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公開番号2023161864
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-11-08
出願番号2022072475
出願日2022-04-26
発明の名称燃料電池
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/248 20160101AFI20231031BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】エンドプレートからセルスタックに作用する圧力が高くなることを抑制できる燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料電池は、セルスタック11と、エンドプレート12と、を備える。セルスタック11は、複数の燃料電池セル13を厚さ方向に積層することによって形成されている。エンドプレート12は、セルスタック11における燃料電池セル13の積層方向の両側にそれぞれ配置され、互いに締結されることによってセルスタック11を上記積層方向に押圧する。エンドプレート12は、セルスタック11に接する第1部材15と、その第1部材15の周囲を囲む第2部材16と、を備える。第1部材15は、第2部材16よりも熱膨張係数の小さい材料によって形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
セルスタックと、エンドプレートと、を備え、
前記セルスタックは、複数の燃料電池セルを厚さ方向に積層することによって形成されており、
前記エンドプレートは、前記セルスタックにおける前記燃料電池セルの積層方向の両側にそれぞれ配置され、互いに締結されることによって前記セルスタックを前記積層方向に押圧するものとされている燃料電池において、
前記エンドプレートは、前記セルスタックに接する第１部材と、その第１部材の周囲を囲む第２部材と、を備え、
前記第１部材は、前記第２部材よりも熱膨張係数の小さい材料によって形成されている燃料電池。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
前記エンドプレートの前記第１部材は、前記セルスタックにおける前記エンドプレートに接する箇所のうち、発熱量が他の箇所よりも大きい箇所に接するように配置されている請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記第１部材は、前記セルスタックにおける前記エンドプレートに接する箇所のうち、発熱量が他の箇所よりも大きい箇所全体と接する形状に形成されている請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記第２部材は、前記第１部材よりも熱伝導率の高い材料によって形成されている請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１部材は、前記第２部材に囲まれつつ前記エンドプレートの外部に露出している請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、セルスタックとエンドプレートとを備えた燃料電池が記載されている。この燃料電池のセルスタックは、複数の燃料電池セルを厚さ方向に積層することによって形成されている。燃料電池のエンドプレートは、セルスタックにおける燃料電池セルの積層方向の両側にそれぞれ配置されている。これらエンドプレートは、外縁部同士をボルト等によって互いに締結することにより、セルスタックを上記積層方向に押圧するものとなっている。
【０００３】
燃料電池は、セルスタックの各燃料電池セルに対し水素等の燃料ガスと空気等の酸化ガスとを供給することによって発電を行う。上記燃料電池では、セルスタックを上述したように燃料電池セルの積層方向に押圧することにより、次のような効果が得られる。すなわち、燃料電池セル内及び燃料電池セル同士の電気抵抗（接触抵抗）を低減したり、燃料電池セル内及び燃料電池セル同士における燃料ガス及び酸化ガスといった流体のシール性を確保したりすることができる。その結果、燃料電池の性能を十分に発揮できる。
【０００４】
特許文献１には、エンドプレートの母材の内部に、その母材よりも熱膨張係数の大きいスチール補強材を埋め込むことが記載されている。この場合、エンドプレートの製造時にスチール補強材が母材よりも大きく熱膨張することにより、湾曲したエンドプレートを形成することができる。そして、湾曲するエンドプレートを、セルスタックに向けて突出した状態となるよう、同セルスタックにおける上記積層方向の両側に配置する。この状態で、エンドプレートにおける外縁同士をボルト等によって互いに締結することにより、セルスタックがエンドプレートによって上記積層方向に押圧される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９－１１７３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池の発電に伴ってセルスタックが発熱するときには、セルスタックの熱がエンドプレートにおけるセルスタックと接触している箇所に伝達されやすくなる。このため、エンドプレートにおけるセルスタックと接触している箇所は、熱膨張しやすくなる。一方、エンドプレートにおけるセルスタックと接触している箇所の周囲、すなわちエンドプレートの外縁は、熱膨張しにくくなる。
【０００７】
上述したように、エンドプレートにおけるセルスタックに接触する箇所は、その箇所の周囲よりも熱膨張しやすい。このため、上記箇所がその周囲よりも大きく熱膨張することにより、上記箇所によるセルスタックに対する上記積層方向についての押圧が強くなるおそれがある。そして、上記箇所によるセルスタックに対する押圧が強くなると、上記箇所からセルスタックに作用する圧力が、燃料電池の性能を低下させるほど高くなるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する燃料電池は、セルスタックと、エンドプレートと、を備える。セルスタックは、複数の燃料電池セルを厚さ方向に積層することによって形成されている。エンドプレートは、セルスタックにおける燃料電池セルの積層方向の両側にそれぞれ配置され、互いに締結されることによってセルスタックを上記積層方向に押圧する。上記エンドプレートは、セルスタックに接する第１部材と、その第１部材の周囲を囲む第２部材と、を備える。上記第１部材は、上記第２部材よりも熱膨張係数の小さい材料によって形成されている。
【０００９】
上記構成によれば、エンドプレートにおけるセルスタックに接する第１部材の熱膨張係数が、その第１部材の周囲を囲む第２部材の熱膨張係数よりも小さくされる。その結果、発電時におけるセルスタックの発熱に伴ってエンドプレートが熱膨張するとき、エンドプレートの第１部材が、その第１部材の周囲に位置する第２部材よりも、熱膨張しにくくなる。このため、セルスタックの発熱に伴ってエンドプレートが熱膨張するとき、エンドプレートの第１部材が第２部材よりも大きく熱膨張することは抑制される。そして、第１部材が第２部材よりも大きく熱膨張することを抑制することにより、第１部材によるセルスタックに対する上記積層方向についての押圧が強くなることを抑制できる。従って、第１部材によるセルスタックに対する上記積層方向についての押圧が強くなることに伴い、第１部材からセルスタックに作用する圧力が、燃料電池の性能を低下させるほど高くなることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
燃料電池を示す略図。
上記燃料電池のエンドプレートを図１のセルスタック側から見た状態を示す底面図。
エンドプレートにおける第１部材の他の例を示す底面図。
エンドプレートにおける第１部材の他の例を示す底面図。
燃料電池におけるエンドプレートの他の例を示す略図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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