(57)【要約】      （修正有）【課題】組み立て容易な燃料電池スタック構造の提供。【解決手段】第一、第二燃料電池モジュールは相同の構造で、陰極集電板１０２１、１個以上の膜電極組１０２２、粘着接合フィルム１０２３、定位板１０２４を備える。粘着接合フィルムは１個の収容設置空間１０２３１を設置し、各収容設置空間はそれぞれ各膜電極組を収容設置し、定位板は１個以上の収容設置空間を備える。集電板は定位板の各収容設置空間に設置し、粘着接合フィルムは陰極集電板と定位板を一体に粘着接合し、陰極集電板と定位板は各膜電極組をその間に挟む。第一、第二陰極端板は相同の構造で、両者の内側表面には第一方向へと向いた陰極流道構造を設置する。陽極流道板１０３の相対する両方の表面には第二方向へと向いた陽極流道構造１０３３をそれぞれ設置し、第一陰極端板と第二陰極端板の第一方向陰極流道構造は陽極流道板の第二方向陽極流道構造に垂直である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一陰極端板、第一燃料電池モジュール、陽極流道板、第二燃料電池モジュール、第二陰極端板を備え、上から下へと積み重ねて構成し、
前記第一燃料電池モジュール、前記第二燃料電池モジュールは、相同の構造で、各燃料電池モジュールは、それぞれ陰極集電板、少なくとも１個以上の膜電極組、粘着接合フィルム、定位板、少なくとも１枚以上の集電板を備え、
前記粘着接合フィルムは、少なくとも１個の収容設置空間を備え、しかも前記各収容設置空間は、それぞれ前記各膜電極組を収容設置し、
前記定位板は、少なくとも１個以上の収容設置空間を備え、
前記少なくとも１枚以上の集電板は、それぞれ前記定位板の前記各収容設置空間に設置し、
前記粘着接合フィルムは、前記陰極集電板と前記定位板とを一体に接着し、しかも前記陰極集電板と前記定位板は、前記各膜電極組をその間に挟み、
前記第一陰極端板と前記第二陰極端板は、相同の構造で、各陰極端板内側表面には第一方向へと向いた陰極流道構造を設置し、
前記陽極流道板の相対する両方の表面には、第二方向へと向いた陽極流道構造をそれぞれ設置し、
前記第一方向は、前記第二方向に垂直であることを特徴とする燃料電池スタック構造。
【請求項２】
前記第一燃料電池モジュール、前記第二燃料電池モジュールの陰極集電板は、それぞれ複数の貫通孔を設置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構造。
【請求項３】
前記陽極流道板、前記陰極集電板、前記粘着接合フィルム、前記定位板は、それぞれ相互に対応する複数の通孔と複数の螺孔を設置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構造。
【請求項４】
前記第一陰極端板及び前記第二陰極端板の内側表面には、それぞれ複数の凸蓋と複数の螺孔を設置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構造。
【請求項５】
前記第一陰極端板及び前記第二陰極端板の外側表面には、それぞれ複数の凹部を設置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構造。
【請求項６】
前記燃料電池スタック構造は、さらに複数の第一ワッシャ及び複数の第二ワッシャを備え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構造。
【請求項７】
前記第一ワッシャと前記第二ワッシャの材料は、ゴムであることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池スタック構造。
【請求項８】
前記燃料電池スタック構造は、さらに複数の圧板を備え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構造。
【請求項９】
前記圧板の材料は、硬質金属であることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池スタック構造。
【請求項１０】
前記粘着接合フィルムの材料は、ポリプロピレンであ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構造。
【請求項１１】
前記第一陰極端板、前記第二陰極端板、前記定位板、前記陽極流道板の基材は、化学耐性非導体エンジニアリングプラスチック基板、プラスチックカーボン基板、ＦＲ４基板、ＦＲ５基板、エポキシ樹脂基板、グラスファイバー基板、セラミック基板、高分子可塑基板、複合式材料基板、印刷回路基材から一種を選択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構造。
【請求項１２】
前記集電板は、外側へと延伸し伸び出る板体を設置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構造。
【請求項１３】
前記燃料電池スタック構造は、さらに第一カバーを備え、これにより第一ファンを結合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構造。
【請求項１４】
前記燃料電池スタック構造は、さらに第二カバーを備え、これにより第二ファンを結合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構造。
【請求項１５】
前記第一陰極端板と前記第二陰極端板の陰極流道構造は、水平方向に沿って設置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構造。
【請求項１６】
前記陽極流道板の陽極流道構造は、垂直方向に沿って設置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構造。
【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構造に関し、特に組み立てが容易という長所を備える燃料電池スタック構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１「燃料電池スタック構造(Fuel Cell Stack)」は、燃料電池スタック構造を掲示する。特許文献２「直接液態フィード式燃料電池スタック構造(Direct Liquid Feed Fuel Cell Stack)」は、燃料電池スタック構造を掲示する。特許文献３「燃料電池装置(Fuel Cell Device)」は、燃料電池スタック構造を掲示する。本発明は、従来の燃料電池スタックの、組み立ての利便性における構造上の改善点に鑑みてなされたものである。
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第ＵＳ２００６００５１６２６Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第ＵＳ２００５００７４６５２Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第ＵＳ２００５００４２４９３Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする主要な課題は、組み立てが容易という長所を備える燃料電池スタック構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は下記の燃料電池スタック構造を提供する。
燃料電池スタック構造は、第一陰極端板、第一燃料電池モジュール、陽極流道板、第二燃料電池モジュール、第二陰極端板を備え、上から下へと積み重ねて構成する。
該第一燃料電池モジュール、該第二燃料電池モジュールは相同の構造で、該各燃料電池モジュールはそれぞれ陰極集電板、少なくとも１個以上の膜電極組、粘着接合フィルム、定位板、少なくとも１枚以上の集電板を備える。
該粘着接合フィルムは少なくとも１個の収容設置空間を設置し、しかも該各収容設置空間はそれぞれ該各膜電極組を収容設置する。
該定位板は少なくとも１個以上の収容設置空間を備える。
該少なくとも１枚以上の集電板はそれぞれ該定位板の該各収容設置空間に設置する。
該粘着接合フィルムは該陰極集電板と該定位板を一体に粘着接合し、しかも該陰極集電板と該定位板は該各膜電極組をその間に挟む。
該第一陰極端板と該第二陰極端板は相同の構造で、両者の内側表面には第一方向へと向いた陰極流道構造を設置する。
該陽極流道板の相対する両方の表面には第二方向へと向いた陽極流道構造をそれぞれ設置し、しかも該第一陰極端板と該第二陰極端板の第一方向陰極流道構造は該陽極流道板の第二方向陽極流道構造に垂直である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は組み立てが容易という長所を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。図１は、図２と図３に示す部材により構成される本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造の構造図で、図２は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造の第一部分の立体分解図で、図３は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造の第二部分の立体分解図で、図４は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造の立体組合せ図である。図１から図４に示すように、本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造１０は、第一陰極端板１０１Ａ、第一燃料電池モジュール１０２Ａ、第一陽極流道板１０３、第二燃料電池モジュール１０２Ｂ、第二陰極端板１０１Ｂを備える。
【０００８】
第一燃料電池モジュール１０２Ａ、第二燃料電池モジュール１０２Ｂは相同の構造で、各燃料電池モジュール１０２Ａ、１０２Ｂはそれぞれ陰極集電板１０２１、少なくとも１個以上の膜電極組１０２２、粘着接合フィルム１０２３、定位板１０２４、少なくとも１枚以上の集電板１０２５を備える。
【０００９】
陰極集電板１０２１は複数の貫通孔１０２１１を設置し、陰極集電板１０２１の周囲には螺孔１０２１２と孔１０２１３を設置する。各孔１０２１１は陰極燃料及び陰極生成物を通過させる。陰極集電板１０２１の基材は、化学耐性非導体エンジニアリングプラスチック基板、プラスチックカーボン基板、ＦＲ４基板、ＦＲ５基板、エポキシ樹脂基板、グラスファイバー基板、セラミック基板、高分子可塑基板、複合式材料基板、印刷回路基材から一種を選択する。
【００１０】
膜電極組１０２２の実施形態は、関連する公知技術を採用可能で、質子交換膜により構成する直接メタノール膜電極組等を採用することができる。
【００１１】
粘着接合フィルム１０２３は少なくとも１個の収容設置空間１０２３１を設置し、しかも各収容設置空間１０２３１はそれぞれ各膜電極組１０２２を収容設置する。粘着接合フィルム１０２３の周囲には、螺孔１０２３２と孔１０２３３を設置する。粘着接合フィルム１０２３の材料はポリプロピレンを採用することができる。
【００１２】
定位板１０２４は少なくとも１個の収容設置空間１０２４１を設置し、しかも各収容設置空間１０２４１は各集電板１０２５を収容設置する。定位板１０２４の周囲には螺孔１０２４２と孔１０２４３を設置する。定位板１０２４の基材は、化学耐性非導体エンジニアリングプラスチック基板、プラスチックカーボン基板、ＦＲ４基板、ＦＲ５基板、エポキシ樹脂基板、グラスファイバー基板、セラミック基板、高分子可塑基板、複合式材料基板、印刷回路基材から一種を選択する。
【００１３】
集電板１０２５は、外側へと延伸し伸び出る板体１０２５１を設置する。板体１０２５１は、各膜電極組１０２２の電気的連接のために使用し、これにより各膜電極組１０２２は直列接続或いは並列接続することができる。集電板１０２５は、複数の孔を設置し、各孔は陽極燃料及び陽極生成物を通過させる。集電板１０２５は、導電材料を採用し、しかも抗腐食及び/或いは防酸化の抗化性物理性質を備える、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３１６）板、金箔、チタン金属、グラファイト材料、カーボン金属化合物材料、金属合金板、低抵抗の高分子導電板等から一種を選択するのが最適である。
【００１４】
陽極流道板１０３は、さらに１個の陽極燃料注入口１０３１（INLET）、及び１個の陽極燃料流出口１０３２（OUTLET）を設置する。陽極燃料注入口１０３１と陽極燃料流出口１０３２は燃料電池スタック構造１０が使用する陽極燃料の単一の出入口である。陽極流道板１０３は両面陽極流道板で、その相対する両表面には、第二方向へと向いた陽極流道構造１０３３をそれぞれ設置し、例えば、垂直方向に沿って設置する陽極流道構造１０３３等とすることができる。
【００１５】
第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂは相同の構造で、両者は共に単面陰極端板で、各陰極端板１０１Ａ、１０１Ｂの内側表面には第一方向へと向いた陰極流道構造１０１１を設置し、例えば、水平方向に沿って設置する陰極流道構造１０１１等とすることができる。各陰極端板１０１Ａ、１０１Ｂの外側表面には、それぞれ少なくとも１個の凹部１０１２を設置する。第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂの周囲には、それぞれ螺孔１０１３、凸蓋１０１４、凹孔１０１５を設置する。通道１０１６は、各陰極流道構造１０１１と螺孔１０１３、凸蓋１０１４との間に設置する。第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂの基材は、化学耐性非導体エンジニアリングプラスチック基板、プラスチックカーボン基板、ＦＲ４基板、ＦＲ５基板、エポキシ樹脂基板、グラスファイバー基板、セラミック基板、高分子可塑基板、複合式材料基板、印刷回路基材から一種を選択する。
【００１６】
本発明の第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂの第一方向陰極流道構造１０１１は陽極流道板１０３の第二方向陽極流道構造１０３３に垂直である。
【００１７】
第一ワッシャ１０４には、少なくとも３個の螺孔１０４１と２個の孔１０４２を設置する。各螺孔１０４１と孔１０４２は、陽極流道板１０３に設置する螺孔１０３４と孔１０３５に対応し、及び同時に、第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂに設置する螺孔１０１３と凸蓋１０１４に対応する。
【００１８】
第二ワッシャ１０６には、少なくとも３個の螺孔１０６１を設置する。各螺孔１０６１は陽極流道板１０３に設置する螺孔１０３４に対応し、及び同時に、第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂに設置する螺孔１０１３に対応する。
【００１９】
第一ワッシャ１０４と第二ワッシャ１０６はゴム材料を採用することができる。
【００２０】
圧板１１０には、少なくとも２個の螺孔１１０１を設置し、しかも各螺孔１１０１は第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂ周囲に設置する螺孔１０１３に対応する。圧板１１０は硬質金属材料を採用することができる。
【００２１】
本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造１０の組み立て時には、先ず２枚の定位板１０２４を、それぞれ陽極流道板１０３の相対する両方の外側に密着させる。次に、４枚の集電板１０２５をそれぞれ２枚の定位板１０２４の収容設置空間１０２４１に入れる。
【００２２】
さらに、２枚の粘着接合フィルム１０２３を２枚の定位板１０２４外側表面に粘着接合し、これにより各集電板１０２５は定位板１０２４と粘着接合フィルム１０２３の間に挟まれる。続いて、４枚の膜電極組１０２２をそれぞれ２枚の粘着接合フィルム１０２３の２個の収容設置空間１０２３１内に入れる。これにより集電板１０２５はそれぞれ４枚の膜電極組１０２２の陽極位置と陰極位置に接触し、陽極集電板１０２５と陰極集電板１０２５となり、同時に、集電板１０２５が延伸する板体１０２５１も、２枚の定位板１０２４外に伸び出る。
【００２３】
次に、２枚の陰極集電板１０２１を２枚の粘着接合フィルム１０２３外側表面に粘着接合し、４枚の膜電極組１０２２を定位板１０２４と粘着接合フィルム１０２３との間に挟む。さらに、２枚の第一ワッシャ１０４と４枚の第二ワッシャ１０６を、それぞれ第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂの内側表面に密着させ、及び各３枚の圧板１１０をそれぞれ第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂの外側表面の凹部１０１２に密着させる。
【００２４】
最後に、複数のボルト１０８により、燃料電池スタック構造１０の第一陰極端板１０１Ａ、第一燃料電池モジュール１０２Ａ、陽極流道板１０３、第二燃料電池モジュール１０２Ｂ、第二陰極端板１０１Ｂ、及び複数の第一ワッシャ１０４、第二ワッシャ１０６と圧板１１０の螺孔を順番にそれぞれ通過させ、このようにして、本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造１０の組み立てを完成する。
【００２５】
図５に示すように、本発明一実施形態による燃料電池スタック構造１０の第一カバー２０両側には、対応する嵌合部２１を設置する。
【００２６】
第一カバー２０は嵌合部２１により、燃料電池スタック構造１０の相対する両方の外側の第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂの凹孔１０１５に嵌合される。これにより、第一カバー２０は燃料電池スタック構造１０に結合され、第一ファン３０は第一カバー２０に結合される。図６に示すように、本発明一実施形態による燃料電池スタック構造１０の第二カバー４０両側には、対応する嵌合部４１を設置する。第二カバー４０は嵌合部４１により、燃料電池スタック構造１０の相対する両方の外側の第一陰極端板１０１Ａと第二陰極端板１０１Ｂの凹孔１０１５に嵌合される。これにより、第二カバー４０は燃料電池スタック構造１０に結合され、第二ファン５０は第二カバー４０に結合される。
【００２７】
第一ファン３０と第二ファン５０は、例えば、ブラストファン、ファン等を採用することができる。その主要な機能は、気体流動の推進力を提供することで、これにより外界の空気及び陰極生成物は、燃料電池スタック構造１０中において流動することができる。
【００２８】
上記した実施形態において、各孔１０４２、１０２１３、１０２４３、１０３５はそれぞれ陽極燃料と陽極生成物を流通させる通道である。各凸蓋１０１４は、燃料電池スタック構造１０の最も外側の両側面に位置する各孔１０４２を封鎖する。
【００２９】
上記した実施形態において、通道１０１６は少なくとも陰極燃料を流通させる通道である。
【００３０】
上記したように、本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造１０は、組み立てが容易であるという特色を備える。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図２と図３に示す部材により構成される本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造の構造図である。
【図２】本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造の第一部分の立体分解図である。
【図３】本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造の第二部分の立体分解図である。
【図４】本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造の立体組合せ図である。
【図５】本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造において、第一実施形態のカバーとファンを組み合わせる状態を示す立体概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による燃料電池スタック構造において、第二実施形態のカバーとファンを組み合わせる状態を示す立体概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  燃料電池スタック構造
１０１Ａ  第一陰極端板
１０１Ｂ  第二陰極端板
１０１１  陰極流道構造
１０１２  凹部
１０１３  螺孔
１０１４  凸蓋
１０１５   凹孔
１０１６  通道
１０２Ａ  第一燃料電池モジュール
１０２Ｂ  第二燃料電池モジュール
１０２１  陰極集電板  
１０２１１  孔
１０２１２  螺孔
１０２１３  孔
１０２２  膜電極組
１０２３  粘着接合フィルム
１０２３１  収容設置空間
１０２３２  螺孔  
１０２３３  孔
１０２４  定位板
１０２４１  収容設置空間
１０２４２  螺孔
１０２４３  孔
１０２５  集電板
１０２５１  板体
１０３  陽極流道板
１０３１  陽極燃料注入口
１０３２  陽極燃料流出口
１０３３  陽極流道構造
１０３４  螺孔
１０３５  孔
１０４  第一ワッシャ
１０４１  螺孔
１０４２  孔
１０６  第二ワッシャ
１０６１  螺孔
１０８  ボルト
１１０  圧板
１１０１  螺孔
２０  第一カバー
２１  嵌合部
３０  第一ファン
４０  第二カバー
４１  嵌合部
５０  第二ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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