JP2002056859A - 小型燃料電池用セパレータ及びセルスタック - Google Patents
小型燃料電池用セパレータ及びセルスタックInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池の小型化が容易に実現できる小型燃
料電池用セパレータ及びセルスタックを提供する。 【解決手段】 単電池を挟み燃料ガス及び酸化剤ガスの
流路を形成する小型燃料電池用セパレータにおいて、酸
化剤ガスマニホールド２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１
ｂ、燃料ガスマニホールド２２ａ，２２ｂが設けられる
と共に、電池側の面２０Ｂには、短冊状に貫通して設け
られるガス溝２５ａ，２５ｂが電極面積分にわたって設
けられ、前記電池側の面と反対面には、酸化剤ガス溝２
０ａ１，２０ｂ１，２１ａ１，２１ｂ１が酸化剤ガスマ
ニホールド２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂに接続され
るように形成され、酸化剤ガス溝を囲むようにＯリング
溝２４が形成されている。
料電池用セパレータ及びセルスタックを提供する。 【解決手段】 単電池を挟み燃料ガス及び酸化剤ガスの
流路を形成する小型燃料電池用セパレータにおいて、酸
化剤ガスマニホールド２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１
ｂ、燃料ガスマニホールド２２ａ，２２ｂが設けられる
と共に、電池側の面２０Ｂには、短冊状に貫通して設け
られるガス溝２５ａ，２５ｂが電極面積分にわたって設
けられ、前記電池側の面と反対面には、酸化剤ガス溝２
０ａ１，２０ｂ１，２１ａ１，２１ｂ１が酸化剤ガスマ
ニホールド２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂに接続され
るように形成され、酸化剤ガス溝を囲むようにＯリング
溝２４が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばノートパソ
コンや携帯電話などに使用される小型燃料電池のセパレ
ータ及びセルスタック等の構造に関するものである。
コンや携帯電話などに使用される小型燃料電池のセパレ
ータ及びセルスタック等の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池はガス拡散性で、電子伝
導率を有する電極を固体高分子電解質膜の両面に配した
単電池と、一面に酸化剤ガス流路が設けられ、他面に燃
料ガス流路が設けられたガスセパレータとを交互に複数
積層してなる積層体から構成されている。燃料電池の動
作原理は、燃料極において次式のように水素を水素イオ
ン（Ｈ+）と電子（ｅ-）に分け、水素イオン（Ｈ+）を
電解質の高分子膜を通して空気極（酸化剤ガス極）に導
き、電子（ｅ-）を外部回路に流すというものである。
導率を有する電極を固体高分子電解質膜の両面に配した
単電池と、一面に酸化剤ガス流路が設けられ、他面に燃
料ガス流路が設けられたガスセパレータとを交互に複数
積層してなる積層体から構成されている。燃料電池の動
作原理は、燃料極において次式のように水素を水素イオ
ン（Ｈ+）と電子（ｅ-）に分け、水素イオン（Ｈ+）を
電解質の高分子膜を通して空気極（酸化剤ガス極）に導
き、電子（ｅ-）を外部回路に流すというものである。
【０００３】Ｈ２⇒２Ｈ+＋２ｅ-
【０００４】空気極（酸化剤ガス極）においては酸素と
燃料極から導かれた水素イオン（Ｈ +）と外部回路から
導かれた電子（ｅ-）とが反応して水になり、 ２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-⇒Ｈ2Ｏ 燃料電池全体の反応では、 Ｈ2＋１／２Ｏ2⇒Ｈ2Ｏ となる。
燃料極から導かれた水素イオン（Ｈ +）と外部回路から
導かれた電子（ｅ-）とが反応して水になり、 ２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-⇒Ｈ2Ｏ 燃料電池全体の反応では、 Ｈ2＋１／２Ｏ2⇒Ｈ2Ｏ となる。
【０００５】ガスセパレータに関しては、ガス不透過処
理を施したカーボンや金属板等にガス溝等を切削加工や
プレス加工、サンドブラスト加工したものが使用され、
また一体化したモールド成型法によるセパレータも最近
になって使用されている。
理を施したカーボンや金属板等にガス溝等を切削加工や
プレス加工、サンドブラスト加工したものが使用され、
また一体化したモールド成型法によるセパレータも最近
になって使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の燃料電池の構造において、燃料電池の小型化を図ろ
うとすると、セパレータが薄くなり、またそこに形成さ
れるガス溝が狭くなり、ガスの流路抵抗が大きくなって
十分なガス流量を得ることが困難となる。また、ガスシ
ール方法ではシートガスケット方式やＯリング構造を採
用することが一般的であるが、シートガスケット方式で
シールを行うべく締め付けを行うと、本来、図６（ａ）
に示すようにシートガスケットが支持されるべきなのに
対して、図６（ｂ）に示すように溝部分にガスケットが
落ち込んでシール不良となる虞がある。なお、図６にお
いて、１、３はセパレータ、２はシートガスケット、４
はセパレータに設けられたガス溝、５はシートガスケッ
トの落ち込みにより生じた隙間を示している。また、Ｏ
リング構造では、マニホールド各々にＯリングをはめ込
むので部品点数が増えて組み立て工数が増えてコスト高
となる。このような理由から、従来の燃料電池の構造に
おいては、その小型化が困難であったという問題点があ
った。
来の燃料電池の構造において、燃料電池の小型化を図ろ
うとすると、セパレータが薄くなり、またそこに形成さ
れるガス溝が狭くなり、ガスの流路抵抗が大きくなって
十分なガス流量を得ることが困難となる。また、ガスシ
ール方法ではシートガスケット方式やＯリング構造を採
用することが一般的であるが、シートガスケット方式で
シールを行うべく締め付けを行うと、本来、図６（ａ）
に示すようにシートガスケットが支持されるべきなのに
対して、図６（ｂ）に示すように溝部分にガスケットが
落ち込んでシール不良となる虞がある。なお、図６にお
いて、１、３はセパレータ、２はシートガスケット、４
はセパレータに設けられたガス溝、５はシートガスケッ
トの落ち込みにより生じた隙間を示している。また、Ｏ
リング構造では、マニホールド各々にＯリングをはめ込
むので部品点数が増えて組み立て工数が増えてコスト高
となる。このような理由から、従来の燃料電池の構造に
おいては、その小型化が困難であったという問題点があ
った。
【０００７】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
ものであり、燃料電池の小型化が容易に実現できる小型
燃料電池用セパレータ及びセルスタックを提供すること
を目的としている。
ものであり、燃料電池の小型化が容易に実現できる小型
燃料電池用セパレータ及びセルスタックを提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明は、電池を挟み燃料ガス及び酸化剤ガスの
流路を形成する小型燃料電池用セパレータにおいて、ガ
ス導入用のマニホールドが設けられると共に、前記電池
側の面には、短冊状に貫通して設けられるガス流路が電
極面積分にわたって設けられ、前記電池側の面と反対面
には、ガス導入用のガス溝が前記マニホールドと前記ガ
ス流路を接続するように形成され、前記ガス流路及びガ
ス溝を囲むようにＯリング溝が形成されていることを特
徴とする。
ため、本発明は、電池を挟み燃料ガス及び酸化剤ガスの
流路を形成する小型燃料電池用セパレータにおいて、ガ
ス導入用のマニホールドが設けられると共に、前記電池
側の面には、短冊状に貫通して設けられるガス流路が電
極面積分にわたって設けられ、前記電池側の面と反対面
には、ガス導入用のガス溝が前記マニホールドと前記ガ
ス流路を接続するように形成され、前記ガス流路及びガ
ス溝を囲むようにＯリング溝が形成されていることを特
徴とする。
【０００９】また、本発明は、電池を挟み燃料ガス及び
酸化剤ガスの流路を形成する小型燃料電池用セパレータ
において、セパレータの一方面側から他方面側に燃料ガ
ス及び酸化剤ガスが供給できるように貫通穴が設けられ
ると共に、この貫通穴に接続されるガス流路が電極面積
分にわたって設けられ、且つガス流路を囲むようにＯリ
ング溝が形成されていることを特徴とする。
酸化剤ガスの流路を形成する小型燃料電池用セパレータ
において、セパレータの一方面側から他方面側に燃料ガ
ス及び酸化剤ガスが供給できるように貫通穴が設けられ
ると共に、この貫通穴に接続されるガス流路が電極面積
分にわたって設けられ、且つガス流路を囲むようにＯリ
ング溝が形成されていることを特徴とする。
【００１０】また、本発明に係る小型燃料電池用セパレ
ータは、請求項２に記載の燃料電池用セパレータの貫通
穴に燃料ガス、酸化剤ガスを供給するため、前記燃料電
池用セパレータに重ねて用いられる小型燃料電池用セパ
レータであって、ガスマニホールドが設けられると共
に、そのガスマニホールドから前記貫通穴までガスを流
すガス流路が形成され、更に、このガス流路を囲むよう
にＯリング溝が形成されていることを特徴とする。
ータは、請求項２に記載の燃料電池用セパレータの貫通
穴に燃料ガス、酸化剤ガスを供給するため、前記燃料電
池用セパレータに重ねて用いられる小型燃料電池用セパ
レータであって、ガスマニホールドが設けられると共
に、そのガスマニホールドから前記貫通穴までガスを流
すガス流路が形成され、更に、このガス流路を囲むよう
にＯリング溝が形成されていることを特徴とする。
【００１１】また、本発明は、請求項１乃至請求項３の
いずれかに記載の小型燃料電池用セパレータにおいて、
前記Ｏリング溝は一体形成されたＯリングがはめ込まれ
るように連続しており、且つ酸化剤ガスと燃料ガスがク
ロスリークしないよう適所が二重構造となっていること
を特徴とする。
いずれかに記載の小型燃料電池用セパレータにおいて、
前記Ｏリング溝は一体形成されたＯリングがはめ込まれ
るように連続しており、且つ酸化剤ガスと燃料ガスがク
ロスリークしないよう適所が二重構造となっていること
を特徴とする。
【００１２】また、本発明は、単電池に燃料ガス及び酸
化剤ガスを供給する小型燃料電池セルスタックにおい
て、酸化剤ガスと燃料ガスがクロスリークしないよう適
所が二重シール構造を有し、且つ一体化されたＯリング
によりシールされることを特徴とする。
化剤ガスを供給する小型燃料電池セルスタックにおい
て、酸化剤ガスと燃料ガスがクロスリークしないよう適
所が二重シール構造を有し、且つ一体化されたＯリング
によりシールされることを特徴とする。
【００１３】また、本発明に係る小型燃料電池セルスタ
ックは、請求項１または請求項２に記載の小型燃料電池
用セパレータの間に単電池を挟み込み、更にこれらを請
求項３に記載の小型燃料電池用セパレータで挟んでなる
セルを複数積層してなることを特徴とする。
ックは、請求項１または請求項２に記載の小型燃料電池
用セパレータの間に単電池を挟み込み、更にこれらを請
求項３に記載の小型燃料電池用セパレータで挟んでなる
セルを複数積層してなることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。 実施の形態１．図１は本発明に係る燃料電池スタックの
分解斜視図、図２は酸化剤ガスセパレータを示す正面図
及び裏面図、図３は燃料ガスセパレータの表面及び裏面
を示す図、図４はＯリングを示す図、図５はガスの流れ
を示す側面図である。
を用いて説明する。 実施の形態１．図１は本発明に係る燃料電池スタックの
分解斜視図、図２は酸化剤ガスセパレータを示す正面図
及び裏面図、図３は燃料ガスセパレータの表面及び裏面
を示す図、図４はＯリングを示す図、図５はガスの流れ
を示す側面図である。
【００１５】実施の形態１における燃料電池は、単電池
６０、単電池を挟む酸化剤ガスセパレータ２０、及び燃
料ガスセパレータ３０、更にこれらを上下から挟むガス
セパレータ１０Ａ，１０Ｂを備え、更にこれらの間に挟
まれるガスシール用のＯリング５０ａ，５０ｂ，５０ｃ
を備えている。
６０、単電池を挟む酸化剤ガスセパレータ２０、及び燃
料ガスセパレータ３０、更にこれらを上下から挟むガス
セパレータ１０Ａ，１０Ｂを備え、更にこれらの間に挟
まれるガスシール用のＯリング５０ａ，５０ｂ，５０ｃ
を備えている。
【００１６】酸化剤ガスセパレータ２０は、ガス不透過
性のグラッシーカーボン（厚さ１．０ｍｍ）にて製作さ
れ、この酸化剤ガスセパレータ２０には、ボルト穴２３
ａ〜２３ｄが４箇所設けられ、酸化剤ガスセパレータ２
０の適所（図２（ａ）右上）には取付方向が容易に確認
できるようＣカットが設けられている。またこのセパレ
ータ２０には、酸化剤ガスマニホールド２０ａ，２０
ｂ、および２１ａ，２１ｂが対向する辺の近傍に（図２
上下両端）２箇所ずつ設けられている。
性のグラッシーカーボン（厚さ１．０ｍｍ）にて製作さ
れ、この酸化剤ガスセパレータ２０には、ボルト穴２３
ａ〜２３ｄが４箇所設けられ、酸化剤ガスセパレータ２
０の適所（図２（ａ）右上）には取付方向が容易に確認
できるようＣカットが設けられている。またこのセパレ
ータ２０には、酸化剤ガスマニホールド２０ａ，２０
ｂ、および２１ａ，２１ｂが対向する辺の近傍に（図２
上下両端）２箇所ずつ設けられている。
【００１７】また、酸化剤ガスマニホールド２０ａ、２
０ｂからは、酸化剤ガス溝２０ａ１、２０ｂ１、酸化剤
ガス流路２５ａ，２５ｂ、酸化剤ガス溝２１ａ１，２１
ｂ１が連続して設けられ、酸化剤ガス溝２１ａ１，２１
ｂ１の端部が酸化剤ガスマニホールド２１ａ、２１ｂに
接続している。酸化剤ガス流路２５ａ，２５ｂはセパレ
ータ２０の裏面（Ｂ面）まで短冊状に貫通し、例えば電
極面積分０．５ｃｍ2〜２５ｃｍ2の広さにおいて、平行
に設けられている。酸化剤ガス溝２０ａ１，２０ｂ１，
２１ａ１，２１ｂ１の深さは、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ
に形成されている。
０ｂからは、酸化剤ガス溝２０ａ１、２０ｂ１、酸化剤
ガス流路２５ａ，２５ｂ、酸化剤ガス溝２１ａ１，２１
ｂ１が連続して設けられ、酸化剤ガス溝２１ａ１，２１
ｂ１の端部が酸化剤ガスマニホールド２１ａ、２１ｂに
接続している。酸化剤ガス流路２５ａ，２５ｂはセパレ
ータ２０の裏面（Ｂ面）まで短冊状に貫通し、例えば電
極面積分０．５ｃｍ2〜２５ｃｍ2の広さにおいて、平行
に設けられている。酸化剤ガス溝２０ａ１，２０ｂ１，
２１ａ１，２１ｂ１の深さは、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ
に形成されている。
【００１８】また、酸化剤ガスセパレータ２０の酸化剤
ガスマニホールド２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが設
けられた辺と異なる二つの辺の近傍（図２（ａ）左右両
端）には燃料ガスマニホールド２２ａ、２２ｂがそれぞ
れ形成されている。そして、ガスシール用として酸化剤
ガスが流れる部分とセパレータ周縁（燃料電池外部）と
の間には、Ｏリング溝２４が一重に形成され、また、酸
化剤ガスと燃料ガスがクロスリークする可能性がある箇
所についてはＯリング溝２４が二重に形成されている。
ガスマニホールド２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが設
けられた辺と異なる二つの辺の近傍（図２（ａ）左右両
端）には燃料ガスマニホールド２２ａ、２２ｂがそれぞ
れ形成されている。そして、ガスシール用として酸化剤
ガスが流れる部分とセパレータ周縁（燃料電池外部）と
の間には、Ｏリング溝２４が一重に形成され、また、酸
化剤ガスと燃料ガスがクロスリークする可能性がある箇
所についてはＯリング溝２４が二重に形成されている。
【００１９】燃料ガスセパレータ３０には、図３に示さ
れるように、単電池６０側の面３０Ａにおいて、燃料ガ
スマニホールド３２ａ、３２ｂが左右上下に一箇所ずつ
設けられ、セパレータ３０の右上には方向が分かるよう
にＣカットが設けられている。また、ガス流路分の貫通
穴３４ａ，３４ｂが２〜１０個ほど設けられ、貫通穴３
４ａ，３４ｂからは、例えば溝幅１．０ｍｍ、溝深さ
０．１〜１．０ｍｍの燃料ガス流路３５がジグザグまた
は平行状に電極面積０．５ｃｍ2〜２５ｃｍ2分にわたっ
て形成され、上下両端に酸化剤ガスマニホールド３０
ａ，３０ｂ、３１ａ，３１ｂが形成されている。またガ
スシールのため、酸化剤ガス、燃料ガスがクロスリーク
しないようにＯリング溝３５が電極、マニホールドの周
りに二重に形成されている。なお、面３０Ｂは面３０Ａ
の裏面を示している。
れるように、単電池６０側の面３０Ａにおいて、燃料ガ
スマニホールド３２ａ、３２ｂが左右上下に一箇所ずつ
設けられ、セパレータ３０の右上には方向が分かるよう
にＣカットが設けられている。また、ガス流路分の貫通
穴３４ａ，３４ｂが２〜１０個ほど設けられ、貫通穴３
４ａ，３４ｂからは、例えば溝幅１．０ｍｍ、溝深さ
０．１〜１．０ｍｍの燃料ガス流路３５がジグザグまた
は平行状に電極面積０．５ｃｍ2〜２５ｃｍ2分にわたっ
て形成され、上下両端に酸化剤ガスマニホールド３０
ａ，３０ｂ、３１ａ，３１ｂが形成されている。またガ
スシールのため、酸化剤ガス、燃料ガスがクロスリーク
しないようにＯリング溝３５が電極、マニホールドの周
りに二重に形成されている。なお、面３０Ｂは面３０Ａ
の裏面を示している。
【００２０】図１に示されるガスセパレータ１０Ａ，１
０Ｂには、四隅にボルト穴１３ａ〜１３ｄが設けられ、
セパレータ１０Ａ，１０Ｂの一隅（右上）には方向が分
かるようにＣカットが設けられている。また、酸化剤ガ
スマニホールド１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが上下
の辺付近に２箇所ずつ設けられると共に、燃料ガスマニ
ホールド１２ａ，１２ｂが左右の辺近傍上下に一箇所ず
つ設けられている。そして、燃料ガスが燃料ガスセパレ
ータ３０に導入できるように燃料ガス導入流路１２ａ
１、１２ｂ１が例えば溝幅１．０ｍｍ、溝深さ０．１〜
１．０ｍｍ、長さ３ｍｍ〜２０ｍｍに設けられている。
また、その周りにＯリングの溝１４が設けられ、燃料ガ
スと酸化ガス剤がクロスしないように酸化剤ガスマニホ
ールド１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ近傍において２
重にＯリング溝が設けられている。
０Ｂには、四隅にボルト穴１３ａ〜１３ｄが設けられ、
セパレータ１０Ａ，１０Ｂの一隅（右上）には方向が分
かるようにＣカットが設けられている。また、酸化剤ガ
スマニホールド１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが上下
の辺付近に２箇所ずつ設けられると共に、燃料ガスマニ
ホールド１２ａ，１２ｂが左右の辺近傍上下に一箇所ず
つ設けられている。そして、燃料ガスが燃料ガスセパレ
ータ３０に導入できるように燃料ガス導入流路１２ａ
１、１２ｂ１が例えば溝幅１．０ｍｍ、溝深さ０．１〜
１．０ｍｍ、長さ３ｍｍ〜２０ｍｍに設けられている。
また、その周りにＯリングの溝１４が設けられ、燃料ガ
スと酸化ガス剤がクロスしないように酸化剤ガスマニホ
ールド１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ近傍において２
重にＯリング溝が設けられている。
【００２１】図４は上述した各セパレータのＯリング溝
に挿入されるＯリングを示しており、図中、１，３は酸
化剤ガスマニホールド部、２，４は燃料ガスマニホール
ド部、５は電極部、１ａ、２ａは酸化剤ガス外部シール
部、１ｂ、２ｂは酸化剤ガス内部シール部、１ｃ、２
ｃ、３ｃ、４ｃは電極部シール部、２ａ、４ａは燃料ガ
ス外部シール部、２ｂ、４ｂは燃料ガス内部シール部を
示している。図４より明らかなように、このＯリング
は、酸化剤ガスと燃料ガスとがクロスリークしないよう
にそれらの間が二重シール構造を有し、また、全てのセ
パレータで共通の形のＯリングが使用できる。
に挿入されるＯリングを示しており、図中、１，３は酸
化剤ガスマニホールド部、２，４は燃料ガスマニホール
ド部、５は電極部、１ａ、２ａは酸化剤ガス外部シール
部、１ｂ、２ｂは酸化剤ガス内部シール部、１ｃ、２
ｃ、３ｃ、４ｃは電極部シール部、２ａ、４ａは燃料ガ
ス外部シール部、２ｂ、４ｂは燃料ガス内部シール部を
示している。図４より明らかなように、このＯリング
は、酸化剤ガスと燃料ガスとがクロスリークしないよう
にそれらの間が二重シール構造を有し、また、全てのセ
パレータで共通の形のＯリングが使用できる。
【００２２】図５は実施の形態における固体高分子型の
小型燃料電池単セルにおけるガスの流れを模式的に示す
図である。酸化剤ガス及び燃料ガスはそれぞれ矢印で示
したようにセル内を流れる。なお、図中、６１，６２，
６３はそれぞれ単電池６０のアノード電極、高分子電解
質膜、カソード電極を示している。単セルは、単電池を
酸化剤ガスセパレータ２０と燃料ガスセパレータ３０と
で挟み、更にそれをガスセパレータ１０Ａ、１０Ｂで挟
んだ構造をなし、これらを複数積層して燃料電池スタッ
クが構成される。
小型燃料電池単セルにおけるガスの流れを模式的に示す
図である。酸化剤ガス及び燃料ガスはそれぞれ矢印で示
したようにセル内を流れる。なお、図中、６１，６２，
６３はそれぞれ単電池６０のアノード電極、高分子電解
質膜、カソード電極を示している。単セルは、単電池を
酸化剤ガスセパレータ２０と燃料ガスセパレータ３０と
で挟み、更にそれをガスセパレータ１０Ａ、１０Ｂで挟
んだ構造をなし、これらを複数積層して燃料電池スタッ
クが構成される。
【００２３】以下に実施の形態の動作について説明す
る。酸化剤ガスは外部からガスセパレータ１０Ａの酸化
剤マニホールド１０ａと１０ｂに供給される。まず酸化
剤マニホールド１０ａに供給された酸化剤ガスは、酸化
剤ガスセパレータ２０の酸化剤マニホールド２０ａ、酸
化剤ガス溝２０ａ１、電極面積分半分の酸化剤ガス流路
２５ａ、酸化剤ガス溝２１ａ１を順次流れ酸化剤マニホ
ールド２１aに排出され、ガスセパレータ１０Ｂの酸化
剤マニホールド１１ａを流れて外部に排出される。
る。酸化剤ガスは外部からガスセパレータ１０Ａの酸化
剤マニホールド１０ａと１０ｂに供給される。まず酸化
剤マニホールド１０ａに供給された酸化剤ガスは、酸化
剤ガスセパレータ２０の酸化剤マニホールド２０ａ、酸
化剤ガス溝２０ａ１、電極面積分半分の酸化剤ガス流路
２５ａ、酸化剤ガス溝２１ａ１を順次流れ酸化剤マニホ
ールド２１aに排出され、ガスセパレータ１０Ｂの酸化
剤マニホールド１１ａを流れて外部に排出される。
【００２４】また酸化剤マニホールド１０ｂに供給され
た酸化剤ガスは、酸化剤ガスセパレータ２０の酸化剤マ
ニホールド２０ｂ、酸化剤ガス溝２０ｂ１、電極面積分
半分の酸化剤ガス流路２５ｂ、酸化剤ガス溝２１ｂ１を
順次流れ酸化剤マニホールド２１ｂに排出され、ガスセ
パレータ１０Ａの酸化剤マニホールド１１ｂを流れて外
部に排出される。
た酸化剤ガスは、酸化剤ガスセパレータ２０の酸化剤マ
ニホールド２０ｂ、酸化剤ガス溝２０ｂ１、電極面積分
半分の酸化剤ガス流路２５ｂ、酸化剤ガス溝２１ｂ１を
順次流れ酸化剤マニホールド２１ｂに排出され、ガスセ
パレータ１０Ａの酸化剤マニホールド１１ｂを流れて外
部に排出される。
【００２５】なお、この流れは次のような流れでもよ
い。すなわち、酸化剤ガスは外部から酸化剤マニホール
ド１０ａに供給され、酸化剤マニホールド２０ａ、酸化
剤ガス溝２０ａ１、電極面積分半分の酸化剤ガス流路２
５ａ、酸化剤ガス溝２１ａ１を順次流れて酸化剤マニホ
ールド２１aに排出され、他のセパレータ１０Ｂの酸化
剤マニホールドを流れて外部に排出される。この場合、
排出されたガスを、配管などを接合して、酸化剤ガスマ
ニホールド１１ｂに流れるようにする。さらに、酸化剤
ガスは酸化剤マニホールド２１ｂから酸化剤ガス溝２１
ｂ１に流れ、電極面積分半分の酸化剤ガス流路２５ｂ、
酸化剤ガス溝２０ｂ１に流れ、酸化剤マニホールド２０
ｂに排出されて外部に排出される方法でも良い、またそ
の反対でも良い。
い。すなわち、酸化剤ガスは外部から酸化剤マニホール
ド１０ａに供給され、酸化剤マニホールド２０ａ、酸化
剤ガス溝２０ａ１、電極面積分半分の酸化剤ガス流路２
５ａ、酸化剤ガス溝２１ａ１を順次流れて酸化剤マニホ
ールド２１aに排出され、他のセパレータ１０Ｂの酸化
剤マニホールドを流れて外部に排出される。この場合、
排出されたガスを、配管などを接合して、酸化剤ガスマ
ニホールド１１ｂに流れるようにする。さらに、酸化剤
ガスは酸化剤マニホールド２１ｂから酸化剤ガス溝２１
ｂ１に流れ、電極面積分半分の酸化剤ガス流路２５ｂ、
酸化剤ガス溝２０ｂ１に流れ、酸化剤マニホールド２０
ｂに排出されて外部に排出される方法でも良い、またそ
の反対でも良い。
【００２６】燃料ガスは外部からガスセパレータ１０Ｂ
の燃料ガスマニホールド１２ａに供給される。そして、
燃料ガス導入流路１２ａ１、燃料ガスセパレーター３０
の裏面から貫通した穴３４ｂに流れ、電極面積分の燃料
ガス流路３５、裏面に貫通した穴３４aに流れ、ガスセ
パレータ１０Ａの燃料ガス導入流路１２ｂ１、燃料ガス
マニホールド１２ｂを流れ外部に排出される。
の燃料ガスマニホールド１２ａに供給される。そして、
燃料ガス導入流路１２ａ１、燃料ガスセパレーター３０
の裏面から貫通した穴３４ｂに流れ、電極面積分の燃料
ガス流路３５、裏面に貫通した穴３４aに流れ、ガスセ
パレータ１０Ａの燃料ガス導入流路１２ｂ１、燃料ガス
マニホールド１２ｂを流れ外部に排出される。
【００２７】またこの燃料ガスの流れは以下のようなも
のであってもよい。すなわち、燃料ガスは外部からガス
セパレータ１０Ｂの燃料ガスマニホールド１２ｂに供給
された後、燃料ガス導入流路１２ｂ１、燃料ガスセパレ
ータ３０の裏面から貫通した穴３４ａ、電極面積分の燃
料ガス流路３５、裏面に貫通した穴３４ｂ、セパレータ
ー１０Ａの燃料ガス導入流路１２ａ１を順次流れ、ガス
セパレータ１０Ａの燃料ガスマニホールド１２ａを流れ
て外部に排出される。
のであってもよい。すなわち、燃料ガスは外部からガス
セパレータ１０Ｂの燃料ガスマニホールド１２ｂに供給
された後、燃料ガス導入流路１２ｂ１、燃料ガスセパレ
ータ３０の裏面から貫通した穴３４ａ、電極面積分の燃
料ガス流路３５、裏面に貫通した穴３４ｂ、セパレータ
ー１０Ａの燃料ガス導入流路１２ａ１を順次流れ、ガス
セパレータ１０Ａの燃料ガスマニホールド１２ａを流れ
て外部に排出される。
【００２８】ここで、水素を１Ｌ／ｍｉｎ、空気を３Ｌ
／ｍｉｎ供給して集電板（図示しない）から８Ａの電流
を取り出すとともに、セルスタックで７．５Ｖの６０Ｗ
出力を取り出せた。このときの酸化剤ガス燃料ガスの圧
力損失は０．００２Ｍｐａであった。
／ｍｉｎ供給して集電板（図示しない）から８Ａの電流
を取り出すとともに、セルスタックで７．５Ｖの６０Ｗ
出力を取り出せた。このときの酸化剤ガス燃料ガスの圧
力損失は０．００２Ｍｐａであった。
【００２９】また、酸化剤ガス及び燃料ガス剤の差圧力
を０．１ＭｐａにしてもＯリングからのガス漏れはなか
った。同様に樹脂含浸をしてガス不透過処理をした等方
性カーボンに溝加工をして評価したところ同様な結果と
なった。なお、本発明はセパレータの材料に限定される
ものではない。
を０．１ＭｐａにしてもＯリングからのガス漏れはなか
った。同様に樹脂含浸をしてガス不透過処理をした等方
性カーボンに溝加工をして評価したところ同様な結果と
なった。なお、本発明はセパレータの材料に限定される
ものではない。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、燃料電池の小型軽量化が容易に実現できる小
型燃料電池セパレータ、小型燃料セルスタック、小型燃
料電池スタックを得ることができるという効果を奏す
る。
によれば、燃料電池の小型軽量化が容易に実現できる小
型燃料電池セパレータ、小型燃料セルスタック、小型燃
料電池スタックを得ることができるという効果を奏す
る。
【図１】本発明に係る燃料電池スタックの分解斜視図で
ある。
ある。
【図２】酸化剤ガスセパレータを示す正面図及び裏面図
である。
である。
【図３】燃料ガスセパレータの表面及び裏面を示す図で
ある。
ある。
【図４】Ｏリングを示す図である。
【図５】ガスの流れを示す側面図である。
【図６】シートガスケットを用いた場合の問題点を示す
図である。
図である。
１０Ａ，１０Ｂ ガスセパレータの表、裏 １０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ 酸化剤ガスマニホー
ルド １２ａ，１２ｂ 燃料ガスマニホールド １２ａ１，１２ｂ１ 燃料ガス導入流路 ２０ 酸化剤ガスセパレータ ２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ 酸化剤ガスマニホー
ルド ２０ａ１，２０ｂ１，２１ａ１，２１ｂ１ 酸化剤ガス
溝 ２５ａ，２５ｂ 酸化剤ガス流路 ３０ 燃料ガスセパレータ ３４ａ，３４ｂ 貫通穴 ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ Ｏリング
ルド １２ａ，１２ｂ 燃料ガスマニホールド １２ａ１，１２ｂ１ 燃料ガス導入流路 ２０ 酸化剤ガスセパレータ ２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ 酸化剤ガスマニホー
ルド ２０ａ１，２０ｂ１，２１ａ１，２１ｂ１ 酸化剤ガス
溝 ２５ａ，２５ｂ 酸化剤ガス流路 ３０ 燃料ガスセパレータ ３４ａ，３４ｂ 貫通穴 ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ Ｏリング
Claims (6)
- 【請求項１】 電池を挟み燃料ガス及び酸化剤ガスの流
路を形成する小型燃料電池用セパレータにおいて、 ガス導入用のマニホールドが設けられると共に、前記電
池側の面には、短冊状に貫通して設けられるガス流路が
電極面積分にわたって設けられ、前記電池側の面と反対
面には、ガス導入用のガス溝が前記マニホールドと前記
ガス流路を接続するように形成され、前記ガス流路及び
ガス溝を囲むようにＯリング溝が形成されていることを
特徴とする小型燃料電池用セパレータ。 - 【請求項２】 電池を挟み燃料ガス及び酸化剤ガスの流
路を形成する小型燃料電池用セパレータにおいて、 セパレータの一方面側から他方面側に燃料ガス及び酸化
剤ガスが供給できるように貫通穴が設けられると共に、
この貫通穴に接続されるガス流路が電極面積分にわたっ
て設けられ、且つガス流路を囲むようにＯリング溝が形
成されていることを特徴とする小型燃料電池用セパレー
タ。 - 【請求項３】 請求項２に記載の小型燃料電池用セパレ
ータの貫通穴に燃料ガス、酸化剤ガスを供給するため、
請求項２の小型燃料電池用セパレータに重ねて用いられ
る小型燃料電池用セパレータであって、 ガスマニホールドが設けられると共に、そのガスマニホ
ールドから前記貫通穴までガスを流すガス流路が形成さ
れ、更に、このガス流路を囲むようにＯリング溝が形成
されていることを特徴とする小型燃料電池用セパレー
タ。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の小型燃料電池用セパレータにおいて、 前記Ｏリング溝は一体形成されたＯリングがはめ込まれ
るように連続しており、且つ酸化剤ガスと燃料ガスがク
ロスリークしないよう適所が二重構造となっていること
を特徴とする小型燃料電池用セパレータ。 - 【請求項５】 単電池に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給
する小型燃料電池セルスタックにおいて、 酸化剤ガスと燃料ガスがクロスリークしないよう適所が
二重シール構造を有し、且つ一体化されたＯリングによ
りシールされることを特徴とする小型燃料電池セルスタ
ック。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載の小型燃
料電池用セパレータの間に単電池を挟み込み、更にこれ
らを請求項３に記載の小型燃料電池用セパレータで挟ん
でなるセルを複数積層してなることを特徴とする小型燃
料電池セルスタック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239321A JP4934243B2 (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 小型燃料電池用セパレータ及びセルスタック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239321A JP4934243B2 (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 小型燃料電池用セパレータ及びセルスタック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002056859A true JP2002056859A (ja) | 2002-02-22 |
| JP4934243B2 JP4934243B2 (ja) | 2012-05-16 |
Family
ID=18730878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000239321A Expired - Lifetime JP4934243B2 (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 小型燃料電池用セパレータ及びセルスタック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4934243B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010126252A3 (en) * | 2009-04-28 | 2011-01-20 | Sk Energy Co., Ltd. | Method for preparing secondary battery |
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| JP2001332277A (ja) * | 2000-05-19 | 2001-11-30 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
-
2000
- 2000-08-08 JP JP2000239321A patent/JP4934243B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| DE112010006046T5 (de) | 2010-12-02 | 2013-09-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brennstoffzellenmodul |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4934243B2 (ja) | 2012-05-16 |
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