JP2011204602A - Flat plate lamination type fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電セルとセパレータを交互に多数積層した平板積層型の燃料電池に関する。 The present invention relates to a flat plate type fuel cell in which a large number of power generation cells and separators are alternately stacked.
従来、酸化物イオン導電体から成る固体電解質層を、両側から空気極層(カソード)と燃料極層(アノード)とで挟み込んだ構造の発電セルを、間に反応用ガス通路を備えるセパレータを介在させた状態で、多数積層して燃料電池スタックを構成すると共に、この燃料電池スタックの積層体に積層方向の荷重を付与した平板積層型の燃料電池が知られている。 Conventionally, a power generation cell having a structure in which a solid electrolyte layer made of an oxide ion conductor is sandwiched between an air electrode layer (cathode) and a fuel electrode layer (anode) from both sides is interposed with a separator having a reaction gas passage therebetween. In this state, a fuel cell stack is configured by stacking a large number of the fuel cell stacks, and a flat plate type fuel cell is known in which a load in the stacking direction is applied to the stack of fuel cell stacks.
図2は、従来の一般的な平板積層型の燃料電池の要部断面構成を示すものであり、図中符号1で示す部分が発電セルである。この発電セル1は、支持体となる固体電解質層2の一方の面に燃料極層3が、他方の面に空気極層4が一体に形成されたものである。 FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of a main part of a conventional general flat plate type fuel cell, and a portion indicated by reference numeral 1 in the drawing is a power generation cell. In this power generation cell 1, a fuel electrode layer 3 is integrally formed on one surface of a solid electrolyte layer 2 serving as a support, and an air electrode layer 4 is integrally formed on the other surface.
ここで、固体電解質層2は、高い酸素イオン伝導性を有するランタンガレート系(LaGaO3系)材料が用いられていると共に、約200μmの厚さ寸法に形成されている。また、燃料極層3は、Ni、Co等の金属あるいはNi−YSZ、Ni−SDC、Ni−GDC、Ni−SCSZ、Co−YSZ等のサーメットで構成され、空気極層4は、LaMnO3、LaCoO3等で構成されている。ちなみに、燃料極層3および空気極層4は、それぞれ固体電解質層2の表面に20〜30μmの厚さ寸法で形成されている。 Here, the solid electrolyte layer 2 is made of a lanthanum gallate-based (LaGaO 3 -based) material having high oxygen ion conductivity, and has a thickness of about 200 μm. The fuel electrode layer 3 is made of a metal such as Ni or Co, or a cermet such as Ni—YSZ, Ni—SDC, Ni—GDC, Ni—SCSZ, or Co—YSZ, and the air electrode layer 4 is made of LaMnO 3, LaCoO 3. Etc. Incidentally, the fuel electrode layer 3 and the air electrode layer 4 are respectively formed on the surface of the solid electrolyte layer 2 with a thickness of 20 to 30 μm.
さらに、燃料極層3の表面には、Ni基合金等の多孔質焼結金属板からなる燃料極集電体5が配設され、空気極層4の表面には、Ag基合金等の多孔質焼結金属板からなる空気極集電体6が配設されている。 Further, a fuel electrode current collector 5 made of a porous sintered metal plate such as a Ni-based alloy is disposed on the surface of the fuel electrode layer 3, and a porous material such as an Ag-based alloy is provided on the surface of the air electrode layer 4. An air electrode current collector 6 made of a sintered metal plate is provided.
そして、発電セル1およびその両側に配設された燃料極集電体5、空気極集電体6が、セパレータ7によって挟み込まれることにより単セルが構成され、当該単セルが複数積層されることにより、燃料電池スタック(平板積層型の燃料電池)が構成されている。 A single cell is formed by sandwiching the power generation cell 1 and the fuel electrode current collector 5 and the air electrode current collector 6 disposed on both sides of the power generation cell 1 with the separator 7, and a plurality of the single cells are stacked. Thus, a fuel cell stack (a flat plate type fuel cell) is configured.
この場合のセパレータ7は、発電セル1間を電気的に接続すると共に、発電セル1に対して水素リッチな燃料ガス(H2、CO等)および酸化剤ガス(空気)を供給する機能を有する板状体で、ステンレス等の金属によって形成されている。そして、このセパレータ7には、2系統の内部通路として、外周部から導入された燃料ガスを燃料極集電体5との対向面のほぼ中央部に位置する反応ガス吐出孔から吐出させる燃料ガス流路8と、別の外周部から導入された酸化剤ガス(空気)を空気極集電体6との対向面のほぼ中央部に位置する反応ガス吐出孔から吐出させる酸化剤ガス流路9とが形成されている。 The separator 7 in this case is a plate having a function of electrically connecting the power generation cells 1 and supplying hydrogen-rich fuel gas (H 2, CO, etc.) and oxidant gas (air) to the power generation cells 1. It is in the form of a metal such as stainless steel. In this separator 7, as a two-system internal passage, the fuel gas introduced from the outer peripheral portion is discharged from the reaction gas discharge hole located at the substantially central portion of the surface facing the anode current collector 5. The oxidant gas flow path 9 for discharging the oxidant gas (air) introduced from the flow path 8 and another outer peripheral part from the reaction gas discharge hole located at the substantially central part of the surface facing the air electrode current collector 6. And are formed.
このような構成の平板積層型の燃料電池は、上述した複数の発電要素を積層して構成される発電セル1を、セパレータ7、集電体5、6等の導電部材を介して多数積層した構造であるから、安定した電池性能を確保するために構成要素相互の優れた密着性が要求されており、例えば、スタックの上下端に配した固定板をボルト・ナットで一括に締め付けることにより、積層方向に荷重を掛けて、各構成要素を圧接させる構造が採られていることが多かった。 In the flat plate type fuel cell having such a configuration, a large number of the power generation cells 1 configured by stacking the plurality of power generation elements described above are stacked via conductive members such as the separator 7 and the current collectors 5 and 6. Because of the structure, excellent adhesion between the components is required to ensure stable battery performance.For example, by tightening the fixing plates placed on the upper and lower ends of the stack together with bolts and nuts, In many cases, a structure is adopted in which a load is applied in the stacking direction to press-contact each component.
ところが、特に内部マニホールド構造(燃料電池スタックの内部にガス分配用のマニホールドを持つ構造)を採用する場合、スタックの平面方向中央の発電部分と、スタックの平面方向周縁部のマニホールド部分とで、積層される構成要素が異なるため、マニホールド部分と発電部分を締付板を用いて一括に上下より締め付けると、剛性の高いセパレータ板でその縁部と中央部が同じ変位量で締め付けられることから、双方の高さの違い等に起因して各部の締め付け力に過不足が生じ、結果として、各構成要素の密着性が損なわれたり、発電部分に過大な締め付け力が加わって発電セルが破損したりするなどの問題が起こることがあった。 However, especially when an internal manifold structure (a structure having a gas distribution manifold inside the fuel cell stack) is adopted, the power generation portion at the center in the planar direction of the stack and the manifold portion at the peripheral edge in the planar direction of the stack are stacked. Since the components are different from each other, if the manifold part and the power generation part are tightened together from the top and bottom using a clamping plate, both the edge and the center are tightened with the same amount of displacement by the rigid separator plate. As a result, the tightening force of each part may be excessive or insufficient due to the difference in height, etc., and as a result, the adhesion of each component may be impaired, or the power generation cell may be damaged due to excessive tightening force applied to the power generation part. Some problems occurred.
そこで、そのような問題に鑑み、出願人は先に特許文献1により、スタックの外周部のマニホールド部分とスタックの中央部の発電部分の双方をそれぞれ好適な荷重にて締め付けできる好ましい平板積層型の燃料電池を提案している。またそれとは別に、出願人は先に特許文献2により、スタックの積層方向の中間段の上下に隣接するセパレータ間に、スタックで発生する熱を外部に放出するための放熱体を介在させた平板積層型の燃料電池も提案している。 Therefore, in view of such a problem, the applicant previously described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 is a preferable flat plate stack type that can fasten both the manifold portion at the outer peripheral portion of the stack and the power generation portion at the central portion of the stack with a suitable load. A fuel cell is proposed. In addition, according to Patent Document 2, the applicant previously described a flat plate in which a radiator for dissipating heat generated in the stack to the outside is interposed between separators adjacent to the upper and lower sides of the intermediate stage in the stacking direction of the stack. A stacked fuel cell is also proposed.
図3は、特許文献1および特許文献2においてそれぞれ記載されている特徴的な技術内容を含んだ平板積層型の燃料電池の本出願人による先の開発品の例を示しており、図3中の左側の図は、燃料電池スタックの全体構成を示し、右側の図は、そのスタックの中間段の放熱体を介在させた部分の詳細を分解し拡大して示している。また、図4は、放熱体を介在させた段を中心にスタックの側方から見た概略的な部分側面図である。なお、以下の説明においては、細部について図2も併せて参照する。 FIG. 3 shows an example of a previously developed product by the present applicant of a flat plate type fuel cell including the characteristic technical contents described in Patent Document 1 and Patent Document 2, respectively. The left figure shows the overall structure of the fuel cell stack, and the right figure shows an exploded and enlarged detail of the portion of the stack where the heat dissipator is interposed. FIG. 4 is a schematic partial side view as seen from the side of the stack, centering on the step with the radiator interposed. In the following description, FIG. 2 is also referred to for details.
図3に示す燃料電池スタック(平板積層型の燃料電池)100は、図2に細部断面を示すように、固体電解質層2の両面に燃料極層3と空気極層4を配して構成された発電セル1と、燃料極層3の外側に配した燃料極集電体5と、空気極層4の外側に配した空気極集電体6と、各集電体5、6の外側に配したセパレータ7とで構成される単セル(図2に示す範囲のもの)を多数積層して構成されている。 A fuel cell stack (flat plate type fuel cell) 100 shown in FIG. 3 is configured by arranging a fuel electrode layer 3 and an air electrode layer 4 on both surfaces of a solid electrolyte layer 2 as shown in detail in FIG. The power generation cell 1, the fuel electrode current collector 5 disposed outside the fuel electrode layer 3, the air electrode current collector 6 disposed outside the air electrode layer 4, and outside the current collectors 5, 6. A large number of unit cells (within the range shown in FIG. 2) composed of the separators 7 arranged are stacked.
また、燃料電池スタック100の外周付近の内部には、スタック積層方向(縦方向)に延びる燃料ガスマニホールド15と酸化剤ガスマニホールド16とが形成されており、燃料ガスマニホールド15には各セパレータ7の燃料ガス通路8が連通し、酸化剤ガスマニホールド16には各セパレータ7の酸化剤ガス通路9が連通している。そして運転時には、各マニホールド15、16に外部から供給された燃料ガスと酸化剤ガス(空気)が導入され、各反応用ガスが、各セパレータ7の各ガス通路8、9を介して燃料極集電体5側と空気極集電体6側に吐出され、これら集電体5、6の内部を拡散・移動して各発電セル1の各電極に誘導され、発電反応を生じさせる。 In addition, a fuel gas manifold 15 and an oxidant gas manifold 16 extending in the stack stacking direction (vertical direction) are formed in the vicinity of the outer periphery of the fuel cell stack 100, and the fuel gas manifold 15 includes the separators 7. The fuel gas passage 8 communicates, and the oxidant gas manifold 16 communicates with the oxidant gas passage 9 of each separator 7. During operation, fuel gas and oxidant gas (air) supplied from the outside are introduced into the manifolds 15 and 16, and each reaction gas is collected through the gas passages 8 and 9 of the separators 7. It is discharged to the electric current collector 5 side and the air electrode current collector 6 side, diffuses and moves inside the current collectors 5 and 6 and is guided to each electrode of each power generation cell 1 to generate a power generation reaction.
ここで使用しているセパレータ7は、図3に示すように、厚さ数mmの略方形状のステンレス板で構成されており、上述した発電セル1、各集電体5、6が積層される平面中央のインターコネクト部7aと、この中央のインターコネクト部7aの外周縁部よりそれぞれ該外周縁部に隙間を持って沿うように延出してインターコネクト部7aの対向縁部を2箇所で支持する一対の細長帯状のアーム部7bとを有している。そして各アーム部7bの先端部(他端)7cに、セパレータ7を積層した状態において、燃料ガスマニホールド15および酸化剤ガスマニホールド16をそれぞれ構成するための板厚方向に貫通するガス孔7dが形成されている。 As shown in FIG. 3, the separator 7 used here is composed of a substantially rectangular stainless steel plate having a thickness of several millimeters, and the power generation cell 1 and the current collectors 5 and 6 described above are laminated. A pair of interconnects 7a at the center of the plane extending from the outer peripheral edge of the central interconnect 7a so as to extend along the outer peripheral edge with a gap, and supporting the opposing edges of the interconnect 7a at two locations. And an elongated belt-like arm portion 7b. And in the state which laminated | stacked the separator 7 in the front-end | tip part (other end) 7c of each arm part 7b, the gas hole 7d penetrated in the plate | board thickness direction for each comprising the fuel gas manifold 15 and the oxidizing gas manifold 16 is formed. Has been.
一方のアーム部7bのガス孔7dは、当該アーム部7bに形成された内部通路(図示略)を通してインターコネクト部7aの燃料ガス通路8に連通し、他方のアーム部7bのガス孔7dは、当該アーム部7bに形成された内部通路(図示略)を通してインターコネクト部7aの酸化剤ガス通路9に連通しており、各々のガス孔7dからこれらのガス通路8、9を通して、各発電セル1の各電極面に燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給することができるようになっている。 The gas hole 7d of one arm portion 7b communicates with the fuel gas passage 8 of the interconnect portion 7a through an internal passage (not shown) formed in the arm portion 7b, and the gas hole 7d of the other arm portion 7b Each of the power generation cells 1 is connected to the oxidant gas passage 9 of the interconnect portion 7a through an internal passage (not shown) formed in the arm portion 7b, and from each gas hole 7d through the gas passages 8 and 9. Fuel gas and oxidant gas can be supplied to the electrode surface.
このような構成のセパレータ7を含む単セルを、セパレータ7のアーム部7bの先端部7c間に絶縁性のマニホールドリング11、12を介在させて順次積層すると共に、この積層体の上下両端にセパレータ7よりもサイズの大きい四角形の上締付板21と下締付板22を配設し、これら上締付板21と下締付板22を、マニホールド15、16を構成する2カ所の角部近辺において、ボルト(タイロッド)・ナット23や座板24などを用いて締め付けることで、その締め付け荷重により、各アーム部7bの先端部7cのガス孔7dと各マニホールドリング11、12を機械的に密着・接合させている。そして、この密着・接合により、マニホールドリング11、12と各セパレータ7の各ガス孔7dが積層方向に連通して、スタック内部に、積層方向に延びるガスシール性に優れた燃料ガスマニホールド15と酸化剤ガスマニホールド16とが形成されている。なお、図3中の符号25、26で示すものは、上下締付板21、22に形成された、燃料ガスマニホールド15および酸化剤ガスマニホールド16の流入出口である。 Single cells including the separator 7 having such a configuration are sequentially stacked with insulating manifold rings 11 and 12 interposed between the tip portions 7c of the arm portions 7b of the separator 7, and separators are formed on the upper and lower ends of the stacked body. A rectangular upper fastening plate 21 and a lower fastening plate 22 having a size larger than 7 are disposed, and the upper fastening plate 21 and the lower fastening plate 22 are arranged at two corners constituting the manifolds 15 and 16. In the vicinity, by tightening with bolts (tie rods), nuts 23, seat plates 24, etc., the gas holes 7d of the end portions 7c of the arm portions 7b and the manifold rings 11, 12 are mechanically caused by the tightening load. Adhering and joining. By this close contact / joining, the manifold rings 11 and 12 and each gas hole 7d of each separator 7 communicate with each other in the stacking direction, and the fuel gas manifold 15 excellent in gas sealing property extending in the stacking direction and the oxidation are formed inside the stack. An agent gas manifold 16 is formed. In addition, what is shown with the codes | symbols 25 and 26 in FIG. 3 is the inflow / outlet of the fuel gas manifold 15 and the oxidizing gas manifold 16 which were formed in the upper and lower clamping plates 21 and 22. FIG.
また、上締付板21の中央部には、発電セル1の外径より大きい丸孔28が設けられており、この丸孔28内に絶縁部材を介して錘29が載置されており、この錘29による荷重で、セパレータ7の平面中央(インターコネクト部7a)が積層方向に押圧され、単セルを構成する複数の発電要素が相互に密着させられて一体的に固定されている。なお、セパレータ7間に介在されている燃料極集電体5と空気極集電体6はスポンジ状の多孔質焼結金属であるから、錘29の荷重でこれらスポンジ状部材が弾性変形し、上下セパレータ7の間にある程度の弾力を持って圧接・挟持された状態となっている。このように、錘29による荷重を積層体(発電セル1)への加重手段とした場合、熱サイクルにおけるスタック構成部材(発電セル1、集電体5、6、セパレータ7)の熱膨張や収縮に左右されず、発電セル1に常に一定の面圧を付与することができるため、各セル電圧にバラ付きの生じない安定した電池性能(出力電力)を確保することができる。 In addition, a round hole 28 larger than the outer diameter of the power generation cell 1 is provided in the central portion of the upper fastening plate 21, and a weight 29 is placed in the round hole 28 via an insulating member. The center of the separator 7 (interconnect part 7a) is pressed in the stacking direction by the load of the weight 29, and a plurality of power generating elements constituting the single cell are brought into close contact with each other and fixed integrally. Since the fuel electrode current collector 5 and the air electrode current collector 6 interposed between the separators 7 are sponge-like porous sintered metal, these sponge-like members are elastically deformed by the load of the weight 29, The upper and lower separators 7 are pressed and clamped with a certain degree of elasticity. Thus, when the load by the weight 29 is used as a weighting means for the laminated body (power generation cell 1), thermal expansion and contraction of the stack constituent members (power generation cell 1, current collectors 5, 6 and separator 7) in the thermal cycle. Therefore, a constant surface pressure can always be applied to the power generation cell 1, and stable battery performance (output power) that does not cause variations in the cell voltages can be ensured.
また、各セパレータ7は、各アーム部7bが積層方向に変位可能となる所定の可撓性を有しているため、セパレータ7に掛かる積層方向の荷重を、マニホールド15、16部分とインターコネクト部7aとにはっきりと分離することができ、これにより、マニホールド15、16部分とインターコネクト部分7aの高さの差異等を吸収して、双方を好適荷重にてそれぞれに締め付けることが可能となる。 Further, since each separator 7 has a predetermined flexibility that allows each arm portion 7b to be displaced in the stacking direction, the load in the stacking direction applied to the separator 7 is applied to the manifolds 15 and 16 and the interconnect portion 7a. Accordingly, it is possible to absorb the difference in height between the manifolds 15 and 16 and the interconnect portion 7a, and to fasten them to each other with a suitable load.
例えば、燃料電池スタック100に加える積層方向の錘29による荷重(スタック中央部のセパレータ7のインターコネクト部7aに対する荷重)は、スタック構成部材の破損等を考慮して各発電要素の電気的接触性を確保できる必要最小限に設定することが好ましく、数kgf程度の荷重に設定されている。一方、各マニホールド15、16部分に加える荷重は、マニホールド15、16部分のシール性を確保するため、数百kgf程度に設定されているのが現状である。 For example, the load due to the weight 29 in the stacking direction applied to the fuel cell stack 100 (the load on the interconnect portion 7a of the separator 7 at the center of the stack) determines the electrical contact of each power generating element in consideration of damage to the stack constituent members. It is preferable to set the minimum necessary amount, and the load is set to about several kgf. On the other hand, the load applied to each of the manifolds 15 and 16 is currently set to about several hundred kgf in order to ensure the sealing performance of the manifolds 15 and 16.
ところで、上記した平板積層型の燃料電池スタック100では、積層数が増えるにつれて、スタック中段部のセル温度(セパレータ温度)がスタック端部のセル温度に比べて極端に高くなる傾向が出ることが分かっている。これは、燃料電池スタック100が積層構造であるため、両端部に比べて中段部の放熱性が悪く、発電時のジュール熱をセル外に発散し難くなっていることに主に起因している。燃料電池スタック100の積層方向に温度差が生じると、高温部においては流通ガスの濃度が低下し、各発電セルへの反応用ガスの等流配が崩れるため、セル電圧の不均一が生じることになる。多数の発電セルを直列に接続して構成される燃料電池スタックでは、各発電セルにこのような電圧の不均一が生じていると、燃料電池のトータル出力が一部の低電圧セルにより制限されることになり、効率的な発電が行えない可能性が出てくる。 By the way, in the flat plate type fuel cell stack 100 described above, it is found that the cell temperature (separator temperature) of the middle stage of the stack tends to become extremely higher than the cell temperature of the stack end as the number of stacks increases. ing. This is mainly due to the fact that the fuel cell stack 100 has a laminated structure, so that heat dissipation at the middle stage is poor compared to both ends and it is difficult for the Joule heat generated during power generation to be dissipated outside the cell. . When a temperature difference occurs in the stacking direction of the fuel cell stack 100, the concentration of the circulating gas decreases in the high-temperature part, and the uniform distribution of the reaction gas to each power generation cell collapses, resulting in nonuniform cell voltage. become. In a fuel cell stack configured by connecting a large number of power generation cells in series, if such voltage non-uniformity occurs in each power generation cell, the total output of the fuel cell is limited by some low voltage cells. As a result, there is a possibility that efficient power generation cannot be performed.
そのため、図3および図4に示す燃料電池スタック100では、スタック積層方向の中段部分の任意箇所における上下に隣接するセパレータ7間に、スタックで発生する熱を外に放出する目的で放熱体30を配設している。 Therefore, in the fuel cell stack 100 shown in FIGS. 3 and 4, the radiator 30 is provided between the separators 7 adjacent to each other in the middle of the stacking direction in the stacking direction in order to release heat generated in the stack to the outside. It is arranged.
この放熱体30は、熱伝導性に優れる金属にて構成されており、例えば、図4に示すように、円柱状の支持部35と、この支持部35の周側面より放射状に突設した複数枚の放熱用プレート部材(放熱フィン)36と、支持部35の上下両端に設けた上側フランジ部31および下側フランジ部32とを備えており、支持部35が燃料電池スタック100の面方向のほぼ中央に位置するように配設されている。 The heat dissipating body 30 is made of a metal having excellent thermal conductivity. For example, as shown in FIG. 4, a plurality of cylindrical support portions 35 and a plurality of protrusions radially projecting from the peripheral side surfaces of the support portions 35 are provided. A plurality of heat dissipating plate members (heat dissipating fins) 36, and upper and lower flange portions 31 and 32 provided at both upper and lower ends of the support portion 35, and the support portion 35 extends in the plane direction of the fuel cell stack 100. It is arrange | positioned so that it may be located in the approximate center.
上側のフランジ部31と下側のフランジ部32は、上下に隣接するセパレータ7とセパレータ7の間に一体的に密接した状態で配設されることにより、隣接セパレータ7との良好な電気的接触が得られるようになっている。この際、図5(a)に示すように、放熱体30とセパレータ7との接触抵抗を減らすために、放熱体30とセパレータ7の接触面間には銀シート(接触抵抗抑制シート)40を介在させている。 The upper flange portion 31 and the lower flange portion 32 are disposed in close contact with each other between the separators 7 adjacent to each other in the vertical direction, so that good electrical contact with the adjacent separators 7 is achieved. Can be obtained. At this time, as shown in FIG. 5 (a), in order to reduce the contact resistance between the radiator 30 and the separator 7, a silver sheet (contact resistance suppression sheet) 40 is provided between the contact surfaces of the radiator 30 and the separator 7. Intervene.
また、支持部35は、主にセル電流の経路となると共に、上側フランジ部31に加わる積層方向の荷重を支える。この支持部35をスタック面方向のほぼ中央部に配置することにより、発電セル1の中央部に集中して積層方向に流れるスタック電流を効率良く次段の発電セル1に中継することができる。支持部35は中実であっても、中空であってもよく、中空の場合は、例えば、中空部に生じる熱溜まりを外部に逃がすための多数の孔が周壁に設けられているのがよい。また、放熱フィン36が支持部35を中心に放射状に設けられていることにより、放熱フィン36の周辺において排ガスの流動性を良好にできるため、放熱フィン36による放熱効果の向上も期待できる。 The support portion 35 mainly serves as a cell current path and supports a load in the stacking direction applied to the upper flange portion 31. By disposing the support portion 35 substantially at the center in the stack surface direction, the stack current concentrated in the center of the power generation cell 1 and flowing in the stacking direction can be efficiently relayed to the next power generation cell 1. The support portion 35 may be solid or hollow, and in the case of being hollow, for example, it is preferable that a large number of holes for releasing a heat reservoir generated in the hollow portion to the outside are provided in the peripheral wall. . Further, since the heat radiation fins 36 are provided radially around the support portion 35, the fluidity of the exhaust gas can be improved around the heat radiation fins 36, so that the heat radiation effect by the heat radiation fins 36 can be expected to be improved.
このように、放熱体30をセパレータ7とセパレータ7の間に一体的に密接した状態で配設した場合、スタック内部の温度が相対的に高くなり易いスタック中段部において発電セル1からのジュール熱を隣接セパレータ7の全面より熱伝導して、放熱フィン36より効率良く放熱することができる。その結果、スタック中段部の温度をスタック上下段部の温度に近づくように、積層方向の全体に亘って温度差を低下させることができ、これにより、スタック積層方向の温度分布の均一化を図ることができ、各発電セル1における電圧分布を抑えることができると共に、スタック全体の温度を発電反応温度に適した所定の温度範囲に維持することが可能となる。よって、一部の低電圧セルに規制されない効率的な発電が行えるようになると共に、高温下で生じ易い熱応力による各電極層3、4の剥離等、発電セル1の破損を防止でき、燃料電池の耐久性(熱サイクル特性)を向上することができる。 As described above, when the radiator 30 is disposed in an intimately integrated manner between the separators 7 and 7, the Joule heat from the power generation cell 1 at the middle stage of the stack where the temperature inside the stack tends to be relatively high. Can be thermally conducted from the entire surface of the adjacent separator 7 to efficiently radiate heat from the heat radiation fins 36. As a result, the temperature difference across the stacking direction can be reduced so that the temperature of the stack middle stage approaches the temperature of the stack upper and lower stages, thereby achieving a uniform temperature distribution in the stack stacking direction. Thus, the voltage distribution in each power generation cell 1 can be suppressed, and the temperature of the entire stack can be maintained within a predetermined temperature range suitable for the power generation reaction temperature. Therefore, efficient power generation that is not restricted by some low-voltage cells can be performed, and damage to the power generation cell 1 such as peeling of the electrode layers 3 and 4 due to thermal stress that easily occurs at high temperatures can be prevented. The durability (thermal cycle characteristics) of the battery can be improved.
なお、放熱体30の上側フランジ部31と接する上側のセパレータ7は、その下面側に発電セル1がないので、酸化剤ガス吐出孔の無いタイプのものが使用されている。また、放熱体30の下側フランジ部32と接する下側のセパレータ7は、その上面側に発電セル1がないので、燃料ガス吐出孔の無いタイプのものが使用されている。 Note that the upper separator 7 in contact with the upper flange portion 31 of the heat radiating body 30 is of a type having no oxidant gas discharge hole because the power generation cell 1 is not provided on the lower surface side thereof. In addition, the lower separator 7 in contact with the lower flange portion 32 of the heat radiating body 30 has no power generation cell 1 on its upper surface side, so that a type without a fuel gas discharge hole is used.
ところで、上述の燃料電池スタック100のように、セパレータ7を、発電部分であるインターコネクト部7aと可撓性を有するアーム部7bとに区分して形成し、それぞれインターコネクト部7aとアーム部7bの先端部7cの支持固定条件を異ならせている場合、運転に伴う発電時の高温条件下において、高温荷重下のクリープ変形により集電体5、6の厚さが減少してスタックの高さが減少しても、セパレータ7のアーム部7bが弾性変形することによって、インターコネクト部7aが、マニホールド15、16のある部分よりも低い位置に変位してくるようになる。例えば、最初は図5(a)のような状態であっても、運転の経過に従って、中央のインターコネクト部7aが、マニホールド15、16のある部分よりも低い位置に変位するようになり、セパレータ7のアーム部7bがそれに応じて撓む。 By the way, as in the fuel cell stack 100 described above, the separator 7 is formed by being divided into an interconnect portion 7a that is a power generation portion and a flexible arm portion 7b, and the tips of the interconnect portion 7a and the arm portion 7b, respectively. When the supporting and fixing conditions of the portion 7c are different, the thickness of the current collectors 5 and 6 is reduced due to creep deformation under a high temperature load and the stack height is reduced under high temperature conditions during power generation accompanying operation. Even so, the arm portion 7b of the separator 7 is elastically deformed, so that the interconnect portion 7a is displaced to a position lower than a portion where the manifolds 15 and 16 are located. For example, even in the initial state as shown in FIG. 5A, as the operation progresses, the central interconnect portion 7a is displaced to a position lower than a portion of the manifolds 15 and 16, and the separator 7 The arm portion 7b bends accordingly.
このように積層体の中央部(セパレータ7のインターコネクト部7aがある部分)が変位する際、放熱体30が介装されていない場合は、各層のセパレータ7のアーム部7bの先端部7cが固定されていても、アーム部7bの弾性(積層方向における剛性)の条件が全層で揃っていると見なせるので、下層部が低い位置に変位して行っても、その上層が追従して変位することによって、問題は生じることがない。しかし、図3に示すような燃料電池スタック100の場合が、途中の層に放熱体30のような剛性条件の異なる部材(ここでは、放熱体30以外のものもあり得るので「介装体」という)が介装されている場合は、実質的に図中Aで示す範囲、即ち、上側のセパレータ7〜放熱体30〜下側のセパレータ7までの範囲が、一体の部品(セパレータ相当品)としての剛性を示すことになる。つまり、上下2枚のセパレータ7のアーム部7bの弾性が足し算で発揮されることになる(2枚のセパレータ7のアーム部7bが他の層の2倍の剛性を発揮することになる)ので、放熱体30の下面のセパレータ7の更にその下層のセパレータ7(放熱体30の下面のセパレータ7との間に発電セル1を挟んでいるセパレータ)のアーム部7bが、図5(b)中のDに示すように変形した場合に、その上層のセパレータ7のアーム部7bが、図中Bで示すように下層に追従して変位し難くなり、結果的に大きな潰れ箇所Cが下層の単セル平面内に局所的に発生し、平面バランスの欠如により、発電性能に問題を生じる可能性があることが分かった。 Thus, when the heat sink 30 is not interposed when the central portion of the laminated body (the portion where the interconnect portion 7a of the separator 7 is located) is displaced, the distal end portion 7c of the arm portion 7b of the separator 7 of each layer is fixed. Even if it is done, it can be considered that the condition of elasticity (rigidity in the laminating direction) of the arm portion 7b is uniform in all layers, so even if the lower layer portion is displaced to a lower position, the upper layer follows and displaces. By doing so, no problem arises. However, in the case of the fuel cell stack 100 as shown in FIG. 3, a member having a different rigidity condition such as the heat radiating body 30 (in this case, other than the heat radiating body 30 may be used as the “interposing body”). In the figure, that is, the range from the upper separator 7 to the radiator 30 to the lower separator 7 is an integral part (equivalent to a separator). It shows the rigidity as. That is, the elasticity of the arm portions 7b of the two upper and lower separators 7 is exhibited by addition (the arm portions 7b of the two separators 7 exhibit twice the rigidity of the other layers). 5B, the arm portion 7b of the separator 7 below the separator 7 on the lower surface of the radiator 30 (the separator sandwiching the power generating cell 1 between the separator 7 on the lower surface of the radiator 30) is shown in FIG. In the case of deformation as shown in D, the arm portion 7b of the upper separator 7 becomes difficult to displace following the lower layer as shown by B in the figure, and as a result, a large crushing portion C becomes a single layer in the lower layer. It has been found that it occurs locally in the cell plane and may cause problems in power generation performance due to lack of plane balance.
本発明は、上記事情を考慮し、発電セルよりも積層方向における剛性が高い放熱体(介装体)がスタックの特定層間に挟まれていることで、スタックを構成する層間の剛性(可撓性)に差がある箇所が含まれている場合であっても、セパレータのアーム部の変形の追従性を高めることができて、運転の経過に伴う発電セルに対する局部的な潰れ箇所を生じることなく、バランスの良い発電性能を発揮できる平板積層型の燃料電池を提供することを目的とする。 In consideration of the above circumstances, the present invention is configured such that a heat dissipating body (intervening body) having higher rigidity in the stacking direction than that of the power generation cell is sandwiched between specific layers of the stack. Even if there is a place where there is a difference in the property), the followability of the deformation of the arm part of the separator can be improved, and a locally crushed place with respect to the power generation cell with the progress of operation can be generated An object of the present invention is to provide a flat plate type fuel cell that can exhibit a well-balanced power generation performance.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、発電セルと内部に反応用ガス通路を備えたセパレータとを交互に複数積層して燃料電池スタックが構成されると共に、当該燃料電池スタックを構成する積層体の外周部に、前記各セパレータのガス通路に連通すると共に積層方向に連通する燃料ガスマニホールドと酸化剤ガスマニホールドとが設けられ、前記セパレータが、中央部に前記発電セルが配設されるインターコネクト部を有すると共に、該インターコネクト部の外側に、該インターコネクト部の縁部より延出し且つそれぞれの端部が前記燃料ガスマニホールドおよび前記酸化剤ガスマニホールドに連結される一対のアーム部を有しており、しかも、当該各アーム部に前記積層方向に変位可能となる可撓性が付与されると共に、前記インターコネクト部と発電セルとの積層部分に積層方向の荷重が加えられ、更に、前記燃料電池スタックの積層方向の中段部分において互いに上下に隣接する上側の前記セパレータのインターコネクト部と下側のセパレータのインターコネクト部との間に、前記発電セルよりも積層方向における剛性の大なる介装体が挿入されている平板積層型の燃料電池において、前記介装体の上面とその直上側のセパレータのインターコネクト部の下面との間、および、前記介装体の下面とその直下側のセパレータのインターコネクト部の上面との間に、接触抵抗抑制シートを上下面に配した上で発泡金属板をそれぞれ介在させたことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is configured such that a fuel cell stack is configured by alternately stacking a plurality of power generation cells and separators each having a reaction gas passage therein, and the fuel cell. A fuel gas manifold and an oxidant gas manifold that communicate with the gas passages of the separators and communicate with each other in the stacking direction are provided on the outer peripheral portion of the stack constituting the stack, and the separator has the power generation cell at the center. A pair of arm portions having an interconnect portion disposed and extending from an edge portion of the interconnect portion on the outside of the interconnect portion and connected to the fuel gas manifold and the oxidant gas manifold. In addition, each arm portion is provided with flexibility to be displaceable in the stacking direction, A load in the stacking direction is applied to the stack portion of the interconnect portion and the power generation cell, and further, the interconnect portion of the upper separator and the lower separator adjacent to each other in the middle portion of the fuel cell stack in the stacking direction. In a flat plate type fuel cell in which an intermediate body having rigidity higher in the stacking direction than the power generation cell is inserted between the interconnect sections, the interconnect section of the upper surface of the intermediate body and the separator immediately above it Between the lower surface of the interposer and between the lower surface of the interposer and the upper surface of the interconnect portion of the separator immediately below the metal plate, a metal foam plate is interposed between the upper and lower surfaces of the contact resistance suppression sheet. It is characterized by this.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の平板積層型の燃料電池において、前記介装体が、前記燃料電池スタックの発生する熱を外部に放出する放熱体であることを特徴とするものである。 The invention according to claim 2 is the flat plate type fuel cell according to claim 1, wherein the interposer is a radiator that releases heat generated by the fuel cell stack to the outside. It is a feature.
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の平板積層型の燃料電池において、前記放熱体が、主にセル電流の経路となると共に積層方向の荷重を支える柱状の支持部と、この支持部の上下両端に設けられて隣接セパレータとの接触を得る上下のフランジ部と、放熱用のプレート部材3とで構成されており、前記放熱体の上側フランジ部の上面とその直上側のセパレータのインターコネクト部の下面との間、および、前記放熱体の下側フランジ部の下面とその直下側のセパレータのインターコネクト部の上面との間に、前記接触抵抗抑制シートを上下面に配した上で前記発泡金属板がそれぞれ介在させられていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a flat plate type fuel cell according to the second aspect, wherein the heat dissipator mainly serves as a cell current path and supports a load in the stacking direction. The upper and lower flange portions that are provided at the upper and lower ends of the support portion to obtain contact with the adjacent separator, and the heat dissipating plate member 3, and the upper surface of the upper flange portion of the radiator and the upper side thereof The contact resistance suppression sheets are arranged on the upper and lower surfaces between the lower surface of the interconnect portion of the separator and between the lower surface of the lower flange portion of the heat radiator and the upper surface of the interconnect portion of the separator immediately below the separator. Above, the said metal foam board is each interposed, It is characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の発明においては、燃料電池スタックの中間段に、発電セルよりも積層方向における剛性の大なる介装体が挿入されている場合であっても、その介装体の上下のセパレータと介装体との間に、柔軟に潰れる性質を持った発泡金属板が挿入されているので、それらの発泡金属板が柔軟に変形することによって、介装体の上下のセパレータのアーム部を、他の層のセパレータのアーム部に追従して変位しやすくすることができる。従って、運転の経過に伴う発電セルに対する局部的な潰れ箇所を生じることなく、バランスの良い発電性能を長期にわたり発揮することができるようになる。また、発泡金属板を上下のセパレータと介装体との間に挿入するだけでは、セパレータ〜発泡金属板〜介装体の各接触面間の接触抵抗が増大するおそれがあるが、発泡金属板の上下面には接触抵抗抑制シート(例えば、銀シート)を配しているので、接触抵抗抑制シートがセパレータと介装体の表面を覆うことにより表面の酸化低減を図ることができ、それにより、発泡金属板とセパレータ間、および、発泡金属板と介装体間の接触抵抗の増大を効果的に抑制することができる。 In the first aspect of the present invention, even when an intermediate body having greater rigidity in the stacking direction than the power generation cells is inserted in the intermediate stage of the fuel cell stack, Since the foam metal plates having the property of being crushed flexibly are inserted between the separator and the interposer, the upper and lower separator arm portions of the interposer are deformed by the flexible deformation of the foam metal plates. Can be easily displaced by following the arm portions of the separators of the other layers. Therefore, a well-balanced power generation performance can be exhibited over a long period of time without causing a local collapsed portion with respect to the power generation cell as the operation progresses. Further, merely inserting the foam metal plate between the upper and lower separators and the interposition body may increase the contact resistance between the contact surfaces of the separator, the foam metal plate, and the interposition body. Since a contact resistance suppression sheet (for example, a silver sheet) is arranged on the upper and lower surfaces, the contact resistance suppression sheet covers the surface of the separator and the interposer, thereby reducing surface oxidation. In addition, it is possible to effectively suppress an increase in contact resistance between the foam metal plate and the separator and between the foam metal plate and the interposition body.
請求項2に記載の発明においては、介装体として放熱体をスタックの中間段に単数または複数挿入している場合、放熱体を挿入している層でセパレータが2枚重なることにより、その層だけセパレータのアーム部の剛性が全体で勝り、セパレータのアーム部の追従性が他の層に対して悪くなる可能性があったが、放熱体とその上下のセパレータ間に柔軟に潰れる性質を持った発泡金属板を挿入しているので、その可能性を解消することができる。また、発泡金属板の上下面には接触抵抗抑制シート(例えば、銀シート)を配しているので、接触抵抗の増大も抑制することができる。 In the invention according to claim 2, when one or a plurality of heat dissipating members are inserted in the middle stage of the stack as an interposer, two layers of separators overlap each other in the layer in which the heat dissipating member is inserted. However, the rigidity of the separator arm part was better overall, and the followability of the separator arm part could be worse than other layers, but it had the property of being crushed flexibly between the radiator and the upper and lower separators. Since the foam metal plate is inserted, the possibility can be eliminated. Moreover, since the contact resistance suppression sheet | seat (for example, silver sheet) is distribute | arranged to the upper and lower surfaces of a metal foam board, the increase in contact resistance can also be suppressed.
請求項3に記載の発明においては、放熱体が、主にセル電流の経路となると共に積層方向の荷重を支える柱状の支持部と、この支持部の上下両端に設けられて隣接セパレータとの接触を得る上下のフランジ部と、放熱用のプレート部材とで構成されており、放熱体の上側フランジ部の上面とその直上側のセパレータのインターコネクト部の下面との間、および、放熱体の下側フランジ部の下面とその直下側のセパレータのインターコネクト部の上面との間に、接触抵抗抑制シートを上下面に配した上で発泡金属板がそれぞれ介在させられているので、放熱体を挟んだ部分が大きな剛性を持つことになるが、放熱体とその上下のセパレータのインターコネクト部との間に、上下面に接触抵抗抑制シートを配した発泡金属板を介在させているので、発泡金属板が柔軟に変形することによって、放熱体の上下のセパレータのアーム部を、他の層のセパレータのアーム部に追従して変位しやすくすることができ、結果的に、運転の経過に伴う発電セルに対する局部的な潰れ箇所を生じることなく、バランスの良い発電性能を長期にわたり発揮させることができるし、発泡金属板を配したことによる、発泡金属板とセパレータ間および発泡金属板と放熱体間の接触抵抗の増大を効果的に抑制することができる。 In the invention according to claim 3, the heat dissipator mainly serves as a path for the cell current and supports the columnar support portions for supporting the load in the stacking direction, and the contact between the upper and lower ends of the support portions and the adjacent separator. The upper and lower flange portions and the heat radiating plate member are provided between the upper surface of the upper flange portion of the heat radiating member and the lower surface of the interconnect portion of the separator immediately above, and the lower side of the heat radiating member. Between the lower surface of the flange part and the upper surface of the interconnect part of the separator immediately below it, a metal sheet is interposed between the contact resistance suppression sheets on the upper and lower surfaces, so the part that sandwiches the heat sink However, since a metal foam plate with contact resistance suppression sheets on the upper and lower surfaces is interposed between the radiator and the interconnect parts of the upper and lower separators. By flexibly deforming the metal foam plate, the upper and lower separator arm portions of the radiator can be easily displaced following the other layer separator arm portions. The power generation performance with good balance can be demonstrated for a long time without causing any local crushing points to the power generation cell, and between the metal foam plate and the separator and between the metal foam plate and the heat dissipation by arranging the metal foam plate. An increase in contact resistance between bodies can be effectively suppressed.
以下、本発明の実施形態を図1を参照して説明する。
本実施形態の平板積層型の燃料電池の基本的な構成は、図2〜図4を用いて先に説明したものとほとんど同じであり、異なる点、即ち、特徴点は、図1(a)に示すように、放熱体30の上側フランジ部31(図3参照)の上面とその直上側のセパレータ7のインターコネクト部7aの下面との間、および、放熱体30の下側フランジ部32(図3参照)の下面とその直下側のセパレータ7のインターコネクト部7aの上面との間に、接触抵抗抑制シートである銀シート40を上下面に配した上で、銀製の発泡金属板42をそれぞれ介在させたことである。発泡金属板42は、多孔質焼結金属板とも言われるもので、3次元網目構造を持ち、柔軟に潰れる性質を持っている。その他の構成については、同様であるので説明を省略する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the flat plate type fuel cell of the present embodiment is almost the same as that described above with reference to FIGS. 2 to 4, and the different points, that is, the feature points are shown in FIG. As shown in FIG. 3, between the upper surface of the upper flange portion 31 (see FIG. 3) of the radiator 30 and the lower surface of the interconnect portion 7a of the separator 7 immediately above it, and the lower flange portion 32 (see FIG. 3) and a silver sheet 40 as a contact resistance suppressing sheet on the upper and lower surfaces between the upper surface of the interconnect portion 7a of the separator 7 immediately below the lower surface, and a silver foam metal plate 42 is interposed between the upper and lower surfaces. It was made to. The foam metal plate 42 is also called a porous sintered metal plate, has a three-dimensional network structure, and has a property of being crushed flexibly. The other configurations are the same and will not be described.
このような発泡金属板42を介在させた場合、次の効果を得ることができる。
即ち、放熱体30を燃料電池スタック100の中間段に単数または複数挿入している場合、放熱体30を挿入している層でセパレータ7が2枚重なることにより、その層だけセパレータ7のアーム部7bの剛性が全体で勝り、セパレータ7のアーム部7bの追従性が他の層に対して悪くなる可能性があったが、放熱体30とその上下のセパレータ7間に柔軟に潰れる性質を持った発泡金属板42を挿入していることにより、発泡金属板42が柔軟に変形することによって、放熱体30の上下のセパレータ7のアーム部7bを、他の層のセパレータ7のアーム部7bに追従して変位しやすくすることができ、結果的に、運転の経過に伴う発電セル1に対する局部的な潰れ箇所を生じることなく、バランスの良い発電性能を長期にわたり発揮させることができる。また、発泡金属板42を上下のセパレータ7と放熱体30との間に挿入するだけでは、上側セパレータ7〜発泡金属板42〜放熱体30〜発泡金属板42〜下側セパレータ7の各接触面間の接触抵抗が増大するおそれがあるが、発泡金属板42の上下面には接触抵抗抑制シート(銀シート)40を配しているので、接触抵抗抑制シート40がセパレータ7と放熱体30の表面を覆うことにより表面の酸化低減を図ることができ、それにより、発泡金属板42とセパレータ7間、および、発泡金属板42と放熱体30間の接触抵抗の増大を効果的に抑制することができる。
When such a metal foam plate 42 is interposed, the following effects can be obtained.
That is, when one or more radiators 30 are inserted in the intermediate stage of the fuel cell stack 100, two separators 7 overlap each other in the layer in which the radiator 30 is inserted. Although the rigidity of 7b was better as a whole and the followability of the arm portion 7b of the separator 7 was likely to be worse than the other layers, it has the property of being crushed flexibly between the radiator 30 and the upper and lower separators 7 By inserting the foamed metal plate 42, the foamed metal plate 42 is flexibly deformed, so that the arm portions 7b of the upper and lower separators 7 of the radiator 30 are replaced with the arm portions 7b of the separators 7 of the other layers. As a result, it can be easily displaced, and as a result, a well-balanced power generation performance can be exhibited for a long time without causing a local crushing portion with respect to the power generation cell 1 as the operation progresses. It is possible. Further, the contact surfaces of the upper separator 7 to the metal foam plate 42 to the heat radiator 30 to the metal foam plate 42 to the lower separator 7 are simply inserted between the upper and lower separators 7 and the heat radiator 30. The contact resistance suppression sheet 40 is disposed between the separator 7 and the radiator 30 because the contact resistance suppression sheet (silver sheet) 40 is disposed on the upper and lower surfaces of the metal foam plate 42. By covering the surface, it is possible to reduce the oxidation of the surface, thereby effectively suppressing an increase in contact resistance between the metal foam plate 42 and the separator 7 and between the metal foam plate 42 and the radiator 30. Can do.
なお、上記実施形態では、介装体が放熱体である場合について述べたが、熱電対を組み込んだ部材が特定の層に挿入されている場合や他の介装体を組み込んだ層がスタック中に存在する場合も、同様の問題が起こる可能性があるので、そのような場合にも、本発明は適用することができる。また、放熱体が組み込まれている場合も、形状やタイプは問わない。 In the above embodiment, the case where the interposed body is a radiator is described. However, when a member incorporating a thermocouple is inserted in a specific layer, or a layer incorporating another interposed body is in the stack. In this case, the same problem may occur. Therefore, the present invention can be applied to such a case. Moreover, a shape and a type are not ask | required also when the heat radiator is incorporated.
1 発電セル
7 セパレータ
7a インターコネクト部
7b アーム部
7c 先端部
100 燃料電池スタック
8 燃料ガス通路
9 酸化剤ガス通路
15 燃料ガスマニホールド
16 酸化剤ガスマニホールド
30 放熱体(介装体)
31 上側フランジ
32 下側フランジ
35 支持部
36 放熱用プレート部材(放熱フィン)
40 接触抵抗抑制シート(銀シート)
42 発泡金属板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation cell 7 Separator 7a Interconnect part 7b Arm part 7c Tip part 100 Fuel cell stack 8 Fuel gas path 9 Oxidant gas path 15 Fuel gas manifold 16 Oxidant gas manifold 30 Heat dissipator
31 Upper flange 32 Lower flange 35 Support part 36 Heat radiating plate member (radiating fin)
40 Contact resistance suppression sheet (silver sheet)
42 Foam metal sheet
Claims (3)
前記介装体の上面とその直上側のセパレータのインターコネクト部の下面との間、および、前記介装体の下面とその直下側のセパレータのインターコネクト部の上面との間に、接触抵抗抑制シートを上下面に配した上で発泡金属板をそれぞれ介在させたことを特徴とする平板積層型の燃料電池。 A fuel cell stack is configured by alternately stacking a plurality of power generation cells and separators each having a reaction gas passage therein, and the gas passages of the separators are disposed on the outer peripheral portion of the stack constituting the fuel cell stack. A fuel gas manifold and an oxidant gas manifold that communicate with each other in the stacking direction are provided, and the separator has an interconnect portion in which the power generation cell is disposed in a central portion, and outside the interconnect portion. The interconnect portion has a pair of arm portions that extend from the edge portion and are connected to the fuel gas manifold and the oxidant gas manifold, and each arm portion has a pair of arm portions in the stacking direction. Flexibility to be displaceable is given, and it is laminated on the laminated part of the interconnect part and power generation cell Is applied between the interconnect portion of the upper separator and the interconnect portion of the lower separator adjacent to each other in the middle portion of the fuel cell stack in the stacking direction. In a flat plate type fuel cell in which an interposed body having a large rigidity in the stacking direction is inserted,
A contact resistance suppression sheet is provided between the upper surface of the interposer and the lower surface of the interconnect portion of the separator immediately above it, and between the lower surface of the interposer and the upper surface of the interconnect portion of the separator immediately below it. A flat plate type fuel cell characterized in that foam metal plates are interposed on upper and lower surfaces, respectively.
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