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公開番号2025097029
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023213081
出願日2023-12-18
発明の名称燃料電池スタック
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/0258 20160101AFI20250623BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】発電部の発電量が部分的に減少することを抑制できる燃料電池スタックを提供する。
【解決手段】燃料電池スタックは、発電部と、発電部を挟持する一対のセパレータ50とを備える単セルが複数積層されることにより構成されている。セパレータ50の発電部に対向する面には、ガス流路60と、ガス流路60に沿って延びるリブ70とが交互に並んで設けられている。ガス流路60は、波状に蛇行しながら第1方向に延びる第1延在部と、第1延在部の端部に接続されるとともに第1方向とは異なる第2方向に延びる第2延在部とを有している。第1延在部と第2延在部との接続部分を含むガス流路60の屈曲部Cgには、ガス流路60を複数の分岐流路62に分岐させる島状の分岐リブ71が設けられている。複数の分岐流路62は、屈曲部Cgの外側において延びる外側流路63と、外側流路63よりも屈曲部Cgの内側において延びる内側流路64とを含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
膜電極接合体を含む発電部と、前記発電部を挟持する一対のセパレータと、を備える単セルが複数積層されることにより構成された燃料電池スタックであって、
前記セパレータの前記発電部に対向する面には、反応ガスが流れるガス流路と、前記ガス流路に沿って延びるリブとが交互に並んで設けられており、
前記ガス流路は、波状に蛇行しながら第１方向に延びる第１延在部と、前記第１方向における前記第１延在部の端部に接続されるとともに前記第１方向とは異なる第２方向に延びる第２延在部と、を有しており、
前記第１延在部と前記第２延在部との接続部分を含む前記ガス流路の屈曲部には、前記発電部に向かって突出するとともに前記ガス流路を複数の分岐流路に分岐させる島状の分岐リブが設けられており、
前記複数の分岐流路は、前記屈曲部の外側において延びる外側流路と、前記外側流路よりも前記屈曲部の内側において延びる内側流路と、を含む、
燃料電池スタック。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記複数の分岐流路の流路断面積は、互いに同一である、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記外側流路は、弧状に湾曲して延びており、
前記内側流路は、直線状に延びている、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記ガス流路は、互いに並列するとともに前記反応ガスの流れ方向が互いに反対方向である複数の前記第１延在部を有しており、
前記第２延在部は、互いに並列する２つの前記第１延在部のうち一方の前記第１延在部の前記流れ方向における下流側の端部と、他方の前記第１延在部の前記流れ方向における上流側の端部と、を接続している、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記屈曲部には、複数の前記分岐リブが設けられている、
請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池スタック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池は、膜電極接合体を含む発電部と、発電部を挟持する一対のセパレータとを備える単セルが複数積層されることにより構成されている。各セパレータの発電部に対向する面には、反応ガスが流れるガス流路と、ガス流路に沿って延びるリブとが交互に並んで設けられている。
【０００３】
特許文献１には、波状に延在する複数の波状流路溝を有するガス流路が設けられたセパレータが開示されている。ガス流路は、互いに並列する２つの波状流路溝を接続するとともに、反応ガスの流れ方向を反転させる折り返し部位を有している。折り返し部には、エンボス部が設けられている。折り返し部位では、波状流路溝の延在方向とは異なる方向に反応ガスが流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－１４７４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、波状流路溝の延在方向とは異なる方向に反応ガスを流す場合には、波状流路溝に対して、波状流路溝の延在方向とは異なる方向に延びる溝状の延在部を接続させることが考えられる。ここで、発電部への反応ガスの供給量を増加させるためには、複数のガス流路を近接した状態で並列させることが好ましい。複数のガス流路が近接した状態で並列する場合、波状流路溝における延在部との接続点の位相、すなわち波状流路溝に対する延在部との接続点の位置が、ガス流路毎に異なることがある。この場合、互いに隣り合う２つのガス流路の距離が、波状流路溝と延在部との接続部分において部分的に大きくなることで、当該２つのガス流路に沿って延びるリブに幅広部が形成されるおそれがある。発電部のうち幅広部に接触する部分は、幅広部に隣り合うガス流路からの距離が大きくなるため、当該部分には反応ガスが到達しにくくなる。このため、発電部の発電量が部分的に減少するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための燃料電池スタックは、膜電極接合体を含む発電部と、前記発電部を挟持する一対のセパレータと、を備える単セルが複数積層されることにより構成された燃料電池スタックであって、前記セパレータの前記発電部に対向する面には、反応ガスが流れるガス流路と、前記ガス流路に沿って延びるリブとが交互に並んで設けられており、前記ガス流路は、波状に蛇行しながら第１方向に延びる第１延在部と、前記第１方向における前記第１延在部の端部に接続されるとともに前記第１方向とは異なる第２方向に延びる第２延在部と、を有しており、前記第１延在部と前記第２延在部との接続部分を含む前記ガス流路の屈曲部には、前記発電部に向かって突出するとともに前記ガス流路を複数の分岐流路に分岐させる島状の分岐リブが設けられており、前記複数の分岐流路は、前記屈曲部の外側において延びる外側流路と、前記外側流路よりも前記屈曲部の内側において延びる内側流路と、を含む。
【０００７】
上記構成によれば、ガス流路の屈曲部は、分岐リブによって外側流路と内側流路とを含む複数の分岐流路に分岐される。このため、外側流路と、当該外側流路を含むガス流路に隣り合う他のガス流路との間には、内側流路が位置する。これにより、互いに隣り合うガス流路の屈曲部同士の距離が大きくなる場合であっても、屈曲部の内側に内側流路が位置することによって、リブのうち屈曲部に沿って延びる部分の幅が大きくなることを抑制できる。したがって、発電部の発電量が部分的に減少することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、一実施形態の燃料電池スタックを示す断面図である。
図２は、図１の単セルを示す分解斜視図である。
図３は、図１のセパレータのガス流路を示す平面図である。
図４は、図３のセパレータの屈曲部を拡大して示す拡大平面図である。
図５は、図４の５－５線に沿った断面図である。
図６は、比較例のセパレータを示す断面図である。
図７（ａ）～図７（ｄ）は、変更例の分岐リブを示す平面図である。
図８（ａ）～図８（ｃ）は、変更例の分岐リブを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１～図６を参照して、燃料電池スタックの一実施形態について説明する。
（燃料電池スタック１０）
図１に示すように、燃料電池スタック１０は、複数の単セル２０が積層されることにより構成されている。
【００１０】
（単セル２０）
図２に示すように、単セル２０は、例えば、正方形板状をなしている。すなわち、単セル２０は、互いに平行に延びる一対の第１辺２１と、第１辺２１に直交するとともに互いに平行に延びる一対の第２辺２２とを有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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