專利名稱：燃料電池堆、燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池堆、燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于燃料電池，已根據(jù)電解質(zhì)的種類而開發(fā)了多種燃料電池，而
近年來，有廣泛使用高分子電解質(zhì)型燃料電池(以下，稱為PEFC)的 趨勢。PEFC具有以下結(jié)構(gòu)具有MEA (Membrane-Electrode-Assembly:
電解質(zhì)膜-電極組件)，通過將MEA的兩側(cè)主面分別暴露于含氫的陽極 氣體及空氣等含氧的陰極氣體中，使陽極氣體和陰極氣體發(fā)生電化學(xué) 反應(yīng)，從而產(chǎn)生電和熱。即，發(fā)生以下的電化學(xué)反應(yīng)，陽極側(cè)的氫被 消耗，在陰極側(cè)生成作為反應(yīng)生成物的水。
陽極H2—2H++2e- (1)
陰極2H，+ (1/2) 02+2e——H20 (2)
但是，PEFC的每個(gè)電池反應(yīng)的電動勢和通常用途相比還不夠。因 此， 一般PEFC由多個(gè)進(jìn)行上述反應(yīng)的單電池(cell)層疊而構(gòu)成。這 樣的層疊構(gòu)造的高分子電解質(zhì)型燃料電池堆(以下，簡稱為電池堆) 構(gòu)成PEFC的主體。 一般地，電池堆中層疊有10 200個(gè)單電池，它的
兩端經(jīng)由集電體及絕緣板而被端板所夾，用螺栓螺母等緊固件來緊固 兩端間而被構(gòu)成。
而且，陽極氣體供給歧管(manifold)、陽極氣體排出歧管、陰極 氣體供給歧管及陰極氣體排出歧管分別沿電池堆的層疊方向延伸地配 設(shè)在電池堆的側(cè)部。這些歧管上分別構(gòu)成有與各單電池內(nèi)連接的支路。 連接陽極氣體供給歧管及陽極氣體排出歧管的支路構(gòu)成單電池內(nèi)的陽 極氣體流路。連接陰極氣體供給歧管及陰極氣體排出歧管的支路構(gòu)成 單電池內(nèi)的陰極氣體流路。
而且，使用電池堆的燃料電池系統(tǒng)被構(gòu)成為具有陽極氣體及陰
7極氣體的供給系統(tǒng)及排出系統(tǒng)，陽極氣體供給歧管的任何一個(gè)的端部 與陽極氣體的供給系統(tǒng)相連接，陽極氣體排出歧管的任何一個(gè)的端部 與陽極氣體的排出系統(tǒng)相連接。同樣地，陰極氣體供給歧管的任何一 個(gè)的端部上連接了陰極氣體的供給系統(tǒng)，陰極氣體排出歧管的任何一 個(gè)的端部上連接了陰極氣體的排出系統(tǒng)。
陽極氣體供給系統(tǒng)一般具有供給以含有水分的氫為主體的陽極氣 體的結(jié)構(gòu)。例如，由氫氣瓶、加濕裝置、減壓闊和流量調(diào)節(jié)閥以及連 接它們的管道構(gòu)成?；蚴?，構(gòu)成為具有將石油、天然氣等以烴為主體 的原料重整為以氫為主體的氣體的氫生成裝置。
由于氫主體的陽極氣體為可燃性氣體，陽極氣體排出系統(tǒng)一般構(gòu) 成為具有燃燒裝置。
陰極氣體供給系統(tǒng)一般具有供給空氣等氧主體的陰極氣體的結(jié) 構(gòu)。例如，由鼓風(fēng)機(jī)和加濕裝置以及連接它們的管道構(gòu)成。
根據(jù)這樣的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成，陽極氣體從陽極氣體供給歧管 的一端向電池堆內(nèi)供給，從陽極氣體供給歧管向各單電池分支而流通， 各單電池中剩余的陽極氣體在陽極氣體排出歧管中集合，從陽極氣體 排出歧管的端部向電池堆的外部排出。同樣地，陰極氣體從陰極氣體 供給歧管的一端供給，從陰極氣體供給歧管向各單電池分支而流通， 各單電池中剩余的陰極氣體在陰極氣體排出歧管中集合，從陰極氣體 排出歧管的端部向電池堆的外部排出。
但是，在包括發(fā)電開始及輸出調(diào)整的燃料電池系統(tǒng)的機(jī)動性方面，
還有改善的余地。即，發(fā)電開始時(shí)，需要將單電池內(nèi)的MEA升溫到催 化劑反應(yīng)溫度。但是，電池堆內(nèi)所有的單電池升溫需要時(shí)間和能量。
而且，根據(jù)負(fù)載要求進(jìn)行發(fā)電輸出或熱輸出的低輸出運(yùn)行時(shí)，為 了維持向外部的供給能量效率，有必要減少陽極氣體及陰極氣體的供 給量。但是，如果減少陽極氣體及陰極氣體的供給量，會有產(chǎn)生燃料 電池系統(tǒng)的發(fā)電輸出不穩(wěn)定的現(xiàn)象、所謂的溢流現(xiàn)象的問題。
另一方面，在專利文獻(xiàn)1中，提出了將容量大小不同的多個(gè)燃料 電池串聯(lián)地安裝并在啟動時(shí)僅使小容量燃料電池發(fā)電的燃料電池系 統(tǒng)，可以通過燃燒剩余陽極氣體及陰極氣體而有效地升溫小容量燃料 電池，可以縮短燃料電池系統(tǒng)的啟動時(shí)間。而且，在專利文獻(xiàn)2中，提出了安裝多個(gè)燃料電池并在低輸出運(yùn) 行時(shí)停止一部分燃料電池的燃料電池系統(tǒng)，可以不顯著地降低發(fā)電效 率且在燃料電池中不發(fā)生腐蝕等而降低燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電輸出。
而且，專利文獻(xiàn)3的燃料電池系統(tǒng)的電池堆利用配置在電池堆的
兩端的集電體及配置在電池堆的層疊方向中間位置上的2個(gè)集電體，
而被分割成陽極側(cè)亞電池堆、中央亞電池堆及陰極側(cè)亞電池堆。而且，
專利文獻(xiàn)3的燃料電池系統(tǒng)具備該電池堆、將配置在該電池堆的兩端
的集電體及中間位置的集電體連接于負(fù)載的集電體開關(guān)、集電體開關(guān)
控制裝置、電池堆溫度測定裝置而被構(gòu)成。而且，專利文獻(xiàn)3中提出 了一種燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電方法，使用集電體開關(guān)控制裝置來控制集 電體以使得中央亞電池堆在陽極側(cè)亞電池堆及陰極側(cè)亞電池堆開始發(fā) 電前發(fā)電，并使用溫度測定裝置測定電池堆的溫度，使用集電體開關(guān) 控制裝置來控制上述集電體以使得在通過電池堆溫度測定裝置測定到 規(guī)定的溫度以上的溫度時(shí)通過陽極側(cè)亞電池堆、陰極側(cè)亞電池堆及中 央亞電池堆來發(fā)電。由該發(fā)電方法，可以在冰點(diǎn)以下的溫度下迅速且 高效地發(fā)電。
在專利文獻(xiàn)4中公開了具有能夠分別獨(dú)立地向陽極供給陽極氣體 的多個(gè)亞電池堆的燃料電池系統(tǒng)。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2004-39524號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開平6-60896號公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本特開2006-24559號公報(bào) 專利文獻(xiàn)4:日本特開2006-147340號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)1及2的燃料電池系統(tǒng)由于需要多個(gè)燃料電池， 燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，且，燃料電池系統(tǒng)大型化了。在燃料 電池系統(tǒng)的致密化及小型化、即緊湊化的方面還有改善的余地。
而且，專利文獻(xiàn)3的燃料電池系統(tǒng)既沒有公開也沒有提出陽極氣 體及陰極氣體的供給及排出結(jié)構(gòu)，因此可以理解為與現(xiàn)有的電池堆同 樣的結(jié)構(gòu)。這樣，即使是在只有中央亞電池堆發(fā)電的狀態(tài)下，在陰極 側(cè)亞電池堆及陽極側(cè)亞電池堆中也是，陽極氣體及陰極氣體從陽極氣體供給歧管及陰極氣體供給歧管向陽極氣體排出歧管及陰極氣體排出 歧管流通。由于在陰極側(cè)亞電池堆及陽極側(cè)亞電池堆中沒有開始發(fā)電， 所以陽極氣體及陰極氣體通過陰極側(cè)亞電池堆及陽極側(cè)亞電池堆而沒 有進(jìn)入。也就是說，浪費(fèi)了陽極氣體及陰極氣體，進(jìn)行了陽極氣體及 陰極氣體的必要量以上的供給，在發(fā)電開始時(shí)的燃料電池系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì) 性方面還有改善的余地。而且，由于陽極氣體及陰極氣體流通，陰極
側(cè)亞電池堆及陽極側(cè)亞電池堆內(nèi)的MEA的電位上升，所以MEA的性 能也有可能會惡化。
專利文獻(xiàn)4中只不過公開了一種啟動方法，將亞電池堆發(fā)電運(yùn)行
開始前的陽極氣體及陰極氣體供給開始時(shí)作為啟動時(shí)，為了抑制該啟 動時(shí)的各單電池的產(chǎn)生電壓，將亞電池堆相互地串聯(lián)閉電路連接同時(shí)
依次啟動。也就是說，在通常運(yùn)行時(shí)向所有的亞電池堆供給陽極氣體 及陰極氣體(該文獻(xiàn)
段)，而沒有公開或暗示在陽極氣體及陰極 氣體一部分流通狀態(tài)下的發(fā)電運(yùn)行。而且，在該文獻(xiàn)中只不過公開了 在鄰接的亞電池堆之間構(gòu)成有亞電池堆間接連接線(該文獻(xiàn)的圖 47 51)并且實(shí)際上并列多個(gè)亞電池堆而構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)。
這樣，目前，在PEFC中，沒有太多地進(jìn)行用簡便的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)陽 極氣體及陰極氣體的部分流通的PEFC結(jié)構(gòu)的開發(fā)。而且，在發(fā)電運(yùn) 行方面，沒有公開或暗示對每個(gè)亞電池堆調(diào)整陽極氣體及陰極氣體的 流通來調(diào)整發(fā)電輸出的技術(shù)。
本發(fā)明是為了解決如上所述的課題而做出的，目的在于提供燃料 電池堆、燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，通過用簡便的結(jié) 構(gòu)實(shí)現(xiàn)陽極氣體及陰極氣體的部分流通，從而可以抑制MEA的惡化， 并且可以更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出。
為了解決上述課題，第1本發(fā)明的燃料電池堆，其特征在于，被 構(gòu)成為在一對端部集電體之間層疊有2個(gè)以上的單電池，陽極氣體 供給歧管及陰極氣體供給歧管在層疊方向上貫通所有的所述單電池的 周緣部，所述燃料電池堆具有-
i個(gè)以上的中間集電體，配設(shè)于所述一對端部集電體之間的所述層 疊方向的中間部，并且分割所述陽極氣體供給歧管及所述陰極氣體供 給歧管；2個(gè)以上的亞電池堆，具有在所述一對端部集電體及所述中間集電 體的任一個(gè)之間層疊的1個(gè)以上的所述單電池而構(gòu)成；
1個(gè)以上的陽極氣體供給口，在所述層疊方向上貫通所述燃料電池 堆的兩端部的至少任一個(gè)，與任一個(gè)的所述亞電池堆的所述陽極氣體 供給歧管相連接；以及
1個(gè)以上的陰極氣體供給口，在所述層疊方向上貫通所述燃料電池 堆的兩端部的至少任一個(gè)，與任一個(gè)的所述亞電池堆的所述陰極氣體 供給歧管相連接。
這樣構(gòu)成時(shí)，由于可以利用中間集電體隔斷陽極氣體及陰極氣體 的流通，所以可以利用所謂的內(nèi)部歧管型燃料電池堆的結(jié)構(gòu)而使陽極 氣體及陰極氣體只在所希望的亞電池堆中流通。即，本發(fā)明的燃料電 池堆可以抑制MEA的惡化，同時(shí)，可以更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸 出。
第2本發(fā)明的燃料電池堆可以是所述亞電池堆的各個(gè)所述單電 池的個(gè)數(shù)相互不同。
這樣構(gòu)成時(shí)，可以用更加少的亞電池堆個(gè)數(shù)構(gòu)成更加多的發(fā)電輸 出等級。g[]，可以抑制MEA的惡化，同時(shí)，可以更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)
整發(fā)電輸出。
第3本發(fā)明的燃料電池堆可以具有傳熱介質(zhì)供給歧管，在所述
層疊方向上貫通所有的所述單電池的周緣部而被構(gòu)成，且被所述中間
集電體分割；以及
1個(gè)以上的傳熱介質(zhì)供給口，在所述層疊方向上貫通所述燃料電池 堆的兩端部的至少任一個(gè)，與任一個(gè)的所述亞電池堆的所述傳熱介質(zhì) 供給歧管相連接。
這樣構(gòu)成時(shí)，由于可以通過中間集電體隔斷傳熱介質(zhì)的流通，所 以可以利用所謂的內(nèi)部歧管型燃料電池堆的結(jié)構(gòu)而使傳熱介質(zhì)只在所 希望的亞電池堆中流通。即，可以降低燃料電池系統(tǒng)的能量損失。
第4本發(fā)明的燃料電池堆可以是具有3個(gè)以上的單電池及一對
所述中間集電體，在所述中間集電體之間構(gòu)成有中央部亞電池堆，在 所述端部集電體和所述中間集電體之間構(gòu)成有一對端部亞電池堆，所
述燃料電池堆具有
11陽極氣體導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，與所述中央部亞電池堆的所述陽極氣體供給歧 管相連接；
陰極氣體導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，與所述中央部亞電池堆的所述陰極氣體供給歧
管相連接；以及
傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，與所述中央部亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)供給歧 管相連接，
3個(gè)陽極氣體供給口分別與所述陽極氣體導(dǎo)入通路及一對所述端 部亞電池堆的所述陽極氣體供給歧管相連接，
3個(gè)陰極氣體供給口分別與所述陰極氣體導(dǎo)入通路及一對所述端 部亞電池堆的所述陰極氣體供給歧管相連接，
3個(gè)傳熱介質(zhì)供給口分別與所述傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路及一對所述端 部亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)供給歧管相連接。
這樣構(gòu)成時(shí)，由于可以在各亞電池堆中分別獨(dú)立地流通陽極氣體、 陰極氣體及傳熱介質(zhì)，所以可以更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整燃料電池堆的 發(fā)電輸出。
第5本發(fā)明的燃料電池堆可以是具有3個(gè)以上的單電池及一對 所述中間集電體，在所述中間集電體之間構(gòu)成有中央部亞電池堆，在 所述端部集電體和所述中間集電體之間構(gòu)成有一對端部亞電池堆，所 述燃料電池堆具有
陽極氣體導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，連接所述中央部亞電池堆的所述陽極氣體供給 歧管和所述陽極氣體供給口-,
陰極氣體導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，連接所述中央部亞電池堆的所述陰極氣體供給
歧管和所述陰極氣體供給口；
傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，連接所述中央部亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)供給 歧管和所述傳熱介質(zhì)供給口 ，陽極氣體供給開閉部，連通及隔斷所述中央部亞電池堆的所述陽 極氣體供給歧管和所述端部亞電池堆的所述陽極氣體供給歧管，并且 配設(shè)于所述中間集電體上；
陰極氣體供給開閉部，連通及隔斷所述中央部亞電池堆的所述陰 極氣體供給歧管和所述端部亞電池堆的所述陰極氣體供給歧管，并且 配設(shè)于所述中間集電體上；以及
傳熱介質(zhì)供給開閉部，連通及隔斷所述中央部亞電池堆的所述傳 熱介質(zhì)供給歧管和所述端部亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)供給歧管，并且 配設(shè)于所述中間集電體上。
這樣構(gòu)成時(shí)，由于陽極氣體供給口、陰極氣體供給口及傳熱介質(zhì) 供給口可以分別為單個(gè)，所以可以將本發(fā)明的燃料電池堆與現(xiàn)有的燃 料電池系統(tǒng)的陽極氣體供給系統(tǒng)、陰極氣體供給系統(tǒng)及傳熱介質(zhì)供給 系統(tǒng)相連接。即，本發(fā)明的燃料電池堆可以置換現(xiàn)有的燃料電池堆而 使用，并且，可以在燃料電池堆中切換陽極氣體及陰極氣體的供給， 所以可以緩和燃料電池堆的設(shè)置要件。
第6本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，具有
第1本發(fā)明的燃料電池堆，
與所述陽極氣體供給口相連接的陽極氣體供給系統(tǒng)， 與所述陰極氣體供給口相連接的陰極氣體供給系統(tǒng)，以及 控制裝置，
所述控制裝置選定任何1個(gè)以上的所述亞電池堆，并且，控制所 述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰極氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中的 至少任一個(gè)來只向所述選定的所述亞電池堆供給陽極氣體及陰極氣體 而進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行。
這樣構(gòu)成時(shí)，可以使用第l本發(fā)明的燃料電池堆，從而抑制MEA 的惡化，同時(shí)，更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出。
第7本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可以是在所述燃料電池系統(tǒng)發(fā)電運(yùn) 行過程中，所述控制裝置基于外部電力負(fù)載的大小，以使發(fā)電輸出最 接近所述電力負(fù)載的方式選定任何1個(gè)以上的所述亞電池堆，并且， 控制所述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰極氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池 堆中的至少任一個(gè)來切換所述陽極氣體及所述陰極氣體的供給。這樣構(gòu)成時(shí)，由于可以將燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電輸出調(diào)整為適合于
外部電力負(fù)載的發(fā)電輸出，所以可以抑制MEA的惡化，同時(shí)，可以更
加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出。
第8本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可以是所述燃料電池堆具有3個(gè)以
上的單電池及一對所述中間集電體，在所述中間集電體之間構(gòu)成有中 央部亞電池堆，在所述端部集電體和所述中間集電體之間構(gòu)成有一對 端部亞電池堆，
在發(fā)電開始指令后并且在向所述一對的所述端部亞電池堆供給所 述陽極氣體及所述陰極氣體之前，所述控制裝置控制所述陽極氣體供 給系統(tǒng)、所述陰極氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中的至少任一個(gè)來 只向所述中央部亞電池堆供給陽極氣體及陰極氣體從而進(jìn)行中央部發(fā) 電。
這樣構(gòu)成時(shí)，由于使燃料電池堆的中央部中的發(fā)電運(yùn)行比端部優(yōu) 先地開始，所以可以將中央部的發(fā)熱用于兩側(cè)的端部亞電池堆的預(yù)熱。 即，可以提高直到到達(dá)燃料電池系統(tǒng)整體發(fā)電的能量效率。
第9本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可以是所述燃料電池堆具有傳熱 介質(zhì)供給歧管，在所述層疊方向上貫通所有的所述單電池的周緣部而
構(gòu)成，且被所述中間集電體分割；以及
1個(gè)以上的傳熱介質(zhì)供給口，在所述層疊方向上貫通所述燃料電池 堆的兩端部的至少任一個(gè)，與任一個(gè)的所述亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)
供給歧管相連接；
所述燃料電池系統(tǒng)具有與所述傳熱介質(zhì)供給口連接的傳熱介質(zhì)供 給系統(tǒng)，
在發(fā)電開始指令后，所述控制裝置控制所述陽極氣體供給系統(tǒng)、 所述陰極氣體供給系統(tǒng)、所述傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中 的至少任一個(gè)，從而
只向所述中央部亞電池堆供給所述傳熱介質(zhì)，進(jìn)行中央部預(yù)熱，
在所述中央部預(yù)熱時(shí)，進(jìn)行取得從所述燃料電池堆排出的傳熱介 質(zhì)的排出溫度并與第1判定溫度進(jìn)行比較的第1判定，
基于所述第1判定，只向所述中央部亞電池堆供給所述陽極氣體 及所述陰極氣體來進(jìn)行中央部發(fā)電，在所述中央部發(fā)電過程中，向整個(gè)所述燃料電池堆供給所述傳熱 介質(zhì)，進(jìn)行整體預(yù)熱，
在所述整體預(yù)熱時(shí)，進(jìn)行取得從所述燃料電池堆排出的傳熱介質(zhì) 的排出溫度并與第2判定溫度進(jìn)行比較的第2判定，
基于所述第2判定，向所述中央部亞電池堆及一對所述端部亞電
池堆供給所述陽極氣體及所述陰極氣體來進(jìn)行整體發(fā)電。
這樣構(gòu)成時(shí)，由于只預(yù)熱中央部亞電池堆，所以可以使中央部亞 電池堆更加早地開始發(fā)電，并且，可以在使中央部亞電池堆繼續(xù)發(fā)電 的同時(shí)進(jìn)行端部亞電池堆的預(yù)熱，所以，可以平穩(wěn)地向整體發(fā)電過渡。
第10本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可以是所述第1判定溫度及第2判
定溫度都是向所述燃料電池堆供給的傳熱介質(zhì)的供給溫度。 這樣構(gòu)成時(shí)，可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)熱。
第11本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法是所述燃料電池系統(tǒng)具 有第l本發(fā)明的燃料電池堆，
與所述陽極氣體供給口連接的陽極氣體供給系統(tǒng)，以及
與所述陰極氣體供給口連接的陰極氣體供給系統(tǒng)，
所述燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法是選定任何1個(gè)以上的所述亞電 池堆，并且，通過所述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰極氣體供給系統(tǒng)及 所述燃料電池堆中的至少任一個(gè)來只向所述選定的所述亞電池堆供給 所述陽極氣體及所述陰極氣體，從而進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行。
這樣構(gòu)成吋，可以利用第l本發(fā)明的燃料電池堆，抑制MEA的惡 化，同時(shí)，更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出。
第12本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法可以是在所述燃料電池 系統(tǒng)的發(fā)電運(yùn)行過程中，基于外部電力負(fù)載的大小，以使發(fā)電輸出最 接近所述電力負(fù)載的方式選定任何1個(gè)以上的所述亞電池堆，并且， 通過所述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰極氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池 堆中的至少任一個(gè)來切換所述陽極氣體及所述陰極氣體的供給。
這樣構(gòu)成時(shí)，由于可以將燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電輸出調(diào)整為適合于
外部電力負(fù)載的發(fā)電輸出，所以可以抑制MEA的惡化，同時(shí)，可以更
加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出。
第13本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法可以是所述燃料電池堆中間集電體，在所述中間集電體之 間構(gòu)成有中央部亞電池堆，在所述端部集電體和所述中間集電體之間 構(gòu)成有一對端部亞電池堆，
在發(fā)電開始指令后且在向所述一對的所述端部亞電池堆供給所述 陽極氣體及所述陰極氣體之前，通過所述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰 極氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中的至少任一個(gè)來只向所述中央部 亞電池堆供給所述陽極氣體及所述陰極氣體從而進(jìn)行中央部發(fā)電。
這樣構(gòu)成時(shí)，由于使燃料電池堆的中央部中的發(fā)電運(yùn)行比端部優(yōu) 先地開始，所以可以將中央部的發(fā)熱用于兩側(cè)的端部亞電池堆的預(yù)熱。 即，可以提高直到到達(dá)燃料電池系統(tǒng)整體發(fā)電的能量效率。
如以上所述，本發(fā)明的燃料電池堆、燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系
統(tǒng)的運(yùn)行方法起到可以在抑制MEA的惡化的同時(shí)更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地 調(diào)整發(fā)電輸出的效果。


圖1為表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的三視圖。
圖2為大致地表示圖1的電池堆的一個(gè)端部結(jié)構(gòu)的部分分解立體圖。
圖3為大致地表示圖1的第一亞電池堆中層疊的第一單電池的結(jié)
構(gòu)的部分分解立體圖。
圖4為表示圖3的單電池結(jié)構(gòu)的主要部分的剖面圖。
圖5為表示圖3的第一亞電池堆的第一單電池之間的層疊部的分
解立體圖。
圖6為表示圖1的第二亞電池堆中層疊的第二單電池的層疊結(jié)構(gòu)
的部分分解立體圖。
圖7為表示圖6的第二亞電池堆的第二單電池之間的層疊部的分
解立體圖。
圖8為表示圖1的第三亞電池堆中層疊的第三單電池的層疊結(jié)構(gòu)
的部分分解立體圖。
圖9為表示圖8的第三亞電池堆的第三單電池之間的層疊部的分
16解立體圖。
圖IO為大致地表示圖1的第一中間集電體的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖11為大致地表示圖1的第二中間集電體的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖12為大致地表示使用圖1的電池堆的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13為以圖12的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行動作為示例表示的流程圖。 圖14為以圖12的燃料電池系統(tǒng)的從整體發(fā)電運(yùn)行到中央部發(fā)電 運(yùn)行的運(yùn)行切換動作為示例表示的流程圖。
圖15為表示本發(fā)明第二實(shí)施方式中的中央部發(fā)電幵始前的預(yù)熱結(jié)
、圖16為表示本發(fā)明第三實(shí)施方式中整體發(fā)電開始前的預(yù)熱結(jié)束的 判斷例的流程圖。
圖17為表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式中的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的
三視圖。
圖18為表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式中的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的
三視圖。
圖19為大致地表示圖18的陽極隔板及陰極隔板的內(nèi)面的平面圖。 圖20為大致地表示使用圖18的電池堆的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖21為大致地表示圖20的燃料電池系統(tǒng)的輸出變動模式的輸出圖。
圖22為表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的三 視圖。
圖23為表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的三 視圖。
符號的說明 1高分子電解質(zhì)膜 2A陽極側(cè)催化劑層 2C陰極側(cè)催化劑層 4A陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層 4C陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層5膜-電極組件(MEA)
12E、 22E、 32E陽極氣體排出歧管孔
13E、 23E、 33E陰極氣體排出歧管孔
14E、 24E、 34E傳熱介質(zhì)排出歧管孔
15螺栓孔
16第一密封墊
17第一MEA部件
19A第一陽極隔板
19C第一陰極隔板
21陽極氣體流路溝槽
21A陽極氣體到達(dá)部
2 IB陽極氣體入口部 31陰極氣體流路溝槽 31A陰極氣體到達(dá)部
3 IB陰極氣體入口部
26、 36傳熱介質(zhì)流路溝槽 27第二MEA部件 28第二密封墊 29A第二陽極隔板 29C第二陰極隔板 37第三MEA部件 38第三密封墊 39A第三陽極隔板 39C第三陰極隔板 42E陽極氣體排出系統(tǒng) 43E陰極氣體排出系統(tǒng) 44E傳熱介質(zhì)排出系統(tǒng) 421陽極氣體供給系統(tǒng) 431陰極氣體供給系統(tǒng) 441傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng) 42V、 43V、 44V切換裝置144第一溫度檢測裝置
244第二溫度檢測裝置 344第三溫度檢測裝置 444第四溫度檢測裝置 50、 51端部集電體
52、 552、 652第一中間集電體
53、 553、 653第二中間集電體
52E、 53E、 54E、 62E、 63E、 64E、 1521、 1531、 1541、 1621、 1631、 1641、 2121、 2131、 2141、 2221、 2231、 2241、 2321、 2331、 2341、 2521、 2531、 2541、 2621、 2631、 2641、 3521、 3531、 3541、 3621、 3631、 3641、 5221、 5231、 5241、 5321、 53331、 5341貫通孔
56軸承部 57閥芯 58閥桿 59端子 60、 61絕緣板 70、 71端板 72E陽極氣體排出口 73E陰極氣體排出口 74E傳熱介質(zhì)排出口 1721第一陽極氣體供給口 1731第一陰極氣體供給口 1741第一傳熱介質(zhì)供給口 2721第二陽極氣體供給口 2731第二陰極氣體供給口 2741第二傳熱介質(zhì)供給口 3721第三陽極氣體供給口 3731第三陰極氣體供給口 3741第三傳熱介質(zhì)供給口 82緊固件 82B螺栓
1982W墊圈 82N螺母 83噴嘴
92E陽極氣體排出歧管
93E陰極氣體排出歧管
94E傳熱介質(zhì)排出歧管
1121、 1221、 1321第一陽極氣體供給歧管孔
1131、 1231、 1331第一陰極氣體供給歧管孔
1141、 1241、 1341第一傳熱介質(zhì)供給歧管孔
1821陽極氣體供給開閉部
1921第一陽極氣體供給歧管
1831陰極氣體供給開閉部
1931第一陰極氣體供給歧管
1841傳熱介質(zhì)供給開閉部
1941第一傳熱介質(zhì)供給歧管
2S2I陽極氣體導(dǎo)入開閉部
2831陰極氣體導(dǎo)入開閉部
2841傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開閉部
2921陽極氣體導(dǎo)入通路(第一陽極氣體導(dǎo)入通路)
2931陰極氣體導(dǎo)入通路(第一陰極氣體導(dǎo)入通路)
2941傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路(第一傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路)
3121、 3221、 3321第二陽極氣體供給歧管孔
3131、 3231、 3331第二陰極氣體供給歧管孔
3141、 3241、 3341第二傳熱介質(zhì)供給歧管孔
3921第二陽極氣體供給歧管
3931第二陰極氣體供給歧管
3941第二傳熱介質(zhì)供給歧管
4921第二陽極氣體導(dǎo)入通路
4931第二陰極氣體導(dǎo)入通路
4941第二傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路
4121、 4221、 4321第三陽極氣體供給歧管孔4131、 4231、 4331第三陰極氣體供給歧管孔
4141、 4241、 4341第三傳熱介質(zhì)供給歧管孔
5921第三陽極氣體供給歧管
5931第三陰極氣體供給歧管
5941第三傳熱介質(zhì)供給歧管
100、 500、 600電池堆
110第一單電池
210第二單電池
310第三單電池
200控制裝置
501V、 502V、 503V、 504V、 505V、 506V、 507V、 508V、 509V陶
A陽極氣體
C陰極氣體
W傳熱介質(zhì)
D發(fā)電輸出
P第一亞電池堆
Q第二亞電池堆
R第三亞電池堆
S1 S7、 S31、 S61、 SlOl、 S102步驟
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。 (第一實(shí)施方式)
以下，參照附圖對用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說明。
圖1為表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的三視圖。
在此，燃料電池堆(以下，簡稱為電池堆)ioo用于家用熱電聯(lián)供
系統(tǒng)、摩托車、電動汽車、混合動力電動汽車、家電產(chǎn)品、便攜式計(jì) 算機(jī)裝置、手機(jī)、便攜式音響設(shè)備、便攜式信息終端等便攜式電氣裝 置中所示例那樣的燃料電池系統(tǒng)。
如圖1所示，電池堆ioo構(gòu)成將夾層狀的第一單電池(單電池)110、第二單電池210及第三單電池310層疊在一對端板70、 71、絕緣 板60、 61及端部集電體50、 51之間的長方體形狀。而且，電池堆100 通過緊固件82來緊固。這里，第一單電池110構(gòu)成為第一陽極隔板19A 及第一陰極隔板19C夾著第一MEA部件17。同樣地，第二單電池210 構(gòu)成為第二陽極隔板29A及第二陰極隔板29C夾著第二 MEA部件27。 同樣地，第三單電池310構(gòu)成為第三陽極隔板39A及第三陰極隔板39C 夾著第三MEA部件37。
電池堆100具有配設(shè)在單電池110、 210、 310的層疊方向的中間 部且分割陽極氣體供給歧管及陰極氣體供給歧管的第一中間集電體52 和第二中間集電體53。而且，在端部集電體51和第一中間集電體52 之間構(gòu)成有第一亞電池堆P (端部亞電池堆)、在第一中間集電體52 和第二中間集電體53之間構(gòu)成有第二亞電池堆Q (中央部亞電池堆)、 在第二中間集電體53和端部集電體50之間構(gòu)成有第三亞電池堆R(端 部亞電池堆)。第一亞電池堆P中層疊有第一單電池110，第二亞電池 堆Q中層疊有第二單電池210，第三亞電池堆R中層疊有第三單電池 310。第一到第三亞電池堆各自的單電池層疊數(shù)可以不同。即，第二亞 電池堆Q中的第二單電池210的層疊數(shù)可以以適應(yīng)電池堆100的低輸 出運(yùn)行的實(shí)際情況的方式進(jìn)行加減來調(diào)整。而且，第一亞電池堆P及 第三亞電池堆R中的單電池110、 310的合計(jì)層疊數(shù)可以以適應(yīng)電池堆 100的整體輸出的方式進(jìn)行加減來調(diào)整。而且，第一亞電池堆P及第三 亞電池堆R中的單電池110、 310的各自的層疊數(shù)可以根據(jù)發(fā)電剛開始 或發(fā)電運(yùn)行中電池堆100的層疊方向的溫度偏差的實(shí)際情況，以減小 溫度偏差的方式進(jìn)行加減來調(diào)整。例如，可以構(gòu)成為第一亞電池堆P 中第一單電池110的層疊數(shù)為20個(gè)，第二亞電池堆Q中第二單電池 210的層疊數(shù)為10個(gè)，第三亞電池堆R中第三單電池310的層疊數(shù)為 20個(gè)。
電池堆100為所謂的內(nèi)部歧管型電池堆，以在層疊方向上貫通單 電池的周緣部的方式形成有陽極氣體供給歧管1921、 3921，陰極氣 體供給歧管1931、 3931，傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941，陽極氣體排出 歧管92E，陰極氣體排出歧管93E，及傳熱介質(zhì)排出歧管94E。
陽極氣體供給歧管被第一中間集電體52及第二中間集電體53分
22割為第一亞電池堆P及第三亞電池堆R的第一陽極氣體供給歧管1921 以及第二亞電池堆Q的第二陽極氣體供給歧管3921。而且，構(gòu)成為 通過第一及第二中間集電體52、53的陽極氣體供給開閉部1821的開閉， 而使它們連通及隔斷。第二陽極氣體供給歧管3921被形成為能夠連通 第一陽極氣體供給歧管1921及后述的陽極氣體導(dǎo)入通路2921兩者。這 里，第二陽極氣體供給歧管392I的第一中間集電體52側(cè)的端面，以使 第一中間集電體52夾在中間的方式，與第一亞電池堆P的第一陽極氣 體供給歧管1921的第一中間集電體52側(cè)的端面及陽極氣體導(dǎo)入通路 292I的第一中間集電體52側(cè)的端面相對而形成。而且，第二陽極氣體 供給歧管3921的第二中間集電體53側(cè)的端面，以使第二中間集電體 53夾在中間的方式，與第三亞電池堆R的第一陽極氣體供給歧管1921 的第二中間集電體53側(cè)的端面相對而形成。
陰極氣體供給歧管被第一中間集電體52及第二中間集電體53分 割為第一亞電池堆P及第三亞電池堆R的第一陰極氣體供給歧管1931 和第二亞電池堆Q的第二陰極氣體供給歧管3931。而且，被構(gòu)成為 通過第一及第二中間集電體52、53的陰極氣體供給開閉部1831的開閉， 使它們連通及隔斷。第二陰極氣體供給歧管3931被形成為能夠連通第 一陰極氣體供給歧管193I及后述的陰極氣體導(dǎo)入通路293I兩者。這里， 第二陰極氣體供給歧管3931的第一中間集電體52側(cè)的端面，以使第一 中間集電體52夾在中間的方式，與第一亞電池堆P的第一陰極氣體供 給歧管1931的第一中間集電體52側(cè)的端面及陰極氣體導(dǎo)入通路2931 的第一中間集電體52側(cè)的端面相對而形成。而且，第二陰極氣體供給 歧管3931的第二中間集電體53側(cè)的端面，以使第二中間集電體53夾 在中間的方式，與第三亞電池堆R的第一陰極氣體供給歧管1931的第 二中間集電體53側(cè)的端面相對而形成。
傳熱介質(zhì)供給歧管被第一中間集電體52及第二中間集電體53分 割為第一亞電池堆P及第三亞電池堆R的第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941 和第二亞電池堆Q的第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941。而且，被構(gòu)成為 通過第一及第二中間集電體52、53的傳熱介質(zhì)供給開閉部184I的開閉， 來使它們連通及隔斷。第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941被形成為能夠連通 第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941及后述的傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941兩者。這里，第二傳熱介質(zhì)供給歧管394I的第一中間集電體52側(cè)的端面，以使 第一中間集電體52夾在中間的方式，與第一亞電池堆P的第一傳熱介 質(zhì)供給歧管1941的第一中間集電體52側(cè)的端面及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路 294I的第一中間集電體52側(cè)的端面相對而形成。而且，第二傳熱介質(zhì) 供給歧管3941的第二中間集電體53側(cè)的端面，以使第二中間集電體 53夾在中間的方式，與第三亞電池堆R的第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941 的第二中間集電體53側(cè)的端面相對而形成。
第一亞電池堆P中，陽極氣體導(dǎo)入通路2921在層疊方向上貫通第 一亞電池堆P的周緣部并與第二陽極氣體供給歧管3921相連接而形 成。這里，第一中間集電體52的貫通孔2521中配設(shè)有陽極氣體導(dǎo)入開 閉部2821，被構(gòu)成為通過該開閉部2821的開閉而使兩者連通及隔斷。
第一亞電池堆P中，陰極氣體導(dǎo)入通路2931在層疊方向上貫通第 一亞電池堆P的周緣部并與第二陰極氣體供給歧管3931相連接而形 成。這里，第一中間集電體52的貫通孔253I中配設(shè)有陰極氣體導(dǎo)入幵 閉部2831，被構(gòu)成為通過該開閉部2831的開閉而使兩者連通及隔斷。
第一亞電池堆P中，傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941在層疊方向上貫通第 --亞電池堆P的周緣部并與第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941相連接而形 成。這里，在第一中間集電體52的貫通孔2541中配設(shè)有傳熱介質(zhì)導(dǎo)入 開閉部2841，被構(gòu)成為通過該開閉部2841的開閉而使兩者連通及隔斷。
在電池堆100的一個(gè)端板71上形成有6個(gè)供給口。即，形成有 與第一亞電池堆P的第一陽極氣體供給歧管1921連接的第一陽極氣體 供給口 1721，在第一亞電池堆P的陽極氣體導(dǎo)入通路292I的貫通部上 構(gòu)成的第二陽極氣體供給口 2721，與第一亞電池堆P的第一陰極氣體 供給歧管193I連接的第一陰極氣體供給口 1731，在第一亞電池堆P的 陰極氣體導(dǎo)入通路2931的貫通部上構(gòu)成的第二陰極氣體供給口 2731， 與第一亞電池堆P的第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941連接的第一傳熱介質(zhì) 供給口 1741，以及在第一亞電池堆P的傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941的貫通 部上構(gòu)成的第二傳熱介質(zhì)供給口 2741。
在第一陽極氣體供給歧管1921、第一陰極氣體供給歧管1931及第 一傳熱介質(zhì)供給歧管1941上分別構(gòu)成有供給口 1721、 1731、 1734。由 這樣的構(gòu)成，沒有必要經(jīng)過陽極氣體導(dǎo)入通路2921、陰極氣體導(dǎo)入通
24路2931及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941而向第一亞電池堆P及第三亞電池堆 R供給陽極氣體、陰極氣體及傳熱介質(zhì)。因此，可以將陽極氣體導(dǎo)入 通路2921、陰極氣體導(dǎo)入通路2931及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941的流路截 面積縮小到能夠通過第二亞電池堆Q的發(fā)電所需要的流量的大小。也 就是說，可以使電池堆100的結(jié)構(gòu)更加緊湊。
在電池堆100的另一個(gè)端板70上形成有3個(gè)供給口 。目卩，形成有 與第三亞電池堆R的陽極氣體排出歧管92E連接的陽極氣體排出口 72E，與第三亞電池堆R的陰極氣體排出歧管93E連接的陰極氣體排 出口 73E，及與第三亞電池堆R的傳熱介質(zhì)排出歧管94E連接的傳熱 介質(zhì)排出口 74E。由這樣的構(gòu)成，可以向外部排出電池堆100內(nèi)的陽極 氣體、陰極氣體及傳熱介質(zhì)。
接著，對電池堆100的電池堆端部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖2為大致地表示圖1的電池堆的一個(gè)端部結(jié)構(gòu)的部分分解立體圖。
緊固件82由螺栓82B、墊圈82W及螺母52N構(gòu)成。螺栓孔15在 層疊方向上貫通端部集電體50、 51、中間集電體52、 53、絕緣板60、 61、端板70、 71及第一到第三單電池110、 210、 310，分別在矩形平 面的4個(gè)角上形成。螺栓82B插入到螺栓孔15中，貫通電池堆100的 兩端間。在螺栓82B的兩端裝有墊圈82W及螺母82N。
而且，緊固件80也可以在墊圈和端板之間夾有彈性體來構(gòu)成。而 且，也可以構(gòu)成為延伸端板70、 71的緣部而使螺栓82B不貫通電池 堆100地平行于電池堆100的側(cè)方。
絕緣板60、 61及端板70、 71由電絕緣性材料形成。端部集電體 50、 51由示例為銅金屬這樣的導(dǎo)電性材料形成，分別形成有端子59。
陽極氣體排出口 72E、陰極氣體排出口 73E及傳熱介質(zhì)排出口 74E
由能夠與外部的配管連接的部件構(gòu)成。這里，如圖所示，由貫通孔和 安裝于其上的噴嘴構(gòu)成。也可以替代噴嘴而由示例為閥、蓋形螺母的 公知的機(jī)構(gòu)來形成。在另一個(gè)端板71上，也同樣構(gòu)成有第一及第二陽 極氣體供給口 1721、 2721、第一及第二陰極氣體供給口 1731、 2731及 第一及第二傳熱介質(zhì)供給口 1741、 2741 (參照圖1)。
在一個(gè)絕緣板60上在層疊方向上貫通而形成有與各排出口 72E、說73E、 74E分別連接的貫通孔62E、 63E、 64E。在另一個(gè)絕緣板61上 形成有與各供給口 1721、 1731、 1741、 2721、 2731、 274I分別連接的貫 通孔1621、 1631、 1641、 2621、 2631、 2641 (參照圖l)。
在一個(gè)端部集電體50上，在層疊方向上貫通而形成有連接絕緣 板60的貫通孔62E和陽極氣體排出歧管92E的貫通孔52E，連接貫通 孔63E和陰極氣體排出歧管93E的貫通孔53E，及連接貫通孔64E和 傳熱介質(zhì)排出歧管94E的貫通孔54E。在另一個(gè)端部集電體51上也形 成有分別連接各供給口 1721、 1731、 1741、 2721、 2731、 2741和各供給 歧管1921、 1931、 1941及各導(dǎo)入通路2921、 2931、 2941的貫通孔1521、 1531、 1541、 2521、 2531、 2541 (參照圖1)。
因此，由于不在集電體51上形成與第一亞電池堆P的陽極氣體排 出歧管92E、陰極氣體排出歧管93E及傳熱介質(zhì)排出歧管94E連接的 貫通孔，所以，由集電體51構(gòu)成這些排出歧管的終止端。同樣地，由 于在集電體50上不形成與第三亞電池堆R的第一陽極氣體供給歧管 1921、第一陰極氣體供給歧管1931、第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941連接 的貫通孔，所以，由集電體50構(gòu)成這些供給歧管的終止端。
而且，圖2中，在第三亞電池堆R的最端部的第三單電池310的 第三陰極隔板39C的外表面上沒有形成傳熱介質(zhì)流路溝槽36。而且， 雖未圖示，但位于第一亞電池堆的最端部的第一陽極隔板的外表面上 也沒有形成傳熱介質(zhì)流路溝槽。
接著，對第一亞電池堆P中第一單電池110的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖3為大致地表示圖1的第一亞電池堆中層疊的第一單電池的結(jié)
構(gòu)的部分分解立體圖。
如圖3所示，第一單電池110通過由一對平板狀的第一陽極隔板 19A及第一陰極隔板19C (將兩者統(tǒng)稱為隔板)夾住第一 MEA部件17 而構(gòu)成。
在第一陽極隔板19A的周緣部上，在層疊方向上貫通地形成有第 一陽極氣體供給歧管孔1221、第一陰極氣體供給歧管孔1231、第一傳 熱介質(zhì)供給歧管孔1241、陽極氣體排出歧管孔22E、陰極氣體排出歧 管孔23E、傳熱介質(zhì)排出歧管孔24E及貫通孔2221、 2231、 2241。
在第一陰極隔板19C的周緣部上，在層疊方向上貫通地形成有第
26一陽極氣體供給歧管孔1321、第一陰極氣體供給歧管孔1331、第一傳 熱介質(zhì)供給歧管孔1341、陽極氣體排出歧管孔32E、陰極氣體排出歧 管孔33E、傳熱介質(zhì)排出歧管孔34E及貫通孔2321、 2331、 2341。
在第一MEA部件17的周緣部上，在層疊方向上貫通地形成有第 一陽極氣體供給歧管孔1121、第一陰極氣體供給歧管孔1131、第一傳 熱介質(zhì)供給歧管孔1141、陽極氣體排出歧管孔12E、陰極氣體排出歧 管孔13E、傳熱介質(zhì)排出歧管孔14E及貫通孔2121、 2131、 2141。
在第一亞電池堆P中，第一陽極氣體供給歧管孔1121、 1221、 1321 相連通而形成第一陽極氣體供給歧管1921。
在第一亞電池堆P中，第一陰極氣體供給歧管孔1131、 1231、 1331 相連通而形成第一陰極氣體供給歧管1931。
在第一亞電池堆P中，第一傳熱介質(zhì)供給歧管孔1141、 1241、 1341 相連通而形成第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941。
在第一亞電池堆P中，貫通孔2121、 2221、 232I相連通而形成陽 極氣體導(dǎo)入通路2921。
在第一亞電池堆P中，貫通孔2131、 2231、 233I相連通而形成陰 極氣體導(dǎo)入通路2931。
在第一亞電池堆P中，貫通孔2141、 2241、 234I相連通而形成傳 熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941。
在第一亞電池堆P中，陽極氣體排出歧管孔12E、 22E、 32E相連 通而形成陽極氣體排出歧管92E。
在第一亞電池堆P中，陰極氣體排出歧管孔13E、 23E、 33E相連 通而形成陰極氣體排出歧管93E。
在第一亞電池堆P中，傳熱介質(zhì)排出歧管孔14E、 24E、 34E相連 通而形成傳熱介質(zhì)排出歧管94E。
在此，第一陽極氣體供給歧管1921與陽極氣體導(dǎo)入通路2921平行 且接近地形成。由此，可以容易地使它們和后述的第二亞電池堆Q的 第二陽極氣體供給歧管3921連通。
第一陰極氣體供給歧管193I和陰極氣體導(dǎo)入通路293I平行且接近
地形成。由此，可以容易地將它們和后述的第二亞電池堆Q的第二陰 極氣體供給歧管393I連通。第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941和傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941平行且接近 地形成。由此，可以容易地將它們和后述的第二亞電池堆Q的第二傳 熱介質(zhì)供給歧管3941連通。
而且，在第一陽極隔板19A的內(nèi)面上，以連接第一陽極氣體供給 歧管孔1221和陽極氣體排出歧管孔22E之間的方式形成有陽極氣體流 路溝槽(陽極氣體流路)21。在第一單電池110的組裝狀態(tài)下，陽極 氣體流路溝槽21在與MEA5相接觸的區(qū)域內(nèi)形成為蛇形(serpentine) 狀。在第一陰極隔板19C的內(nèi)面上，以連接第一陰極氣體供給歧管孔 1331和陰極氣體排出歧管孔33E之間的方式形成有陰極氣體流路溝槽 (陰極氣體流路)31。在第一單電池110的組裝狀態(tài)下，陰極氣體流 路溝槽31在與MEA5相接觸的區(qū)域內(nèi)形成為蛇形狀。由這樣的結(jié)構(gòu)， 在第一單電池110的組裝狀態(tài)下，第一陽極氣體供給歧管1921的陽極 氣體向第一單電池110內(nèi)供給，第一陰極氣體供給歧管1931的陰極氣 體向第一單電池110內(nèi)供給。
在此，對第一到第三單電池內(nèi)共同的反應(yīng)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖4 為表示圖3的單電池結(jié)構(gòu)的主要部分的剖面圖。圖4中，示例了第一 單電池110，但第二單電池210及第三單電池310也是同樣的結(jié)構(gòu)。
第一 MEA部件17通過由一對第一密封墊(框體)16夾住沿著 MEA5的周緣部延伸的高分子電解質(zhì)膜而構(gòu)成。因此，MEA5在第一 密封墊16的中央開口部(框內(nèi))的兩面上露出。而且，第一密封墊16 的材質(zhì)為具有抗環(huán)境性的彈性物質(zhì)，作為示例，優(yōu)選氟類橡膠。
MEA5被構(gòu)成為具有高分子電解質(zhì)膜1和在它的兩個(gè)面上層疊構(gòu) 成的一對電極。具體而言，MEA5被構(gòu)成為具有由被認(rèn)為有選擇性 透過氫離子的離子交換膜形成的高分子電解質(zhì)膜1，和在高分子電解質(zhì) 膜1的周緣部的內(nèi)側(cè)的部分的兩個(gè)面上形成的一對電極層。陽極側(cè)的 電極層被構(gòu)成為具備在高分子電解質(zhì)膜1的一個(gè)面上配設(shè)的陽極側(cè) 催化劑層2A，和在陽極側(cè)催化劑層2A的外表面上配設(shè)的陽極側(cè)氣體 擴(kuò)散層4A。陰極側(cè)的電極層被構(gòu)成為具備在高分子電解質(zhì)膜l的另 一個(gè)面上配設(shè)的陰極側(cè)催化劑層2C，和在陰極側(cè)催化劑層2C的外表 面上配設(shè)的陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層4C。在此，催化劑層2A、 2C以擔(dān)載有 鉑族金屬催化劑的碳粉末為主要成分。氣體擴(kuò)散層4A、 4C具有兼具透氣性和電子傳導(dǎo)性的多孔結(jié)構(gòu)。
高分子電解質(zhì)膜1優(yōu)選由全氟磺酸形成的膜。例如，示例杜邦公
司制的Nafion (注冊商標(biāo))膜。而且， 一般而言，MEA5通過依次涂 布、轉(zhuǎn)印、熱壓等方法在高分子電解質(zhì)膜上形成催化劑層2A、 2C及 氣體擴(kuò)散層4A、 4C而制造?；蚴?，也可以利用這樣制造得到的MEA5
的市售品。
第一陽極隔板19A及第一陰極隔板19C (以下，將兩者統(tǒng)稱為隔 板)由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。例如，由石墨板、浸漬了酚醛樹脂的石墨板、 金屬板形成。因此，MEA5中產(chǎn)生的電能導(dǎo)通了氣體擴(kuò)散層4A、 4C 及隔板19A、 19C，因而可以向外部取出。
由于MEA部件17分別與第一陽極隔板19A及第一陰極隔板19C 的內(nèi)面相接觸，所以MEA部件17成為陽極氣體流路溝槽21及陰極氣 體流路溝槽31的溝槽蓋。進(jìn)而，MEA5的陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層4A與第 一陽極隔板19A的內(nèi)面的中央部相接觸。即，第一陽極隔板19A的陽 極氣體流路溝槽21與陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層4A相接觸。由此，陽極氣體 流路溝槽21內(nèi)流通的陽極氣體不會向外部泄漏，而向多孔的陽極側(cè)氣 體擴(kuò)散層4A內(nèi)部擴(kuò)散并滲入，直到到達(dá)陽極側(cè)催化劑層2A。同樣地， 第一陰極隔板19C的陰極氣體流路溝槽31與陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層4C相 接觸。由此，陰極氣體流路溝槽31內(nèi)流通的陰極氣體不會向外部泄漏， 而向多孔的陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層4C內(nèi)部擴(kuò)散并滲入，直到到達(dá)陰極側(cè)催 化劑層2C。于是，可以進(jìn)行電池反應(yīng)。
接著，對第一亞電池堆P內(nèi)的第一單電池110間的層疊部(傳熱 部)進(jìn)行說明。
圖5為表示圖3的第一亞電池堆的第一單電池之間的層疊部的分 解立體圖。
如圖5所示，在第一陽極隔板19A的外表面上，以連接第一傳熱 介質(zhì)供給歧管孔1241和傳熱介質(zhì)排出歧管孔24E之間的方式形成有傳 熱介質(zhì)流路溝槽(傳熱介質(zhì)流路)26。傳熱介質(zhì)流路溝槽26形成為在 整個(gè)外表面的中央部蜿蜒的蛇形形狀。同樣地，在第一陰極隔板19C 的外表面上，以連接第一傳熱介質(zhì)供給歧管孔134I和傳熱介質(zhì)排出歧 管孔34E之間的方式形成有傳熱介質(zhì)流路溝槽(傳熱介質(zhì)流路)36。傳熱介質(zhì)流路溝槽36形成為在整個(gè)外表面的中央部蜿蜒的蛇形形狀。
而且，在第一單電池110的層疊狀態(tài)下，傳熱介質(zhì)流路溝槽26和傳熱 介質(zhì)流路溝槽36相接合，而形成由傳熱介質(zhì)流路溝槽26和傳熱介質(zhì) 流路溝槽36構(gòu)成的傳熱介質(zhì)流路。而且，第一陽極隔板19A的外表面 及第一陰極隔板19C的外表面被形成為由具有耐熱性的密封結(jié)構(gòu)(未 圖示)密封傳熱介質(zhì)流路溝槽26、 36的周圍。由這樣的結(jié)構(gòu)，傳熱介 質(zhì)不會向外部泄露而在層疊部中流通，可以更加良好地進(jìn)行與第一單 電池110的熱交換。
接著，對第二亞電池堆Q中第二單電池210的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。 第二亞電池堆Q以位于第一亞電池堆P的第一陽極氣體供給歧管 1921及陽極氣體導(dǎo)入通路2921的延長線上的方式形成有第二陽極氣體 供給歧管3921，以位于第一亞電池堆P的第一陰極氣體供給歧管1931 及陰極氣體導(dǎo)入通路2931的延長線上的方式形成有第二陰極氣體供給 歧管3931，以位于第一亞電池堆P的第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941及傳 熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941的延長線上的方式形成有第二傳熱介質(zhì)供給歧管 3941。第二單電池210是以第一單電池110為基礎(chǔ)并更改一部分而構(gòu)成。 以下，對第二單電池210和第一單電池IIO的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
圖6為表示圖1的第二亞電池堆中層疊的第二單電池的層疊結(jié)構(gòu)
的部分分解立體圖。
如圖6所示，第二單電池210被構(gòu)成為由一對平板狀的第二陽極 隔板29A及第二陰極隔板29C夾住第二 MEA部件27。
在第二隔板29A的周緣部上，在層疊方向上貫通而形成有第二陽 極氣體供給歧管孔3221、第二陰極氣體供給歧管孔3231、第二傳熱介 質(zhì)供給歧管孔3241、陽極氣體排出歧管孔22E、陰極氣體排出歧管孔 23E以及傳熱介質(zhì)排出歧管孔24E。
在第二陰極隔板29C的周緣部上，在層疊方向上貫通而形成有第 二陽極氣體供給歧管孔3321、第二陰極氣體供給歧管孔3331、第二傳 熱介質(zhì)供給歧管孔3341、陽極氣體排出歧管孔32E、陰極氣體排出歧 管孔33E以及傳熱介質(zhì)排出歧管孔34E。
在第二 MEA部件27的周緣部上，在層疊方向上貫通而形成有第 二陽極氣體供給歧管孔3121、第二陰極氣體供給歧管孔3131、第二傳熱介質(zhì)供給歧管孔3141、陽極氣體排出歧管孔12E、陰極氣體排出歧 管孔13E以及傳熱介質(zhì)排出歧管孔14E。
在第二亞電池堆Q中，第二陽極氣體供給歧管孔3121、 3221、 3321 相連通而形成第二陽極氣體供給歧管3921。
在第二亞電池堆Q中，第二陰極氣體供給歧管孔3131、 3231、 3331 相連通而形成第二陰極氣體供給歧管3931。
在第二亞電池堆Q中，第二傳熱介質(zhì)供給歧管孔3141、 3241、 3341 相連通而形成第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941。
而且，在第二陽極隔板29A的內(nèi)面上，以連接第二陽極氣體供給 歧管孔3221和陽極氣體排出歧管孔22E之間的方式形成有陽極氣體流 路溝槽(陽極氣體流路)21。同樣地，在第二陰極隔板29C的內(nèi)面上， 以連接第二陰極氣體供給歧管孔3331和陰極氣體排出歧管孔33E之間 的方式形成有陰極氣體流路溝槽(陰極氣體流路)31。由這樣的結(jié)構(gòu)， 在第二單電池210的組裝狀態(tài)下，第二陽極氣體供給歧管3921的陽極 氣體向第二單電池210內(nèi)供給，第二陰極氣體供給歧管3931的陰極氣 體向第二單電池210內(nèi)供給。
接著，對第二亞電池堆Q內(nèi)的第二單電池210間的層疊部(傳熱 部)進(jìn)行說明。
圖7為表示圖6的第二亞電池堆的第二單電池之間的層疊部的分 解立體圖。
如圖7所示，在第二陽極隔板29A的外表面上，以連接第二傳熱 介質(zhì)供給歧管孔3241和傳熱介質(zhì)排出歧管孔24E之間的方式形成有傳 熱介質(zhì)流路溝槽(傳熱介質(zhì)流路)26。而且，在第二陰極隔板29C的 外表面上，以連接第二傳熱介質(zhì)供給歧管孔3341和傳熱介質(zhì)排出歧管 孔34E之間的方式形成有傳熱介質(zhì)流路溝槽(傳熱介質(zhì)流路)36。由 這樣的結(jié)構(gòu)，傳熱介質(zhì)不會向外部泄露而在層疊部中流通，可以更加 良好地進(jìn)行與第二單電池210之間的熱交換。
接著，對第三亞電池堆R中的第三單電池310的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。 圖8表示在圖1的第三亞電池堆中層疊的第三單電池的層疊結(jié)構(gòu) 的部分分解立體圖。圖9為表示圖8的第三亞電池堆的第三單電池之 間的層疊部的分解立體圖。如圖8及圖9所示，第三亞電池堆R的第三單電池310除了沒有 形成貫通孔2121、 2131、 2141、 2221、 2231、 3341、 2321、 2331、 2341
以外，與第一亞電池堆P的第一單電池iio相同。
因此，與第一亞電池堆P同樣地，在第三亞電池堆R上形成有第 一陽極氣體供給歧管1921、第一陰極氣體供給歧管193I及第一傳熱介 質(zhì)供給歧管1941。但是，沒有形成陽極氣體導(dǎo)入通路2921、陰極氣體 導(dǎo)入通路2931及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941。
第三單電池310被構(gòu)成為由一對平板狀的第三陽極隔板39A及第 三陰極隔板39C夾住第三MEA部件37。
在第三單電池310的組裝狀態(tài)下，向第三單電池310內(nèi)供給第一 陽極氣體供給歧管1921的陽極氣體，向第三單電池310內(nèi)供給第一陰 極氣體供給歧管1931的陰極氣體。
接著，對第三亞電池堆R內(nèi)的第三單電池310間的層疊部(傳熱 部)進(jìn)行說明。
如圖9所示，在第三陽極隔板39A的外表面上，以連接第一傳熱 介質(zhì)供給歧管孔1241和傳熱介質(zhì)排出歧管孔24E之間的方式形成有傳 熱介質(zhì)流路溝槽(傳熱介質(zhì)流路)26。而且，在第三陰極隔板39C的 外表面上，以連接第一傳熱介質(zhì)供給歧管孔134I和傳熱介質(zhì)排出歧管 孔34E之間的方式形成有傳熱介質(zhì)流路溝槽(傳熱介質(zhì)流路)36。由 這樣的結(jié)構(gòu)，傳熱介質(zhì)不會向外部泄露而在層疊部中流通，可以更加 良好地進(jìn)行和第三單電池310之間的熱交換。
由以上的第一到第三亞電池堆P、 Q、 R的結(jié)構(gòu)，第一陽極氣體供 給歧管1921、第一陰極氣體供給歧管1931及第一傳熱介質(zhì)供給歧管 1941分別通過第一單電池110及第三單電池310內(nèi)的陽極氣體流路溝 槽21、陰極氣體流路溝槽31及傳熱介質(zhì)流路溝槽26、 36，而與陽極 氣體排出歧管92E、陰極氣體排出歧管93E及傳熱介質(zhì)排出歧管94E 相連接。而且，第二陽極氣體供給歧管3921、第二陰極氣體供給歧管 3931及第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941分別通過第二單電池210內(nèi)的陽極 氣體流路溝槽21、陰極氣體流路溝槽31及傳熱介質(zhì)流路溝槽26、 36， 而與陽極氣體排出歧管92E、陰極氣體排出歧管93E及傳熱介質(zhì)排出 歧管94E相連接。接著，對在第一亞電池堆P及第二亞電池堆Q之間配設(shè)的第一中
間集電體52進(jìn)行說明。
圖10為大致地表示圖1的第一中間集電體的結(jié)構(gòu)的立體圖。
如圖10所示，與端部集電體50、 51同樣地，第一中間集電體52 具有矩形的平板形狀，由示例為銅金屬這樣的導(dǎo)電性材料形成，側(cè)面 上形成有端子59。
而且，在第一中間集電體52的周緣部上，分別在層疊方向上貫通 而形成有貫通孔1521、 1531、 1541、 2521、 2531、 2541。
貫通孔1521被形成為連通第一亞電池堆P的第一陽極氣體供給歧 管192I和第二亞電池堆Q的第二陽極氣體供給歧管3921。
貫通孔2521被形成為連通第一亞電池堆P的陽極氣體導(dǎo)入通路 2921和第二亞電池堆Q的第二陽極氣體供給歧管3921。換言之，陽極 氣體導(dǎo)入通路292I在單電池110、310的層疊方向上貫通一對端部亞電 池堆P、 R的任一個(gè)的周緣部，而與中央部亞電池堆Q的第二陽極氣 體供給歧管3921相連接。
貫通孔52E被形成為連通第一亞電池堆P的陽極氣體排出歧管 92E和第二亞電池堆Q的陽極氣體排出歧管92E。
貫通孔1531被形成為連通第一亞電池堆P的第一陰極氣體供給歧 管1931和第二亞電池堆Q的第二陰極氣體供給歧管3931。
貫通孔2531被形成為連通第一亞電池堆P的陰極氣體導(dǎo)入通路 2931和第二亞電池堆Q的第二陰極氣體供給歧管3931。換言之，陰極 氣體導(dǎo)入通路293I在單電池110、310的層疊方向上貫通一對端部亞電 池堆P、 R的任一個(gè)的周緣部，而與中央部亞電池堆Q的第二陰極氣 體供給歧管3931相連接。
貫通孔53E被形成為連通第一亞電池堆P的陰極氣體排出歧管 93E和第二亞電池堆Q的陰極氣體排出歧管93E。
貫通孔1541被形成為連通第一亞電池堆P的第一傳熱介質(zhì)供給歧 管1941和第二亞電池堆Q的第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941。
貫通孔2541被形成為連通第一亞電池堆P的傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路 2941和第二亞電池堆Q的第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941。換言之，傳熱 介質(zhì)導(dǎo)入通路294I在單電池110、310的層疊方向上貫通一對端部亞電
33池堆P、 R的任一個(gè)的周緣部，而與中央部亞電池堆Q的第二傳熱介
質(zhì)供給歧管394I相連接。
貫通孔54E被形成為連通第一亞電池堆P的傳熱介質(zhì)排出歧管 94E和第二亞電池堆Q的傳熱介質(zhì)排出歧管94E。
而且，貫通孔152I上構(gòu)成有陽極氣體供給開閉部1821，貫通孔1531 上構(gòu)成有陰極氣體供給開閉部1831，貫通孔1541上構(gòu)成有傳熱介質(zhì)供 給開閉部1S41，貫通孔2521上構(gòu)成有陽極氣體導(dǎo)入開閉部2821，貫通 孔2531上構(gòu)成有陰極氣體導(dǎo)入開閉部2831，貫通孔2541上構(gòu)成有傳熱 介質(zhì)導(dǎo)入開閉部2841。
這些開閉部1821、 1831、 1841、 2821、 2831、 284I具有相同的結(jié)構(gòu)。
即，開閉部1821、 1831、 1841、 2821、 2831、 284I由閥芯57、閥桿 58、軸承部56以及未圖示的旋轉(zhuǎn)裝置構(gòu)成。
閥芯57為，其主面具有與各貫通孔1521、 1531、 1541、 2521、 2531、 254I的延伸方向的剖面大致相同的形狀。因此，可以由閥芯57來閉塞 各貫通孔1521、 1531、 1541、 2521、 2531、 2541。
在閥芯57上裝有閥桿58，使閥芯57在各貫通孔1521、 1531、 1541、 2521、 2531、 2541內(nèi)以閥桿58為旋轉(zhuǎn)軸來旋轉(zhuǎn)。也就是說，閥桿58 以在閥芯57的對稱軸上延伸的方式與閥芯57連接。
而且，閥桿58自第一中間集電體52的側(cè)面氣密性地貫通各貫通 孔1521、 1531、 1541、 2521、 2531、 2541而裝于閥芯57上。
軸承部56構(gòu)成于閥桿58和第一中間集電體52之間。在軸承部56 的內(nèi)部構(gòu)成有以橡膠等彈性物質(zhì)作為密封部件的公知的密封部(未圖 示)。
而且，閥芯57、閥桿58與第一中間集電體52電絕緣。即，閥芯 57及閥桿58由用耐熱性樹脂進(jìn)行涂層的金屬材料、或示例為特氟隆 (Teflon)(注冊商標(biāo))的電絕緣性材料構(gòu)成。由此，可以防止從第一 中間集電體52向開閉部的漏電。
旋轉(zhuǎn)裝置為可以以規(guī)定的角度旋轉(zhuǎn)軸體的公知的旋轉(zhuǎn)裝置。在此， 被構(gòu)成為具有與閥桿58連接的步進(jìn)電動機(jī)?；蚴?，可以具有裝于閥桿 58的軸端的臂部件和裝于懸臂部件上的驅(qū)動器而構(gòu)成。
通過陽極氣體供給開閉部1821的開閉，第一陽極氣體供給歧管1921可以與第二亞電池堆Q的第二陽極氣體供給歧管3921連通及隔 斷。
通過陰極氣體供給開閉部1831的開閉，第一陰極氣體供給歧管 1931可以與第二亞電池堆Q的第二陰極氣體供給歧管3931連通及隔斷。
通過陰極氣體導(dǎo)入開閉部2831的開閉，陰極氣體導(dǎo)入通路2931 可以與第二亞電池堆Q的第二陰極氣體供給歧管3931連通及隔斷。
通過傳熱介質(zhì)供給開閉部1841的開閉，第一傳熱介質(zhì)供給歧管 1941可以與第二亞電池堆Q的第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941連通及隔
通過傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開閉部2841的開閉，傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路2941 可以與第二亞電池堆Q的第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941連通及隔斷。
接著，對配設(shè)于第二亞電池堆Q及第三亞電池堆R之間的第二中 間集電體53進(jìn)行說明。
圖11為大致地表示圖1的第二中間集電體的結(jié)構(gòu)的立體圖。
如圖11所示，第二中間集電體53具有和第一 中間集電體52同樣 的形狀及結(jié)構(gòu)。但是，在一部分貫通孔2521、 2531、 2541沒有形成的 方面，與第一中間集電體52不同。
艮口，通過在第二中間集電體53上構(gòu)成的陽極氣體供給開閉部1821 的開閉，第二亞電池堆Q的第二陽極氣體供給歧管392I可以與第三亞 電池堆R的第一陽極氣體供給歧管192I連通及隔斷。而且，通過在第 二中間集電體53上構(gòu)成的陰極氣體供給開閉部1831的開閉，第二亞電 池堆Q的第二陰極氣體供給歧管393I可以與第三亞電池堆R的第一陰 極氣體供給歧管1931連通及隔斷。進(jìn)而，通過在第二中間集電體53 上構(gòu)成的傳熱介質(zhì)供給開閉部1841的開閉，第二亞電池堆Q的第二傳 熱介質(zhì)供給歧管3941可以與第三亞電池堆R的第一陰極氣體供給歧管 1941連通及隔斷。
接著，對使用電池堆100的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行舉例說明。
圖12為大致地表示使用圖1的電池堆的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
如圖12所示，第一陽極氣體供給口 1721及第二陽極氣體供給口2721上連接有構(gòu)成為可以切換向它們的供給的陽極氣體供給系統(tǒng)421。 在此，陽極氣體供給系統(tǒng)42I在向第一陽極氣體供給口 1721及第二陽 極氣體供給口 2721的支路上配設(shè)有切換裝置42V而構(gòu)成。通過切換裝 置42V的切換動作，可以切換陽極氣體的供給對象。
第一陰極氣體供給口 173I及第二陰極氣體供給口 273I上連接有被 構(gòu)成為可以切換向它們的供給的陽極氣體供給系統(tǒng)431。在此，陰極氣 體供給系統(tǒng)431在朝向第一陰極氣體供給口 1731及第二陰極氣體供給 口 2731的支路上配設(shè)有切換裝置43V而構(gòu)成。通過切換裝置43V的切 換動作，可以切換陰極氣體的供給對象。
第一傳熱介質(zhì)供給口 H4I及第二傳熱介質(zhì)供給口 274I上連接有被 構(gòu)成為可以切換向它們的供給的傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441。在此，傳熱介 質(zhì)供給系統(tǒng)441在朝向第一傳熱介質(zhì)供給口 1741及第二傳熱介質(zhì)供給 口 2741的支路上配設(shè)有切換裝置44V而構(gòu)成。通過切換裝置44V的切 換動作，可以切換傳熱介質(zhì)的供給對象。
而且，傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441被構(gòu)成為可以調(diào)整傳熱介質(zhì)的供給溫 度。例如，傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441優(yōu)選為具有熱水儲水箱的冷卻水系統(tǒng)D
切換裝置42V、 43V、 44V中使用三通閥。或是，也可以在各供給 口 1721、 2721、 1731、 2731、 1741、 2741上配設(shè)開閉閥來構(gòu)成。
而且，傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)44I中配設(shè)有檢測向第一傳熱介質(zhì)供給 口 1741供給的傳熱介質(zhì)的供給溫度的第一溫度檢測裝置144，及檢測 向第二傳熱介質(zhì)供給口 2741供給的傳熱介質(zhì)的供給溫度的第二溫度檢 測裝置244。
陽極氣體排出部72E上連接有陽極氣體排出系統(tǒng)42E。陰極氣體 排出部73E上連接有陰極氣體排出系統(tǒng)43E。傳熱介質(zhì)排出口 74E上 連接有傳熱介質(zhì)排出系統(tǒng)44E。而且，傳熱介質(zhì)排出系統(tǒng)44E上構(gòu)成 有檢測從傳熱介質(zhì)排出口 74E排出的傳熱介質(zhì)的排出溫度的第三溫度 檢測裝置344。
而且，第一到第三溫度檢測裝置144、 244、 344由熱電偶這樣的 公知的溫度檢測裝置構(gòu)成。
在此，陽極氣體供給系統(tǒng)421、陰極氣體供給系統(tǒng)43I及傳熱介質(zhì) 供給系統(tǒng)441分別具有示例為配管及泵這樣的供給裝置(未圖示)來構(gòu)
36成。作為優(yōu)選的陽極氣體A，示例有氫氣、或是以烴為原料的通過水 蒸氣重整反應(yīng)生成的重整氣體。作為優(yōu)選的陰極氣體C，示例有氧氣、 或是空氣。作為優(yōu)選的傳熱介質(zhì)W，示例有水、硅油。
控制裝置200被構(gòu)成為控制各供給系統(tǒng)421、 431、 44I及各開閉 部1821、 2821、 1831、 2831、 1841、 2841，同時(shí)，取得第一到第三溫度 檢測裝置144、 244、 344的檢測信號而控制切換裝置42V、 43V、 44V。
控制裝置200由微型電子計(jì)算機(jī)等運(yùn)算裝置構(gòu)成。
接著，對如以上構(gòu)成的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的 運(yùn)行動作進(jìn)行舉例說明。以下的運(yùn)行動作通過控制裝置200來控制。
圖13為以圖12的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行動作為例表示的流程圖。
首先，控制裝置200接收發(fā)電開始指令信號并進(jìn)行控制來只向第 二亞電池堆Q供給陽極氣體、陰極氣體及傳熱介質(zhì)。
艮P，在步驟S1中，關(guān)閉第一及第二中間集電體52、 53的陽極氣 體供給開閉部1821、陰極氣體供給開閉部183I及傳熱介質(zhì)供給開閉部 1841，打開第一中間集電體52的陽極氣體導(dǎo)入開閉部2821、陰極氣體 導(dǎo)入開閉部2831及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開閉部2841。而且，將切換裝置42V、 43V、 44V以分別向第二陽極氣體供給口 2721、第二陰極氣體供給口 2731及第二傳熱介質(zhì)供給口 2741供給的方式進(jìn)行切換(在圖12中向 II側(cè)切換)。
接著，在歩驟(中央部預(yù)熱步驟)S2中，控制裝置200向第二傳 熱介質(zhì)供給口 2741供給傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441的傳熱介質(zhì)。此時(shí)，傳 熱介質(zhì)供給系統(tǒng)44I供給發(fā)電運(yùn)行時(shí)的電池堆100的溫度程度的傳熱介 質(zhì)。由此，傳熱介質(zhì)在第二亞電池堆(中央部亞電池堆)Q中流通并 預(yù)熱第二亞電池堆Q。
在步驟(第一判定步驟)S3中，控制裝置200取得第三溫度檢測 裝置344檢測出的排出溫度T3。然后，將控制裝置200中預(yù)先存儲的 第1判定溫度Dl和排出溫度T3進(jìn)行比較。而且，如果排出溫度T3 在第1判定溫度D1以上，則進(jìn)入步驟S4。由此，可以判斷第二亞電 池堆Q預(yù)熱結(jié)束。
在步驟(中央部發(fā)電步驟)S4中，控制裝置200分別向第二陽極 氣體供給口 2721及第二陰極氣體供給口 2731供給陽極氣體供給系統(tǒng)42I及陰極氣體供給系統(tǒng)43I的陽極氣體及陰極氣體。由此，可以在第
一中間集電體52及第二中間集電體53間得到發(fā)電輸出。由這樣的運(yùn) 行方法，由于只將第二亞電池堆Q加熱，所以可以使第二亞電池堆Q 更早地開始發(fā)電。
在步驟(整體預(yù)熱步驟)S5中，傳熱介質(zhì)切換為在電池堆100整 體中流通。即，控制裝置200把傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441的切換裝置44V 切換為向第一傳熱介質(zhì)供給口 1741供給(在圖12中向I側(cè)切換)。而 且，打開第一及第二中間集電體52、 53的傳熱介質(zhì)供給開閉部1841。 由此，傳熱介質(zhì)在第一到第三亞電池堆P、 Q、 R中流通并預(yù)熱第一及 第三亞電池堆P、 R。由這樣的運(yùn)行方法，由于可以在使第二亞電池堆 Q的發(fā)電繼續(xù)的同時(shí)進(jìn)行第一及第三亞電池堆P、 R的預(yù)熱，所以可以 平穩(wěn)地向整體發(fā)電過渡。
而且，在步驟S5中，關(guān)閉第一中間集電體52的傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開 閉部284L由此，可以自第二傳熱介質(zhì)供給歧管394I隔離傳熱介質(zhì)導(dǎo) 入通路2941。
在步驟(第二判定步驟)S6中，控制裝置200取得第三溫度檢測 裝置檢測出的排出溫度T3。然后，將控制裝置200中預(yù)先儲存的第2 判定溫度D2和排出溫度T3進(jìn)行比較。并且，如果排出溫度T3在第2 判定溫度D2以上，則進(jìn)入步驟S7。由此，可以判斷第一及第三亞電 池堆P、 R是否被充分預(yù)熱。
在步驟(整體發(fā)電步驟)S7中，控制裝置200把陽極氣體供給系 統(tǒng)421及陰極氣體供給系統(tǒng)431的切換裝置42V、 43V切換為向第一陽 極氣體供給口 172I及第一陰極氣體供給口 1731供給(在圖12中向I 側(cè)切換)。而且，打開第一及第二中間集電體52、 53的陽極氣體供給 開閉部1821及陰極氣體供給開閉部1831。由此，電池堆100內(nèi)的陽極 氣體及陰極氣體在第一到第三亞電池堆P、 Q、 R中流通。進(jìn)而，控制 裝置200把燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電端從第一及第二中間集電體52、 53之 間切換到端部集電體50、 51之間。由此，開始電池堆100的第一到第 三亞電池堆P、 Q、 R中的發(fā)電(整體發(fā)電)。
而且，在步驟S7中，關(guān)閉第一中間集電體52的陽極氣體導(dǎo)入開 閉部2821及陰極氣體導(dǎo)入開閉部2831。由此，可以從第二陽極氣體供給歧管392I及第二陰極氣體供給歧管393I的流路隔離陽極氣體導(dǎo)入通 路2921及陰極氣體導(dǎo)入通路2931。
接著，以如上述構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電輸出的從整體發(fā)電運(yùn) 行向中央部發(fā)電運(yùn)行的運(yùn)行切換動作為示例進(jìn)行說明。以下的運(yùn)行切 換動作由控制裝置200控制。
圖14為以圖12的燃料電池系統(tǒng)的從整體發(fā)電運(yùn)行到中央部發(fā)電 運(yùn)行的運(yùn)行切換動作為例進(jìn)行表示的流程圖。
首先，在整體發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)(圖13的步驟S7)中，控制裝置200 接收運(yùn)行切換指令信號，進(jìn)入步驟IOI。
在步驟SIOI中，控制裝置200把燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電端從端部集 電體50、 51之間切換到第一及第二中間集電體52、 53之間。由此， 開始電池堆100的第二亞電池堆Q中的發(fā)電(中央部發(fā)電)。但是，照 這樣下去，會向第一及第三亞電池堆P、 R沒有必要地持續(xù)供給陽極氣 體、陰極氣體及傳熱介質(zhì)，在運(yùn)行效率方面還有改善的余地。此外， 第一單電池110及第三單電池310的電位持續(xù)上升，第一及第三MEA 部件17、 37的MEA5的性能有可能惡化。
于是，在步驟(中央部發(fā)電步驟)S102中，控制裝置200把陽極 氣體供給系統(tǒng)421、陰極氣體供給系統(tǒng)431及傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441的 切換裝置42V、 43V及44V切換為分別向第二陽極氣體供給口 2721、 第二陰極氣體供給口 2731及第二傳熱介質(zhì)2741供給(在圖12中向II 側(cè)切換)。而且，分別打開第一中間集電體52的陽極氣體導(dǎo)入幵閉部 2821、陰極氣體導(dǎo)入開閉部2831及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開閉部2841，分別關(guān) 閉第一及第二中間集電體52、 53的陽極氣體供給開閉部1821、陰極氣 體供給開閉部1831及傳熱介質(zhì)供給開閉部1841。由此，電池堆100內(nèi) 的陽極氣體、陰極氣體及傳熱介質(zhì)分別只在第二亞電池堆Q內(nèi)流通。
由這樣的運(yùn)行方法，由于幾乎沒有降低第二亞電池堆Q的發(fā)電輸 出，因而，幾乎不會發(fā)生由發(fā)電輸出降低造成的發(fā)電輸出的不穩(wěn)定化， 可以穩(wěn)定地繼續(xù)發(fā)電。
而且，控制裝置200也可以構(gòu)成為具有計(jì)時(shí)器，從而取得在第一 及第二判定步驟S3、 S6中的使傳熱介質(zhì)流通的預(yù)熱時(shí)間。這種情況下， 第一及第二判定步驟S3、 S6構(gòu)成為將預(yù)熱時(shí)間和控制裝置200預(yù)先儲存的判定時(shí)間進(jìn)行比較。
在此，第1及第2判定溫度Dl、 D2或判定時(shí)間可以通過使用電 池堆100的事先的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得到最佳的判定溫度或判定時(shí)間。 (第二實(shí)施方式)
本發(fā)明的第二實(shí)施方式為只有第一判定步驟與第一實(shí)施方式不同 的實(shí)施方式。因此，只說明第一判定步驟，電池堆、使用它的燃料電 池系統(tǒng)、及第一判定步驟以外的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法與第一實(shí)施 方式相同，因而省略說明。
圖15為表示本發(fā)明第二實(shí)施方式中的第一判定步驟的流程圖。 如圖15所示，在第二實(shí)施方式中，第1判定溫度Dl不是控制裝 置200中預(yù)先儲存的數(shù)值，而是第二溫度檢測裝置244檢測出的供給 溫度T2。
艮P，在步驟S2后，在步驟(第一判定步驟)S31中，控制裝置200 取得第二溫度檢測裝置244檢測出的供給溫度T2和第三溫度檢測裝置 344檢測出的排出溫度T3。然后，比較兩者，如果排出溫度T3與供給 溫度T2相同，則進(jìn)入步驟S4。在此，由于第二亞電池堆Q中沒有熱 源，所以可以精確地判斷排出溫度T3是否達(dá)到與供給溫度T2大致相
等的溫度、例如是否達(dá)到不到rc的溫度差內(nèi)的溫度。
(第三實(shí)施方式)
本發(fā)明的第三實(shí)施方式為只有第二判定步驟與第一實(shí)施方式不同 的實(shí)施方式。因此，只說明第二判定步驟，電池堆、使用它的燃料電 池系統(tǒng)、及第二判定步驟以外的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法與第一實(shí)施 方式相同，因而省略說明。
圖16為表示本發(fā)明第三實(shí)施方式中的第二判定步驟的流程圖。 如圖16所示，在第三實(shí)施方式中，第2判定溫度D2不是控制裝 置200中預(yù)先儲存的數(shù)值，而是第一溫度檢測裝置144檢測出的供給 溫度Tl 。
艮口，在步驟S5后，在步驟(第二判定步驟)S61中，控制裝置200 取得第一溫度檢測裝置144檢測出的供給溫度T1和第三溫度檢測裝置 344檢測出的排出溫度T3。然后，比較兩者，如果排出溫度T3在供給 溫度T1以上，則進(jìn)入步驟S7。(第四實(shí)施方式)
本發(fā)明的第四實(shí)施方式為只有電池堆的結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施方式不同 的實(shí)施方式。因此，對電池堆的結(jié)構(gòu)的不同部分、使用它的燃料電池 系統(tǒng)的不同部分、及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法的不同部分進(jìn)行說明， 電池堆的結(jié)構(gòu)、使用它的燃料電池系統(tǒng)、及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法 中的其它部分由于和第一實(shí)施方式相同而省略說明。
圖n為表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式中的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的 三視圖。
如圖17所示，在第四實(shí)施方式中，在第一亞電池堆P中沒有形成
第一陽極氣體供給口 1721、第一陰極氣體供給口 173I及第一傳熱介質(zhì) 供給口 1741。而且，省略陽極氣體導(dǎo)入開閉部2821、陰極氣體導(dǎo)入開 閉部2831及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開閉部2841。由此，可以將電池堆00的結(jié) 構(gòu)簡化。
而且，如圖12所示的燃料電池系統(tǒng)如以下進(jìn)行變形。 陽極氣體供給系統(tǒng)421、陰極氣體供給系統(tǒng)431及傳熱介質(zhì)供給系 統(tǒng)44I與第二陽極氣體供給口 2721、第二陰極氣體供給口 2731及第二 傳熱介質(zhì)供給口 274I相連接而構(gòu)成。而且，省略切換裝置42V、 43V、 44 V。
這樣，本實(shí)施方式的電池堆100由于可以分別使陽極氣體供給口 2721、陰極氣體供給口 2731及傳熱介質(zhì)供給口 2741為單個(gè)，所以，可 以將電池堆100與現(xiàn)有的燃料電池系統(tǒng)的陽極氣體供給系統(tǒng)、陰極氣 體供給系統(tǒng)及傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)相連接。即，電池堆100可以置換現(xiàn) 有的電池堆來使用，因而，可以不需要燃料電池系統(tǒng)的改造，可以放 寬電池堆的設(shè)置要件。
進(jìn)而，如圖13所示，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行動作如以下地 進(jìn)行變形。
在整體預(yù)熱步驟S5中，接著中央部發(fā)電步驟S4，而將陽極氣體、 陰極氣體及傳熱介質(zhì)供給到第二陽極氣體供給口 2721、第二陰極氣體 供給口 2731及第二傳熱介質(zhì)供給口 2741。然后，打開第一及第二中間 集電體52、 53的傳熱介質(zhì)供給幵閉部1841。由此，傳熱介質(zhì)經(jīng)過傳熱 介質(zhì)導(dǎo)入通路2941及第二傳熱介質(zhì)供給歧管3941，也供給到第一亞電池堆P及第三亞電池堆Q的第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941。
在整體發(fā)電步驟S7中，接著第二判定步驟S6，而將陽極氣體、陰 極氣體及傳熱介質(zhì)供給到第二陽極氣體供給口 2721、第二陰極氣體供 給口 2731及第二傳熱介質(zhì)供給口 2741。然后，打開第一及第二中間集 電體52、 53的陽極氣體供給開閉部1821及陰極氣體供給開閉部1831。 由此，陽極氣體經(jīng)過陽極氣體導(dǎo)入通路2921及第二陽極氣體供給歧管 3921，而也供給到第一亞電池堆P及第三亞電池堆Q的第一陽極氣體 供給歧管1921。陰極氣體經(jīng)過陰極氣體導(dǎo)入通路293I及第二陰極氣體 供給歧管3931，而也供給到第一亞電池堆P及第三亞電池堆Q的第一 陰極氣體供給歧管1931。
因此，由第四實(shí)施方式，可以使本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方 法更加簡化。
(第五實(shí)施方式)
圖18為表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的三 視圖。圖19為大致地表示圖18的陽極隔板及陰極隔板的內(nèi)面的平面 圖。圖20為大致地表示使用圖18的電池堆的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的 圖。圖21為大致地表示圖20的燃料電池系統(tǒng)的輸出變動模式的一例 的輸出圖。
在圖18到圖21中，對和圖1到圖12相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)記同一 符號并省略它的說明，只說明不同點(diǎn)。而且，在圖18中，省略一部分 和圖1相同的符號。
本發(fā)明的第五實(shí)施方式的電池堆500為省略第一中間集電體552 及第二中間集電體553的陽極氣體供給開閉部1821、陰極氣體供給開 閉部1831、傳熱介質(zhì)供給開閉部1841、陽極氣體導(dǎo)入開閉部2821、陰 極氣體導(dǎo)入開閉部2831及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開閉部2841，在陽極氣體供給 系統(tǒng)421、陰極氣體供給系統(tǒng)431及傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441中，選擇性 地進(jìn)行向第一亞電池堆P、第二亞電池堆Q及第三亞電池堆R的供給 的切換。
因此，對電池堆的結(jié)構(gòu)的不同部分、使用它的燃料電池系統(tǒng)的不 同部分進(jìn)行說明，電池堆的結(jié)構(gòu)、使用它的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法 由于和上述實(shí)施方式相同而省略說明。如圖18所示，第一中間集電體552及第二中間集電體553分割第 一到第三陽極氣體供給歧管1921、 3921、 5921、第一到第三陰極氣體供 給歧管1931、 3931、 5931及第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941。 gp，第一中間集電體552及第二中間集電體553中省略陽極氣體 供給開閉部1821、陰極氣體供給開閉部1831及傳熱介質(zhì)供給開閉部 1841。而且，陽極氣體導(dǎo)入開閉部2821、陰極氣體導(dǎo)入開閉部283I及 傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開閉部2841的一部分為分別形成有貫通孔2521、 2531、 2541的結(jié)構(gòu)。
而且，第三亞電池堆R中構(gòu)成有第三陽極氣體供給歧管5921、第 三陰極氣體供給歧管593I及第三傳熱介質(zhì)供給歧管5941。
第三陽極氣體供給歧管5921經(jīng)過第一及第二中間集電體552、 553 各自的貫通孔3521、在層疊方向上貫通第一及第二亞電池堆P、 Q的周 緣部的第二陽極氣體導(dǎo)入通路4921、端部集電體51的貫通孔352I及 絕緣板61的貫通孔3621而與第三陽極氣體供給口 3721相連接。
同樣地，第三陰極氣體供給歧管5931經(jīng)過第一及第二中間集電體 552、 553各自的貫通孔3531、在層疊方向上貫通第一及第二亞電池堆 P、 Q的周緣部的第二陰極氣體導(dǎo)入通路4931、端部集電體51的貫通 孔353I及絕緣板61的貫通孔363I而與第三陰極氣體供給口 3731相連 接。
同樣地，第三傳熱介質(zhì)供給歧管5941經(jīng)過第一及第二中間集電體 552、 553各自的貫通孔3541、在層疊方向上貫通第一及第二亞電池堆 P、 Q的周緣部的第二傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路4941、端部集電體51的貫通 孔3541及絕緣板61的貫通孔3641而與第三傳熱介質(zhì)供給口 3741相連
' 接著，參照圖19對第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A及第一 到第三陰極隔板19C、 29C、 39C的內(nèi)面結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。而且，盡管未 圖示，但第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A及第一到第三陰極隔板 19C、 29C、 39C的外表面的傳熱介質(zhì)流路結(jié)構(gòu)26、 36的結(jié)構(gòu)分別和內(nèi) 表面的流路結(jié)構(gòu)相同，形成有第一傳熱介質(zhì)歧管孔1241、 1341、第二 傳熱介質(zhì)歧管孔3241、 3341及第三傳熱介質(zhì)歧管孔4241、 4341、從它 們各個(gè)起的流路。
43如圖19 (a)及(b)所示，形成第二陽極氣體導(dǎo)入通路492I的貫 通孔5221、 5321分別與貫通孔2221、 2321并排地形成于第一陽極隔板 19A及第一陰極隔板19C上。而且，形成第二陰極氣體導(dǎo)入通路4931 的貫通孔5231、 5331分別與貫通孔2231、 233I并排地形成。進(jìn)而，形 成第二傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路4941的貫通孔5241、5341分別與貫通孔2241、 2341并排地形成。
如圖19 (c)所示，在第二陽極隔板29A上，與第一陽極隔板19A 同樣地分別形成有貫通孔5221、 5231、 5241。
如圖19(d)所示，在第二陰極隔板29C上，與第一陰極隔板19C 同樣地分別形成有貫通孔5321、 5331、 5341。
如圖19 (e)所示，在第三陽極隔板39A上，形成有形成第三 陽極氣體供給歧管5921的第三陽極氣體供給歧管孔4221，形成第三陰 極氣體供給歧管5931的第三陰極氣體供給歧管孔4231，及形成第三傳 熱介質(zhì)供給歧管5941的第三傳熱介質(zhì)供給歧管孔4241。陽極氣體流路 溝槽21從第三陽極氣體供給歧管孔4221延伸而構(gòu)成。
如圖19 (f)所示，在第三陰極隔板39C上，形成有形成第三陽 極氣體供給歧管5921的第三陽極氣體供給歧管孔4321，形成第三陰極 氣體供給歧管5931的第三陰極氣體供給歧管孔4331,及形成第三傳熱 介質(zhì)供給歧管5941的第三傳熱介質(zhì)供給歧管孔4341。陰極氣體流路溝 槽31從第三陰極氣體供給歧管孔4331延伸而構(gòu)成。
由這樣的構(gòu)成，電池堆500省略陽極氣體、陰極氣體及傳熱介質(zhì) 的供給開閉部1821、 1831、 1841及導(dǎo)入開閉部2821、 2831、 2841，而可 以具有和第一實(shí)施方式的電池堆100同樣的效果。
而且，電池堆500為可以在第一到第三亞電池堆P、 Q、 R中分別 獨(dú)立地流通陽極氣體、陰極氣體及傳熱介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
而且，通過使第一到第三亞電池堆P、 Q、 R的第一到第三單電池 110、 210、 310的數(shù)目相互不同來構(gòu)成，可以抑制電池堆500的MEA 的惡化，同時(shí)，可以用更少的亞電池堆數(shù)構(gòu)成更多的發(fā)電輸出等級。 本實(shí)施方式中，第一亞電池堆P的第一單電池110的層疊數(shù)為40層， 第二亞電池堆Q的第二單電池210的層疊數(shù)為20層，第三亞電池堆R 的第三單電池310的層疊數(shù)為30層。接著，參照圖20，對使用電池堆500的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行說明。
在第三陽極氣體供給口 3721上連接有陽極氣體供給系統(tǒng)421。而 且，陽極氣體供給系統(tǒng)42I中配設(shè)有閥501V、 502V、 503V，從而可以 向第一到第三陽極氣體供給口 1721、 2721、 3731進(jìn)行選擇性地供給。 通過這些閥501V、 502V、 503V的開閉控制，可以選擇性地切換陽極 氣體的供給對象。
同樣地，在第三陰極氣體供給口 373I上連接有陰極氣體供給系統(tǒng) 431。而且，在陰極氣體供給系統(tǒng)431中配設(shè)有閥504V、 505V、 506V， 從而可以向第一到第三陰極氣體供給口 1731、 2731、 3731進(jìn)行選擇性 地供給。通過這些閥504V、 505V、 506V的開閉控制，可以選擇性地 切換陰極氣體的供給對象。
在第三傳熱介質(zhì)供給口 3741上連接有傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441。而 且，在傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)441中配設(shè)有閥507V、 508V、 509V,從而可 以向第一到第三傳熱介質(zhì)供給口 1741、 2741、 374I進(jìn)行選擇性地供給。 通過這些閥507V、 508V、 509V的開閉控制，可以選擇性地切換傳熱 介質(zhì)的供給對象。
而且，和圖12的燃料電池系統(tǒng)相比，傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)44I中增 設(shè)了檢測向第三傳熱介質(zhì)供給口 3741上供給的傳熱介質(zhì)的供給溫度的 第四溫度檢測裝置444。
接著，參照圖21，對圖20的燃料電池系統(tǒng)的輸出變動模式進(jìn)行簡 略地說明。
控制裝置200控制陽極氣體供給系統(tǒng)421及陰極氣體供給系統(tǒng)431 的閥501V到506V，由發(fā)電開始指令后的中央部發(fā)電步驟S4 (參照圖 13)，可以得到4KW的發(fā)電輸出D。然后，由整體發(fā)電步驟S7(參照 圖13)，可以得到18KW的發(fā)電輸出D。
而且，在燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電運(yùn)行過程中，基于外部電力負(fù)載的 大小，控制裝置200以使發(fā)電輸出最接近電力負(fù)載的方式選定任意1 個(gè)以上的亞電池堆P、 Q、 R，并控制陽極氣體供給系統(tǒng)421及陰極氣 體供給系統(tǒng)431來切換陽極氣體及陰極氣體的供給。
由此，由于可以將燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電輸出D調(diào)整為適合于外部 電力負(fù)載的發(fā)電輸出D，所以，可以抑制電池堆500的MEA的惡化，同時(shí)，可以更加機(jī)動并經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出D。具體而言，控制裝置
200可以控制陽極氣體供給系統(tǒng)42I及陰極氣體供給系統(tǒng)43I的閥501V 到506V來階段性的調(diào)節(jié)電池堆500的發(fā)電輸出D。 g口，可以分7個(gè)等 級調(diào)整發(fā)電輸出D為在由第一亞電池堆P及第三亞電池堆R發(fā)電的 狀態(tài)時(shí)為14KW，在由第一亞電池堆P及第二亞電池堆Q發(fā)電的狀態(tài) 時(shí)為12KW，在由第二亞電池堆Q及第三亞電池堆R發(fā)電的狀態(tài)時(shí)為 IOKW，在只由第一亞電池堆P發(fā)電的狀態(tài)時(shí)為8KW，在只由第三亞 電池堆R發(fā)電的狀態(tài)時(shí)為6 KW，及在只由第二亞電池堆Q發(fā)電的狀 態(tài)時(shí)為4 KW。
而且，電池堆使用第一實(shí)施方式或第四實(shí)施方式的電池堆100的 情況下，通過控制電池堆100的陽極氣體供給開閉部182I和陰極氣體 供給開閉部1831及陽極氣體導(dǎo)入開閉部2821和陰極氣體導(dǎo)入開閉部 283I中的至少任一個(gè)，可以切換向亞電池堆P、 Q、 R的陽極氣體及陰 極氣體的供給。但是，任意1個(gè)以上的亞電池堆P、 Q、 R的選定范圍 比照電池堆500而受到限制。
而且，通過切換向亞電池堆P、 Q、 R的陽極氣體及陰極氣體的供 給，而響應(yīng)電池堆100、 500的發(fā)電輸出D，所以在電池堆100、 500 的發(fā)電輸出D的響應(yīng)性方面還有改善的余地。因此，通過在外部電力 負(fù)載和電池堆100、 500之間介入有二次電池等來構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)， 可以補(bǔ)償電池堆100、 500的發(fā)電輸出D對電力負(fù)載的追隨性。
進(jìn)而，從電池堆500的層疊方向看，第五實(shí)施方式中示例的本發(fā) 明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第三陽極氣體供給歧管1921、 3921、 5921 優(yōu)選為相互鄰接地配置。
以下，對"優(yōu)選為相互鄰接地配置"進(jìn)行說明。
陽極氣體分別從第一到第三陽極氣體供給歧管1921、 3921、 5921 向第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A各自的陽極氣體流路溝槽21 流通。在這些陽極氣體流路溝槽21中，將最初到達(dá)MEA5的陽極側(cè)催 化劑層2A及陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層4A的部分稱為陽極氣體到達(dá)部21A。
而且，在陽極氣體流路溝槽21中，將從第一到第三陽極氣體供給 歧管孔1221、 3221、 4221分別到達(dá)第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A 的陽極氣體到達(dá)部21A的部分稱為陽極氣體入口部21B。而且，將密
46封墊(例如，圖3、圖6及圖8的第一密封墊16、第二密封墊28及第 三密封墊38中的任一個(gè))與陽極側(cè)催化劑層2A及陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層 4A之間形成的大致環(huán)狀的縫隙(從電池堆500的層疊方向看，第一到 第三陽極氣體供給歧管1921、 3921、 592I和陽極側(cè)催化劑層2A及陽極 側(cè)氣體擴(kuò)散層4A之間形成的大致環(huán)狀的縫隙)稱為陽極縫隙。
從電池堆500的層疊方向看，第一到第三陽極隔板19A、29A、39A 各自的陽極氣體到達(dá)部21A大致位于同一個(gè)位置。因此，陽極氣體入 口部21B的長度根據(jù)第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A而不同。
在此，陽極氣體入口部21B的一部分和陽極縫隙接近地配置的區(qū) 域很多的情況下，存在從陽極氣體入口部21B向陽極縫隙漏出的陽極 氣體的量增大的趨勢。從陽極氣體入口部21B向陽極縫隙流入的陽極 氣體存在不在陽極側(cè)催化劑層2A及陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層4A中流動而優(yōu) 先地在該陽極縫隙中流動并到達(dá)陽極氣體排出歧管孔22E的趨勢。因 此，對發(fā)電沒有貢獻(xiàn)而直接排出的陽極氣體增加，陽極氣體的利用率 降低，可能降低發(fā)電效率。因此，為了減少從陽極氣體入口部21B向 陽極縫隙的泄露，優(yōu)選陽極氣體入口部21B的一部分和陽極縫隙接近 地配置的區(qū)域盡可能減少。即，優(yōu)選縮短陽極氣體入口部21B的長度。 因此，從電池堆500的層疊方向看，第五實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的 燃料電池系統(tǒng)的第一到第三陽極氣體供給歧管1921、 3921、 5921優(yōu)選 相互鄰接地配置。
用圖19 (a)換言之，在第一陽極隔板19A上形成的陽極氣體供 給歧管孔1221及貫通孔2221、 522I優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖 19 (b)換言之，在第一陰極隔板19C上形成的陽極氣體供給歧管孔 1321及貫通孔2321、 5321優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖19 (c) 換言之，在第二陽極隔板29A上形成的陽極氣體供給歧管孔3221及貫 通孔5221優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖19 (d)換言之，在第二 陰極隔板29C上形成的陽極氣體供給歧管孔332I及貫通孔532I優(yōu)選相
互鄰接地形成。
由該構(gòu)成，由于陽極氣體入口部21B的長度可以充分地變短，所 以從陽極氣體入口部21B向陽極縫隙的泄露可以充分地減少。而且， 由于各亞電池堆P、 Q、 R的陽極氣體入口部21B的長度差減小，所以可以減小各亞電池堆P、 Q、 R的陽極氣體流路溝槽21的壓力損失之 差。由此，隔板的設(shè)計(jì)變得容易。
進(jìn)而，從電池堆500的層疊方向看，第五實(shí)施方式中示例的本發(fā) 明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931 優(yōu)選相互鄰接地配置。
以下，對該"優(yōu)選相互鄰接地配置"進(jìn)行說明。
陰極氣體分別從第一到第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931 向第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C各自的陰極氣體流路溝槽31 流通。在這些陰極氣體流路溝槽31中，將最初到達(dá)MEA5的陰極側(cè)催 化劑層2C及陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層4C的部分稱為陰極氣體到達(dá)部31A。
而且，在陰極氣體流路溝槽31中，將從第一到第三陰極氣體供給 歧管孔1331、 3331、 4331分別到達(dá)第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C 的陰極氣體到達(dá)部31A的部分稱為陰極氣體入口部31B。而且，將密 封墊(例如，圖3、圖6及圖8的第一密封墊16、第二密封墊28及第 三密封墊38中的任一個(gè))與陰極側(cè)催化劑層2C及陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層 4C之間形成的大致環(huán)狀的縫隙(從電池堆500的層疊方向看，第一到 第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 593I與陰極側(cè)催化劑層2C及陰極 側(cè)氣體擴(kuò)散層4C之間形成的大致環(huán)狀的縫隙)稱為陰極縫隙。
從電池堆500的層疊方向看，第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C 各自的陰極氣體到達(dá)部31A大致位于同一個(gè)位置。因此，陰極氣體入 口部31B的長度根據(jù)第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C而不同。
在此，陰極氣體入口部31B的一部分與陰極縫隙接近地配置的區(qū) 域很多的情況下，存在從陰極氣體入口部31B向陰極縫隙漏出的陰極 氣體的量增大的趨勢。從陰極氣體入口部31B向陰極縫隙流入的陰極 氣體存在不在陰極側(cè)催化劑層2C及陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層4C中流動而優(yōu) 先地在該陰極縫隙中流動并到達(dá)陰極氣體排出歧管孔33E的趨勢。因 此，對發(fā)電沒有貢獻(xiàn)而直接排出的陰極氣體增加，陰極氣體的利用率 降低，可能降低發(fā)電效率。因此，為了減少從陰極氣體入口部31B向 陰極縫隙的泄露，陰極氣體入口部31B的一部分和陰極縫隙接近地配 置的區(qū)域優(yōu)選盡可能減少。即，陰極氣體入口部31B的長度優(yōu)選變短。 因此，從電池堆500的層疊方向看，第五實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931優(yōu)選
相互鄰接地配置。
用圖19 (a)換言之，在第一陽極隔板19A上形成的陽極氣體供 給歧管孔1221及貫通孔2221、 522I優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖 19 (b)換言之，在第一陰極隔板19C上形成的陽極氣體供給歧管孔 1321及貫通孔2321、 5321優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖19 (c) 換言之，在第二陽極隔板29A上形成的陽極氣體供給歧管孔3221及貫 通孔522I優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖19 (d)換言之，在第二 陰極隔板29C上形成的陽極氣體供給歧管孔3321及貫通孔5321優(yōu)選相 互鄰接地形成。
由該構(gòu)成，由于可以充分縮短陰極氣體入口部31B的長度，所以 可以充分地減少從陰極氣體入口部31B向陰極縫隙的泄露。而且，由 于各亞電池堆P、 Q、 R的陰極氣體入口部31B的長度之差減小，所以 可以減小各亞電池堆P、 Q、 R的陰極氣體流路溝槽31的壓力損失之 差。由此，隔板的設(shè)計(jì)變得容易。
進(jìn)而，從電池堆500的層疊方向看，第五實(shí)施方式中示例的本發(fā) 明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941 優(yōu)選相互鄰接地配置。
以下，對該"優(yōu)選相互鄰接地配置"進(jìn)行說明。
從電池堆500的層疊方向看，第一陽極隔板19A的傳熱介質(zhì)流路 溝槽26及第一陰極隔板19C的傳熱介質(zhì)流路溝槽36的剖面、第二陽 極隔板29A的傳熱介質(zhì)流路溝槽26及第二陰極隔板29C的傳熱介質(zhì) 流路溝槽36的剖面、及第三陽極隔板39A的傳熱介質(zhì)流路溝槽26及 第三陰極隔板39C的傳熱介質(zhì)流路溝槽36的剖面的形狀及大小分別為 大致一致。第一陽極隔板19A的傳熱介質(zhì)流路溝槽26和第一陰極隔板 19C的傳熱介質(zhì)流路溝槽36、第二陽極隔板29A的傳熱介質(zhì)流路溝槽 26和第二陰極隔板29C的傳熱介質(zhì)流路溝槽36、及第三陽極隔板39A 的傳熱介質(zhì)流路溝槽26和第三陰極隔板39C的傳熱介質(zhì)流路溝槽36 分別接合并以劃分由傳熱介質(zhì)流路溝槽26及傳熱介質(zhì)流路溝槽36形 成的傳熱介質(zhì)流路的方式形成。
傳熱介質(zhì)分別從第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941在第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A各自的傳熱介質(zhì)流路溝槽26 中流通，將經(jīng)由陽極隔板(第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A中的 任一個(gè))而最初到達(dá)與MEA5的陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層4A相對的部分的 部分稱為傳熱介質(zhì)到達(dá)部26A (未圖示)。
而且，傳熱介質(zhì)分別從第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 594I而在第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C各自的傳熱介質(zhì)流路溝 槽36中流通，從而將經(jīng)由陰極隔板(第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C中的任一個(gè))而最初到達(dá)與MEA5的陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層4C相對的 部分的部分稱為傳熱介質(zhì)到達(dá)部36A (未圖示)。
而且，將分別從第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管孔1241、 3241、 4241 直到到達(dá)第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)到達(dá)部26A 的傳熱介質(zhì)流路溝槽26的部分稱為傳熱介質(zhì)入口部26B (未圖示)。 將分別從第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管孔1341、 3341、 4341直到到達(dá) 第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C的傳熱介質(zhì)到達(dá)部36A的傳熱介 質(zhì)流路溝槽36的部分稱為傳熱介質(zhì)入口部36B (未圖示)。
在此，從電池堆500的層疊方向看，第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)到達(dá)部26A、及第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C的傳熱介質(zhì)到達(dá)部36A位于大致同一位置。
而且，從電池堆500的層疊方向看，第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)入口部26B的剖面和第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C的傳熱介質(zhì)入口部36B的剖面的形狀及大小分別為大致一 致。以下，對第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)入口部 26B進(jìn)行說明。關(guān)于第一到第三陰極隔板19C、 29C、 39C的傳熱介質(zhì) 入口部36B，由于和上述的第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳 熱介質(zhì)入口部26B相同而省略說明。
傳熱介質(zhì)入口部26B的長度根據(jù)第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A而不同。傳熱介質(zhì)在傳熱介質(zhì)入口部26B中行進(jìn)的過程中，由于 與周圍的熱量的交換而產(chǎn)生溫度變化。因此，存在第一到第三陽極隔 板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)入口部26B的長度差越大，到達(dá)第一到 第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)到達(dá)部26A的傳熱介質(zhì)的 溫度差越大的趨勢。即，從電池堆500的層疊方向看，第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941不是互相鄰接地配置的情況下，第 一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)入口部26B彼此的長度 差變大。由此，在第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的面內(nèi)，存在 第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)入口部26B彼此的溫 度差變大的趨勢。因此，向各亞電池堆P、 Q、 R供給的傳熱介質(zhì)的溫 度管理可能變得復(fù)雜。
通過減小第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的面內(nèi)的第一到第 三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)入口部26B彼此的溫度差，可 以使向各亞電池堆P、 Q、 R供給的傳熱介質(zhì)的溫度管理容易。因此， 優(yōu)選減小第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)入口部26B 的長度差。即，從電池堆500的層疊方向看，第五實(shí)施方式中示例的 本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 594I優(yōu)選相互鄰接地配置。
用圖19 (a)換言之，在第一陽極隔板19A上形成的傳熱介質(zhì)供 給歧管孔1241及貫通孔2241、 524I優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖 19 (b)換言之，在第一陰極隔板19C上形成的傳熱介質(zhì)供給歧管孔 1341及貫通孔2341、 534I優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖19 (c) 換言之，在第二陽極隔板29A上形成的傳熱介質(zhì)供給歧管孔3241及貫 通孔5241優(yōu)選相互鄰接地形成。而且，用圖19 (d)換言之，在第二 陰極隔板29C上形成的傳熱介質(zhì)供給歧管孔3341及貫通孔5341優(yōu)選相 互鄰接地形成。
由該構(gòu)成，可以充分減小第一到第三陽極隔板19A、 29A、 39A的 傳熱介質(zhì)入口部26B的長度差。即，可以充分地減小第一到第三陽極 隔板19A、 29A、 39A的傳熱介質(zhì)到達(dá)部26A彼此中的傳熱介質(zhì)的溫 度差，傳熱介質(zhì)的溫度管理變得容易。
在此，從電池堆500的層疊方向看第一到第三陽極氣體供給歧管 1921、 3921、 5921互相鄰接地配置是指從電池堆500的層疊方向看第一 到第三陽極氣體供給歧管1921、 3921、 5921以沿隔板周緣部的方式鄰 接而并排配置。而且，從電池堆500的層疊方向看，第一到第三陽極 氣體供給歧管1921、 3921、 5921連續(xù)地并排配置，互相之間沒有配置 其它種類的歧管(第一到第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931，第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941，陽極氣體排出歧管92E， 陰極氣體排出歧管93E，傳熱介質(zhì)排出歧管94E)。
例如，陽極氣體供給歧管孔1221及貫通孔2221、 522I可以以沿陽 極隔板19A的周緣部中的一邊的方式鄰接而并排地配置。而且，例如， 也可以以沿陽極隔板19A的周緣部中的鄰接的2邊的方式并偏向于鄰 接的2邊相接的角側(cè)來配置陽極氣體供給歧管孔1221及貫通孔2221、 5221。例如，陽極氣體供給歧管孔1221及貫通孔2221、 5221中的至少 任一個(gè)可以以沿鄰接的2邊中的一邊的方式并偏向于另一邊側(cè)來配置， 陽極氣體供給歧管孔1221及貫通孔2221、 5221中其它的任一個(gè)可以以 沿鄰接的2邊中的另一邊的方式并偏向于一邊側(cè)來配置。
而且，從電池堆500的層疊方向看第一到第三陰極氣體供給歧管 1931、 3931、 593I互相鄰接地配置，與上述第一到第三陽極氣體供給歧 管1921、 3921、 5921互相鄰接地配置的情況一樣，是指從電池堆500 的層疊方向看，第一到第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931以沿 隔板周緣部的方式鄰接而并排配置。從電池堆500的層疊方向看，第 一到第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 593連續(xù)并排配置，互相之 間沒有配置其它種類的歧管(第一到第三陽極氣體供給歧管1921、3921、 5921，第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941，陽極氣體排出 歧管92E，陰極氣體排出歧管93E，傳熱介質(zhì)排出歧管94E)。
而且，從電池堆500的層疊方向看第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管 1941、 3941、 594I互相鄰接地配置，與上述第一到第三陽極氣體供給歧 管1921、 3921、 5921互相鄰接地配置的情況一樣，是指從電池堆500 的層疊方向看，第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941以沿 隔板周緣部的方式鄰接而并排配置。而且，從電池堆500的層疊方向 看，第一到第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941連續(xù)并排配置， 互相之間沒有配置其它種類的歧管(第一到第三陽極氣體供給歧管 1921、 3921、 5921，第一到第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931， 陽極氣體排出歧管92E，陰極氣體排出歧管93E，傳熱介質(zhì)排出歧管 94E)。
(第六實(shí)施方式)
本發(fā)明的第六實(shí)施方式的電池堆是將第五實(shí)施方式的電池堆的結(jié)燃料電池系統(tǒng)、及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行 方法和上述的實(shí)施方式相同因而省略說明。
圖22為表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的三
視圖。圖22中，省略一部分和圖1相同的符號。
如圖22所示，與圖18的亞電池堆500相比，第三陽極氣體供給 歧管5921、第三陰極氣體供給歧管5931及第三傳熱介質(zhì)供給歧管5941 經(jīng)過在絕緣板60及端部集電體50上形成的貫通孔3521、 3531、 3541、 3621、 3631、 364I而與在另一端的端板70上構(gòu)成的第三陽極氣體供給 口 3721、第三陰極氣體供給口 373I及第三傳熱介質(zhì)供給口 374I相連接。 由這樣的構(gòu)造，電池堆600可以不需要第二陽極氣體導(dǎo)入通路4921、 第二陰極氣體導(dǎo)入通路4931及第三傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路4941而進(jìn)行省 略。而且，盡管未圖示，但也可以省略第一及第二中間集電體652、 653 的貫通孔3521、 3531。進(jìn)而，可以將第三亞電池堆R的第三單電池310 的各種供給歧管孔和陽極氣體流路溝槽21、陰極氣體流路溝槽31及傳 熱介質(zhì)流路溝槽26、 36與第一亞電池堆R的第一單電池110同樣地構(gòu) 成。也就是說，第三單電池310的第三陽極氣體供給歧管孔4121、 4221、 4321可以構(gòu)成于與第一單電池110的第一陽極氣體供給歧管孔1121、 1221、 1321相同的位置。第三單電池310的第三陰極氣體供給歧管孔 4131、 4231、 433I可以構(gòu)成于與第一單電池110的第一陰極氣體供給歧 管孔1131、 1231、 133I相同的位置。第三單電池310的第三傳熱介質(zhì) 供給歧管孔4141、 4241、 4341可以構(gòu)成于與第一單電池110的第一傳 熱介質(zhì)供給歧管孔1141、 1241、 134I相同的位置。
這樣，利用電池堆600，可以使電池堆500的結(jié)構(gòu)更加簡化，并且 可以使部件結(jié)構(gòu)共通化。
而且，第六實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第 三陽極氣體供給歧管1921、 3921、 5921與上述第五實(shí)施方式的第一到 第三陽極氣體供給歧管1921、 3921、 5921互相鄰接地配置的情況同樣 地，優(yōu)選從電池堆500的層疊方向看，互相鄰接地配置。而且，第三 陽極氣體供給歧管5921也可以形成為從電池堆500的層疊方向看， 與第一及第二陽極氣體供給歧管1921、 3921中的任一個(gè)有至少一部分 重復(fù)。
53而且，第六實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第
三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931與上述第五實(shí)施方式的第一到 第三陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931互相鄰接地配置的情況同樣 地，優(yōu)選從電池堆500的層疊方向看，互相鄰接地配置。而且，第三 陰極氣體供給歧管5931也可以形成為從電池堆500的層疊方向看， 與第一及第二陰極氣體供給歧管1931、 3931中的任一個(gè)有至少一部分 重復(fù)。
而且，第六實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第 三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941與上述第五實(shí)施方式的第一到 第三傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941互相鄰接地配置的情況同樣 地，優(yōu)選從電池堆500的層疊方向看，互相鄰接地配置。而且，第三 傳熱介質(zhì)供給歧管594I也可以形成為從電池堆500的層疊方向看， 與第一及第二傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941中的任一個(gè)有至少一部分 重復(fù)。
(第七實(shí)施方式)
本發(fā)明的第七實(shí)施方式的電池堆為將第六實(shí)施方式的電池堆的結(jié) 構(gòu)變形后的實(shí)施方式。因此，燃料電池系統(tǒng)、及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行 方法和上述的實(shí)施方式相同因而省略說明。
圖23為表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的燃料電池堆的層疊結(jié)構(gòu)的三 視圖。圖23中，省略一部分和圖22相同的符號。
如圖23所示，和圖22的亞電池堆600相比，省略第二亞電池堆Q， 本實(shí)施方式的電池堆700由第一亞電池堆P及第三亞電池堆Q的2個(gè) 亞電池堆構(gòu)成。也就是說，本實(shí)施方式為省略第一中間集電體552而 僅將電池堆700被第二中間集電體553分割成2個(gè)亞電池堆P、 R的實(shí) 施方式。
而且，第一亞電池堆P的第一單電池110和第三亞電池堆R的第 三單電池310的結(jié)構(gòu)完全相同，第一單電池110的個(gè)數(shù)和第三單電池 310的個(gè)數(shù)不同。和圖22的電池堆600相比，省略第一亞電池堆P的 陽極氣體導(dǎo)入通路2921、陰極氣體導(dǎo)入通路2931及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路 2941、第二陽極氣體供給口 2721、第二陰極氣體供給口 273I及傳熱介 質(zhì)供給口 2741。由這樣的構(gòu)成，電池堆700可以構(gòu)成只有第一亞電池堆P的發(fā)電 輸出、只有第三亞電池堆R的發(fā)電輸出、及電池堆整體的發(fā)電輸出的 3個(gè)等級的發(fā)電輸出等級。
如以上所述，電池堆100、 500、 600、 700可以通過中間集電體52、 53隔斷陽極氣體及陰極氣體的流通。即，可以利用所謂的內(nèi)部歧管型 電池堆的結(jié)構(gòu)，使陽極氣體及陰極氣體只在希望的亞電池堆中流通。 因此，本發(fā)明的燃料電池堆可以抑制MEA的惡化，同時(shí)，可以更加機(jī) 動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出。
而且，本發(fā)明的電池堆500、 600、 700由于第一到第三亞電池堆P、 Q、 R彼此的單電池llO、 210、 310的個(gè)數(shù)互相不同，所以可以選擇亞 電池堆P、 Q、 R，或是選擇性地組合它們，而用更加少的亞電池堆個(gè) 數(shù)構(gòu)成更多的發(fā)電輸出等級。艮口，可以抑制MEA的惡化，同時(shí)，可以 更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出。
而且，本發(fā)明的電池堆IOO、 500、 600、 700可以通過中間集電體 52、 53來隔斷傳熱介質(zhì)的流通，可以只在一部分的亞電池堆P、 Q、 R 中流通傳熱介質(zhì)?？梢岳盟^的內(nèi)部歧管型電池堆的結(jié)構(gòu)，只在必 要的亞電池堆中流通傳熱介質(zhì)。即，可以降低燃料電池系統(tǒng)的能量損 失。
而且，由于電池堆500、 600可以在各亞電池堆P、 Q、 R中分別 獨(dú)立地流通陽極氣體、陰極氣體及傳熱介質(zhì)，所以可以更加機(jī)動且經(jīng) 濟(jì)地調(diào)整燃料電池堆的發(fā)電輸出。
進(jìn)而，第一、第五及第六實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系 統(tǒng)可以基于外部電力負(fù)載的大小，而選定任何1個(gè)以上的亞電池堆P、 Q、 R，并且，控制陽極氣體供給系統(tǒng)42I及陰極氣體供給系統(tǒng)431，或 是電池堆100的陽極氣體供給開閉部182I及陰極氣體供給開閉部1831 與陽極氣體導(dǎo)入開閉部2821及陰極氣體導(dǎo)入開閉部2831的至少任一 個(gè)，只向選定的亞電池堆P、 Q、 R供給陽極氣體及陰極氣體，而進(jìn)行 發(fā)電運(yùn)行。這樣構(gòu)成后，可以抑制電池堆IOO、 500、 600的MEA的惡 化，同時(shí)，可以更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電輸出。
進(jìn)而，第一、第五及第六實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系 統(tǒng)可以在發(fā)電開始指令后且在向端部亞電池堆P、 R供給陽極氣體及陰極氣體前，控制陽極氣體供給系統(tǒng)42I及陰極氣體供給系統(tǒng)431、或是 電池堆100的陽極氣體供給開閉部1821及陰極氣體供給開閉部1831 以及陽極氣體導(dǎo)入開閉部282I及陰極氣體導(dǎo)入開閉部283I中的至少任 一個(gè)，只向中央部亞電池堆Q供給陽極氣體及陰極氣體，進(jìn)行中央部 發(fā)電。由這樣的構(gòu)成，由于使電池堆100、 500、 600的中央部中的發(fā) 電運(yùn)行比端部優(yōu)先地開始，所以可以在兩側(cè)的端部亞電池堆P、 R的預(yù) 熱中利用中央部的發(fā)熱。即，可以提高直到燃料電池系統(tǒng)的整體發(fā)電 的能量效率。
而且，第七實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第 二陽極氣體供給歧管1921、 3921和上述的第五實(shí)施方式的第一到第三 陽極氣體供給歧管1921、 3921、 5921同樣地，從電池堆500的層疊方 向看，優(yōu)選互相鄰接地配置。而且，第二陽極氣體供給歧管392I也可 以形成為從電池堆500的層疊方向看，與第一陽極氣體供給歧管1921 有至少一部分重復(fù)。
而且，第七實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第 二陰極氣體供給歧管1931、 3931和上述的第五實(shí)施方式的第一到第三 陰極氣體供給歧管1931、 3931、 5931同樣地，從電池堆500的層疊方 向看，優(yōu)選互相鄰接地配置。而且，從電池堆500的層疊方向看，第 二陰極氣體供給歧管3931可以形成為與第一陰極氣體供給歧管1931 有至少一部分重復(fù)。
而且，第七實(shí)施方式中示例的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一到第 二傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941和上述的第五實(shí)施方式的第一到第三 傳熱介質(zhì)供給歧管1941、 3941、 5941同樣地，從電池堆500的層疊方 向看，優(yōu)選互相鄰接地配置。而且，從電池堆500的層疊方向看，第 二傳熱介質(zhì)供給歧管3941可以形成為與第一傳熱介質(zhì)供給歧管1941 有至少一部分重復(fù)。
以上，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但本發(fā)明不限定 于上述實(shí)施方式。
特別的，上述實(shí)施方式中，中間集電體為1個(gè)或2個(gè)，但是，即 使使中間集電體為3個(gè)以上而將電池堆分割成4個(gè)以上的亞電池堆， 也可以實(shí)施本發(fā)明。
56而且，例如，各開閉部1821、 1831、 1841、 2821、 2831、 2841可以 被構(gòu)成為分別可以開閉貫通孔1521、 1531、 1541、 2521、 2531、 2541。
因此，也可以將氣密型的閘閥組合到第一及第二中間集電體52、 53中 來構(gòu)成。
進(jìn)而，也可以通過止回閥來構(gòu)成陽極氣體導(dǎo)入開閉部2821、陰極 氣體導(dǎo)入開閉部2831及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入開閉部2841。即，通過構(gòu)成為只 在向電池堆100內(nèi)的流通方向上打開導(dǎo)入通路2921、 2931、 2941和歧 管3921、 3931、 3941的連通，可以防止整體預(yù)熱步驟S5及整體發(fā)電步 驟S7中流體不必要的回流。
各供給口 1721、 1731、 1741、 2721、 2731、 2741及各排出口 72E、 73E、 74E可以在端板70、 71的任一個(gè)上構(gòu)成。例如，可以根據(jù)裝于 電池堆100中的陽極氣體供給系統(tǒng)421、陰極氣體供給系統(tǒng)43I及傳熱 介質(zhì)供給系統(tǒng)44I的配設(shè)位置，而在優(yōu)選的端板70、 71上構(gòu)成供給口 1721、 1731、 1741、 2721、 2731、 2741及各排出口 72E、 73E、 74E。
而且，第三單電池310上也可以形成貫通孔212I、213I、214I、222I、 2231、 2241、 2321、 2331、 2341。由于通過第二中間集電體53和端部集 電體70閉塞兩端，所以對本發(fā)明的作用效果沒有影響。而且，由于第 一單電池110和第三單電池310的結(jié)構(gòu)相同，所以可以使第一單電池 110和第三單電池310的制造工序通用化，并可以使電池堆100的制作 工序簡化。
單電池間的層疊部的結(jié)構(gòu)也可以為在隔板上不構(gòu)成傳熱介質(zhì)流路 溝槽26、 36而在單電池間的層疊部上配設(shè)在內(nèi)部構(gòu)成有傳熱介質(zhì)流路 的傳熱部件的結(jié)構(gòu)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的燃料電池堆、燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法 可以用簡便的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)陽極氣體及陰極氣體部分的流通。因此，本發(fā) 明的燃料電池堆、燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法作為可以 抑制MEA的惡化且更加機(jī)動且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整發(fā)電輸出的燃料電池堆、燃 料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法是有用的。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池堆，其特征在于，該燃料電池堆被構(gòu)成為在一對端部集電體之間層疊有2個(gè)以上的單電池，陽極氣體供給歧管及陰極氣體供給歧管在層疊方向上貫通所有的所述單電池的周緣部，所述燃料電池堆具有1個(gè)以上的中間集電體，配設(shè)于所述一對端部集電體之間的所述層疊方向的中間部，并且分割所述陽極氣體供給歧管及所述陰極氣體供給歧管；2個(gè)以上的亞電池堆，具有在所述一對端部集電體及所述中間集電體的任一個(gè)之間層疊的1個(gè)以上的所述單電池而構(gòu)成；1個(gè)以上的陽極氣體供給口，在所述層疊方向上貫通所述燃料電池堆的兩端部的至少任一個(gè)，與任一個(gè)的所述亞電池堆的所述陽極氣體供給歧管相連接；以及1個(gè)以上的陰極氣體供給口，在所述層疊方向上貫通所述燃料電池堆的兩端部的至少任一個(gè)，與任一個(gè)的所述亞電池堆的所述陰極氣體供給歧管相連接。
2. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述亞電池堆的各個(gè)所述單電池的個(gè)數(shù)相互不同。
3. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池堆，其特征在于，具有 傳熱介質(zhì)供給歧管，在所述層疊方向上貫通所有的所述單電池的周緣部而被構(gòu)成，且被所述中間集電體分割；以及1個(gè)以上的傳熱介質(zhì)供給口，在所述層疊方向上貫通所述燃料電池 堆的兩端部的至少任一個(gè)，與任一個(gè)的所述亞電池堆的所述傳熱介質(zhì) 供給歧管相連接。
4. 如權(quán)利要求3所述的燃料電池堆，其特征在于，具有3個(gè)以上的單電池及一對所述中間集電體，在所述中間集電體之間構(gòu)成有中央部亞電池堆，在所述端部集電體和所述中間集電體 之間構(gòu)成有一對端部亞電池堆，所述燃料電池堆具有陽極氣體導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，與所述中央部亞電池堆的所述陽極氣體供給歧 管相連接；陰極氣體導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，與所述中央部亞電池堆的所述陰極氣體供給歧 管相連接；以及傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，與所述中央部亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)供給歧 管相連接，3個(gè)陽極氣體供給口分別與所述陽極氣體導(dǎo)入通路及一對所述端 部亞電池堆的所述陽極氣體供給歧管相連接，3個(gè)陰極氣體供給口分別與所述陰極氣體導(dǎo)入通路及一對所述端 部亞電池堆的所述陰極氣體供給歧管相連接，3個(gè)傳熱介質(zhì)供給口分別與所述傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路及一對所述端 部亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)供給歧管相連接。
5.如權(quán)利要求3所述的燃料電池堆，其特征在于，具有3個(gè)以上的單電池及一對所述中間集電體，在所述中間集電體之間構(gòu)成有中央部亞電池堆，在所述端部集電體和所述中間集電體之間構(gòu)成有一對端部亞電池堆，所述燃料電池堆具有陽極氣體導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，連接所述中央部亞電池堆的所述陽極氣體供給歧管和所述陽極氣體供給口 ；陰極氣體導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，連接所述中央部亞電池堆的所述陰極氣體供給 歧管和所述陰極氣體供給口；傳熱介質(zhì)導(dǎo)入通路，在所述層疊方向上貫通所述一對端部亞電池 堆的任一個(gè)的周緣部，連接所述中央部亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)供給歧管和所述傳熱介質(zhì)供給口 ；陽極氣體供給開閉部，連通及隔斷所述中央部亞電池堆的所述陽 極氣體供給歧管和所述端部亞電池堆的所述陽極氣體供給歧管，并且 配設(shè)于所述中間集電體上；陰極氣體供給開閉部，連通及隔斷所述中央部亞電池堆的所述陰 極氣體供給歧管和所述端部亞電池堆的所述陰極氣體供給歧管，并且 配設(shè)于所述中間集電體上；以及傳熱介質(zhì)供給開閉部，連通及隔斷所述中央部亞電池堆的所述傳 熱介質(zhì)供給歧管和所述端部亞電池堆的所述傳熱介質(zhì)供給歧管，并且 配設(shè)于所述中間集電體上。
6. —種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 具有.-如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，與所述陽極氣體供給口相連接的陽極氣體供給系統(tǒng)， 與所述陰極氣體供給口相連接的陰極氣體供給系統(tǒng)，以及 控制裝置，所述控制裝置選定任何1個(gè)以上的所述亞電池堆，并且，控制所 述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰極氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中的 至少任一個(gè)來只向所述選定的所述亞電池堆供給陽極氣體及陰極氣體 而進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行。
7. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 在所述燃料電池系統(tǒng)發(fā)電運(yùn)行過程中，所述控制裝置基于外部電力負(fù)載的大小，以使發(fā)電輸出最接近所述電力負(fù)載的方式選定任何i 個(gè)以上的所述亞電池堆，并且，控制所述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰 極氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中的至少任一個(gè)來切換陽極氣體及 陰極氣體的供給。
8. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃料電池堆具有3個(gè)以上的單電池及一對所述中間集電體，在所述中間集電體之間構(gòu)成有中央部亞電池堆，在所述端部集電體和 所述中間集電體之間構(gòu)成有一對端部亞電池堆，在發(fā)電開始指令后并且在向所述一對所述端部亞電池堆供給所述 陽極氣體及所述陰極氣體之前，所述控制裝置控制所述陽極氣體供給 系統(tǒng)、所述陰極氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中的至少任一個(gè)來只 向所述中央部亞電池堆供給陽極氣體及陰極氣體從而進(jìn)行中央部發(fā) 電。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池堆具有傳熱介質(zhì)供給歧管，在所述層疊方向上貫通所有的所述單電池的 周緣部而構(gòu)成，且被所述中間集電體分割；以及1個(gè)以上的傳熱介質(zhì)供給口，在所述層疊方向上貫通所述燃料電池 堆的兩端部的至少任一個(gè)，與任一個(gè)的所述亞電池堆的所述傳熱介質(zhì) 供給歧管相連接；所述燃料電池系統(tǒng)具有與所述傳熱介質(zhì)供給口連接的傳熱介質(zhì)供,、在發(fā)電開始指令后，所述控制裝置控制所述陽極氣體供給系統(tǒng)、 所述陰極氣體供給系統(tǒng)、所述傳熱介質(zhì)供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中 的至少任一個(gè)，從而只向所述中央部亞電池堆供給所述傳熱介質(zhì)，進(jìn)行中央部預(yù)熱，在所述中央部預(yù)熱時(shí)，進(jìn)行取得從所述燃料電池堆排出的傳熱介 質(zhì)的排出溫度并與第1判定溫度進(jìn)行比較的第1判定，基于所述第1判定，只向所述中央部亞電池堆供給所述陽極氣體 及所述陰極氣體來進(jìn)行中央部發(fā)電，在所述中央部發(fā)電過程中，向整個(gè)所述燃料電池堆供給所述傳熱 介質(zhì)，進(jìn)行整體預(yù)熱，在所述整體預(yù)熱時(shí)，進(jìn)行取得從所述燃料電池堆排出的傳熱介質(zhì) 的排出溫度并與第2判定溫度進(jìn)行比較的第2判定，基于所述第2判定，向所述中央部亞電池堆及一對所述端部亞電 池堆供給所述陽極氣體及所述陰極氣體來進(jìn)行整體發(fā)電。
10. 如權(quán)利要求9所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第1判定溫度及第2判定溫度都是向所述燃料電池堆供給的 傳熱介質(zhì)的供給溫度。
11. 一種燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于，所述燃料電池系統(tǒng)具有 如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，與所述陽極氣體供給口連接的陽極氣體供給系統(tǒng)，以及 與所述陰極氣體供給口連接的陰極氣體供給系統(tǒng)， 所述燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法是選定任何1個(gè)以上的所述亞電 池堆，并且，通過所述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰極氣體供給系統(tǒng)及 所述燃料電池堆中的至少任一個(gè)來只向所述選定的所述亞電池堆供給 所述陽極氣體及所述陰極氣體，從而進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行。
12. 如權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于， 在所述燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電運(yùn)行過程中，基于外部電力負(fù)載的大小，以使發(fā)電輸出最接近所述電力負(fù)載的方式選定任何1個(gè)以上的所 述亞電池堆，并且，通過所述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰極氣體供給 系統(tǒng)及所述燃料電池堆中的至少任一個(gè)來切換所述陽極氣體及所述陰 極氣體的供給。
13. 如權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于， 所述燃料電池堆具有3個(gè)以上的單電池及一對所述中間集電體，在所述中間集電體之間構(gòu)成有中央部亞電池堆，在所述端部集電體和 所述中間集電體之間構(gòu)成有一對端部亞電池堆，在發(fā)電開始指令后且在向所述一對所述端部亞電池堆供給所述陽 極氣體及所述陰極氣體之前，通過所述陽極氣體供給系統(tǒng)、所述陰極 氣體供給系統(tǒng)及所述燃料電池堆中的至少任一個(gè)來只向所述中央部亞 電池堆供給所述陽極氣體及所述陰極氣體從而進(jìn)行中央部發(fā)電。
全文摘要
本發(fā)明的燃料電池堆具有配設(shè)于一對端部集電體(50，51)間的中間部上并分割陽極氣體供給歧管(192I，392I)及陰極氣體供給歧管(193I，393I)的中間集電體(52，53)，具有層疊于一對端部集電體(50，51)及中間集電體(52，53)的任一個(gè)間的1個(gè)以上的單電池(110，210，310)而構(gòu)成的2個(gè)以上的亞電池堆(P，Q，R)，與任一個(gè)的亞電池堆(P，Q，R)的陽極氣體供給歧管(192I，392I)連接的陽極氣體供給口(172I，272I)，以及與任一個(gè)的亞電池堆(P，Q，R)的陰極氣體供給歧管(193I，393I)連接的陰極氣體供給口(173I，273I)。
文檔編號H01M8/24GK101443946SQ200780016808
公開日2009年5月27日 申請日期2007年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者日下部弘樹, 鵜木重幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社