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技術 多層集電板構造を持つ燃料電池スタック

出願人 現代自動車株式会社起亞自動車株式会社
発明者 コ、ヘン、ジン
出願日 2016年7月6日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-134463
公開日 2017年3月30日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2017-063017
状態 特許登録済
技術分野 燃料電池(本体)
主要キーワード 層間ギャップ ボルティング 締結棒 通電体 締結器具 接触抵抗増加 電極損 リベッティング
関連する未来課題
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図面 (7)

課題

燃料電池車両始動及び低温運転性能を向上させるために、零下始動時に発生するエンドセル氷結に対応可能な急速解氷及びヒーティングの機能を具現することができる燃料電池スタックの提供。

解決手段

一列に積層されたスタックセルの両側に配置され、スタックセルを固定支持するエンドプレート120、及びエンドプレート120の内側に配置され、スタックセルが発生した電気を集めて外部に送り出す集電体を持つ燃料電池スタックであって、前記スタックセルの両側に配置される集電体の中で少なくとも一方の集電体が、集電端子を持つ第1集電板132及び第1集電板132の一面に積層された第2集電板134を含んでなり、零下の低温でスタックセルの熱的収縮によって第1集電板132と第2集電板134の間に断熱機能を果たすことができる間隙が発生するようにする燃料電池スタック。

概要

背景

一般に、燃料電池スタックは、電気発生のための複数の単位セル、積層された単位セルの両側に配置され、単位セルを固定支持するエンドプレート、及びエンドプレートの内側に配置され、単位セルが発生した電気を集めて外部に送り出すための集電板(current collector plate)を含む構造を持つ。

一方、図6には燃料電池スタックの運転時のセル温度プロファイルが示されている。

図6に示すように、スタックの中央に配置されたセルは温度が最も高く、スタックの両端部に位置してエンドプレートに近接したセル(以下、‘エンドセル’と混用する)は相対的に温度が低い。スタック運転の際、それぞれのセルの発熱反応によって温度が一定温度に上昇するが、一般的にステンレスプラスチックからなるエンドプレートは外気(あるいは大気)の影響によってスタックの中央部より熱損失が大きくなって相対的に温度が低くなり、生成水の残存及びこれによるエンドセル電圧の低下が起こる。

この際、エンドセルの温度がスタックの運転温度より低くなる場合、セルのフラッディング(flooding)、活性エネルギーの低下などの原因でセル電圧降下が起こる。これはスタックの性能低下につながり、長期間持続するとき、電極損傷によるセル劣化が発生してスタックの寿命短縮につながる。

燃料電池車両の場合、特定セル電圧降下が大きいとき、一般的にシャットダウン(Shut down)ロジッグを適用するため、運転者は運転時に突発的な状況に直面することができる。

特に、冬季のように生成水が凍ることができる下の始動条件低温動作条件でエンドセルの温度をスタック内の全体セルと同等にして、均一なセル温度分布の確保によって燃料電池スタックの動作信頼性を向上させる必要がある。

このような点を考慮し、エンドプレートとエンドセルの間の区間の温度を上昇させることで、エンドプレートの周辺のセル温度が低下することを防止する従来技術が提示されたことがある。

一例として、大韓民国特許登録第10−1219342号には、スタックから排出される高温冷却水循環させる構造をエンドプレートに形成することで、スタックの末端側に配置されたセルの温度低下を防止するようにする技術が開示されている。

他の例として、アメリカ特許登録第8,535,842号には、スタックの冷始動の際、解氷のためのヒーティング手段としてターミナルプレート内の隔室水素/空気の混合気を燃消させて加熱する技術が開示されている。

しかし、大韓民国特許登録第10−1219342号の場合、低温の零下始動時にセルの昇温のために冷却水が循環しなくなれば、実質的なエンドセルのヒーティングがなされない欠点があり、アメリカ特許登録第8,535,842の場合、冷始動の際、エンドセルの氷結解消のためにターミナルプレート内の隔室で水素を燃消させるので、水素利用率及び車両燃費に不利であり、高電位が形成されるターミナルプレート内隔室の残留水素除去などの安全管理問題がある。

概要

燃料電池車両の零下始動及び低温運転性能を向上させるために、零下始動時に発生するエンドセルの氷結に対応可能な急速解氷及びヒーティングの機能を具現することができる燃料電池スタックの提供。一列に積層されたスタックセルの両側に配置され、スタックセルを固定支持するエンドプレート120、及びエンドプレート120の内側に配置され、スタックセルが発生した電気を集めて外部に送り出す集電体を持つ燃料電池スタックであって、前記スタックセルの両側に配置される集電体の中で少なくとも一方の集電体が、集電端子を持つ第1集電板132及び第1集電板132の一面に積層された第2集電板134を含んでなり、零下の低温でスタックセルの熱的収縮によって第1集電板132と第2集電板134の間に断熱機能を果たすことができる間隙が発生するようにする燃料電池スタック。

目的

本発明は前記のような点に鑑みてなされたもので、温度変化によって構造的に敏感に膨脹または収縮可能な少なくとも一つの薄板型集電板を持つ多層構造の集電体を用い、零下始動時に発生するエンドセル(スタックの両端部に位置し、エンドプレートに近接したセル)の氷結に対応可能な急速解氷及びヒーティングの機能を具現することができる燃料電池スタックを提供する

効果

実績

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請求項1

一列に積層されたスタックセルの両側に配置され、スタックセルを固定支持するエンドプレート、及びエンドプレートの内側に配置され、スタックセルが発生した電気を集めて外部に送り出す集電体を持つ燃料電池スタックであって、前記スタックセルの両側に配置される集電体の中で少なくとも一方の集電体が、集電端子を持つ第1集電板及び前記第1集電板の一面に積層された第2集電板を含んでなり、下の低温でスタックセルの熱的収縮によって前記第1集電板と第2集電板の間に断熱機能を果たすことができる間隙が発生するようにすることを特徴とする、多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項2

前記エンドプレートに形成された端子通孔とこの端子通孔を貫く第1集電板の集電端子との間には、前記集電端子を弾支する弾性部材が挿入されたことを特徴とする、請求項1に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項3

前記端子通孔と集電端子にはそれぞれ段差部が形成され、前記端子通孔に集電端子が挿入されるとき、互いに対面する集電端子の段差部と端子通孔の段差部の間に弾性部材が収納されることを特徴とする、請求項2に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項4

前記第1集電板は、第2集電板と向い合う一面に凹凸構造を持つことを特徴とする、請求項1に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項5

前記第1集電板が、第2集電板より小さな厚さを持つ薄板型集電板であることを特徴とする、請求項1に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項6

前記第1集電板が、スタックセルに接触するように積層され、前記第1集電板の集電端子が第2集板の電通孔とエンドプレートの端子通孔に通過するように挿入されることを特徴とする、請求項5に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項7

前記第1集電板は、0.05〜0.2mmの厚さを持つことを特徴とする、請求項5に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項8

前記第1集電板と第2集電板は、零下20〜30℃の低温で前記間隙を発生し、所定の零上の温度範囲内で昇温したとき、スタック締結圧力によって最小接触抵抗を形成するようになったことを特徴とする、請求項1に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項9

前記第1集電板と第2集電板は、零上40〜70℃に昇温したとき、スタックの締結圧力によって最小接触抵抗を形成するようになったことを特徴とする、請求項8に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

請求項10

前記集電端子は、第1集電板に一体型接合され、あるいは締結手段によって第1集電板に一体型になるように組み立てられ、あるいは電気的に接続されるように第1集電板に密着して設けられることを特徴とする、請求項1に記載の多層集電板構造を持つ燃料電池スタック。

技術分野

0001

本発明は多層集電板構造を持つ燃料電池スタック係り、より詳しくは燃料電池車両始動及び低温運転性能を向上させるためにスタックエンドプレートの近くに配置されたセル受動的昇温させることができる燃料電池スタックに関する。

背景技術

0002

一般に、燃料電池スタックは、電気発生のための複数の単位セル、積層された単位セルの両側に配置され、単位セルを固定支持するエンドプレート、及びエンドプレートの内側に配置され、単位セルが発生した電気を集めて外部に送り出すための集電板(current collector plate)を含む構造を持つ。

0003

一方、図6には燃料電池スタックの運転時のセルの温度プロファイルが示されている。

0004

図6に示すように、スタックの中央に配置されたセルは温度が最も高く、スタックの両端部に位置してエンドプレートに近接したセル(以下、‘エンドセル’と混用する)は相対的に温度が低い。スタック運転の際、それぞれのセルの発熱反応によって温度が一定温度に上昇するが、一般的にステンレスプラスチックからなるエンドプレートは外気(あるいは大気)の影響によってスタックの中央部より熱損失が大きくなって相対的に温度が低くなり、生成水の残存及びこれによるエンドセル電圧の低下が起こる。

0005

この際、エンドセルの温度がスタックの運転温度より低くなる場合、セルのフラッディング(flooding)、活性エネルギーの低下などの原因でセル電圧降下が起こる。これはスタックの性能低下につながり、長期間持続するとき、電極損傷によるセル劣化が発生してスタックの寿命短縮につながる。

0006

燃料電池車両の場合、特定セル電圧降下が大きいとき、一般的にシャットダウン(Shut down)ロジッグを適用するため、運転者は運転時に突発的な状況に直面することができる。

0007

特に、冬季のように生成水が凍ることができる零下の始動条件低温動作条件でエンドセルの温度をスタック内の全体セルと同等にして、均一なセル温度分布の確保によって燃料電池スタックの動作信頼性を向上させる必要がある。

0008

このような点を考慮し、エンドプレートとエンドセルの間の区間の温度を上昇させることで、エンドプレートの周辺のセル温度が低下することを防止する従来技術が提示されたことがある。

0009

一例として、大韓民国特許登録第10−1219342号には、スタックから排出される高温冷却水循環させる構造をエンドプレートに形成することで、スタックの末端側に配置されたセルの温度低下を防止するようにする技術が開示されている。

0010

他の例として、アメリカ特許登録第8,535,842号には、スタックの冷始動の際、解氷のためのヒーティング手段としてターミナルプレート内の隔室水素/空気の混合気を燃消させて加熱する技術が開示されている。

0011

しかし、大韓民国特許登録第10−1219342号の場合、低温の零下始動時にセルの昇温のために冷却水が循環しなくなれば、実質的なエンドセルのヒーティングがなされない欠点があり、アメリカ特許登録第8,535,842の場合、冷始動の際、エンドセルの氷結解消のためにターミナルプレート内の隔室で水素を燃消させるので、水素利用率及び車両燃費に不利であり、高電位が形成されるターミナルプレート内隔室の残留水素除去などの安全管理問題がある。

先行技術

0012

大韓民国特許登録第10−1219342号公報
アメリカ特許登録第8,535,842号公報

発明が解決しようとする課題

0013

本発明は前記のような点に鑑みてなされたもので、温度変化によって構造的に敏感に膨脹または収縮可能な少なくとも一つの薄板型集電板を持つ多層構造集電体を用い、零下始動時に発生するエンドセル(スタックの両端部に位置し、エンドプレートに近接したセル)の氷結に対応可能な急速解氷及びヒーティングの機能を具現することができる燃料電池スタックを提供することにその目的がある。

課題を解決するための手段

0014

したがって、本発明は、一列に積層されたスタックセルの両側に配置され、スタックセルを固定支持するエンドプレート、及びエンドプレートの内側に配置され、スタックセルが発生した電気を集めて外部に送り出す集電体を持つ燃料電池スタックであって、前記スタックセルの両側に配置される集電体の中で少なくとも一方の集電体が、集電端子を持つ第1集電板及び前記第1集電板の一面に積層された第2集電板を含んでなり、零下の低温でスタックセルの熱的収縮によって前記第1集電板と第2集電板の間に断熱機能を果たすことができる間隙が発生するようにすることを特徴とする、多層集電板構造を持つ燃料電池スタックを提供する。

0015

本発明の実施例によれば、前記エンドプレートに形成された端子通孔とこの端子通孔を貫く第1集電板の集電端子との間には、前記集電端子を弾支する弾性部材が挿入されることができる。

0016

具体的に、前記端子通孔と集電端子にはそれぞれ段差部が形成され、前記端子通孔に集電端子が挿入されるとき、互いに対面する集電端子の段差部と端子通孔の段差部の間に弾性部材が収納されることができる。

0017

また、前記第1集電板は、第2集電板と向い合う一面に凹凸構造を持つことができる。

0018

また、本発明の実施例によれば、前記第1集電板が第2集電板より小さな厚さを持つ薄板型集電板であってもよい。

0019

また、前記第1集電板がスタックセルに接触するように積層され、前記第1集電板の集電端子が第2集板の電通孔とエンドプレートの端子通孔に通過するように挿入されることができる。

0020

また、前記第1集電板は、0.05〜0.2mmの厚さを持つことができる。

0021

また、前記第1集電板と第2集電板は、零下20〜30℃の低温で前記間隙を発生し、所定の零上の温度範囲内で昇温したとき、スタックの締結圧力によって最小接触抵抗を形成するようになることができる。

0022

ここで、前記第1集電板と第2集電板は、零上40〜70℃に昇温したとき、スタックの締結圧力によって最小接触抵抗を形成するようになることができる。

0023

また、前記集電端子は、第1集電板に一体型接合され、あるいは締結手段によって第1集電板に一体型になるように組み立てられ、あるいは電気的に接続されるように第1集電板に密着して設けられることができる。

発明の効果

0024

本発明によれば、多層構造に形成された集電体がエンドプレートとエンドセル(スタックの両端部に位置し、エンドプレートに近接したセル)の間に内在し、燃料電池車両の零下始動及び低温運転の際、スタックのエンドセル昇温速度を向上させてスタック始動速度及び運転性を改善し、低温状態のエンドセルによるセル電圧の低下を緩和して零下始動性を向上させることができる。

0025

具体的に、本発明は、温度変化によって発生するスタックセルの熱的膨脹または収縮に敏感に反応して作動する少なくとも一つの薄板型集電板を持つ多層構造の集電体を採択することにより、零下の低温始動の際、スタックセルの熱的収縮によってセル積層方向に積層された第1集電板と第2集電板の間に断熱機能を果たすことができる間隙が発生し、零下始動及び低温運転の際、スタックセルから発生する電流通電されることによって発生する集電体の抵抗熱とエンドセルの発電廃熱が前記間隙によって断熱されることにより、エンドセルを速やかに昇温させることができる。

図面の簡単な説明

0026

本発明の実施例による燃料電池スタックを示した外部斜視図である。
本発明の実施例による燃料電池スタックの要部構成を示した分解斜視図である。
図1のA−A線に沿って見た断面図である。
本発明の実施例による燃料電池スタックのエンドプレートを示した斜視図である。
本発明の実施例による燃料電池スタックの作動形態を示した例示図である。
従来の燃料電池スタックの運転時のセルの温度プロファイルを示した図である。

実施例

0027

通常燃料電池車両の場合、零下20℃以下の冷始動の際、要素部品の冷却による熱的収縮によって締結面圧と積層方向の長さが減少する。この際、集電板とエンドセル(スタックの両端部に位置し、エンドプレートに近接したセル)の間の締結荷重減少とこれによる接触抵抗増加を考慮し、零下始動の際、スタックのエンドセルを昇温させるための構造を構成することができる。

0028

本発明は、既存の断層型集電板の代わりに少なくとも一つの薄板型集電板を持つ多層構造の集電体が適用される。

0029

本発明の実施例において、非常に薄い厚さを持つ薄板型の集電板とその後面に配置されて積層される厚板型集電板とを含む多層構造の集電体を形成し、零下の低温で前記集電板の間の間隙、つまり一種エアポケット(air pocket)のような断熱体として利用可能な層間ギャップ(gap)が発生するように構成される。

0030

この際、零下20〜30℃程度の低温で前記層間ギャップが発生するようにし、零上40〜70℃程度に昇温したとき、スタックの締結圧力によって最小接触抵抗が形成されるようにすれば、付加の発熱量や温度モニタリングが必要でないバイメタル機構のようにスタックのエンドセルをヒーティングすることができる。

0031

このように、互いに異なる厚さを持つ集電板からなる多層構造の集電体を構成して、零下始動時に主に薄板型の集電板に通電されるようにし、零下始動時にスタックセルから発生する高電位起電力と大面積反応による発電電流を薄板型の集電板に通電させれば、大電流通電によるジュール発熱(Joule heating)が起こる。

0032

以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

0033

図1は本発明の実施例による燃料電池スタックを示した外部斜視図、図2図1の要部構造を示した分解斜視図、図3図1のA−A線に沿って見た断面図である。

0034

ここで、エンドセルは、スタック100の両端部に位置し、エンドプレート120に近接したセルを示すものであることをもう一度明かしておく。

0035

図1〜3に示したように、燃料電池スタック100は、中央に電気発生のための複数のスタックセル110が一列に積層配列され、左右両側に、スタックセル110を固定支持するエンドプレート120が配設され、それぞれのエンドプレート120の内側には、スタックセル110が発生した電気を集めて外部に送り出すための集電体130が配設される。

0036

前記スタックセル110の積層方向に両側に配置される集電体130の中で少なくとも一方の集電体は、エンドプレート120の厚さを考慮した一定高さの集電端子133を持つ薄板型の第1集電板132と前記第1集電板132の一面(エンドプレートと対面する一面)に積層された第2集電板134とを含んでなり、前記集電端子133には弾性部材136を作動可能に収容することができる段差部133aが形成される。

0037

図1図3は第1集電板132と第2集電板134の二つの集電板が積層されてなる二重層構造の集電体が適用された実施例を示している。

0038

第1集電板132は非常に薄い厚さの薄板型金属伝導体から形成でき、第2集電板134と向い合う一面にエンボス加工などによる凹凸構造を持つことが、零下または低温始動時にエンドプレート120に隣接したセルの発生熱を保温し、セルの昇温及びこれに伴うスタックセル110の積層方向への膨脹及び収縮に対する適正積層圧力荷重)及び電気的接続を維持することに好ましい。

0039

本発明の実施例において、第1集電板132はスタックセル110に接触するように積層される集電板からなることができる。この際、第1集電板132の反対面に第2集電板134が積層される。

0040

集電端子133は、ブレジング、ソルダリング摩擦熔接などによって第1集電板132と一体型に接合され、あるいはボルトリベットなどの締結手段によってボルティングリベッティング方式で第1集電板132に組み立てられ、あるいは組立及び接合のない機械的または物理的接触によって第1集電板132と電気的に接続可能に密着して連結される。

0041

そして、第2集電板134は第1集電板132より相対的に厚い厚さを持つ厚板型の集電板で、銅、銅合金アルミニウム、コートされたステンレススチールカーボンプレートなどの導体から形成でき、集電端子133と弾性部材136が通過することができる直径の通孔135を持つ。

0042

このような第2集電板134は一定の厚さ及び断面積を持つプレートで、エンドプレート120の一面(スタックセルと対面する一面)に形成された集電体収容部122の内側に固定される。

0043

前記第2集電板134は簡単なボルティングによって組み立てられるか接着剤によって付着されるなどの方式で集電体収容部122の内側に固定可能であり、あるいは図面に示されていないが、集電体収容部122の内面に形成された溝に嵌合式で固定可能である。

0044

図4に示すように、エンドプレート120はスタックセル110と対面する一面に少なくとも第2集電体134を収容する集電体収容部122が形成され、この集電体収容部122に連結される少なくとも一つの端子通孔124がスタックセル110の積層方向に延設されてエンドプレート120を厚さ方向に穿孔する。

0045

この際、集電体収容部122は、第1集電板132と第2集電板134が密着した状態の集電体130の厚さ及び断面積を収容することができるように凹んでいる構造に形成される。図5を参照すれば、第1集電板132は、零下の低温始動の際、スタックセルの熱的収縮によって第2集電板134との間に間隙を形成し、集電体収容部122の外に突出し、昇温後の正常始動時にスタックの熱的膨脹によって第2集電板134に密着して集電体収容部122内に進入する。

0046

そして、前記端子通孔124は第1集電板132の集電端子133を収容するもので、集電端子133の高さ(長さ)に対応する深み(長さ)を持つことができ、その長手方向の中央に集電端子133を弾支する弾性部材136を作動可能に収容することができる段差部125を持つ。

0047

よって、第1集電板132の集電端子133は第2集電板134の通孔とエンドプレート120の端子通孔124を通過するように挿入されることができ、端子通孔124に集電端子133が挿入されるとき、互いに対面する集電端子133の段差部133aと端子通孔124の段差部125との間に弾性部材136が収納され、このように配置された弾性部材136が第1集電板132を弾力的に支持するようになる。

0048

したがって、図5に示すように、零下の低温始動の際、スタックの熱的収縮状態で第2集電板134との間に間隙を形成する第1集電板132は、前記弾性部材136によって弾支されてエンドセルに安定的に密着することになる。

0049

言い換えれば、前記弾性部材136は第1集電板132を弾力的に支持し、零下の低温始動の際、第1集電板132と第2集電板134との間に発生する間隙を安定的に維持する。

0050

このような弾性部材136としては、リング状のリーフスプリングコイルスプリングのようなスプリング部材、または高分子及びゴムのようなエラストマー類素材が使われる。

0051

本発明による燃料電池スタック100は、スタックセル110の両側エンドプレート120の中で少なくとも一方のエンドプレートの内側に前記のような集電体130を含む構造を持ち、図1に示したように、締結バンド140または締結棒などの変位固定型締結器具を備えることで、スタック100の両側にエンドプレート120が締結面圧を受けることになる。

0052

このような燃料電池スタック100は、極低温の零下でエンドプレート120に作用する締結荷重が冷却による要素部品の収縮によって初期荷重に比べて減少し、よってエンドプレート120とエンドセルの間の締結力密着力)が減少して微細ギャップが形成される。この際、第1集電板132が弾性部材136によってエンドプレート120からエンドセル側に押し出されてエンドセルに密着するように移動しながら第2集電板134から分離され、第2集電板134との間に間隙を形成することになる。

0053

このように、第1集電板132と第2集電板134の間に形成される微細な間隙は零下の低温でエアポケットのような断熱体として機能し、零下始動の際、第1集電板132の通電抵抗による発熱とエンドセルの発電廃熱の損失を緩和して、セルの昇温速度向上及びスタックの始動速度改善を可能にする。

0054

したがって、燃料電池車両の零下始動及び低温運転の際にスタックセル110の熱的収縮によって集電体130内に形成される間隙を断熱体として活用して熱損失を最小化することで、エンドセルの急速解氷及びヒーティングを具現してエンドセルの低温状態によるセル電圧低下を緩和する。

0055

また、このように第1集電板132の抵抗熱とエンドセルなどの廃熱を活用して、スタック100の両端部においてエンドプレート120の近くに配置されたセルを昇温させ、正常始動がなされると、それによるスタック昇温によってスタックセル110の積層方向に熱膨脹が発生する。この際、第1集電板132がエンドセルからエンドプレート120側に押し出され、第1集電板132と第2集電板134が密着することになる。

0056

したがって、前記第1集電板132と第2集電板134を含む多層構造の集電体130は、正常始動後のスタック運転の際、既存の断層型集電体のような厚さ及び断面積を持つ同等水準集電及び通電が可能なので、付加の制御や付加器具が不要になる。

0057

言い換えれば、集電体130の抵抗熱などでエンドセルを昇温させ、正常始動によるスタックの昇温によってスタックセルの積層方向に熱膨脹が発生し、第1集電板132と第2集電板134がくっつき合うと、既存の一般的な厚さ及び断面積を持つ集電体と同等な集電及び通電の機能を果たすことが可能なので、このための付加の制御や高価の付加器具が不要である。

0058

また、薄板型の集電板を多層構造に積層して集電体を構成すれば、薄板型集電板の厚さと成形形状集電板間連結構造を多様に変更して、断熱を主要機能とする多孔性または多数の空隙を持つ通電体を形成するなど、いろいろの付加可能の具現が可能であり、通電電流伝導経路(path)を多様に形成して、抵抗熱の発生を大きくするか小さくするなど、自由に調整可能である。

0059

一例として、本発明の好適な実施例において、薄板型集電板である第1集電板132は0.05〜0.2mmの厚さを持つことが好ましい。

0060

第1集電板132の厚さが、0.2mmを超える場合、大電流通電による所望のジュール発熱の発生が難しい問題があり、0.05mm未満の場合、集電端子133を介して加わる弾性部材136の弾性力によって第2集電板134との間隙発生及び間隙維持、かつ第2集電板134との接触において、第1集電板132の形状維持耐久性の側面で好ましくない。

0061

また、前記第1集電板132の厚さが前記の範囲を外れる場合、零下20〜30℃程度の低温で所望程度の間隙(層間ギャップ)が発生し難く、零上40〜70℃程度に昇温したとき、スタックの締結圧力によって均一な最小面積抵抗(areal resistance)あるいは最小接触抵抗が形成されることが難しい。これは第1集電板132の厚さが薄すぎて曲げ剛性が低い場合、屈曲などによる不均一な面接触による電圧降下をもたらすことができるからである。

0062

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は前述した実施例に限定されなく、次の特許請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の多くの変形及び改良も本発明の権利範囲に含まれる。

0063

100燃料電池スタック
110スタックセル
120エンドプレート
122集電体収容部
124端子通孔
125段差部
130 集電体
132 第1集電板
133集電端子
133a 段差部
134 第2集電板
135通孔
136弾性部材
140 締結バンド

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