell stack of the one is fixed to the gas tank constituting the cell stack, characterized that you have.
[0012]
In such a fuel cell, by fixing the cell stack connection member to the end of the cell stack, it is possible to apply pressure in the connection direction between the cells in the cell stack with a simple structure, thus ensuring the connection between the cells. In addition, since the electrical connection between the cell stacks can be secured, the number of parts can be reduced, the assemblability can be improved, and the connection reliability can be improved.
[0013]
Also, cell Rusutakku connecting member by fixing the gas tank constituting the cell stack, separately jig for such pressing the cell stack connecting member to the fuel cell, there is no need to provide a member, simple structure Thus, electrical connection within the cell stack and between the cell stacks can be secured. Further, since the cell stack and the cell stack connecting member can be easily connected and detached, the assembling property and the maintenance property can be improved.
[0014]
The fuel cell of the present invention, the current collecting member is a plate-shaped, characterized in that it is a shape having elasticity in a direction between the fuel cells. In this way, by making the current collecting member in a relatively high rigidity form, for example, even if a heat cycle is applied, the elasticity of the current collecting member hardly changes, and in a form with a small surface area, Oxidation or corrosion of the current collecting member is suppressed by the influence of the atmosphere, changes in rigidity and elasticity of the current collecting member can be suppressed, and the connection of the fuel cells is well maintained over a long period of time.
[0015]
The fuel cell of the present invention is characterized in that the cell stack connecting member is constructed using a conductive ceramic or metal. Thus, current collection loss can be reduced by using a highly conductive metal for the cell stack connection member. Moreover, by using conductive ceramics, the oxidation resistance is improved and the connection reliability is improved.
[0016]
The fuel cell of the present invention, the cell stack connecting member is composed of the fixed gas tank constituting the other of the cell stack adjacent to the gas tank and the one of the cell stack constituting one cell stack Ceramics A fixing member, a fuel cell located at the end of the one cell stack, and a connecting member for electrically connecting the fuel cell located at the other cell stack end adjacent to the one cell stack ; characterized that you have been composed.
[0017]
Thus, when the cell stack connecting member is composed of a fixing member made of ceramics and a connecting member, the fixing member made of ceramics can maintain high rigidity even at high temperatures, so it is good for fuel cells even during power generation. Thus, a highly reliable fuel cell capable of applying a pressing force and suppressing deterioration of the connecting member is obtained.
[0018]
The fuel cell of the present invention, constitute the cell stack connecting member, and one fixed member fixed to the gas tank which constitutes the one of the cell stack, the other cell stack adjacent to the one cell stack the other of the fixed member fixed to the gas tank to the connected to one of the fixed member and the other fixed member, and a fuel cell located in the cell stack end of the one adjacent to the one of the cell stack that it has configured a fuel cell located in the other of the cell stack end and a connecting member for electrically connecting to the features.
[0019]
In this way, by making the fixed member into a split structure, the ease of manufacturing is improved, and even if the cell stack connection member is exhausted and it is necessary to replace the part, it is only necessary to replace the necessary part Therefore, the running cost is reduced.
[0020]
Further, in the fuel cell of the present invention, the cell stack connecting member includes one fixing member fixed to a gas tank constituting the one cell stack and the other cell stack adjacent to the one cell stack. And other fixing members fixed to the gas tank, each of the fixing members being configured to surround a non-conductive portion made of ceramics and an outer periphery of the non-conductive portion and located at the end of the cell stack And a conductive member connected to the cell, and a connecting member for electrically connecting the conductive portion of the one fixing member and the conductive portion of the other fixing member .
[0021]
Thus, the fixing member constituting the cell stack connecting member is a non-conductive portion made of ceramics having excellent heat resistance, and the fuel cell that is configured to surround the outer periphery of the non-conductive portion and located at the end of the cell stack. By constituting with a conductive part to be connected, a fuel cell with low electrical resistance and high reliability is obtained. In addition, since the fixing member has a divided structure, the ease of manufacturing is improved, and only the parts that need to be replaced are required, so that the running cost is reduced. Furthermore, by using such a structure and subdividing the members, an optimal material can be selected for each member, and a fuel cell having excellent characteristics can be provided.
[0022]
The fuel cell of the present invention, the connecting member is a conductive wire, or characterized by comprising the square bar. By using a conductive wire rod or square rod excellent in productivity and workability, the member can be supplied at low cost, so that it is possible to provide a fuel cell that is inexpensive and low in running cost.
[0023]
The fuel cell of the present invention, and the cell stack connecting member and the gas tank is characterized in that it is fixed by an adhesive and / or screws. By adopting such a connection structure, it is possible to provide a fuel cell excellent in connection reliability, assemblability, and maintainability.
[0024]
The fuel cell of the present invention is characterized in that said fixing member and said connecting member is fixed by a conductive adhesive and / or screws. By adopting such a connection structure, it is possible to provide a fuel cell excellent in connection reliability, assemblability, and maintainability.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The fuel cell of the present invention is formed, for example, by storing a cell stack 1 as shown in FIGS. 1 and 2 in a storage container. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the cell stack 1 and a cell stack connecting member 9. FIG. 2 shows a connection structure of a plurality of cell stacks 1.
[0026]
In the cell stack 1 of the fuel cell according to the present invention, a plurality of fuel cells 5 are erected on a gas tank 3, and these fuel cells 5 are electrically connected with a current collecting member 7 between the fuel cells 5. Connected and configured. The fuel cell 5a and the fuel cell 5h arranged at the end of the cell stack 1 are pressed from both sides by the cell stack connecting member 9, and the cell stack connecting member 9 is made of an adhesive (not shown) and / or Alternatively, it is fixed to the gas tank 3 by a screw 11.
[0027]
The cell stack connecting member 9 includes a fixing member 9a and a connecting member 9b, and the fixing member 9a of the cell stack connecting member 9 is fixed to the gas tank 3 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the connection member 9b electrically connects the fuel cell 5a at the end of the cell stack 1a to the fuel cell 5i at the end of the cell stack 1b.
[0028]
Thus, by fixing the cell stack connection member 9 to the gas tank 3, the cell stack 1a and the cell stack 1b can be reliably electrically connected with a simple structure as compared with the conventional connection structure.
[0029]
These fuel cells 5 include, for example, a power generation unit that has a gas flow path 13 therein and is formed by sequentially laminating an internal electrode, a solid electrolyte, and an external electrode (not shown). In addition, the detailed detailed structure of the fuel cell 5 was abbreviate | omitted.
[0030]
The lower end portions of these fuel cells 5 are supported and fixed to the upper lid 3 a of the gas tank 3 that also serves as a support for the fuel cells 5.
[0031]
In a fuel cell in which a plurality of such cell stacks 1 are housed in a housing container, the inside of the housing container is heated to heat the fuel cell 5 to a predetermined temperature, and from the upper lid 3a and the gas tank frame 3b. A hydrogen-containing gas is supplied to the gas chamber 15 in the gas tank 3, and the fuel gas and / or the oxygen-containing gas is supplied to the gas flow path 13 in the fuel cell 5 through the gas introduction path 17 provided in the upper lid 3 a. Is generated, and oxygen-containing gas and / or fuel gas is supplied between the fuel cells 5 to generate power.
[0032]
During power generation, the current generated in the fuel cells 5 flows through the current collecting member 7 and the cell stack connecting member 9 provided between the fuel cells 5 and is used.
[0033]
In such a fuel cell, it is important that one end of the cell stack connecting member 9 is fixed to the gas tank 3, and various other forms can be taken.
[0034]
Various forms of the cell stack connection member 9 will be described below with reference to FIGS. 3 to 8, (a) is a cross-sectional view of the broken line part of (b), and (b) is an explanatory view as viewed from the side A of the cell stack connecting member 9 in contact with the fuel cell 5, (C) is explanatory drawing seen from the reverse side B of the side which contacts the fuel cell 5 of the cell stack connection member 9. FIG.
[0035]
For example, as shown in FIG. 3, the cell stack connection member 9 is a single body, and in a form made of conductive ceramics or heat-resistant metal, the cell stack connection member 9 can be easily manufactured and the number of parts can be reduced. Manufacturing cost can be reduced.
[0036]
As shown in FIG. 4, when the cell stack connecting member 9 is composed of a non-conductive part (fixing member 9a) made of ceramics and a conductive part (connecting member 9b), the non-conductive parts made of ceramics. Since the portion 9a can maintain high rigidity even at a high temperature, a good pressing force can be applied to the fuel cell 5 even during power generation. In addition, since the area where the conductive portion 9b is in contact with the gas is reduced, deterioration of the conductive portion 9a can be suppressed. In such a form, the conductive portion 9b and the non-conductive portion 9a may be bonded together by, for example, a conductive adhesive containing a metal selected from Ag, Pt, and Au, and simultaneously sintered. It is good also as an integral thing. Further, when the non-conductive portion (fixing member 9a) and the conductive portion (connecting member 9b) are mechanically fixed by using a screw or the like, if each member is temporarily damaged, It is possible to release the fixing and replace only the damaged parts, thereby reducing the running cost.
[0037]
In addition, as shown in FIG. 5, when the conductive fixing member 9a of the cell stack connection member 9 is divided into a plurality of parts, the number of parts increases, so that the connection structure is slightly complicated. Even if there is a slight dimensional difference in 1, the dimensional difference can be absorbed by the connecting portion, so that assembly is facilitated. Moreover, even if some parts are damaged, by exchanging only those parts, it can be easily repaired and the running cost can be reduced.
[0038]
As shown in FIG. 6, when the insulating fixing member 9a of the cell stack connecting member 9 is divided into a plurality of parts and the fixing member 9a is made of ceramics, in addition to the points described in FIG. Since 9a is a highly rigid ceramic, there is an advantage that the cell stack 1 can be satisfactorily held even at a high temperature, and long-term reliability is improved.
[0039]
Further, as shown in FIG. 7, the fixing member 9a of the cell stack connection member 9 is divided into a plurality of parts, and the fixing member 9a further includes a non-conductive part 9a1 made of ceramics and a conductive part surrounding the outer periphery of the non-conductive part 9a1. In the form in which the fixing member 9a is electrically connected by the connecting member 9b, since the conductive portion 9a2 surrounds the non-conductive portion 9a1 made of ceramics, even if the two materials are different, , Peeling is unlikely to occur and connection reliability is improved.
[0040]
Also, as shown in FIG. 8, for example, when the connecting member 9b in FIG. 7 is replaced with a square member, the connecting member 9b can be easily obtained, and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the rigidity of the connection member 9b is reduced, it becomes easy to absorb the deformation of the cell stack 1 due to the thermal cycle and the reliability is improved.
[0041]
It is important that the current collecting member used in the fuel cell of the present invention has a plate shape as shown in FIG. 9 and is bent so as to have elasticity in the direction between the fuel cells. Such a shape is realized by, for example, an N-type shape as shown in FIG. 9A or a comb-teeth shape as shown in FIG. The direction of the arrow shown in FIG. 9 is the direction between the fuel cells 5.
[0042]
In the current collecting member 7 having such a shape, elasticity and rigidity are not easily changed even by a thermal cycle, and plastic deformation hardly occurs as compared with a conventional felt or the like. Therefore, the combination with the cell stack connection member 9 of the present invention is particularly effective.
[0043]
The fuel cell of the present invention is obtained by housing the connection structure of the cell stack 1 and the cell stack connection member 9 described above in a storage container.
[0044]
Of course, in the fuel cell described above, the connecting member 9b has conductivity.
[0045]
The fuel cell of the present invention is not limited to the above example, and can be modified without departing from the gist of the present invention.
[0046]
【The invention's effect】
The fuel cell of the present invention supports a plurality of fuel cells having gas flow paths, a plurality of current collecting members interposed between the plurality of fuel cells, the plurality of fuel cells, and the gas A plurality of cell stacks each having a gas tank for supplying gas to the flow path are stored in a storage container, and are arranged at one end of the cell stack, and the one cell stack. The fuel cell located at the other end of the cell stack adjacent to the cell stack is electrically connected by a cell stack connecting member, and the cell stack connecting member constitutes the one cell stack and the other cell stack. Therefore, it is possible to provide a fuel cell that has a simple structure and is excellent in assembling, maintenance, and reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a connection structure of a cell stack and a cell stack connecting member according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a connection structure between the cell stack and the cell stack connection member of FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory view of an embodiment of an integral cell stack connecting member used in the fuel cell of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view of a cell stack connecting member having a conductive portion and a non-conductive portion used in the fuel cell of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view of a cell stack connecting member having a divided structure used in the fuel cell of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a cell stack connecting member having a divided structure and including a conductive portion and a non-conductive portion.
FIG. 7 is an explanatory view of another form of the cell stack connecting member having a divided structure and having a conductive portion and a non-conductive portion.
FIG. 8 is an explanatory view of a cell stack connecting member having a divided structure and having a connecting portion made of a wire or a square.
9A and 9B show a plate-shaped current collecting member used in the fuel cell of the present invention, in which FIG. 9A is an N-type current collecting member, and FIG. 9B is a perspective view of a comb-shaped current collecting member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cell stack 3 ... Gas tank 5 ... Fuel cell 7 ... Current collecting member 9 ... Cell stack connection member 9a ... Fixed member 9b ... Connection member (conductive member)
11 ... Screw 13 ... Gas flow path

Claims

ガス流路を有する複数の燃料電池セルと、該複数の燃料電池セル間に介装された複数の集電部材と、前記複数の燃料電池セルを支持し、前記ガス流路にガスを供給するためのガスタンクとを具備するセルスタックを収納容器内に複数整列して収納してなるとともに、一の前記セルスタック端に位置する燃料電池セルと、前記一のセルスタックに隣接する他の前記セルスタック端に位置する燃料電池セルとを、セルスタック接続部材により電気的に接続し、該セルスタック接続部材が前記一のセルスタックを構成するガスタンクおよび前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定されていることを特徴とする燃料電池。Supplying a plurality of fuel cells, a plurality of current collecting member interposed between said plurality of fuel cells, supporting the plurality of fuel cells, the gas in the gas flow path having a gas flow path together formed by accommodating a plurality align cell stack and a gas tank in the storage container for a fuel cell which is located on one of the cell stack edge, besides the cell adjacent to the one of the cell stack gas tank constituting a fuel cell located in the stack end, connects the cell stack connecting member by Ri electrical manner to the gas tank and the other of the cell stack in which the cells stack connecting member forming the cell stack of the one fuel cell characterized that you have been fixed.

前記集電部材が板状で、前記燃料電池セル間方向に弾性を有する形状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。 It said current collecting member is a plate-shaped fuel cell according to claim 1, characterized in that a shape having elasticity in the direction between the fuel cells.

前記セルスタック接続部材が導電性セラミックス又は金属を用いて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the cell stack connecting member is made of conductive ceramics or metal.

前記セルスタック接続部材は、前記一のセルスタックを構成するガスタンクおよび前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定されたセラミックスからなる固定部材と、前記一のセルスタック端に位置する燃料電池セルと、前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタック端に位置する燃料電池セルとを電気的に接続するための接続部材とから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。 The cell stack connection member includes a gas tank constituting the one cell stack, a fixing member made of ceramics fixed to a gas tank constituting the other cell stack adjacent to the one cell stack, and the one cell stack. a fuel cell which is located on the edge, and characterized that you have been composed of a connecting member for electrically connecting the fuel cells located at the other of the cell stack edge adjacent to said one cell stack The fuel cell according to claim 1 or 2 .

前記セルスタック接続部材は、前記一のセルスタックを構成するガスタンクに固定された一の固定部材と、前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定された他の固定部材と、前記一の固定部材および前記他の固定部材に接続され、かつ前記一のセルスタック端に位置する燃料電池セルと、前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタック端に位置する燃料電池セルとを電気的に接続するための接続部材とから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。 The cell stack connecting member fixed and one fixed member fixed to the gas tank which constitutes the one of the cell stack, the other fixed to the gas tank constituting the other of the cell stack adjacent to the one cell stack A member , a fuel cell connected to the one fixing member and the other fixing member and positioned at the end of the one cell stack, and positioned at the other cell stack end adjacent to the one cell stack the fuel cell according to claim 1 or 2, characterized in Rukoto have a fuel cell is composed of a connecting member for electrically connecting.

前記セルスタック接続部材は、前記一のセルスタックを構成するガスタンクに固定された一の固定部材と、前記一のセルスタックに隣接する前記他のセルスタックを構成するガスタンクに固定された他の固定部材とを備え、それぞれの前記固定部材は、セラミックスからなる非導電部と、該非導電部の外周を取り囲むように構成されかつ前記セルスタック端に位置する燃料電池セルと接続される導電部とを備えるとともに、前記一の固定部材の前記導電部と前記他の固定部材の前記導電部とを電気的に接続するための接続部材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。 The cell stack connecting member includes one fixing member fixed to a gas tank constituting the one cell stack and another fixing fixed to a gas tank constituting the other cell stack adjacent to the one cell stack. Each of the fixing members includes a non-conductive portion made of ceramics and a conductive portion configured to surround the outer periphery of the non-conductive portion and connected to the fuel cell located at the end of the cell stack. together comprising, a fuel cell according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a connecting member for electrically connecting the conductive portion of the other fixed member and the conductive portion of the one fixing member .

前記接続部材が導電性の線材、又は角材からなることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の燃料電池。The fuel cell according to claim 5 or 6, wherein the connecting member is made of a conductive wire or square.

前記セルスタック接続部材と前記ガスタンクとが接着剤及び／又は螺子止めにより固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれかに記載の燃料電池。The fuel cell according to any one of claims 1 to 7 and the cell stack connecting member and the gas tank is characterized in that it is fixed by an adhesive and / or screws.

前記固定部材と前記接続部材とが導電性接着剤及び／又は螺子止めにより固定されていることを特徴とする請求項４乃至８のうちいずれかに記載の燃料電池。The fuel cell according to any one of claims 4 to 8, characterized in that it is fixed by the fixing member and the connecting member and the conductive adhesive and / or screws.