JP2002298874A - Separator for flat fuel cell and flat fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、平面型燃料電池用
セパレータ及び平面型燃料電池に関し、特に、電気化学
的な反応を利用して発電する例えばノートパソコンや携
帯電話さらには平面型壁掛け燃料電池にも使用可能な平
面型燃料電池に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat fuel cell separator and a flat fuel cell, and more particularly to a notebook personal computer, a mobile phone, and a flat wall fuel cell which generate electric power by utilizing an electrochemical reaction. The present invention relates to a flat type fuel cell which can be used for a fuel cell.
【０００２】[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流路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。2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell has a unit cell in which electrodes having gas diffusivity and electronic conductivity are arranged on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, and a fuel cell has an oxidant gas flow path provided on one side and a fuel cell on the other side. It is composed of a laminate formed by alternately laminating a plurality of gas flow path separators provided with gas flow paths.
【０００３】燃料電池の動作原理は、燃料極において次
式の様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] The operating principle of the fuel cell is the fuel electrode hydrogen as follows hydrogen ions (H +) and electrons (e -) divided into an air electrode through a polymer membrane electrolyte hydrogen ions (H +) (Oxidant gas electrode) to flow electrons (e − ) to an external circuit.
【０００４】Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- [0004] H 2 → 2H + + 2e -
【０００５】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-）とが次式のように反応して水に
なる。At the air electrode (oxidant gas electrode), oxygen, hydrogen ions (H + ) led from the fuel electrode, and electrons (e − ) led from an external circuit react as shown in the following equation. Become water.
【０００６】２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-⇒Ｈ2Ｏ 燃料電池全体の反応では。 Ｈ2＋１／２Ｏ2⇒Ｈ2Ｏ となる。2H + + 1 / 2O 2 + 2e - ⇒H 2 O In the reaction of the whole fuel cell. H 2 + ／ O 2 ⇒H 2 O
【０００７】セパレータに関しては、カーボンや金属ま
たはカーボンブラックを入れた導電性樹脂等にガス溝等
を形成し、これらをスタック状に積層し、マニホールド
から酸素、水素を導入している。酸化ガスとしては、酸
素の他に空気が主に使用される。Regarding the separator, gas grooves and the like are formed in a conductive resin or the like containing carbon, metal or carbon black, these are stacked in a stack, and oxygen and hydrogen are introduced from a manifold. As the oxidizing gas, air is mainly used in addition to oxygen.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、燃料電池駆動時の温度上昇による出力低下を抑える
為、冷却機構用に新たなセパレータが必要だったり、酸
化剤極からの生成水によるガスの拡散の低下を抑える
為、必要以上に酸素等を流す必要があり、燃料電池を効
率よく動かす為の周辺機器が必要となって、コスト低減
の妨げとなったり、燃料電池本体のエネルギーが周辺機
器のエネルギーとして消費されたりしていた。However, in the prior art, in order to suppress a decrease in output due to a rise in temperature during driving of the fuel cell, a new separator is required for a cooling mechanism, or water generated from an oxidant electrode is required. In order to suppress the decrease in gas diffusion, it is necessary to flow oxygen or the like more than necessary, and peripheral equipment for operating the fuel cell efficiently is required, which hinders cost reduction and reduces the energy of the fuel cell body. It was consumed as energy for peripheral equipment.
【０００９】本発明は、コストが嵩む周辺機器等を全く
使用せず、酸化剤ガスには大気中の酸素を使用し、燃料
ガスは水素ガス又はメタノールを使用する平面型燃料電
池用セパレータを実現し、平面型燃料電池の組立も容易
にでき、これらを直列に繋げば大電圧が得られ、並列に
繋げば大電流が得られる平面型燃料電池用セパレータ及
び平面型燃料電池を提供することを目的としている。The present invention realizes a flat type fuel cell separator which uses no atmospheric equipment as an oxidizing gas, uses hydrogen gas or methanol as a fuel gas, and does not use any costly peripheral equipment. However, it is also possible to provide a flat fuel cell separator and a flat fuel cell which can easily assemble a flat fuel cell, connect them in series to obtain a large voltage, and connect them in parallel to obtain a large current. The purpose is.
【００１０】[0010]
【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、酸化剤ガス用セパレータと燃料ガス用
セパレータとで電池を挟み込み、各セパレータに前記電
池へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供給する流路が
形成された平面型燃料電池用セパレータにおいて、前記
酸化剤ガス用セパレータには、酸化剤ガス流路として短
冊状に貫通されたガス溝が前記電池の面積にわたり平行
に形成されていることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention sandwiches a battery between an oxidizing gas separator and a fuel gas separator, and inserts the oxidizing gas and the fuel gas into the battery in each separator. In the planar fuel cell separator in which the supply channels are respectively formed, the oxidant gas separator has gas grooves penetrated in a strip shape as the oxidant gas flow channel in parallel over the area of the battery. It is characterized by having.
【００１１】また、本発明は、酸化剤ガス用セパレータ
と燃料ガス用セパレータとで電池を挟み込み、各セパレ
ータに前記電池へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供
給する流路が形成された平面型燃料電池用セパレータに
おいて、前記酸化剤ガス用セパレータには、酸化剤ガス
流路として短冊状に貫通されたガス溝が前記電池の面積
にわたり平行に形成され、且つ電気を取り出す集電板が
一体的に設けられていることを特徴とする。[0011] The present invention also provides a flat type fuel in which a battery is sandwiched between an oxidizing gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying the oxidizing gas and the fuel gas to the battery is formed in each separator. In the battery separator, in the oxidizing gas separator, gas grooves penetrated in a strip shape as an oxidizing gas flow path are formed in parallel over the area of the battery, and a current collecting plate for extracting electricity is integrally formed. It is characterized by being provided.
【００１２】また、本発明は、酸化剤ガス用セパレータ
と燃料ガス用セパレータとで電池を挟み込み、各セパレ
ータに前記電池へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供
給する流路が形成された平面型燃料電池用セパレータに
おいて、前記酸化剤ガス用セパレータには、前記酸化剤
ガスを供給する流路としてのガス溝を貫通して設けると
共に、反応によって生成された水分が効率よく排出され
るよう、前記酸化剤ガス用セパレータの前記電池に対向
する面の反対側面における前記ガス溝の両端に、斜め断
面方向に傾斜を設けたことを特徴とする。Further, the present invention provides a flat type fuel in which a battery is sandwiched between an oxidizing gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying the oxidizing gas and the fuel gas to the battery is formed in each separator. In the battery separator, the oxidizing gas separator is provided so as to penetrate a gas groove as a flow path for supplying the oxidizing gas, and the oxidizing gas is formed so that water generated by the reaction is efficiently discharged. At both ends of the gas groove on the side opposite to the surface facing the battery of the agent gas separator, an inclination is provided in an oblique sectional direction.
【００１３】また、本発明は、酸化剤ガス用セパレータ
と燃料ガス用セパレータとで電池を挟み込み、各セパレ
ータに前記電池へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供
給する流路が形成された平面型燃料電池用セパレータに
おいて、前記燃料ガス用セパレータには、前記電池が設
けられる面の反対側面から燃料ガスが供給できるように
貫通穴を介してガス流路がほぼ電極面積分にわたり形成
され、その周りにガスシール用Oリング溝が形成されて
いることを特徴とする。[0013] The present invention also provides a flat type fuel in which a battery is sandwiched between an oxidizing gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying the oxidizing gas and the fuel gas to the battery is formed in each separator. In the battery separator, in the fuel gas separator, a gas flow path is formed through a through hole so as to extend over substantially the electrode area so that fuel gas can be supplied from the side opposite to the surface on which the battery is provided, and around the gas passage. An O-ring groove for gas sealing is formed.
【００１４】また、本発明は、酸化剤ガス用セパレータ
と燃料ガス用セパレータとで電池を挟み込み、各セパレ
ータに前記電池へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供
給する流路が形成された平面型燃料電池用セパレータに
おいて、前記燃料ガス用セパレータには、前記電池が設
けられる面の反対側面から燃料ガスが供給できるように
貫通穴を介してガス流路がほぼ電極面積分にわたり形成
され、その周りにガスシール用Oリング溝が形成され、
且つ集電板が一体的に設けられていることを特徴とす
る。Further, the present invention provides a flat type fuel in which a battery is sandwiched between an oxidizing gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying the oxidizing gas and the fuel gas to the battery is formed in each separator. In the battery separator, in the fuel gas separator, a gas flow path is formed through a through hole so as to extend over substantially the electrode area so that fuel gas can be supplied from the side opposite to the surface on which the battery is provided, and around the gas passage. O-ring groove for gas seal is formed,
In addition, the current collector plate is provided integrally.
【００１５】また、本発明に係る平面型燃料電池は、上
述した平面型燃料電池用セパレータにより単電池を挟み
込んでなるものである。Further, a flat fuel cell according to the present invention comprises a unit cell sandwiched between the flat fuel cell separators described above.
【００１６】また、本発明は、平面型燃料電池を挟み込
むように絶縁板を設けると共に、該絶縁板と前記燃料ガ
ス用セパレータのガス供給穴の間の周りをOリングでシ
ールしていることを特徴とするものである。Further, according to the present invention, it is preferable that an insulating plate is provided so as to sandwich the flat fuel cell, and a space between the insulating plate and the gas supply hole of the fuel gas separator is sealed with an O-ring. It is a feature.
【００１７】また、本発明は、上述した平面型燃料電池
をスタック形状に複数並べてなることを特徴とするもの
である。Further, the present invention is characterized in that a plurality of the above-mentioned planar fuel cells are arranged in a stack shape.
【００１８】また、本発明は、平面型燃料電池の複数を
前記燃料ガス用セパレータのガス供給穴の周りをOリン
グでシールして絶縁板の間に挟み込んだことを特徴とす
るものである。Further, the present invention is characterized in that a plurality of planar fuel cells are sandwiched between insulating plates by sealing around a gas supply hole of the fuel gas separator with an O-ring.
【００１９】また、本発明は、平面型燃料電池を収納絶
縁板エンドプレートとして構成される平面型燃料電池ユ
ニットケースに複数並列又は直列に取り付けたことを特
徴とするものである。Further, the present invention is characterized in that a plurality of flat fuel cells are mounted in parallel or in series on a flat fuel cell unit case configured as a storage insulating plate end plate.
【００２０】また、本発明において、前記単電池の酸化
剤極は大気に酸化剤ガス用セパレータの開口部を介して
大気に触れていることを特徴とするものである。In the present invention, the oxidant electrode of the unit cell is in contact with the atmosphere through the opening of the oxidant gas separator.
【００２１】また、本発明において、前記開口部と大気
との間には、ゴミやチリなどを除去するフィルタが装着
されていることを特徴とするものである。Further, in the present invention, a filter for removing dust, dust, etc. is provided between the opening and the atmosphere.
【００２２】また、本発明において、燃料ガスの導入及
び排出が燃料ガス用セパレータの表面又は側面からでき
る構造とされていることを特徴とするものである。Further, the present invention is characterized in that the fuel gas is introduced and discharged from the surface or side surface of the fuel gas separator.
【００２３】なお、以下に説明する実施の形態における
平面型燃料電池においては、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用セパレータとが積層されて１セル
が構成され、それらを平面状に1〜数百セル、並列又は
直列にな備えた平面型燃料電池において、上記酸化剤ガ
ス流路は酸化剤ガス用セパレータを短冊状に貫通してな
るガス溝を含み、直接大気中の酸素に触れるように構成
されている。又電池側には、電極面積分平行にガス溝が
形成され、酸化剤極で生成された水が効率よく排出され
るように、大気側の流路の両端には断面方向斜めに傾斜
加工されている。また、燃料ガス用セパレータには絶縁
板から導入されたガスが下方向から貫通穴に供給され、
これらが漏れない様にOリングでシールされ、燃料ガス
溝に燃料ガスが供給されるように形成されている。また
燃料ガス用セパレータの電池側には電極面積分の回りに
ガスシール用にOリングで気密シールを形成している。In the flat fuel cell according to the embodiment described below, a single cell in which electrodes having gas diffusivity and electron conductivity are arranged on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, and an oxidizing gas A flow path is provided and a gas separator provided with a fuel gas flow path on the other surface is laminated to form one cell, and one to several hundred cells are provided in a plane, and a planar type in which the cells are provided in parallel or in series In the fuel cell, the oxidant gas flow path includes a gas groove penetrating the oxidant gas separator in a strip shape, and is configured to directly contact oxygen in the atmosphere. On the battery side, gas grooves are formed in parallel with the electrode area, and both ends of the flow path on the atmosphere side are obliquely slanted in the cross-sectional direction so that water generated at the oxidant electrode is efficiently discharged. ing. Further, the gas introduced from the insulating plate is supplied to the through hole from below to the fuel gas separator,
These are sealed by an O-ring so that they do not leak, and the fuel gas is supplied to the fuel gas groove. On the battery side of the fuel gas separator, an air-tight seal is formed around the electrode area with an O-ring for gas sealing.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。 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は酸化剤ガス用セパレータを示す正面
図（A）及び裏面図（B）、図3は単セルを挟んだセパレ
ータの断面図、図4は燃料ガス用セパレータの正面図
（A）及び裏面図（B）、図5は組立図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is an exploded perspective view of a fuel cell stack according to the present invention, FIG. 2 is a front view (A) and a rear view (B) showing an oxidizing gas separator, FIG. FIG. 4 is a front view (A) and a back view (B) of the fuel gas separator, and FIG. 5 is an assembly view.
【００２５】実施の形態1における平面型燃料電池は、
単電池３を挟む平面型の酸化剤ガス用セパレータ２、及
び平面型の燃料ガス用セパレータ４、更にこれらを上か
ら押さえる絶縁エンドプレート１、及びこれらを下から
押さえる絶縁エンドプレート5を備え、更に単電池３と
ガス用セパレータ４の間に挟まれるガスシール用Oリン
グ６、及び燃料ガス用セパレータ４とエンドプレート５
との間に挟まれるガスシール用Ｏリング7を備えてい
る。The flat fuel cell according to Embodiment 1
A flat type oxidant gas separator 2 sandwiching the unit cell 3 and a flat type fuel gas separator 4, an insulating end plate 1 for holding these from above, and an insulating end plate 5 for holding them from below, O-ring 6 for gas sealing sandwiched between unit cell 3 and gas separator 4, and fuel gas separator 4 and end plate 5
And an O-ring 7 for gas seal sandwiched between them.
【００２６】図1に示される酸化剤ガス用セパレータ２
は、グラッシーカーボン及びガス不透過処理を行なった
等方性黒鉛（厚さ０．１〜１．５ｍｍ）にて製作され、
この酸化剤ガス用セパレータ２には、ボルト及びカシメ
用の穴２−３が１３箇所設けられ、電気が容易に取出せ
るように集電板（カソード集電板）２−１が設けられて
いる。The oxidizing gas separator 2 shown in FIG.
Is made of glassy carbon and isotropic graphite (0.1-1.5 mm thick) that has been gas-impermeable.
The oxidizing gas separator 2 is provided with 13 holes 2-3 for bolts and caulking, and a current collector (cathode current collector) 2-1 so that electricity can be easily taken out. .
【００２７】また、この酸化剤ガス用セパレータ２に
は、酸化剤ガス溝２−１６が短冊状に酸化剤ガス用セパ
レータ２の裏面まで貫通し、例えば電極面積が０．５ｃ
ｍ2〜２５ｃｍ2において、平行に５〜２０個設けられて
いる。酸化剤ガス溝２−１６の深さ（セパレータの厚
さ）は０．１ｍｍ〜１．５ｍｍに形成されている。また
電極面積分にわたりガス溝２−１５が形成されている。
なお、２−Ｂ面は２−Ａ面の裏面を示している。In the oxidizing gas separator 2, an oxidizing gas groove 2-16 penetrates in a strip shape to the back surface of the oxidizing gas separator 2 and has an electrode area of, for example, 0.5 cm.
In m 2 to 25 cm 2 , 5 to 20 pieces are provided in parallel. The depth of the oxidant gas groove 2-16 (the thickness of the separator) is 0.1 mm to 1.5 mm. A gas groove 2-15 is formed over the electrode area.
The 2-B surface indicates the back surface of the 2-A surface.
【００２８】燃料ガス用セパレータ４には、図4に示さ
れる様に、４−Ａ面にはボルト及びカシメ用の穴４−３
が１３箇所設けられ、電気が容易に取出せるように集電
板(アノード集電板）４−１が設けられている。また、
ガス流路分の貫通穴４−１６、４−１７が設けられ、貫
通穴４−１６、４−１７からは、例えば溝幅１．０ｍ
ｍ、溝深さ０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの燃料ガス流路４−
１５がジグザクまたは平行状に設けられ、電極面積分４
−１８が０．５ｃｍ2〜２５ｃｍ2に形成されている。ま
たガスシール用にOリング溝４−１９が電極の周りに形
成されている。なお、面４−Ｂは面４−Ａの裏面を示し
ている。As shown in FIG. 4, the fuel gas separator 4 has holes 4-3 for bolts and caulking on the 4-A surface.
Are provided at 13 places, and a current collector (anode current collector) 4-1 is provided so that electricity can be easily taken out. Also,
Through holes 4-16 and 4-17 corresponding to the gas flow paths are provided. From the through holes 4-16 and 4-17, for example, a groove width of 1.0 m is provided.
m, fuel gas flow path 4 having a groove depth of 0.1 mm to 1.5 mm 4-
15 are provided in a zigzag or parallel manner, and the electrode area 4
-18 are formed in 0.5cm 2 ~25cm 2. An O-ring groove 4-19 is formed around the electrode for gas sealing. In addition, the surface 4-B shows the back surface of the surface 4-A.
【００２９】図1に示される絶縁エンドプレート５に
は、例えば1セル分のスタックが収まるように、セパレ
ータの大きさと同じか、または少し大きめに収納部５−
１９が形成されている。例えばセパレータの幅が１０ｍ
ｍのときは、絶縁材料で構成されるエンドプレート５の
収納部５−１９の幅は、１０ｍｍあるいはそれ以上であ
る。The insulating end plate 5 shown in FIG. 1 has a storage portion 5 which is the same as or slightly larger than the separator, for example, so that a stack of one cell can be accommodated.
19 are formed. For example, the width of the separator is 10 m
In the case of m, the width of the storage portion 5-19 of the end plate 5 made of an insulating material is 10 mm or more.
【００３０】収納部５−１９底面には、燃料ガス排出口
（供給口ともなり得る）５−１３、燃料ガス供給口（排
出口ともなり得る）５−１４が形成されている。これら
は絶縁材料で構成されるエンドプレート5の底面におい
て、ガスが漏れないように形成された流路を介して、排
出パイプ（供給パイプともなり得る）５−１５、供給パ
イプ（排出パイプともなり得る）５−１６から連絡され
ている。また供給された燃料ガスが漏れないようにOリ
ング溝５−１７、５−１８が形成されている。A fuel gas discharge port (which can also be a supply port) 5-13 and a fuel gas supply port (which can also be a discharge port) 5-14 are formed on the bottom surface of the storage portion 5-19. These are formed on the bottom surface of the end plate 5 made of an insulating material, through a flow path formed so as not to leak gas, through a discharge pipe (which can also be a supply pipe) 5-15 and a supply pipe (which can also be a discharge pipe). Get) 5-16. O-ring grooves 5-17 and 5-18 are formed so that the supplied fuel gas does not leak.
【００３１】図３は実施の形態における固体高分子型の
平面型燃料電池の単セルにおけるガスの流れと酸化剤で
反応した生成水を模式的に示す図である。単セルはカソ
ード電極３−１、高分子電解質膜３−３、アノード電極
３−２を接合してなり、酸化剤ガス、燃料ガスは、それ
ぞれ矢印で示したようにセル内を流れ、酸化剤ガスはカ
ソード電極３−１側に、燃料ガスはアノード電極３−２
側に流れる。酸化剤ガス用セパレータ２のガス溝２−１
６には斜めに傾斜２−１７があり、酸素極側で生成され
た水２−１８が効率よく流れるようになっている。これ
ら単セルを横に並べ、例えば二つのセルを１ユニットと
し、複数並べて平面型燃料電池スタックが構成される。FIG. 3 is a diagram schematically showing a gas flow and generated water reacted with an oxidizing agent in a single cell of a polymer electrolyte planar fuel cell according to the embodiment. The single cell is formed by joining the cathode electrode 3-1, the polymer electrolyte membrane 3-3, and the anode electrode 3-2, and the oxidant gas and the fuel gas flow in the cell as indicated by arrows, respectively, The gas is on the cathode 3-1 side, and the fuel gas is on the anode 3-2.
Flowing to the side. Gas groove 2-1 of oxidant gas separator 2
6 has a slant 2-17 so that water 2-18 generated on the oxygen electrode side flows efficiently. These single cells are arranged side by side, for example, two cells constitute one unit, and a plurality of these cells are arranged to form a planar fuel cell stack.
【００３２】以下に実施の形態の動作について説明す
る。例えば、供給パイプ５−１６から供給された燃料ガ
スは、両端に分岐され、エンドプレート5の底面を通り
両側の燃料ガス供給口５−１４に流れ、燃料ガス用セパ
レータの貫通穴４−１６から電極幅全体にわたりにジグ
ザクに形成された流路４−１５を流れ、貫通穴４−１７
を通り、両側からエンドプレート5の底面を燃料ガス排
出口５−１３に流れ、排出パイプ５−１５を通して外部
に排出される。又この時出口を塞ぐようにしてもよく、
あるいはその経路を反対に流れるようにしてもよい。The operation of the embodiment will be described below. For example, the fuel gas supplied from the supply pipe 5-16 is branched to both ends, flows to the fuel gas supply ports 5-14 on both sides through the bottom surface of the end plate 5, and flows from the through holes 4-16 of the fuel gas separator. It flows through a zigzag channel 4-15 over the entire width of the electrode, and through holes 4-17
Through the bottom surface of the end plate 5 to the fuel gas discharge port 5-13 from both sides, and is discharged outside through the discharge pipe 5-15. At this time, the exit may be closed.
Alternatively, it may flow in the opposite direction.
【００３３】酸化剤ガスは、絶縁エンドプレート１に設
けられた穴１−１３を通して、大気圧により酸化剤ガス
用セパレータ２の短冊状の複数の貫通流路２−１６を通
して単電池３に直接触れる。また傾斜２−１７が形成さ
れているので生成水２−１８が効率よく排出される。The oxidizing gas directly contacts the cell 3 through a plurality of strip-shaped through channels 2-16 of the oxidizing gas separator 2 at atmospheric pressure through holes 1-13 provided in the insulating end plate 1. . Further, since the slope 2-17 is formed, the generated water 2-18 is efficiently discharged.
【００３４】ここで水素を２０ｃｃ／ｍｉｎを流して集
電板をお互いに直列に接続すると、１Ａの電流が取出
せ、2セルスタックで１．５Ｖの１．５Ｗの出力を安定
して取出せた。この時生成された水は効率よく排出され
た。またこのユニットを2個並列につないでそれを１０
個直列につなぎ、水素を３５０ｃｃ流したところ１５Ｖ
２Ａの電力が取出せ、これを消費電力３０Ｗ級のノート
パソコンのモニターの裏側に設置し接続したところ連続
安定運転ができた。When the collector plates were connected in series with each other by flowing hydrogen at a flow rate of 20 cc / min, a current of 1 A was taken out, and a 1.5 W output of 1.5 V was stably taken out by a two-cell stack. The water generated at this time was efficiently discharged. Also connect two of these units in parallel and
When connected in series and flowing 350cc of hydrogen, 15V
2A of power was taken out, and this was installed behind the monitor of a laptop computer with a power consumption of 30 W class and connected, and continuous stable operation was possible.
【００３５】実施の形態２．酸化剤ガス用セパレータと
燃料ガス用セパレータの間に単電池を挟み込んで1ユニ
ットとしてこれを１００ユニットが入るケース（図示し
ない）を製作し組み立てた。ここで水素を８００ｃｃ流
したところ７５Ｖ１Ａの出力が取出せた。Embodiment 2 A unit cell was sandwiched between the oxidant gas separator and the fuel gas separator, and as a unit, a case (not shown) containing 100 units was manufactured and assembled. Here, when 800 cc of hydrogen flowed, an output of 75 V1A was obtained.
【００３６】実施の形態３．図６は実施の形態３を示
し、上記のセパレータのボルト、カシメ穴を省略した酸
化剤用セパレータと燃料ガス用セパレータを単電池で挟
んだユニット６−１をユニットケース６−２の中に挿入
した。そして、実施の形態１のように水素を２０ｃｃ／
ｍｉｎを側面から流して集電板をお互いに直列に接続す
ると、１Ａの電流を取出すと共に、2セルスタックを接
続すると、１．５Ｖの１．５Ｗの出力を安定して取出せ
た。またこの構造で２００セルユニット（図示してな
い）を固定できるケースを製作し、組立て、直列に繋い
で水素を１．７Ｌ／ｍｉｎ流すことにより１５０Ｖ１Ａ
の電力が取出せた。このようなことからセパレータをボ
ルトやカシメで固定しないでも平面型燃料電池が駆動す
る事が実証された。Embodiment 3 FIG. 6 shows a third embodiment, in which a unit 6-1 in which a separator for an oxidant and a separator for a fuel gas in which the bolts and caulking holes of the separator are omitted is sandwiched by unit cells is inserted into a unit case 6-2. did. Then, as in Embodiment 1, hydrogen is supplied at 20 cc /
When the collector plates were connected in series with each other by flowing min from the side, a current of 1 A was taken out, and when a two-cell stack was connected, an output of 1.5 W of 1.5 V was stably taken out. In addition, a case capable of fixing a 200 cell unit (not shown) with this structure is manufactured, assembled, connected in series, and supplied with hydrogen at a flow rate of 1.7 L / min to 150 V1A.
Power was taken out. From this, it was proved that the flat fuel cell could be driven without fixing the separator with bolts or caulking.
【００３７】実施の形態４．また酸化剤用セパレータの
上部にフィルタ（図示せず）例えば不織布や活性炭等を
被せたところ同じように発電が行われた。ゴミやチリが
多い所では有効であった。このようなことから、平面型
燃料電池は使用する場所によってフィルタを付設するこ
とにより安定して電力が取れることが明らかとなった。
また同様に、セパレータの材料をグラッシーカーボン、
ステンレス又は金属、膨張黒鉛、モールド成型カーボン
とし、同じような溝加工をプレスや機械加工等で施して
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。Embodiment 4 FIG. When a filter (not shown) such as a nonwoven fabric or activated carbon was placed on the oxidant separator, electric power was generated in the same manner. It was effective in places with a lot of garbage and dust. From this, it has been clarified that the flat fuel cell can stably generate electric power by providing a filter depending on the place of use.
Similarly, the material of the separator is glassy carbon,
The same result was obtained when stainless steel or metal, expanded graphite, and molded carbon were used and subjected to similar groove processing by press or mechanical processing and evaluated. In addition, this invention is not limited to the material of a separator.
【００３８】[0038]
【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が容易に実現でき、安定
した運転が可能となる。また、積層スタックにしない
為、組立てが容易で超低コストで実現できるといる効果
を秦する。As is apparent from the above description, according to the present invention, a small and lightweight fuel cell can be easily realized, and stable operation can be achieved. In addition, since a stacked stack is not used, it is easy to assemble and can be realized at an extremely low cost.
【図１】本発明に係る平面型燃料電池スタックの分解斜
視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of a flat fuel cell stack according to the present invention.
【図２】酸化剤ガス用セパレータを示す正面及び、裏面
である。FIG. 2 is a front view and a back view showing an oxidizing gas separator.
【図３】実地の形態における固体高分子型の平面型燃料
電池の単セルにおけるガスの流れを模式的に示す図であ
る。FIG. 3 is a view schematically showing a gas flow in a single cell of a solid polymer type planar fuel cell in a practical form.
【図４】燃料ガス用セパレータを示す正面及び裏面であ
る。FIG. 4 is a front view and a back view showing a fuel gas separator.
【図５】本発明の完成図である。FIG. 5 is a completed view of the present invention.
【図６】本発明の1セルユニットケースに収められた平
面型燃料電池である。FIG. 6 shows a planar fuel cell housed in a one-cell unit case of the present invention.
２−Ａ ガス用セパレータの裏、２−Ｂ ガス用セパレ
ータの表、２−１ カソード集電板、２−２ 電気取り
だしコネクター取り付け穴、２−３〜２−１４ボルト及
びカシメ固定穴、２−１５ 電極溝、２−１６ 酸化ガ
ス溝、２−１７ 生成水排出用傾斜溝、４−Ａ ガス用
セパレータの表、４−Ｂ ガス用セパレータの裏、４−
１ アノード集電板、４−２ 電気取出しコネクター取
り付け穴、４−３〜４−１４ ボルト及びカシメ固定
穴、４−１５ 燃料ガス溝、４−１６，４−１７ 燃料
ガス供給貫通穴、４−１８ 電極溝。2-A Backside of gas separator, 2-B Separator table, 2-1 Cathode current collector plate, 2-2 Mounting hole for electrical take-out connector, 2-3-2-14 volts and caulking fixing hole, 2- 15 Electrode groove, 2-16 Oxidizing gas groove, 2-17 Inclined groove for generated water discharge, 4-A gas separator table, 4-B Gas separator back, 4-
Reference Signs List 1 anode current collector plate, 4-2 mounting hole for electric extraction connector, 4-3 to 4-14 fixing holes for bolts and caulking, 4-15 fuel gas groove, 4-16, 4-17 fuel gas supply through hole, 4- 18 Electrode groove.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 8/24 8/24 Ｅ Ｓ Ｒ Ｚ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 8/10 H01M 8/10 8/24 8/24 ESRR
Claims (13)
パレータとで電池を挟み込み、各セパレータに前記電池
へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供給する流路が形
成された平面型燃料電池用セパレータにおいて、 前記酸化剤ガス用セパレータには、酸化剤ガス流路とし
て短冊状に貫通されたガス溝が前記電池の面積にわたり
平行に形成されていることを特徴とする平面型燃料電池
用セパレータ。1. A flat type fuel cell separator in which a battery is sandwiched between an oxidizing gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying an oxidizing gas and a fuel gas to the battery is formed in each separator. A flat fuel cell separator, wherein the oxidant gas separator is formed with a gas groove penetrating in a strip shape as an oxidant gas flow path in parallel over the area of the cell.
パレータとで電池を挟み込み、各セパレータに前記電池
へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供給する流路が形
成された平面型燃料電池用セパレータにおいて、 前記酸化剤ガス用セパレータには、酸化剤ガス流路とし
て短冊状に貫通されたガス溝が前記電池の面積にわたり
平行に形成され、且つ電気を取り出す集電板が一体的に
設けられていることを特徴とする平面型燃料電池用セパ
レータ。2. A flat fuel cell separator comprising a battery sandwiched between an oxidant gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying the oxidant gas and the fuel gas to the battery in each separator. In the oxidizing gas separator, gas grooves penetrating in a strip shape as oxidizing gas channels are formed in parallel over the area of the battery, and a current collector plate for extracting electricity is integrally provided. A flat type fuel cell separator characterized by the above-mentioned.
パレータとで電池を挟み込み、各セパレータに前記電池
へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供給する流路が形
成された平面型燃料電池用セパレータにおいて、 前記酸化剤ガス用セパレータには、前記酸化剤ガスを供
給する流路としてのガス溝を貫通して設けると共に、反
応によって生成された水分が効率よく排出されるよう、
前記酸化剤ガス用セパレータの前記電池に対向する面の
反対側面における前記ガス溝の両端に、斜め断面方向に
傾斜を設けたことを特徴とする平面型燃料電池用セパレ
ータ。3. A flat type fuel cell separator in which a battery is sandwiched between an oxidizing gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying an oxidizing gas and a fuel gas to the battery is formed in each separator. The oxidizing gas separator is provided so as to penetrate a gas groove as a flow path for supplying the oxidizing gas, and the moisture generated by the reaction is efficiently discharged.
A flat fuel cell separator, characterized in that both ends of the gas groove on a side of the oxidizing gas separator opposite to a surface facing the cell are provided with a slant in an oblique sectional direction.
パレータとで電池を挟み込み、各セパレータに前記電池
へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供給する流路が形
成された平面型燃料電池用セパレータにおいて、 前記燃料ガス用セパレータには、前記電池が設けられる
面の反対側面から燃料ガスが供給できるように貫通穴を
介してガス流路がほぼ電極面積分にわたり形成され、そ
の周りにガスシール用Oリング溝が形成されていること
を特徴とする平面型燃料電池用セパレータ。4. A flat fuel cell separator in which a battery is sandwiched between an oxidant gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying an oxidant gas and a fuel gas to the battery is formed in each separator. In the fuel gas separator, a gas flow path is formed through the through hole so as to extend over substantially the electrode area so that the fuel gas can be supplied from the side opposite to the surface on which the battery is provided. A flat type fuel cell separator, wherein a ring groove is formed.
パレータとで電池を挟み込み、各セパレータに前記電池
へ酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供給する流路が形
成された平面型燃料電池用セパレータにおいて、 前記燃料ガス用セパレータには、前記電池が設けられる
面の反対側面から燃料ガスが供給できるように貫通穴を
介してガス流路がほぼ電極面積分にわたり形成され、そ
の周りにガスシール用Oリング溝が形成され、且つ集電
板が一体的に設けられていることを特徴とする平面型燃
料電池用セパレータ。5. A flat fuel cell separator in which a battery is sandwiched between an oxidant gas separator and a fuel gas separator, and a flow path for supplying an oxidant gas and a fuel gas to the battery is formed in each separator. In the fuel gas separator, a gas flow path is formed through the through hole so as to extend over substantially the electrode area so that the fuel gas can be supplied from the side opposite to the surface on which the battery is provided. A flat fuel cell separator, wherein a ring groove is formed and a current collector is provided integrally.
の平面型燃料電池用セパレータにより単電池を挟み込ん
でなる平面型燃料電池。6. A flat fuel cell comprising a unit cell sandwiched by the flat fuel cell separator according to any one of claims 1 to 5.
込むように絶縁板を設けると共に、該絶縁板と前記燃料
ガス用セパレータのガス供給穴の間の周りをOリングで
シールしていることを特徴とする平面型燃料電池。7. An insulating plate is provided so as to sandwich the flat fuel cell according to claim 6, and a space between the insulating plate and a gas supply hole of the fuel gas separator is sealed with an O-ring. A flat-type fuel cell characterized by the above-mentioned.
料電池をスタック形状に複数並べてなることを特徴とす
る平面型燃料電池。8. A flat fuel cell comprising a plurality of the flat fuel cells according to claim 6 arranged in a stack.
を前記燃料ガス用セパレータのガス供給穴の周りをOリ
ングでシールして絶縁板の間に挟み込んだことを特徴と
する平面型燃料電池。9. A flat fuel cell, wherein a plurality of the flat fuel cells according to claim 6 are sandwiched between insulating plates by sealing an O-ring around a gas supply hole of the fuel gas separator. .
納絶縁板エンドプレートとして構成される平面型燃料電
池ユニットケースに複数並列又は直列に取り付けたこと
を特徴とする平面型燃料電池。10. A flat fuel cell, wherein a plurality of the flat fuel cells according to claim 6 are mounted in parallel or in series on a flat fuel cell unit case configured as a storage insulating plate end plate.
記載の平面型燃料電池において、 前記単電池の酸化剤極は大気に酸化剤ガス用セパレータ
の開口部を介して大気に触れていることを特徴とする平
面型燃料電池。11. The flat fuel cell according to claim 6, wherein the oxidant electrode of the unit cell is in contact with the atmosphere through the opening of the oxidant gas separator. A flat-type fuel cell characterized by the above-mentioned.
おいて、 前記開口部と大気との間には、ゴミやチリなどを除去す
るフィルターが装着されていることを特徴とする平面型
燃料電池。12. The flat fuel cell according to claim 11, wherein a filter for removing dust, dust, and the like is mounted between the opening and the atmosphere. .
記載の平面型燃料電池において、 燃料ガスの導入及び排出が燃料ガス用セパレータの表面
又は側面からできる構造とされていることを特徴とする
平面型燃料電池。13. The flat fuel cell according to claim 6, wherein the fuel gas is introduced and discharged from a surface or a side surface of the fuel gas separator. Flat type fuel cell.
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