JP2002075408A - 燃料電池用セパレーター - Google Patents
燃料電池用セパレーターInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料電池におけるセパレーター同士を密着状に
して燃料ガス通路と酸化ガス通路を形成する場合、セパ
レーターの厚さや部品数や電気的接触抵抗を低減不可能
で、発電効率を高めることも難しい。 【解決手段】 固体電解質型燃料電池１のセパレーター
３は、セパレーター本体部７と、その片面にマトリック
ス状に一体形成した多数の第１の微細突起８と、その他
面にマトリックス状に一体形成した多数の第２の微細突
起９とを有し、多数の微細突起８を介してセパレーター
３と燃料極５とで燃料ガス通路１０が形成され、多数の
微細突起９を介してセパレーター３と空気極６とで酸化
ガス通路１１が形成される。
して燃料ガス通路と酸化ガス通路を形成する場合、セパ
レーターの厚さや部品数や電気的接触抵抗を低減不可能
で、発電効率を高めることも難しい。 【解決手段】 固体電解質型燃料電池１のセパレーター
３は、セパレーター本体部７と、その片面にマトリック
ス状に一体形成した多数の第１の微細突起８と、その他
面にマトリックス状に一体形成した多数の第２の微細突
起９とを有し、多数の微細突起８を介してセパレーター
３と燃料極５とで燃料ガス通路１０が形成され、多数の
微細突起９を介してセパレーター３と空気極６とで酸化
ガス通路１１が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、燃料電池用セパ
レーターに関し、特に従来は２枚のセパレーターを１体
品に構成したものにする。
レーターに関し、特に従来は２枚のセパレーターを１体
品に構成したものにする。
【従来の技術】 従来、水素ガス等の燃料ガスと、空気
中の酸素とを電解質を介して電気化学反応させることで
起電力を発生させて電力を取り出す燃料電池として種々
の形式のものがあり、動作温度の相違から低温型と高温
型とに分類され、電解質の種類によりアルカリ型、固体
高分子型、りん酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型など
に分類される。
中の酸素とを電解質を介して電気化学反応させることで
起電力を発生させて電力を取り出す燃料電池として種々
の形式のものがあり、動作温度の相違から低温型と高温
型とに分類され、電解質の種類によりアルカリ型、固体
高分子型、りん酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型など
に分類される。
【０００２】例えば、特開平５−８９８９８号公報には
りん酸型燃料電池が記載され、特開平２−１６０３７２
号公報には溶融炭酸塩型燃料電池が記載され、特開平６
−３１０１５６号公報には固体電解質型燃料電池が記載
されている。特開平２−１６０３７２号公報に記載の溶
融炭酸塩型燃料電池では、電解質板の両側に正負の電極
板を重ね、それら電極板に複数のガス通路を形成するセ
パレーターを夫々重ねた構造であり、各セパレーターは
セパレーター板とこの両側のガスチャンネル形成部材と
からなる。
りん酸型燃料電池が記載され、特開平２−１６０３７２
号公報には溶融炭酸塩型燃料電池が記載され、特開平６
−３１０１５６号公報には固体電解質型燃料電池が記載
されている。特開平２−１６０３７２号公報に記載の溶
融炭酸塩型燃料電池では、電解質板の両側に正負の電極
板を重ね、それら電極板に複数のガス通路を形成するセ
パレーターを夫々重ねた構造であり、各セパレーターは
セパレーター板とこの両側のガスチャンネル形成部材と
からなる。
【０００３】前記特開平６−３１０１５６号公報に記載
の固体電解質型燃料電池では、固体電解質の片面に平板
状の燃料極を配置し、固体電解質の他面に平板状の空気
極を配置し、燃料極に供給される燃料ガスの通路を形成
する燃料極セパレーターが燃料極に密着状に配置され、
空気極に供給される空気の通路を形成する空気極セパレ
ーターが空気極に密着状に配置され、以上の構成の単電
池を多数積層させる構成となっている。前記セパレータ
ーは、その機能上電導性と耐腐食性が要求されるが、こ
の公報のセパレーターはＭｇＯやＣａＯが固溶したＬａ
ＣｒＯ3 系材料で構成されている。
の固体電解質型燃料電池では、固体電解質の片面に平板
状の燃料極を配置し、固体電解質の他面に平板状の空気
極を配置し、燃料極に供給される燃料ガスの通路を形成
する燃料極セパレーターが燃料極に密着状に配置され、
空気極に供給される空気の通路を形成する空気極セパレ
ーターが空気極に密着状に配置され、以上の構成の単電
池を多数積層させる構成となっている。前記セパレータ
ーは、その機能上電導性と耐腐食性が要求されるが、こ
の公報のセパレーターはＭｇＯやＣａＯが固溶したＬａ
ＣｒＯ3 系材料で構成されている。
【０００４】一方、図５に示すように、従来の燃料電池
において、電解質板１００の両側に平板電極１０１，１
０２を配置し、それら平板電極１０１，１０２にガス通
路を形成するセパレーター１０３を配置している。この
セパレーター１０３の片面には複数の燃料ガス通路溝１
０４が平行に形成され、他面には燃料ガス通路１０４と
直交するように複数の酸化ガス通路溝１０５が平行に形
成されている。
において、電解質板１００の両側に平板電極１０１，１
０２を配置し、それら平板電極１０１，１０２にガス通
路を形成するセパレーター１０３を配置している。この
セパレーター１０３の片面には複数の燃料ガス通路溝１
０４が平行に形成され、他面には燃料ガス通路１０４と
直交するように複数の酸化ガス通路溝１０５が平行に形
成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 前記特開平２−１６
０３７２号公報に記載の燃料電池では、セパレーターが
セパレーター板と、その両側のガスチャンネル形成部材
とからなるため、単電池と単電池との間の１組のセパレ
ーターを構成するのにほぼ同サイズのセパレーター板と
２枚のガスチャンネル形成部材とが必要で、部品数が多
く、セパレーターの厚さが大きくなり、電気的な接触抵
抗も大きく、製作費用も高価になる。しかも、ガスチャ
ンネル形成部材がコルゲート状の薄金属板で構成されて
いるため、燃料ガスや酸化ガスと電極との接触面積を大
きくすることが難しい。また、多数の単電池を積層して
締め付ける際の締め付け力を、ガスチャンネル形成部材
のみで分担することができず、別途外周側にホルダを設
ける必要がある。
０３７２号公報に記載の燃料電池では、セパレーターが
セパレーター板と、その両側のガスチャンネル形成部材
とからなるため、単電池と単電池との間の１組のセパレ
ーターを構成するのにほぼ同サイズのセパレーター板と
２枚のガスチャンネル形成部材とが必要で、部品数が多
く、セパレーターの厚さが大きくなり、電気的な接触抵
抗も大きく、製作費用も高価になる。しかも、ガスチャ
ンネル形成部材がコルゲート状の薄金属板で構成されて
いるため、燃料ガスや酸化ガスと電極との接触面積を大
きくすることが難しい。また、多数の単電池を積層して
締め付ける際の締め付け力を、ガスチャンネル形成部材
のみで分担することができず、別途外周側にホルダを設
ける必要がある。
【０００６】特開平６−３１０１５６号公報に記載の燃
料電池においても、単電池と単電池の間に２つのセパレ
ーターを積層状に設ける必要があるから、部品数が多
く、セパレーターの厚さが大きくなり、電気的な接触抵
抗も大きく、製作費用も高価になる。また、電極に開口
する各セパレーターのガス通路溝の面積比率を大きくす
ることが難しい。しかも、多数の単電池を積層する際の
締め付け力を分担させる為にも、単電池と単電池の間の
２つのセパレーターには、複数のガス通路を直交状に形
成する必要がある。その場合、燃料ガスや酸化ガスのガ
ス供給系の設計の自由度が低くなる。このことは、図５
のセパレーターにおいても同様である。
料電池においても、単電池と単電池の間に２つのセパレ
ーターを積層状に設ける必要があるから、部品数が多
く、セパレーターの厚さが大きくなり、電気的な接触抵
抗も大きく、製作費用も高価になる。また、電極に開口
する各セパレーターのガス通路溝の面積比率を大きくす
ることが難しい。しかも、多数の単電池を積層する際の
締め付け力を分担させる為にも、単電池と単電池の間の
２つのセパレーターには、複数のガス通路を直交状に形
成する必要がある。その場合、燃料ガスや酸化ガスのガ
ス供給系の設計の自由度が低くなる。このことは、図５
のセパレーターにおいても同様である。
【０００７】本発明の目的は、燃料電池用セパレーター
において、その厚さを小さくすること、部品点数を少な
くすること、電気的接触抵抗を減らすこと、剛性強度を
確保すること、ガス通路設計の自由度を高めること、な
どである。
において、その厚さを小さくすること、部品点数を少な
くすること、電気的接触抵抗を減らすこと、剛性強度を
確保すること、ガス通路設計の自由度を高めること、な
どである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 請求項１の燃料電池用
セパレーターは、電子電導性を有する気密性の材料から
なる燃料電池用セパレーターにおいて、薄いシート状の
セパレーター本体部と、前記セパレーター本体部の片面
に一体形成された多数の第１の微細突起であって燃料極
との間に燃料ガス通路を形成する為の多数の第１の微細
突起と、前記セパレーター本体部の他面に一体形成され
た多数の第２の微細突起であって空気極との間に酸化ガ
ス通路を形成する為の多数の第２の微細突起とを備え、
前記多数の第１，第２の微細突起はセパレーター本体を
隔てて対向するように形成されたことを特徴とするもの
である。
セパレーターは、電子電導性を有する気密性の材料から
なる燃料電池用セパレーターにおいて、薄いシート状の
セパレーター本体部と、前記セパレーター本体部の片面
に一体形成された多数の第１の微細突起であって燃料極
との間に燃料ガス通路を形成する為の多数の第１の微細
突起と、前記セパレーター本体部の他面に一体形成され
た多数の第２の微細突起であって空気極との間に酸化ガ
ス通路を形成する為の多数の第２の微細突起とを備え、
前記多数の第１，第２の微細突起はセパレーター本体を
隔てて対向するように形成されたことを特徴とするもの
である。
【０００９】尚、前記の「微細」は、突起の厚さが微細
という意味であり、突起の長さや幅が微細という意味で
はない。セパレーター本体部の片面に多数の第１の微細
突起が一体形成され、セパレーター本体部の他面に多数
の第２の微細突起が一体形成されているため、セパレー
ターの片面側を燃料極に重ねた状態では、セパレーター
本体と多数の第１の微細突起と燃料極とで燃料ガス通路
が形成され、同様に、セパレーターの他面側を空気極に
重ねた状態では、セパレーター本体と多数の第２の微細
突起と空気極とで酸化ガス通路が形成される。
という意味であり、突起の長さや幅が微細という意味で
はない。セパレーター本体部の片面に多数の第１の微細
突起が一体形成され、セパレーター本体部の他面に多数
の第２の微細突起が一体形成されているため、セパレー
ターの片面側を燃料極に重ねた状態では、セパレーター
本体と多数の第１の微細突起と燃料極とで燃料ガス通路
が形成され、同様に、セパレーターの他面側を空気極に
重ねた状態では、セパレーター本体と多数の第２の微細
突起と空気極とで酸化ガス通路が形成される。
【００１０】ここで、前記第１の微細突起は円形又は多
角形の突起であり、マトリックス状に配置された構成と
してもよく（請求項１に従属の請求項２）、この場合、
燃料ガス通路の通路抵抗が小さくなる。前記第２の微細
突起は円形又は多角形の突起であり、マトリックス状に
配置された構成としてもよく（請求項１又は２に従属の
請求項３）、この場合、酸化ガス通路の通路抵抗が小さ
くなる。
角形の突起であり、マトリックス状に配置された構成と
してもよく（請求項１に従属の請求項２）、この場合、
燃料ガス通路の通路抵抗が小さくなる。前記第２の微細
突起は円形又は多角形の突起であり、マトリックス状に
配置された構成としてもよく（請求項１又は２に従属の
請求項３）、この場合、酸化ガス通路の通路抵抗が小さ
くなる。
【００１１】前記燃料電池用セパレーターはステンレス
鋼で構成されると共に、その表面に金メッキ層又はカー
ボンコーティング層が形成された構成としてもよく（請
求項１〜３の何れかに従属の請求項４）、この構成では
セパレーターの耐腐食性を確保して耐久性に優れるセパ
レーターにすることができる。前記燃料電池用セパレー
ターは、主成分である黒鉛と、バインダーとを含む材料
で構成されてもよく（請求項１〜３の何れかに従属の請
求項５）、この構成ではセパレーターの耐腐食性を確保
して耐久性に優れるセパレーターにすることができる。
鋼で構成されると共に、その表面に金メッキ層又はカー
ボンコーティング層が形成された構成としてもよく（請
求項１〜３の何れかに従属の請求項４）、この構成では
セパレーターの耐腐食性を確保して耐久性に優れるセパ
レーターにすることができる。前記燃料電池用セパレー
ターは、主成分である黒鉛と、バインダーとを含む材料
で構成されてもよく（請求項１〜３の何れかに従属の請
求項５）、この構成ではセパレーターの耐腐食性を確保
して耐久性に優れるセパレーターにすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態につ
いて図面に基づいて説明する。本実施形態は、固体電解
質型の自動車用の燃料電池に本発明を適用した場合の一
例である。図１〜図４に示すように、この燃料電池１
は、電解質電極板ユニット２と、セパレーター３とを交
互に多数枚積層して図示外の締結部材を介して締結した
構造のものである。
いて図面に基づいて説明する。本実施形態は、固体電解
質型の自動車用の燃料電池に本発明を適用した場合の一
例である。図１〜図４に示すように、この燃料電池１
は、電解質電極板ユニット２と、セパレーター３とを交
互に多数枚積層して図示外の締結部材を介して締結した
構造のものである。
【００１３】図２に示すように、電解質電極板ユニット
２は、固体電解質板４と、その両面に担持された白金触
媒膜（図示略）と、この固体電解質板４の両面に密着状
に積層される燃料極５（陰極）及び空気極６（正極）と
からなる。固体電解質板４は、例えばイットリア安定化
ジルコニア（ＹＳＺ）からなる厚さ約２００μのシート
状のものである。但し、固体電解質板４の材料は前記の
ものに限定されるものではない。
２は、固体電解質板４と、その両面に担持された白金触
媒膜（図示略）と、この固体電解質板４の両面に密着状
に積層される燃料極５（陰極）及び空気極６（正極）と
からなる。固体電解質板４は、例えばイットリア安定化
ジルコニア（ＹＳＺ）からなる厚さ約２００μのシート
状のものである。但し、固体電解質板４の材料は前記の
ものに限定されるものではない。
【００１４】前記燃料極５は、還元性の燃料ガス（例え
ば、水素ガス）に晒される電極であるため、例えば多孔
性ニッケルでシート状に構成されているが、これに限定
されるものではない。空気極６は、高温酸化性雰囲気で
安定な酸化物で構成されるが、例えば、ＬａＣｏＯ3 や
ＬａＭｎＯ3 を主体としたペロブスカイト型酸化物で構
成されている。但し、この材料に限定されるものではな
い。
ば、水素ガス）に晒される電極であるため、例えば多孔
性ニッケルでシート状に構成されているが、これに限定
されるものではない。空気極６は、高温酸化性雰囲気で
安定な酸化物で構成されるが、例えば、ＬａＣｏＯ3 や
ＬａＭｎＯ3 を主体としたペロブスカイト型酸化物で構
成されている。但し、この材料に限定されるものではな
い。
【００１５】次に、セパレーター３（インタコネクタに
相当）について説明する。図２〜図４に示すように、セ
パレーター３は、電子電導性を有する気密性の材料（本
実施例の場合はＳＵＳ３１6 ）で構成され、その表面に
金メッキ層（図示略）が形成されている。このセパレー
ター３は、薄いシート状のセパレーター本体部７と、セ
パレーター本体部７の片面に一体形成された多数の第１
の微細突起８と、セパレーター本体部７の他面に一体形
成された多数の第２の微細突起９とで構成されている。
相当）について説明する。図２〜図４に示すように、セ
パレーター３は、電子電導性を有する気密性の材料（本
実施例の場合はＳＵＳ３１6 ）で構成され、その表面に
金メッキ層（図示略）が形成されている。このセパレー
ター３は、薄いシート状のセパレーター本体部７と、セ
パレーター本体部７の片面に一体形成された多数の第１
の微細突起８と、セパレーター本体部７の他面に一体形
成された多数の第２の微細突起９とで構成されている。
【００１６】多数の第１の微細突起８は、燃料極５との
間に燃料ガス通路１０を形成する為のものであり、同様
に、多数の第２の微細突起９は、空気極６との間に酸化
ガス通路１１を形成する為のものである。
間に燃料ガス通路１０を形成する為のものであり、同様
に、多数の第２の微細突起９は、空気極６との間に酸化
ガス通路１１を形成する為のものである。
【００１７】多数の第１，第２の微細突起８，９はセパ
レーター本体７を隔てて対向するように形成され、第
１，第２の微細突起８，９は円錐台状の円形突起であ
り、図３に示すようにマトリックス状に配置されてい
る。前記セパレーター本体部７の厚さは例えば２００
μ、微細突起８，９の高さは例えば５００μ、この微細
突起８，９の頂部の直径は例えば２．０〜３．０ｍｍで
ある。微細突起８，９を配置するマトリックスの縦横の
ピッチは、例えば２．５〜３．５ｍｍである。但し、前
記の諸数値は一例であり、これらの数値に限定される訳
ではない。
レーター本体７を隔てて対向するように形成され、第
１，第２の微細突起８，９は円錐台状の円形突起であ
り、図３に示すようにマトリックス状に配置されてい
る。前記セパレーター本体部７の厚さは例えば２００
μ、微細突起８，９の高さは例えば５００μ、この微細
突起８，９の頂部の直径は例えば２．０〜３．０ｍｍで
ある。微細突起８，９を配置するマトリックスの縦横の
ピッチは、例えば２．５〜３．５ｍｍである。但し、前
記の諸数値は一例であり、これらの数値に限定される訳
ではない。
【００１８】図２に示すように、燃料電池１に構成した
状態では、上下に重なる多数のセパレーター３における
微細突起８，９がストレート状に直列的に並ぶようにな
っている。このセパレーター３を製作する場合、ステン
レス鋼製の素材をＡ3 変態点以上に加熱後に急冷して展
性を高めてから、冷間加工又は温間加工又は熱間加工に
て成形するが、成形方法としてロール成形による成形、
トランスファプレスによる順送り加工による成形等の加
工技術を用いて製作するものとする。
状態では、上下に重なる多数のセパレーター３における
微細突起８，９がストレート状に直列的に並ぶようにな
っている。このセパレーター３を製作する場合、ステン
レス鋼製の素材をＡ3 変態点以上に加熱後に急冷して展
性を高めてから、冷間加工又は温間加工又は熱間加工に
て成形するが、成形方法としてロール成形による成形、
トランスファプレスによる順送り加工による成形等の加
工技術を用いて製作するものとする。
【００１９】以上説明した燃料電池１及びそのセパレー
ター３の作用、効果について説明する。図１は、単電池
を複数個積層した燃料電池の概略を示すものに過ぎず、
実際には、複数の単電池毎に、水冷又は空冷式の冷却機
構が組み込まれる。燃料電池１を作動させる場合、燃料
ガス通路１０に燃料ガス（例えば、水素ガス）が連続的
に供給され、酸化ガス通路１１に空気が連続的に供給さ
れると、燃料極５において還元反応が生じて水素イオン
と電子が発生し、その水素イオンが電解質板４の内部を
空気極６側へ拡散し、電子は図示外の外部回路を通って
空気極６へ流れ、空気極６において水素イオンと酸素ガ
スと電子とで水が生じ、外部回路に起電力が発生する。
単電池毎に約１ボルト程度の起電力が発生するので、例
えば３００組の単電池を積層して電気的に直列接続する
と、約３００ボルトの起電力となる。
ター３の作用、効果について説明する。図１は、単電池
を複数個積層した燃料電池の概略を示すものに過ぎず、
実際には、複数の単電池毎に、水冷又は空冷式の冷却機
構が組み込まれる。燃料電池１を作動させる場合、燃料
ガス通路１０に燃料ガス（例えば、水素ガス）が連続的
に供給され、酸化ガス通路１１に空気が連続的に供給さ
れると、燃料極５において還元反応が生じて水素イオン
と電子が発生し、その水素イオンが電解質板４の内部を
空気極６側へ拡散し、電子は図示外の外部回路を通って
空気極６へ流れ、空気極６において水素イオンと酸素ガ
スと電子とで水が生じ、外部回路に起電力が発生する。
単電池毎に約１ボルト程度の起電力が発生するので、例
えば３００組の単電池を積層して電気的に直列接続する
と、約３００ボルトの起電力となる。
【００２０】燃料ガス通路１０を形成する為のセパレー
ター部材と酸化ガス通路１１を形成する為のセパレータ
ー部材を一体化したので、セパレーター３の厚さを小さ
くすることができるため、燃料電池１の単電池を多数積
層する場合に燃料電池の小型化を図ることができる。ま
た、セパレーター３の部品点数も少なくなるから、製作
費を低減することができる。また、セパレーター３とセ
パレーター３とが接触する接触面が存在しなくなったの
で電気的な接触抵抗も小さくなる。
ター部材と酸化ガス通路１１を形成する為のセパレータ
ー部材を一体化したので、セパレーター３の厚さを小さ
くすることができるため、燃料電池１の単電池を多数積
層する場合に燃料電池の小型化を図ることができる。ま
た、セパレーター３の部品点数も少なくなるから、製作
費を低減することができる。また、セパレーター３とセ
パレーター３とが接触する接触面が存在しなくなったの
で電気的な接触抵抗も小さくなる。
【００２１】多数の第１，第２の微細突起８，９がセパ
レーター本体７を隔てて対向しているから、燃料電池１
の単電池を多数積層する際に締め付ける締め付け力に耐
えるだけの剛性・強度を確保することができる。
レーター本体７を隔てて対向しているから、燃料電池１
の単電池を多数積層する際に締め付ける締め付け力に耐
えるだけの剛性・強度を確保することができる。
【００２２】しかも、多数の第１の微細突起８を介して
セパレーター３と燃料極５とで燃料ガス通路１０を形成
するため、燃料ガス通路１０の燃料極５への開口面積を
大きくすることが可能であるから、燃料極５における電
気化学反応の効率を高めることができる。同様に、多数
の第２の微細突起９を介してセパレーター３と空気極６
とで酸化ガス通路１１を形成するため、酸化ガス通路１
１の空気極６への開口面積を大きくすることも可能であ
るから、空気極６における電気化学反応の効率を高める
ことができる。その結果、発電効率の高い燃料電池１を
実現できる可能性があるし、燃料ガスと酸化ガスの供給
方向を必ずしも直交させる必要はなく、ガス供給系の設
計の自由度も向上する。
セパレーター３と燃料極５とで燃料ガス通路１０を形成
するため、燃料ガス通路１０の燃料極５への開口面積を
大きくすることが可能であるから、燃料極５における電
気化学反応の効率を高めることができる。同様に、多数
の第２の微細突起９を介してセパレーター３と空気極６
とで酸化ガス通路１１を形成するため、酸化ガス通路１
１の空気極６への開口面積を大きくすることも可能であ
るから、空気極６における電気化学反応の効率を高める
ことができる。その結果、発電効率の高い燃料電池１を
実現できる可能性があるし、燃料ガスと酸化ガスの供給
方向を必ずしも直交させる必要はなく、ガス供給系の設
計の自由度も向上する。
【００２３】微細突起８が円錐台状の円形突起であって
マトリックス状に配置されるため、燃料ガス通路１０の
通路抵抗が小さくなる。そのため、燃料ガス通路１０の
厚さを小さくして燃料電池１の全体の厚さを小さくする
ことができる。同様に、微細突起９は円錐台状の円形突
起であってマトリックス状に配置されるため、酸化ガス
通路１１の通路抵抗が小さくなる。そのため、酸化ガス
通路１１の厚さを小さくして燃料電池１の全体の厚さを
小さくすることができる。
マトリックス状に配置されるため、燃料ガス通路１０の
通路抵抗が小さくなる。そのため、燃料ガス通路１０の
厚さを小さくして燃料電池１の全体の厚さを小さくする
ことができる。同様に、微細突起９は円錐台状の円形突
起であってマトリックス状に配置されるため、酸化ガス
通路１１の通路抵抗が小さくなる。そのため、酸化ガス
通路１１の厚さを小さくして燃料電池１の全体の厚さを
小さくすることができる。
【００２４】前記セパレーター３はステンレス鋼で構成
され、その表面に金メッキ層が形成されるため、セパレ
ーターの耐腐食性を確保して耐久性に優れるセパレータ
ーにすることができる。
され、その表面に金メッキ層が形成されるため、セパレ
ーターの耐腐食性を確保して耐久性に優れるセパレータ
ーにすることができる。
【００２５】次に、前記のセパレーター３を部分的に変
更する変更形態について説明する。 １〕セパレーター３の微細突起８，９の平面視の形状
は、前記のような円形に限定されるものではなく、３角
形、４角形、６角形、その他の多角形、長円形、楕円
形、繭形、流線形、線分形、折線形、など種々の形状が
適用可能である。また、燃料ガスの流動性と酸化ガス
（空気）の流動性とが同じではないので、微細突起８と
微細突起９の形状や大きさを異ならせてもよい。但し、
微細突起８，９の少なくとも大部分はセパレーター本体
部７を隔てて対向していることが必要である。それは、
多数のセパレーター３や電解質電極ユニット２を密着状
に積層し締結する締結力に耐える為である。
更する変更形態について説明する。 １〕セパレーター３の微細突起８，９の平面視の形状
は、前記のような円形に限定されるものではなく、３角
形、４角形、６角形、その他の多角形、長円形、楕円
形、繭形、流線形、線分形、折線形、など種々の形状が
適用可能である。また、燃料ガスの流動性と酸化ガス
（空気）の流動性とが同じではないので、微細突起８と
微細突起９の形状や大きさを異ならせてもよい。但し、
微細突起８，９の少なくとも大部分はセパレーター本体
部７を隔てて対向していることが必要である。それは、
多数のセパレーター３や電解質電極ユニット２を密着状
に積層し締結する締結力に耐える為である。
【００２６】２〕前記セパレーター３はステンレス鋼で
構成してその表面に金メッキ層を形成したが、金メッキ
層の代わりにカーボンコーティング層を形成してもよ
い。
構成してその表面に金メッキ層を形成したが、金メッキ
層の代わりにカーボンコーティング層を形成してもよ
い。
【００２７】３〕セパレーター３を構成する材料は、ス
テンレス鋼に限るものではなく、耐蝕性に優れるその他
の金属材料で構成してもよい。また、セパレーター３を
強度と耐蝕性に優れ且つ電子電導性と気密性のある非金
属材料で構成することも可能である。例えば、黒鉛と適
当なバインダーと強化用の微細繊維（例えば、アルミナ
短繊維）などからなる材料をモールド成形やロール成形
することにより、セパレーター３を製作してもよい。
テンレス鋼に限るものではなく、耐蝕性に優れるその他
の金属材料で構成してもよい。また、セパレーター３を
強度と耐蝕性に優れ且つ電子電導性と気密性のある非金
属材料で構成することも可能である。例えば、黒鉛と適
当なバインダーと強化用の微細繊維（例えば、アルミナ
短繊維）などからなる材料をモールド成形やロール成形
することにより、セパレーター３を製作してもよい。
【００２８】４〕前記の実施形態は、固体電解質型の燃
料電池を例として説明したが、本発明のセパレーター３
は、溶融炭酸塩型の燃料電池や固体高分子型の燃料電池
やその他の燃料電池のセパレーターにも適用可能である
ことは勿論である。また、当業者ならば、本発明の趣旨
を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加
した形態で実施できる。
料電池を例として説明したが、本発明のセパレーター３
は、溶融炭酸塩型の燃料電池や固体高分子型の燃料電池
やその他の燃料電池のセパレーターにも適用可能である
ことは勿論である。また、当業者ならば、本発明の趣旨
を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加
した形態で実施できる。
【００２９】
【発明の効果】 請求項１の発明によれば、燃料ガス通
路を形成する為のセパレーター部材と酸化ガス通路を形
成する為のセパレーター部材を一体化したので、セパレ
ーターの厚さを小さくすることができるため、燃料電池
の単電池を多数積層する場合に燃料電池の小型化を図る
ことができる。また、セパレーターの部品点数も少なく
なるから、製作費を低減することができる。また、セパ
レーターとセパレーターとが接触する接触面が存在しな
くなったため、電気的な接触抵抗を減らすことができ
る。
路を形成する為のセパレーター部材と酸化ガス通路を形
成する為のセパレーター部材を一体化したので、セパレ
ーターの厚さを小さくすることができるため、燃料電池
の単電池を多数積層する場合に燃料電池の小型化を図る
ことができる。また、セパレーターの部品点数も少なく
なるから、製作費を低減することができる。また、セパ
レーターとセパレーターとが接触する接触面が存在しな
くなったため、電気的な接触抵抗を減らすことができ
る。
【００３０】多数の第１，第２の微細突起がセパレータ
ー本体を隔てて対向しているから、燃料電池の単電池を
多数積層する際に締め付ける締め付け力に耐えるだけの
剛性・強度を確保することができる。しかも、多数の第
１の微細突起を介してセパレーターと燃料極とで燃料ガ
ス通路を形成するため、燃料ガス通路の燃料極への開口
面積を大きくすることも可能であり、また、多数の第２
の微細突起を介してセパレーターと空気極とで酸化ガス
通路を形成するため、酸化ガス通路の空気極への開口面
積を大きくすることも可能であるから、発電効率の高い
燃料電池を実現できる可能性があるし、燃料ガスと酸化
ガスの供給方向を必ずしも直交させる必要はなく、ガス
供給系の設計の自由度も向上する。
ー本体を隔てて対向しているから、燃料電池の単電池を
多数積層する際に締め付ける締め付け力に耐えるだけの
剛性・強度を確保することができる。しかも、多数の第
１の微細突起を介してセパレーターと燃料極とで燃料ガ
ス通路を形成するため、燃料ガス通路の燃料極への開口
面積を大きくすることも可能であり、また、多数の第２
の微細突起を介してセパレーターと空気極とで酸化ガス
通路を形成するため、酸化ガス通路の空気極への開口面
積を大きくすることも可能であるから、発電効率の高い
燃料電池を実現できる可能性があるし、燃料ガスと酸化
ガスの供給方向を必ずしも直交させる必要はなく、ガス
供給系の設計の自由度も向上する。
【００３１】請求項２の発明によれば、第１の微細突起
は円形突起であり、マトリックス状に配置されるため、
燃料ガス通路の通路抵抗が小さくなる。請求項３の発明
によれば、第２の微細突起は円形突起であり、マトリッ
クス状に配置されるため、酸化ガス通路の通路抵抗が小
さくなる。
は円形突起であり、マトリックス状に配置されるため、
燃料ガス通路の通路抵抗が小さくなる。請求項３の発明
によれば、第２の微細突起は円形突起であり、マトリッ
クス状に配置されるため、酸化ガス通路の通路抵抗が小
さくなる。
【００３２】請求項４の発明によれば、燃料電池用セパ
レーターはステンレス鋼で構成されると共に、その表面
に金メッキ層又はカーボンコーティング層が形成される
ため、セパレーターの耐腐食性を確保して耐久性に優れ
るセパレーターにすることができる。請求項５の発明に
よれば、燃料電池用セパレーターは、主成分である黒鉛
と、バインダーとを含む材料で構成されるため、セパレ
ーターの耐腐食性を確保して耐久性に優れるセパレータ
ーにすることができる。
レーターはステンレス鋼で構成されると共に、その表面
に金メッキ層又はカーボンコーティング層が形成される
ため、セパレーターの耐腐食性を確保して耐久性に優れ
るセパレーターにすることができる。請求項５の発明に
よれば、燃料電池用セパレーターは、主成分である黒鉛
と、バインダーとを含む材料で構成されるため、セパレ
ーターの耐腐食性を確保して耐久性に優れるセパレータ
ーにすることができる。
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の概略断面図
である。
である。
【図２】燃料電池の要部拡大断面図である。
【図３】セパレーターの拡大平面図である。
【図４】図３のセパレーターの断面図である。
【図５】従来の固体電解質型燃料電池の単電池の分解斜
視図である。
視図である。
１ 燃料電池 ３ セパレーター ４ 電解質板 ５ 燃料極 ６ 空気極 ７ セパレーター本体部 ８ 第１の微細突起 ９ 第２の微細突起 １０ 燃料ガス通路 １１ 酸化ガス通路
Claims (5)
- 【請求項１】 電子電導性を有する気密性の材料からな
る燃料電池用セパレーターにおいて、 薄いシート状のセパレーター本体部と、 前記セパレーター本体部の片面に一体形成された多数の
第１の微細突起であって燃料極との間に燃料ガス通路を
形成する為の多数の第１の微細突起と、 前記セパレーター本体部の他面に一体形成された多数の
第２の微細突起であって空気極との間に酸化ガス通路を
形成する為の多数の第２の微細突起とを備え、前記多数
の第１，第２の微細突起はセパレーター本体を隔てて対
向するように形成されたことを特徴とする燃料電池用セ
パレーター。 - 【請求項２】 前記第１の微細突起は円形又は多角形の
突起であり、マトリックス状に配置されたことを特徴と
する請求項１に記載の燃料電池用セパレーター。 - 【請求項３】 前記第２の微細突起は円形又は多角形の
突起であり、マトリックス状に配置されたことを特徴と
する請求項１又は２に記載の燃料電池用セパレーター。 - 【請求項４】 前記燃料電池用セパレーターはステンレ
ス鋼で構成されると共に、その表面に金メッキ層又はカ
ーボンコーティング層が形成されたことを特徴とする請
求項１〜３の何れかに記載の燃料電池用セパレーター。 - 【請求項５】 前記燃料電池用セパレーターは、主成分
である黒鉛と、バインダーとを含む材料で構成されたこ
とを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の燃料電池
用セパレーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000261142A JP2002075408A (ja) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | 燃料電池用セパレーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000261142A JP2002075408A (ja) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | 燃料電池用セパレーター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002075408A true JP2002075408A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18749034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000261142A Pending JP2002075408A (ja) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | 燃料電池用セパレーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002075408A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281599A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Seiko Epson Corp | 投射型表示装置 |
| JP2006049072A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池用セパレータおよび固体酸化物形燃料電池 |
| US7442463B2 (en) | 2003-12-26 | 2008-10-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| US7517602B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-04-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
| US7544432B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
| US7651809B2 (en) | 2003-12-26 | 2010-01-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Channel member for providing fuel gas to separators forming a plurality of fuel gas fields on one surface |
| JP2011029112A (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-10 | Kyocera Corp | 燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 |
| JP2012174626A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| CN103460475A (zh) * | 2011-03-25 | 2013-12-18 | 株式会社村田制作所 | 燃料电池 |
| JP2014503109A (ja) * | 2011-01-21 | 2014-02-06 | 中国科学院▲寧▼波材料技▲術▼▲与▼工程研究所 | 固体酸化物燃料電池積層体 |
-
2000
- 2000-08-30 JP JP2000261142A patent/JP2002075408A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281599A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Seiko Epson Corp | 投射型表示装置 |
| US7442463B2 (en) | 2003-12-26 | 2008-10-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| US7517602B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-04-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
| US7544432B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
| US7651809B2 (en) | 2003-12-26 | 2010-01-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Channel member for providing fuel gas to separators forming a plurality of fuel gas fields on one surface |
| JP2006049072A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池用セパレータおよび固体酸化物形燃料電池 |
| JP4517764B2 (ja) * | 2004-08-04 | 2010-08-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 燃料電池用セパレータおよび固体酸化物形燃料電池 |
| JP2011029112A (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-10 | Kyocera Corp | 燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 |
| JP2014503109A (ja) * | 2011-01-21 | 2014-02-06 | 中国科学院▲寧▼波材料技▲術▼▲与▼工程研究所 | 固体酸化物燃料電池積層体 |
| JP2012174626A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| CN103460475A (zh) * | 2011-03-25 | 2013-12-18 | 株式会社村田制作所 | 燃料电池 |
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