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公開番号2025122792
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-22
出願番号2024018443
出願日2024-02-09
発明の名称燃料電池スタック
出願人スズキ株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類H01M 8/0276 20160101AFI20250815BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池スタックの積層方向に隣接する複数の燃料電池セルに形成される窪みに沿った形状の冷却水シールを配置することにより複数の燃料電池セルの位置決めを行うことを可能とする。
【解決手段】燃料電池スタックは、複数の燃料電池セルと、複数の燃料電池セルにおいて、一の燃料電池セルと一の燃料電池セルに積層方向に隣接する他の燃料電池セルとが対向して配置される領域に形成される冷却水流路を封止する冷却水シールと、を備える。燃料電池スタックは、冷却水シールと、一の燃料電池セルおよび他の燃料電池セルとを相互に嵌め合うことにより一の燃料電池セルと他の燃料電池セルとの位置決めする勘合構造を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数の燃料電池セルと、
前記複数の燃料電池セルにおいて、一の燃料電池セルと前記一の燃料電池セルに積層方向に隣接する他の燃料電池セルとが対向して配置される領域に形成される冷却水流路を封止する冷却水シールと、を備え、
前記冷却水シールと、前記一の燃料電池セルおよび前記他の燃料電池セルとを相互に嵌め合うことにより前記一の燃料電池セルと前記他の燃料電池セルとの位置決めする勘合構造を有することを特徴とする燃料電池スタック。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
前記勘合構造として、前記積層方向に隣接する前記一の燃料電池セルおよび前記他の燃料電池セルの夫々は、前記冷却水シールを挟み込むような窪みを有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記一の燃料電池セルには第一の窪みが形成され、前記他の燃料電池セルには第二の窪みが形成され、前記勘合構造により前記積層方向に隣接する前記一の燃料電池セルと前記他の燃料電池セルが勘合したときに、前記冷却水シールは前記第一の窪みと前記第二の窪みとの間に嵌り込むことを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記第一の窪みおよび前記第二の窪みは断面視で台形形状であり、前記冷却水シールは前記第一の窪みと前記第二の窪みに嵌め合うような断面形状を有することを特徴とする、請求項３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、複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池車(Fuel-Cell Vehicle)に搭載される燃料電池セルは、固体高分子形燃料電池(PEFC: Polymer Electrolyte (Membrane) Fuel Cell)により構成される。燃料電池セルは、膜電極接合体(MEA: Membrane Electrode Assembly)の両面側にアノード側のガス拡散層(GDL: Gas Diffusion Layer)とカソード側のガス拡散層を設けている。燃料電池セルを構成する１つの膜電極接合体（ＭＥＡ）と２つのガス拡散層（ＧＤＬ）は、アノード側のセパレータとカソード側のセパレータとの間に挟み込んだ構成となっている。アノード側のセパレータとカソード側のセパレータには、幅方向に凹凸が形成されており、凹部や凸部が長手方向に伸びている。アノード側のセパレータとアノード側のガス拡散層との間には水素ガスを供給する水素流路が形成される。カソード側のセパレータとカソード側のガス拡散層との間には酸素を含む空気を供給する空気流路が形成される。
【０００３】
固体高分子形燃料電池は、白金などの触媒を用いて水素と酸素との電気化学反応により電気と水（水蒸気）を発生する。固体高分子形燃料電池の反応温度は８０℃から１００℃程度である。複数の燃料電池セルを積層した場合、燃料電池セルのカソード側のセパレータと隣接する燃料電池セルのアノード側のセパレータとの間に冷却水を循環させる冷却水流路が形成される。なお、アノード側（水素側）のセパレータとアノード側のＧＤＬをアノード極と呼び、カソード側（酸素側）のセパレータとカソード側のＧＤＬをカソード極と呼ぶ。
【０００４】
複数の燃料電池セルを積層して位置決めする技術として種々の技術が開発されている。特許文献１は、外部からセル積層体（複数の燃料電池セルの積層体）への衝撃や振動の影響を抑制するために、燃料電池のセル積層体を収納するスタックケースの内周面に耐衝撃材料である介在層を採用した燃料電池を開示している。つまり、燃料電池を収容するケースに設けられた介在層（拘束材）を燃料電池本体に直接接触させて燃料電池本体を支持することで燃料電池セルの位置ずれを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－４４０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、燃料電池セルに拘束材（介在層）を直接接触させて燃料電池セルの位置ずれを抑えている。このため、燃料電池セルに直接接触する拘束材により結露や異物付着などによる電気的な短絡が発生する恐れがある。
【０００７】
燃料電池に拘束材を別途設けることにより部品点数の増加や工程数の増加が発生し、製造コストが増加してしまう。また、燃料電池セルと外部ケースとを絶縁部材で勘合させて支持しているため、部品点数や工程数の増加により製造コストが増加してしまう。
【０００８】
上記の拘束材の接触部には燃料電池セルが変形しない強度が必要となる。また、燃料電池の支持部材の取り付け部には所定の強度が必要になる。
【０００９】
特許文献１の技術は介在層（拘束材）を用いて燃料電池セルの位置ずれを防止しているが、拘束材に起因する製造コストの増加、並びに、結露や異物の付着による短絡の発生という課題がある。
【００１０】
上述の課題を解決するため、本発明は、複数の燃料電池セルの積層方向に隣接する燃料電池セルの間に対向配置されるセパレータの窪みに沿って冷却水シールを配置することで燃料電池セルの位置決めを行うことができる燃料電池スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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