JP2024116467A - Fuel Cell Stack - Google Patents

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JP2024116467A JP2023022101A JP2023022101A JP2024116467A JP 2024116467 A JP2024116467 A JP 2024116467A JP 2023022101 A JP2023022101 A JP 2023022101A JP 2023022101 A JP2023022101 A JP 2023022101A JP 2024116467 A JP2024116467 A JP 2024116467A
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fuel cell
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unit cells
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公聖 吉田
Masatoshi Yoshida
康平 蓑島
Kohei Minoshima
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell stack that is easy to disassemble.
SOLUTION: A fuel cell stack includes a cell laminate in which a plurality of unit cells are stacked, an adhesive sheet is used to seal between adjacent unit cells, and when the unit cells are disassembled from the adhesive sheet, the adhesive sheet between the adjacent unit cells is cut and disassembled, and a heat-inducing material is sealed in a rubber layer of the adhesive sheet.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、燃料電池スタックに関する。 This disclosure relates to a fuel cell stack.

特許文献1で開示されるような燃料電池(FC)に関して様々な技術が提案されている。 Various technologies have been proposed regarding fuel cells (FCs), such as those disclosed in Patent Document 1.

特開2022-079927号公報JP 2022-079927 A

特許文献1のように粘着シートでセル間を接着しシールする燃料電池がある。
粘着シートは、セル(以下単セルと称する場合がある)の不具合や部品破損などでセル交換が必要になる際、セルに対して粘着力で張り付いているため自然に剥離せず、粘着力は時間経過や高温履歴等により上昇していくため、切断が容易ではなく、燃料電池スタックの分解時にセルを傷つける虞がある。
例えば、分解用工具として細いワイヤーで粘着シートのゴム層を切断することによりセルを分解する方法があるが、硬化が進んだゴム層ではゴム層が硬すぎて切り進めにくく、容易にセルを分解できない問題がある。
また、分解のために粘着シートに過剰な入力や熱が加わると周辺部品に影響を与える虞がある。また、燃料電池スタックの全体を加熱するには恒温槽が必要となり、作業負荷が大きく効率的ではない。
そのため、粘着シートでセル間を接着しシールすると燃料電池スタックの分解時に交換対象となるセル毎に分解することが困難であり、作業効率が悪く多大な工数が必要となる。
There is a fuel cell in which the cells are bonded and sealed with an adhesive sheet, as disclosed in Patent Document 1.
When a cell (hereinafter sometimes referred to as a single cell) needs to be replaced due to a malfunction of the cell or damage to a part, the adhesive sheet will not peel off naturally because it is attached to the cell by its adhesive strength. However, since the adhesive strength increases over time and due to a history of high temperatures, it is not easy to cut and there is a risk of damaging the cell when the fuel cell stack is disassembled.
For example, there is a method of disassembling the cells by cutting the rubber layer of the adhesive sheet with a thin wire as a disassembly tool, but in a rubber layer that has hardened, the rubber layer is too hard and difficult to cut, making it difficult to disassemble the cells.
In addition, excessive input or heat applied to the adhesive sheet during disassembly may adversely affect surrounding components. Also, a thermostatic chamber is required to heat the entire fuel cell stack, which is a heavy workload and inefficient.
Therefore, if an adhesive sheet is used to bond and seal between the cells, it is difficult to disassemble the fuel cell stack for each cell to be replaced, resulting in poor work efficiency and requiring a great deal of man-hours.

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、分解容易な燃料電池スタックを提供することを主目的とする。 This disclosure was made in light of the above situation, and its main objective is to provide a fuel cell stack that is easy to disassemble.

本開示においては、以下の特徴を有する燃料電池スタックを提供する。
単セルを複数積層したセル積層体を有し、隣り合う単セル間のシールに粘着シートを用い、当該単セルの当該粘着シートからの分解時に隣り合う当該単セル間の当該粘着シートを切断して分解する燃料電池スタックであって、
前記粘着シートのゴム層には、発熱誘引材料が封入されている、ことを特徴とする燃料電池スタック。
The present disclosure provides a fuel cell stack having the following features:
A fuel cell stack having a cell laminate in which a plurality of unit cells are stacked, an adhesive sheet is used to seal between adjacent unit cells, and the adhesive sheet between adjacent unit cells is cut and disassembled when the unit cells are disassembled from the adhesive sheet,
A fuel cell stack, wherein a heat-generating material is enclosed in the rubber layer of the pressure-sensitive adhesive sheet.

本開示の燃料電池スタックは、容易に分解することができる。 The fuel cell stack of the present disclosure can be easily disassembled.

(1)が本開示の燃料電池スタックの分解前の単セル間の粘着シートによるシール断面の一例を示す模式図であり、(2)が本開示の燃料電池スタックの分解後の単セル間の粘着シートによるシール断面の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-section of a seal made by an adhesive sheet between individual cells before disassembly of a fuel cell stack according to the present disclosure, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cross-section of a seal made by an adhesive sheet between individual cells after disassembly of a fuel cell stack according to the present disclosure. 本開示の燃料電池スタックが備える粘着シートの一例を示す断面模式図である。2 is a cross-sectional schematic diagram showing an example of an adhesive sheet provided in a fuel cell stack according to the present disclosure. FIG.

以下、本開示による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本開示の実施に必要な事柄(例えば、本開示を特徴付けない燃料電池スタックの一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。
本明細書において数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
また、数値範囲における上限値と下限値は任意の組み合わせを採用できる。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described. Note that matters other than those specifically mentioned in this specification and necessary for implementing the present disclosure (for example, the general configuration and manufacturing process of a fuel cell stack that do not characterize the present disclosure) can be understood as design matters of a person skilled in the art based on the prior art in the field. The present disclosure can be implemented based on the contents disclosed in this specification and the technical common sense in the field.
Furthermore, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in the drawings do not reflect the actual dimensional relationships.
In this specification, the use of "to" indicating a range of values means that the values before and after it are included as the lower limit and upper limit.
Furthermore, any combination of upper and lower limits in a numerical range can be used.

本開示においては、以下の特徴を有する燃料電池スタックを提供する。
単セルを複数積層したセル積層体を有し、隣り合う単セル間のシールに粘着シートを用い、当該単セルの当該粘着シートからの分解時に隣り合う当該単セル間の当該粘着シートを切断して分解する燃料電池スタックであって、
前記粘着シートのゴム層には、発熱誘引材料が封入されている、ことを特徴とする燃料電池スタック。
The present disclosure provides a fuel cell stack having the following features:
A fuel cell stack having a cell laminate in which a plurality of unit cells are stacked, an adhesive sheet is used to seal between adjacent unit cells, and the adhesive sheet between adjacent unit cells is cut and disassembled when the unit cells are disassembled from the adhesive sheet,
A fuel cell stack, wherein a heat-generating material is enclosed in the rubber layer of the pressure-sensitive adhesive sheet.

図1は、(1)が本開示の燃料電池スタックの分解前の単セル間の粘着シートによるシール断面の一例を示す模式図であり、(2)が本開示の燃料電池スタックの分解後の単セル間の粘着シートによるシール断面の一例を示す模式図である。
図1に示すように、本開示によれば、発熱誘引材料を粘着シートのゴム層中に入れることで、粘着シートのゴム層がワイヤーによる切断時に発熱し、硬化したゴムを発熱誘引材料の発熱により柔らかくして切りやすくする構造をつくることができ、単セルの分解時の粘着シート切断を容易にすることができる。
上記により単セルを傷つけずに燃料電池スタックを単セル毎に容易に分解することが可能となり、単セルの再利用が可能となる。
また、発熱する部分が粘着シートのゴム層のみであることによって、単セル内部品へのダメージを減らすことが可能となる。
さらに、燃料電池スタックの全体加熱が不要となるため、分解作業工数の低減も可能となる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-section of a seal made by an adhesive sheet between individual cells before disassembly of a fuel cell stack according to the present disclosure, and FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-section of a seal made by an adhesive sheet between individual cells after disassembly of a fuel cell stack according to the present disclosure.
As shown in FIG. 1, according to the present disclosure, by incorporating a heat-inducing material into the rubber layer of the adhesive sheet, the rubber layer of the adhesive sheet generates heat when cut with a wire, creating a structure in which the hardened rubber is softened by the heat generated by the heat-inducing material to make it easier to cut, thereby making it easier to cut the adhesive sheet when disassembling a single cell.
As a result, the fuel cell stack can be easily disassembled into individual unit cells without damaging the unit cells, and the unit cells can be reused.
In addition, since the only part that generates heat is the rubber layer of the adhesive sheet, damage to components inside the unit cell can be reduced.
Furthermore, since there is no need to heat the entire fuel cell stack, the amount of work required for disassembly can be reduced.

本開示においては、燃料ガス、及び、酸化剤ガスをまとめて反応ガス又はガスと称する。アノードに供給される反応ガスは、燃料ガス(アノードガスと称する場合がある)であり、カソードに供給される反応ガスは酸化剤ガス(カソードガスと称する場合がある)である。燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、水素であってもよい。酸化剤ガスは、酸素を含有するガスであり、酸素、空気(エア)、及び、乾燥空気等であってもよい。 In this disclosure, the fuel gas and the oxidant gas are collectively referred to as reactant gas or gas. The reactant gas supplied to the anode is the fuel gas (sometimes referred to as the anode gas), and the reactant gas supplied to the cathode is the oxidant gas (sometimes referred to as the cathode gas). The fuel gas is a gas that mainly contains hydrogen and may be hydrogen. The oxidant gas is a gas that contains oxygen and may be oxygen, air, dry air, etc.

本開示の燃料電池スタックは、単セルを複数積層したセル積層体を有し、隣り合う単セル間のシールに粘着シートを用い、当該単セルの当該粘着シートからの分解時に隣り合う当該単セル間の当該粘着シートを切断して分解する。
本開示においては、単セル、及び、燃料電池スタックのいずれも、燃料電池と呼ぶ場合がある。
The fuel cell stack of the present disclosure has a cell stack in which multiple single cells are stacked, and an adhesive sheet is used to seal between adjacent single cells. When disassembling the single cells from the adhesive sheet, the adhesive sheet between the adjacent single cells is cut and disassembled.
In this disclosure, both the single cell and the fuel cell stack may be referred to as a fuel cell.

単セル間の粘着シートを切断して分解する方法は、例えば、粘着シートの切断用の分解用工具を用いて粘着シートを切断する方法等が挙げられる。
分解用工具は、粘着シートを切断することができるものであればよく、例えば、ワイヤー、刃、ヘラ等であってもよい。
Examples of a method for cutting the adhesive sheet between the single cells to disassemble the unit cells include a method in which the adhesive sheet is cut using a disassembly tool for cutting adhesive sheets.
The disassembly tool may be anything capable of cutting the adhesive sheet, and may be, for example, a wire, a blade, a spatula, or the like.

セル積層体は、単セルを複数個積層した積層体である。
セル積層体における単セルの積層数は特に限定されず、2~数百個であってもよい。
The cell stack is a stack of a plurality of unit cells.
The number of stacked unit cells in the cell stack is not particularly limited, and may be from 2 to several hundred.

燃料電池の単セルは、通常、膜電極ガス拡散層接合体(MEGA)を備える。
膜電極ガス拡散層接合体は、アノード側ガス拡散層、アノード触媒層、電解質膜、カソード触媒層、及び、カソード側ガス拡散層をこの順に有する。
A single fuel cell typically comprises a membrane electrode gas diffusion layer assembly (MEGA).
The membrane electrode gas diffusion layer assembly has, in this order, an anode gas diffusion layer, an anode catalyst layer, an electrolyte membrane, a cathode catalyst layer, and a cathode gas diffusion layer.

カソード(酸化剤極)は、カソード触媒層及びカソード側ガス拡散層を含む。
アノード(燃料極)は、アノード触媒層及びアノード側ガス拡散層を含む。
カソード触媒層及びアノード触媒層をまとめて触媒層と称する。
触媒層は、例えば、電気化学反応を促進する触媒金属、プロトン伝導性を有する電解質、及び、電子伝導性を有する担体等を備えていてもよい。
触媒金属としては、例えば、白金(Pt)、及び、Ptと他の金属とから成る合金(例えばコバルト、及び、ニッケル等を混合したPt合金)等を用いることができる。
電解質としては、フッ素系樹脂等であってもよい。フッ素系樹脂としては、例えば、ナフィオン溶液等を用いてもよい。
上記触媒金属は担体上に担持されており、各触媒層では、触媒金属を担持した担体(触媒担持担体)と電解質とが混在していてもよい。
触媒金属を担持するための担体は、例えば、一般に市販されているカーボンなどの炭素材料等が挙げられる。
The cathode (oxidant electrode) includes a cathode catalyst layer and a cathode-side gas diffusion layer.
The anode (fuel electrode) includes an anode catalyst layer and an anode-side gas diffusion layer.
The cathode catalyst layer and the anode catalyst layer are collectively referred to as catalyst layers.
The catalyst layer may include, for example, a catalytic metal that promotes an electrochemical reaction, an electrolyte having proton conductivity, and a carrier having electron conductivity.
As the catalytic metal, for example, platinum (Pt) and alloys of Pt and other metals (for example, Pt alloys mixed with cobalt and nickel, etc.) can be used.
The electrolyte may be a fluorine-based resin, etc. As the fluorine-based resin, for example, a Nafion solution, etc. may be used.
The catalytic metal is supported on a carrier, and in each catalyst layer, the carrier supporting the catalytic metal (catalyst-supporting carrier) and the electrolyte may be present together.
The support for supporting the catalytic metal may be, for example, a carbon material such as carbon that is generally available commercially.

カソード側ガス拡散層及びアノード側ガス拡散層をまとめてガス拡散層(GDL)と称する。
ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属などの金属多孔質体等が挙げられる。
The cathode side gas diffusion layer and the anode side gas diffusion layer are collectively referred to as a gas diffusion layer (GDL).
The gas diffusion layer may be a gas-permeable conductive member or the like.
Examples of the conductive member include porous carbon materials such as carbon cloth and carbon paper, and porous metal materials such as metal mesh and foamed metal.

電解質膜は、固体高分子電解質膜であってもよい。固体高分子電解質膜としては、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜等のフッ素系電解質膜、及び、炭化水素系電解質膜等が挙げられる。電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜(デュポン社製)等であってもよい。 The electrolyte membrane may be a solid polymer electrolyte membrane. Examples of the solid polymer electrolyte membrane include fluorine-based electrolyte membranes such as a thin film of perfluorosulfonic acid containing water, and hydrocarbon-based electrolyte membranes. The electrolyte membrane may be, for example, a Nafion membrane (manufactured by DuPont).

単セルは樹脂フレームを備えていてもよい。
樹脂フレームは、膜電極ガス拡散層接合体の外周に配置され、且つ、カソードセパレータとアノードセパレータとの間に配置される。
樹脂フレームは、骨格部と、開口部と、孔を有していてもよい。
骨格部は、膜電極ガス拡散層接合体と接続する樹脂フレームの主要部分である。
開口部は、膜電極ガス拡散層接合体の保持領域であり、膜電極ガス拡散層接合体を収納するために骨格部の一部を貫通する領域である。開口部は、樹脂フレームにおいて、膜電極ガス拡散層接合体の周囲(外周部)に骨格部が配置される位置に配置されていればよく、樹脂フレームの中央に有していてもよい。
樹脂フレームの孔は、反応ガス、及び、冷却媒体等の流体を単セルの積層方向に流通させる。樹脂フレームの孔は、セパレータの孔と連通するように位置合わせされて配置されていてもよい。
樹脂フレームは、枠状のコア層と、コア層の両面に設けられた枠状の二つのシェル層、即ち、第1シェル層と第2シェル層とを含む3層構造であってもよい。第1シェル層及び第2シェル層は、コア層と同様に、コア層の両面に枠状に設けられていてもよい。
コア層の材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、PC(ポリカーボネート)、PPS(ポリフェニレンスルファイド)、PET(ポリエチレンテレフタラート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PA(ポリアミド)、PI(ポリイミド)、PS(ポリスチレン)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、シクロオレフィン、PES(ポリエーテルサルホン)、PPSU(ポリフェニルスルホン)、LCP(液晶ポリマー)、エポキシ樹脂等の樹脂等であってもよい。コア層の材料は、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム等のゴム材であってもよい。
シェル層の材料は、ポリエステル系及び変性オレフィン系等の熱可塑性樹脂であってもよく、変性エポキシ樹脂である熱硬化性樹脂であってもよい。
第1シェル層を構成する樹脂と第2シェル層を構成する樹脂とは、同種の樹脂であってもよく、異なる種類の樹脂であってもよい。
The single cell may have a resin frame.
The resin frame is disposed around the outer periphery of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and is disposed between the cathode separator and the anode separator.
The resin frame may have a framework, an opening, and a hole.
The framework is the main part of the resin frame that connects to the membrane electrode gas diffusion layer assembly.
The opening is a holding region for the membrane electrode-gas diffusion layer assembly, and is a region penetrating a part of the framework to accommodate the membrane electrode-gas diffusion layer assembly. The opening may be located at a position in the resin frame where the framework is disposed around (the outer periphery of) the membrane electrode-gas diffusion layer assembly, and may be located in the center of the resin frame.
The holes in the resin frame allow reaction gases and fluids such as a cooling medium to flow in the stacking direction of the unit cells. The holes in the resin frame may be aligned and arranged so as to communicate with the holes in the separators.
The resin frame may have a three-layer structure including a frame-shaped core layer and two frame-shaped shell layers, i.e., a first shell layer and a second shell layer, provided on both sides of the core layer. The first shell layer and the second shell layer may be provided in a frame shape on both sides of the core layer, similar to the core layer.
The material of the core layer may be, for example, polyethylene, polypropylene (PP), PC (polycarbonate), PPS (polyphenylene sulfide), PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PA (polyamide), PI (polyimide), PS (polystyrene), PPE (polyphenylene ether), PEEK (polyether ether ketone), cycloolefin, PES (polyethersulfone), PPSU (polyphenylsulfone), LCP (liquid crystal polymer), resin such as epoxy resin, etc. The material of the core layer may be a rubber material such as EPDM (ethylene propylene diene rubber), fluorine-based rubber, silicone-based rubber, etc.
The material of the shell layer may be a thermoplastic resin such as a polyester-based or modified olefin-based resin, or may be a thermosetting resin such as a modified epoxy resin.
The resin constituting the first shell layer and the resin constituting the second shell layer may be the same type of resin or different types of resin.

単セルは、膜電極ガス拡散層接合体を挟持する一対のセパレータを備える。一対のセパレータは、一方がアノード側セパレータであり、もう一方がカソード側セパレータである。本開示では、アノード側セパレータとカソード側セパレータとをまとめてセパレータという。
セパレータは、反応ガス及び冷却媒体等の流体を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔等のマニホールドを構成する孔を有していてもよい。
冷却媒体としては、低温時の凍結を防止するために例えばエチレングリコールと水との混合溶液等の冷却水を用いることができる。また、冷却媒体としては、冷却用の空気を用いることができる。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷却媒体供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷却媒体排出孔等が挙げられる。
セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷却媒体流路を有していてもよい。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属(例えば、鉄、アルミニウム、及び、ステンレス等)板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
セパレータの形状は、長方形、横長6角形、横長8角形、円形、及び、長丸形状等であってもよい。
The single cell includes a pair of separators that sandwich a membrane electrode gas diffusion layer assembly. One of the pair of separators is an anode side separator, and the other is a cathode side separator. In the present disclosure, the anode side separator and the cathode side separator are collectively referred to as separators.
The separator may have holes forming manifolds such as supply holes and exhaust holes for passing fluids such as reactant gases and cooling media in the stacking direction of the unit cells.
As the cooling medium, cooling water such as a mixed solution of ethylene glycol and water can be used to prevent freezing at low temperatures, or cooling air can be used as the cooling medium.
Examples of the supply hole include a fuel gas supply hole, an oxidant gas supply hole, and a coolant supply hole.
Examples of the exhaust hole include a fuel gas exhaust hole, an oxidant gas exhaust hole, and a coolant exhaust hole.
The separator may have a reactant gas flow path on the surface in contact with the gas diffusion layer, and may have a coolant flow path on the surface opposite to the surface in contact with the gas diffusion layer for maintaining a constant temperature of the fuel cell.
The separator may be a gas-impermeable conductive member. The conductive member may be, for example, dense carbon made by compressing carbon to make it gas-impermeable, or a press-formed metal (e.g., iron, aluminum, stainless steel, etc.) plate. The separator may also have a current collecting function.
The shape of the separator may be rectangular, horizontally elongated hexagonal, horizontally elongated octagonal, circular, oval, or the like.

セパレータは、反応ガス流路、冷媒流路等の流路を構成するリブを有していてもよい。
一対のセパレータは、粘着シート側に当該粘着シートとのシールラインとなるシールラインリブを有していてもよい。シールラインリブは、平面視したときに、供給孔及び排出孔等の孔を囲うように配置されていてもよく、これらの複数の孔を全て囲うようにセパレータの外周縁部に沿って配置されていてもよい。また、シールラインリブは、粘着シートのシールラインと位置合わせされて配置されていてもよい。
The separator may have ribs that define flow paths such as a reactant gas flow path and a coolant flow path.
The pair of separators may have a seal line rib on the pressure-sensitive adhesive sheet side to form a seal line with the pressure-sensitive adhesive sheet. The seal line rib may be arranged so as to surround holes such as supply holes and discharge holes when viewed from above, or may be arranged along the outer periphery of the separator so as to surround all of these multiple holes. The seal line rib may also be arranged in alignment with the seal line of the pressure-sensitive adhesive sheet.

燃料電池スタックは、各供給孔が連通した入口マニホールド、及び、各排出孔が連通した出口マニホールド等のマニホールドを有する。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷却媒体入口マニホールド等が挙げられる。アノード入口マニホールド、及び、カソード入口マニホールドをまとめてガス入口マニホールドという。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷却媒体出口マニホールド等が挙げられる。アノード出口マニホールド、及び、カソード出口マニホールドをまとめてガス出口マニホールドという。
ガス入口マニホールド、及び、ガス出口マニホールドをまとめて反応ガスマニホールドという。
The fuel cell stack has manifolds, such as an inlet manifold to which the supply holes communicate, and an outlet manifold to which the exhaust holes communicate.
Examples of the inlet manifold include an anode inlet manifold, a cathode inlet manifold, a coolant inlet manifold, etc. The anode inlet manifold and the cathode inlet manifold are collectively referred to as a gas inlet manifold.
Examples of the outlet manifold include an anode outlet manifold, a cathode outlet manifold, a cooling medium outlet manifold, etc. The anode outlet manifold and the cathode outlet manifold are collectively referred to as a gas outlet manifold.
The gas inlet manifold and the gas outlet manifold are collectively referred to as the reaction gas manifold.

粘着シートは、隣り合う単セル間に配置され、隣り合う単セルのシール部材として用いられる。
粘着シートの形状は、枠状であってもよい。粘着シートのシールラインとなる枠は、セパレータのシールラインリブと位置合わせされていてもよい。粘着シートは、セパレータの孔を除くセパレータの一面全体を覆う形状であってもよい。
粘着シートのシールラインとなる枠の幅は、セパレータのシールラインリブの幅と同じであってもよく、セパレータのシールラインリブの幅よりも大きくてもよい。
粘着シートは、平面視において反応ガスマニホールドを構成する孔を囲うように孔の周囲部をシールしてもよく、セパレータの外周縁部をシールしてもよい。ここでいう反応ガスマニホールドは、アノード入口マニホールドであってもよく、アノード出口マニホールドであってもよく、カソード入口マニホールドであってもよく、カソード出口マニホールドであってもよい。
粘着シートは、平面視においてアノード入口マニホールドを構成する孔、アノード出口マニホールドを構成する孔、カソード入口マニホールドを構成する孔、及び、カソード出口マニホールドを構成する孔、を囲うように孔の周囲部をシールしてもよく、且つ、セパレータの外周縁部をシールしてもよい。粘着シートは、セパレータの孔を除くセパレータの一面全体を覆っていてもよい。
粘着シートの厚みは特に限定されず、10~100μmであってもよい。
The adhesive sheet is disposed between adjacent unit cells and is used as a sealing member for the adjacent unit cells.
The pressure-sensitive adhesive sheet may be shaped like a frame. The frame that forms the seal line of the pressure-sensitive adhesive sheet may be aligned with the seal line rib of the separator. The pressure-sensitive adhesive sheet may be shaped to cover the entire surface of the separator except for the holes of the separator.
The width of the frame that forms the seal line of the pressure-sensitive adhesive sheet may be the same as the width of the seal line rib of the separator, or may be larger than the width of the seal line rib of the separator.
The pressure-sensitive adhesive sheet may seal the periphery of the hole so as to surround the hole constituting the reaction gas manifold in a plan view, or may seal the outer periphery of the separator. The reaction gas manifold referred to here may be an anode inlet manifold, an anode outlet manifold, a cathode inlet manifold, or a cathode outlet manifold.
The pressure-sensitive adhesive sheet may seal the periphery of the holes so as to surround the holes constituting the anode inlet manifold, the holes constituting the anode outlet manifold, the holes constituting the cathode inlet manifold, and the holes constituting the cathode outlet manifold in a plan view, and may also seal the outer peripheral edge of the separator. The pressure-sensitive adhesive sheet may cover the entire surface of the separator except for the holes of the separator.
The thickness of the pressure-sensitive adhesive sheet is not particularly limited and may be 10 to 100 μm.

粘着シートは、少なくともゴム層を有する。粘着シートは、ゴム層と、当該ゴム層を挟持する一対の粘着層からなる3層構造であってもよい。
ゴム層の材料としては、例えば、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム等が挙げられる。
ゴム層の厚みは特に限定されず、5~90μmであってもよい。
一対の粘着層はまとめて粘着層と称する。
粘着層の材料としては、例えば、ポリエステル系及び変性オレフィン系等の熱可塑性樹脂であってもよく、変性エポキシ樹脂である熱硬化性樹脂であってもよい。
一対の粘着層は、同じ材料で構成されていてもよく、異なる材料で構成されていてもよく、一方の粘着層のセパレータとの間の粘着力と、もう一方の粘着層のセパレータとの間の粘着力が異なっていてもよい。
粘着層の形状は、粘着シートの形状と同じである。
粘着層の厚みは特に限定されず、5~50μmであってもよい。
一対の粘着層は、同じ厚みであってもよく、異なる厚みであってもよい。
The pressure-sensitive adhesive sheet has at least a rubber layer. The pressure-sensitive adhesive sheet may have a three-layer structure including a rubber layer and a pair of pressure-sensitive adhesive layers sandwiching the rubber layer.
Examples of materials for the rubber layer include EPDM (ethylene propylene diene rubber), fluorine-based rubber, and silicon-based rubber.
The thickness of the rubber layer is not particularly limited and may be 5 to 90 μm.
The pair of adhesive layers is collectively referred to as an adhesive layer.
The material of the adhesive layer may be, for example, a thermoplastic resin such as a polyester or modified olefin resin, or a thermosetting resin such as a modified epoxy resin.
The pair of adhesive layers may be made of the same material or different materials, and the adhesive strength between one adhesive layer and the separator may be different from the adhesive strength between the other adhesive layer and the separator.
The shape of the adhesive layer is the same as that of the adhesive sheet.
The thickness of the adhesive layer is not particularly limited and may be 5 to 50 μm.
The pair of adhesive layers may have the same thickness or different thicknesses.

図2は、本開示の燃料電池スタックが備える粘着シートの一例を示す断面模式図である。
図2に示す粘着シートは、ゴム層と、当該ゴム層を挟持する一対の粘着層からなる3層構造である。
ゴム層には、発熱誘引材料が封入されている。
発熱誘引材料は、金属粒子であってもよい。
ゴム層内に金属粒子を入れることにより、燃料電池スタックの単セル間の粘着シートのゴム層の切断時に摩擦熱を発生させてゴム層を加熱することができ、ゴム層を柔らかくしてゴム層を切断しやすくすることができる。
発熱誘引材料は、空気に触れることで発熱する材料であってもよい。空気に触れることで発熱する材料としては、例えば、鉄粉、水、保水材、活性炭、及び、塩等が挙げられる。
空気に触れることで発熱する材料は、マイクロカプセルに詰めてゴム層に封入してもよい。これにより、燃料電池スタックの単セル間の分解時にワイヤーによりマイクロカプセルが破壊され、空気に触れることで発熱する材料が空気に触れることによってゴム層を加熱することができ、ゴム層を柔らかくしてゴム層を切断しやすくすることができる。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an adhesive sheet provided in the fuel cell stack of the present disclosure.
The adhesive sheet shown in FIG. 2 has a three-layer structure consisting of a rubber layer and a pair of adhesive layers sandwiching the rubber layer.
The rubber layer contains a heat-generating material.
The heat-inducing material may be metal particles.
By incorporating metal particles into the rubber layer, frictional heat can be generated when the rubber layer of the adhesive sheet between the single cells of the fuel cell stack is cut, heating the rubber layer and softening the rubber layer to make it easier to cut.
The heat-inducing material may be a material that generates heat when exposed to air, such as iron powder, water, a water-retaining material, activated carbon, and salt.
The material that generates heat when exposed to air may be packed into microcapsules and sealed in the rubber layer. This allows the microcapsules to be broken by the wire when the fuel cell stack is disassembled between the single cells, and the material that generates heat when exposed to air to heat the rubber layer when exposed to air, softening the rubber layer and making it easier to cut.

Claims (1)

単セルを複数積層したセル積層体を有し、隣り合う単セル間のシールに粘着シートを用い、当該単セルの当該粘着シートからの分解時に隣り合う当該単セル間の当該粘着シートを切断して分解する燃料電池スタックであって、
前記粘着シートのゴム層には、発熱誘引材料が封入されている、ことを特徴とする燃料電池スタック。
A fuel cell stack having a cell laminate in which a plurality of unit cells are stacked, an adhesive sheet is used to seal between adjacent unit cells, and the adhesive sheet between adjacent unit cells is cut and disassembled when the unit cells are disassembled from the adhesive sheet,
A fuel cell stack, wherein a heat-generating material is enclosed in the rubber layer of the pressure-sensitive adhesive sheet.
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