JP2004281353A - Separator for fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a thin, light weight separator, by laminating two metal sheets. <P>SOLUTION: The separator is for a fuel cell having a fuel gas passage and an oxidant gas passage that are disposed inside for flowing reaction gas. The separator 8 comprises two metal sheets 8a, 8b with the flat surfaces bonded together. The fuel gas passage and the oxidant gas passage are formed on the bonded surfaces. A groove 9a for the fuel gas passage and a groove 10a for the oxidant gas passage are provided in the bonded surface of the both or one of the two metal sheets 8a, 8b for forming a passage for the reaction gas. By bonding the both, the fuel gas passage and the oxidant gas passage are formed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に反応用ガスの通路を備えた燃料電池のセパレータに関し、特に複数枚の金属板を接合して構成したセパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、固体酸化物形燃料電池は第三世代の発電用燃料電池として注目されている。この固体酸化物形燃料電池は、円筒型、モノリス型、及び平板積層型の3種類が提案されており、何れも酸化物イオン伝導体から成る固体電解質を両側から空気極(カソード)と燃料極(アノード)で挟み込んだ積層構造を有する。この積層体から成る発電セルを、間に燃料極集電体と空気極集電体を介在してセパレータと交互に所望の数積層すると所定出力の燃料電池スタックを構成できる。
【0003】
固体酸化物形燃料電池では、反応用のガスとして空気極側に酸化剤ガス(酸素) が、燃料極側に燃料ガス (H、CO、CH等) が供給される。空気極と燃料極は、ガスが固体電解質との界面に到達することができるよう、何れも多孔質の層とされている。
空気極側に供給された酸素は、空気極層内の気孔を通って固体電解質層との界面近傍に到達し、この部分で空気極から電子を受け取って酸化物イオン(O2−)にイオン化される。この酸化物イオンは、燃料極に向かって固体電解質層内を拡散移動する。燃料極との界面近傍に到達した酸化物イオンは、この部分で、燃料ガスと反応して反応生成物(HO、CO等)を生じ、燃料極に電子を放出する。この電子を別ルートの外部回路にて起電力として取り出すことができる。
【0004】
ここで、一般的には、前記固体電解質層はイットリアを添加した安定化ジルコニア(YSZ)等で構成され、前記燃料極層はNi、Co等の金属あるいはNi−YSZ、Co−YSZ等のサーメットで構成され、前記空気極層はLaMnO、LaCoO 等で構成され、前記燃料極集電体はNi基合金等のスポンジ状の多孔質焼結金属板で構成され、前記空気極集電体はAg基合金等のスポンジ状の多孔質焼結金属板で構成され、前記セパレータは、ランタンクロマイト(LaCrO )のような電子伝導性を有するセラミックス、或いはステンレス鋼、ニッケル基合金、クロム基合金等の金属材料等で構成されている。
【0005】
一般的に、セラミックス製のセパレータは1000℃前後で作動する高温作動型の燃料電池に用いられ、また、金属製のセパレータは700℃前後で作動する低温作動型の燃料電池に用いられている。特に金属製のセパレータは平板積層型の燃料電池に適している。この金属製のセパレータは、発電セル間を電気接続する機能と、発電セルに反応用のガスを供給する機能を有し、その内部に燃料ガスをセパレータ外周面から導入してセパレータの燃料極層に対向する面から吐出させる燃料ガス通路と、酸化剤ガスをセパレータ外周面から導入してセパレータの酸化剤極層に対向する面から吐出させる酸化剤ガス通路を有している。
【0006】
上記構成の平板積層型の固体酸化物形燃料電池は、例えば、特許文献1に開示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−203588号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した燃料ガス通路や酸化剤ガス通路は、金属板の外側部から施されるストレートな孔空け加工により形成するのが一般的な方法であり、形成できるガス通路は何れもセパレータの側部と中心部を直線的に結ぶだけの単純な構造となる。従って、ガス通路の長さは自ずと短いものに限られてくる。
【0009】
それ故、セパレータ内部における燃料ガスの予熱や酸化剤ガス(空気)による燃料電池の冷却効果等を期待して特に長いガス通路を形成したい場合は、特許文献1にも見られるような、各ガス通路を金属板の広範囲に亘って蛇行させる通路構造が採られる。この場合は、外部からセパレータ内部へ施されるストレートな孔空け加工と、セパレータ外側部の溝加工とを組み合わせた構造となり、最終的にこの溝の開口部分をセパレータの側部から側板等の部材で封止することにより、蛇行する一連のガス通路を形成できる。
【0010】
ところが、このような孔空け加工や溝加工によるガス通路の構造は以下のような問題を有していた。
すなわち、セパレータの側部より水平方向の孔空け加工を施すには、電池出力にもよるが、必要なガス流量を確保し得る孔径(例えば、2.5〜3φ程度のガス通路)が加工可能な板厚5〜10mm程度の金属板単板を用いる必要があった。しかしながら、セパレータ材にこのような厚肉の金属単板を用いると単セル自体の重量が重くなり、これを多数積層して構成する燃料電池スタックでは、下方に配置される単セルが上層の重圧によって変形・破損し易いといった問題があり、よって、燃料電池スタックの支持機構もその重量に耐え得る強硬なものが要求されるため、構造的に複雑化してくる。また、セパレータが厚ければ、それだけ燃料電池は大型化する。
【0011】
また、セパレータ内部に蛇行したガス通路を有する特許文献1の構成では、溝の開口部を封止するための複数の側板を必要とし、且つ、これら側板をセパレータの側部に接合するためのろう付け工程やレーザ溶接工程が必要であり、組立作業も煩雑化する。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、セパレータを金属板複数枚の張り合わせ構造として、内部ガス通路の形成を容易にすると共に、薄型化・軽量化を図った燃料電池用セパレータを提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項1に記載の本発明は、内部に反応用ガスの通路となる燃料ガス通路と酸化剤ガス通路を備えた燃料電池用セパレータであって、このセパレータは、平面同士が接合された複数枚の金属板で構成され、その接合面に燃料ガス通路と酸化剤ガス通路が形成されていることを特徴としている。
【0013】
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の燃料電池用セパレータにおいて、金属板2枚の構成とし、接合される2枚の金属板の内の一方の接合面にのみ、前記反応用ガスの通路を形成するための燃料ガス通路用溝と酸化剤ガス通路用溝を設けて成ることを特徴としている。
【0014】
また、請求項3に記載の本発明は、請求項1に記載の燃料電池用セパレータにおいて、金属板2枚の構成とし、接合される2枚の金属板の双方の接合面に前記反応用ガスの通路を形成するための燃料ガス通路用溝と酸化剤ガス通路用溝を設けて成ることを特徴としている。
【0015】
また、請求項4に記載の本発明は、請求項1に記載の燃料電池用セパレータにおいて、金属板2枚の構成とし、接合される2枚の金属板の一方の接合面に前記反応用ガスの通路を形成するための燃料ガス通路用溝を、他方の接合面に酸化剤ガス通路用溝を設けて成ることを特徴としている。
【0016】
また、請求項5に記載の本発明は、請求項1に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記燃料ガス通路と酸化剤ガス通路が、各々のガス通路を形成するための燃料ガス通路用切り抜きと酸化剤ガス通路用切り抜きを設けた金属板を複数枚接合して形成されていることを特徴としている。
【0017】
また、請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5までの何れかに記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記金属板の表面に、Ni、Ag、Sn、Zn、Crの何れかで成る被覆層を少なくとも1層以上形成したことを特徴としている。
【0018】
また、請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6までの何れかに記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記燃料ガス通路と前記酸化剤ガス通路が各々渦巻き状に形成されていることを特徴としている。
【0019】
ここで、前記請求項1から請求項4までの何れかに記載の構成によれば、予め2枚の金属板の接合面にガス通路用の溝を形成しておき、双方を接合することにより、その接合面にガス通路を形成することができるので、直線部のみの単純なガス通路だけでなく、曲線部を有する複雑なガス通路(例えば、渦巻き状ガス通路)も、その形状を問わず比較的簡単に形成することができ、製造コストの低減が図れる。また、本構造の場合、例えば、0.5〜1mm程度の比較的肉薄の金属板を使用することが可能であり、これによりセパレータ自体を薄くできるから、燃料電池スタックの薄型化・軽量化が図れる。
特に、請求項2に記載のように、2枚の金属板の内の一方にのみガス通路用の溝を形成する構造では、ガス通路を形成しない金属平板の板厚を溝分薄くできるため、セパレータの薄型化・軽量化には極めて効果的である。
【0020】
また、請求項5に記載の構成のように、各ガス通路は、切り抜きを設けた金属板を複数積層・圧着して形成することも可能であり、この方法では、ガス通路の形成がより容易になる。
【0021】
また、請求項6に記載の構成では、セパレータ(金属材料として、ステンレス鋼、ニッケル基合金、クロム基合金等が使用される)の耐熱性・耐食性が向上し、燃料電池の使用環境下でのセパレーター表面の酸化を防止し、各集電体との良好な電気的導通を長期に亘って確保できることから、内部抵抗を低減し、燃料電池の性能を向上できる。
【0022】
また、請求項7に記載の構成のように、各ガス通路をセパレータの全域に渦巻き状に形成することにより、燃料ガスや酸化剤ガスの流路を長くすることができる。これにより、運転開始時の予熱にあっては、外部からの加熱気体をこれらガス通路に流通することにより、セパレータ全域を均一に加熱することができ、また、発電時にあっては、長い流路を流通する過程で高温のセパレータとの熱交換作用で燃料ガスを効率良く予熱できると共に、酸化剤ガスの流路を長くすることにより、燃料電池スタックを効率良く冷却することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図6に基づいて本発明の実施形態を説明する。
先ず、図4に基づいて本発明が適用された固体酸化物形燃料電池の構成を説明する。図4は平板積層型固体酸化物形燃料電池の要部構成を示している。
単セルは、固体電解質層の両面に燃料極層と空気極層を配して構成した発電セル5と、燃料極層の外側に配した燃料極集電体6と、空気極層の外側に配した空気極集電体7と、各集電体6、7の外側に配したセパレータ8とで構成される。燃料電池スタック1は、この単セルを間に絶縁性の燃料用マニホールドリング15と絶縁性の酸化剤用マニホールドリング16を介在して多数積層して成る。
スタック化することにより、各マニホールドリング15、16がセパレータ8に設けた各ガス導入孔13、14を介して積層方向に連結されてスタックの両側に並行する2本の管状マニホールド17、18が形成される。尚、各マニホールド17、18には、外部から供給される燃料ガスと酸化剤ガス(一般的には空気)が流通する。
【0024】
前記単セルを構成する各要素は、従来と同様の物性ものが使用できるが、本発明では、セパレータ8の構造が厚肉の金属単板で成る従来型と相違している。
【0025】
以下、図1(a)〜(c)に基づいて本発明の第1実施形態に係るセパレータ8の構造を説明する。
【0026】
本実施形態のセパレータ8は、ステンレス鋼を金属母材とし、その表面に下地NiメッキにAgメッキを施した、例えば、厚さ0.5〜1mm程度の薄肉の四角状ステンレス板2枚を接合して構成される上板8aと下板8bの2層構造で成る。この金属板の左端に燃料ガス導入孔13が右端に酸化剤ガス導入孔14が形成されており、これらガス導入孔13、14は何れも板厚方向に貫通する楕円形状を成す。
【0027】
耐熱合金であるステンレス鋼板にAgメッキを施すことにより、ステンレス鋼の有する耐酸化性がより一層向上し、燃料電池作動時の高温酸化雰囲気下において優れた耐酸化性・耐熱性を有するセパレータを構成できる。尚、メッキ材としてNiやAgの他、Sn、Zn、Cr等を用いることができ、これらメッキ材およびこれらメッキ材の組み合わせによるメッキ処理もまた、セパレータ8に前記同様の優れた耐酸化性・耐熱性を与える。
【0028】
図1において、前記上板8aと下板8bの接合面には図4で示した燃料ガス通路9となる燃料ガス通路用凹溝9aと、酸化剤ガス通路10となる酸化剤ガス通路用凹溝10aが形成されている。本実施形態では、これら凹溝9a、10aは、何れもセパレータ8のほぼ全面に亘って配設された渦巻き状と成され、上板8aと下板8bを重ね合わせると、各凹溝9a、10a同士が上下で合致するように面対称となっており、その接合面に断面四角形の各ガス通路9、10が形成される。
【0029】
上板8aにあっては、燃料ガス通路用凹溝9aの一端は燃料ガス導入孔13に連通しており、他端が中央付近の燃料ガス吐出孔9bに連通している。また、酸化剤ガス用凹溝10aの一端は前記酸化剤ガス導入孔14に連通しており、他端が中央付近で閉塞している。
【0030】
一方、下板8bにあっては、上板8aとは逆に、酸化剤ガス用凹溝10aの一端が酸化剤ガス導入孔14に連通しており、他端が中央付近の酸化剤ガス吐出孔10bに連通している。また、燃料ガス用凹溝9aの一端は燃料ガス導入孔13に連通しており、他端が中央付近で閉塞する構造を有する。
【0031】
尚、上記した燃料ガス吐出孔9bと酸化剤ガス吐出孔10bは何れも板厚方向に貫通するものであるが、スタック化した際の、最上層と最下層に位置するセパレータ8については、燃料ガス吐出孔9bあるいは酸化剤ガス吐出孔10bの何れか一方のみ有をする。
【0032】
次に、図2(a)〜(c)は本発明に係るセパレータの第2実施形態を示している。
第2実施形態によるセパレータ8は、母材や表面メッキ処理等については図1に示した第1実施形態と同様であるが、各ガス通路9、10の構造が相違し、上板8aとして凹溝9a、10a等を設けてない扁平板が使用される。但し、上板8aの中央付近に燃料ガス吐出孔9bのみが形成されている。尚、下板8bについては、図1と同様の構造を有する。
【0033】
すなわち、本構成では、上板8aと下板8bを重ね合わせることにより、下板8bに形成された凹溝9a、10aの開口部が上板8aによって封止されてガス通路9、10となる。係る構造では、図1の構造に比べてセパレータの溝加工が半減するためセパレータ8の製造が容易になると共に、ガス通路を有しない金属板の板厚をより薄くできるので、セパレータ8の薄型化・軽量化に極めて効果的であるという利点を有する。
【0034】
更に、図3(a)〜(c)は本発明に係るセパレータの第3実施形態を示しており、2枚の金属板8a、8bの内の上板8aに燃料ガス通路用溝9aが形成され、下板8bに酸化剤ガス通路用溝10aが形成される構造である。
上板8aに設けた燃料ガス通路用凹溝9aの一端は燃料ガス導入孔13に連通しており、他端が中央付近の燃料ガス吐出孔9bに連通している。また、下板8bに設けた酸化剤ガス用凹溝10aの一端は酸化剤ガス導入孔14に連通しており、他端が中央付近の酸化剤ガス吐出孔10bに連通している。
【0035】
本構成では、上板8aと下板8bを重ね合わせると、下板8bの凹溝10aの開口部が上板8aの扁平な部分で封止されると共に、上板8aの凹溝9aの開口部が下板8bの扁平な部分で封止されて各ガス通路9、10が形成される。
係る構造は、セパレータの溝加工を簡素化できる共に、各金属板の溝加工を少なくしてセパレータ自体の強度を向上できるという利点を有する。
【0036】
次に、図1に基づいて上記構成の燃料電池スタック1における反応用ガスの流れを説明すれば、外部から供給される燃料ガスと酸化剤ガスは、図示しない燃料ガス供給管と酸化剤ガス供給管を介して各々燃料ガス用マニホールド17と酸化剤ガス用マニホールド18に導入される。反応用ガスは各マニホールド17、18の管内を下方より上方に流通する過程で、それぞれ各層(単セル)のガス導入孔13、14より分配されながら各セパレータ8の各ガス通路9、10を通して各発電セル5の電極層に供給されていく。
【0037】
すなわち、燃料ガス用マニホールド内の燃料ガスは、各セパレータ8の燃料ガス導入孔13から燃料ガス通路9に導入され、中央付近の燃料ガス吐出孔9bを介して通路末端の燃料ガス吐出口11より上方に吐出して対面する燃料極集電体6に供給され、多孔質焼結金属板内を拡散しながら通過して発電セル5の燃料極層に達するガス流路となる。
一方、酸化剤ガス用マニホールド内の酸化剤ガスは、各セパレータ8の酸化剤ガス導入孔14から酸化剤ガス通路10に導入され、中央付近の酸化剤ガス吐出孔10bを介して通路末端の酸化剤ガス吐出口12より下方に吐出して対面する空気極集電体7に供給され、多孔質焼結金属板内を拡散しながら通過して発電セル5の空気極層に達するガス流路となる。
【0038】
尚、以降、各電極内での電気化学反応は従来技術の欄で述べた通りであり、この電気化学反応で生じた高温の排ガスは所定の排気ルートで各単セル5よりスタック外に排出される。
【0039】
以上、説明したように、セパレータ8を2枚の金属板の張り合わせによる2層構造とし、その接合面にガス通路用の溝を形成すると共に、双方を接合してガス通路を形成する構造であれば、従来のような直線的なガス通路のみならず、渦巻き状のように狭い面積で長い流路が得られる複雑なガス通路も簡単に形成することができ、製造コストの低減と共に、セパレータの薄型化・軽量化が図れる。
【0040】
特に、上記のように各ガス通路を渦巻き状に形成して長いガス流路を確保すると、運転開始時(起動時)の予熱にあっては、外部より導入した加温気体をこれら燃料ガス通路9や酸化剤ガス通路10に流通することにより、その際の熱交換作用でセパレータ8の内部を面方向の全域に亘って均一に加熱し、発電セルを効率良く一様な温度分布で昇温することができる。その結果、不均一な温度分布により生じるセル内の熱応力を小さくして、発電セルの破損を防止することができる。
また、動作時(発電時)にあっては、長いガス通路を流通する過程で、燃料ガスが高温のセパレータに接してその熱交換作用により燃料ガスを効率良く予熱でき、電極反応に好適な温度に燃料ガスを昇温して燃料極集電体6に供給できると共に、一方では、酸化剤ガス(空気)を長い流路を通してセパレータ内を満遍なく流通することにより、少ない冷却空気量で燃料電池スタック1を効率良く冷却することができる。
【0041】
尚、上記作用効果を確実にするためには、各ガス通路9、10の表面面積を少なくとも発電セルとの接触面積の4%以上にすると良い。
【0042】
ここで、上記した凹溝9a、10aの形成には、研磨剤を使用する機械エッチング法、化学薬品を使用する化学的エッチング法(ウエットエッチング、ドライエッチング)、液相中で通電して行う電解エッチング法等、様々な公知のエッチング加工技術を用いることができるが、本実施形態では微細・高精度の加工に好適な化学的エッチング法を用いている。
【0043】
また、上板8aと下板8bの接合には、熱と荷重を同時に加えて行う公知の熱圧着法を用い、積層一体化されたセパレータ8を得た。この熱圧着法は、接着面の密着性が良好で、優れた気密性が得られるものであり、よって、2層構造の当セパレータ8は、その接合面において高いガスシール性が確保されている。
尚、各金属板同士の接合面には、既述したNiメッキ、Znメッキ、Snメッキ、Agメッキ等の他、研磨処理(鏡面研磨)が成されることが気密性の面から極めて好ましい。
【0044】
更に、図5、図6は本発明に係るセパレータの第4実施形態を示している。
本実施形態のセパレータ8は、上記した第1〜第3実施形態と相違し、厚さ方向に貫通する各ガス通路用の切り抜きを設けた金属板を複数枚重ね合わせることによって形成された渦巻き状の燃料ガス通路30と酸化剤ガス通路31を有する。
【0045】
図5に示すように、セパレータ8は、所定の厚みを有する金属製の円板で構成されており、その内部には燃料ガスが流通する渦巻き状の燃料ガス通路30と、酸化剤ガスが流通する渦巻き状の酸化剤ガス通路31とを有し、各々が入れ子状態で形成されている。燃料ガス通路30の一端はセパレータ8の側部に開口し、他端が中央付近で上面に開口する燃料ガス吐出孔32に連通しており、酸化剤ガス通路31の一端はセパレータ8の側部に開口し、他端が中央付近で下面に開口する酸化剤ガス吐出孔33に連通している。
【0046】
また、図6に示すように、上記したセパレータ8は、中央付近に燃料ガス吐出孔32が形成された金属製薄板(上板34)と、燃料ガス通路用の渦巻き状切り抜き30aと酸化剤ガス通路用の渦巻き状切り抜き31aを入れ子状態に設けた金属製薄板(中板35)と、中央付近に酸化剤ガス吐出孔33が形成された金属製薄板(下板36)を順次重ね合わせて接合した多層構造を有する。接合は、前記実施形態と同様に熱圧着法により行うことができる。
これら上板34と中板35と下板36を重ね合わせることにより、複数の中板35の各切り抜き30a、31a同士が合致して、セパレータ内部に断面四角形の渦巻き状のガス通路30、31が形成できる。尚、本実施形態では、中板35を2枚積層し、4層構造としたが、中板35は必要なガス流量に応じて適宜枚数が積層される。また、各ガス通路30、31の表面面積は、発電セルとの接触面積の4%以上にすると良い。
【0047】
本実施形態によるガス通路の構成では、上記実施形態で説明したエッチング加工技術によらず、薄い金属板のプレス加工(打ち抜き加工)により簡単に作製できるというメリットを有し、更なる軽量化、薄型化が図れる。
【0048】
以上、本実施形態では、ジルコニア等の固体酸化物を電解質とする固体酸化物形燃料電池(SOFC)のセパレータについて説明したが、これに限るものではなく、燐酸を電解質とする燐酸形燃料電池(PAFC)、溶融炭酸塩を電解質とする溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)、或いは、イオン交換膜を電解質とする固体高分子形燃料電池(PEFC)等に使用されるセパレータについても勿論適用可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1〜請求項4に記載の本発明によれば、セパレータを2枚の金属板の張り合わせ構造とし、その接合面にガス通路用の溝を形成すると共に、双方を接合することによりガス通路を形成する構成としたので、蛇行状や渦巻き状のように、狭い面積で長い流路が得られる複雑なガス通路も簡単に形成することができ、製造コストの低減と共に、セパレータの薄型化や軽量化を図ることができる。
【0050】
また、請求項5に記載の本発明によれば、各ガス通路は、切り抜きを設けた金属板を複数積層・圧着して形成したので、薄い金属板のプレス加工によりガス通路をより簡単に形成することができ、セパレータの更なる薄型化や軽量化を図ることができる。
【0051】
また、請求項6に記載の本発明によれば、前記金属板の表面に、Ni、Ag、Sn、Zn、Crの何れかで成る被覆層を少なくとも1層以上形成したので、セパレータの耐熱性・耐食性が向上し、燃料電池の使用環境下でのセパレーター表面の酸化を防止し、各集電体との良好な電気的導通を長期に亘って確保できることから、内部抵抗を低減し、燃料電池の性能を向上できる。また、セパレータの接合面においても、優れた気密性が得られるため、高いガスシール性が確保されることになる。
【0052】
また、請求項7に記載の本発明によれば、 各ガス通路をセパレータの全域に渦巻き状に形成したので、燃料ガスや酸化剤ガスの流路を長くすることができ、これにより、運転開始時の予熱にあっては、外部からの加熱気体をこれらガス通路に流すことによりセパレータ全域を均一に加熱することができ、また、発電時にあっては、長いガス通路を流通する過程で燃料ガスを効率良く予熱できると共に、酸化剤ガスの流路を長くすることにより燃料電池スタックを効率良く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るセパレータの構造を示す斜視図。
【図2】同、第2実施形態に係るセパレータの構造を示す斜視図。
【図3】同、第3実施形態に係るセパレータの構造を示す斜視図。
【図4】本発明が適用された平板積層型固体酸化物形燃料電池の要部構成を示す断面図。
【図5】本発明の第4実施形態に係るセパレータを示し、(a)は平面図、(b)は側面図。
【図6】図5のセパレータの構成を示す分解斜視図。
【符号の説明】
8 セパレータ
8a、34 金属板(上板)
35 金属板(中板)
8b、36 金属板(下板)
9、30 燃料ガス通路
9a 燃料ガス通路用溝(燃料ガス通路用凹溝)
10、31 酸化剤ガス通路
10a 酸化剤ガス通路用溝(酸化剤ガス通路用凹溝)
30a 燃料ガス通路用切り抜き
31a 酸化剤ガス通路用切り抜き
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell separator having a reaction gas passage therein, and more particularly to a separator formed by joining a plurality of metal plates.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, solid oxide fuel cells have attracted attention as third-generation fuel cells for power generation. Three types of solid oxide fuel cells, a cylindrical type, a monolith type, and a flat plate type, have been proposed. In each case, a solid electrolyte composed of an oxide ion conductor is provided with an air electrode (cathode) and a fuel electrode from both sides. It has a laminated structure sandwiched between (anodes). When a desired number of power generation cells composed of the stack are alternately stacked with separators with a fuel electrode current collector and an air electrode current collector interposed therebetween, a fuel cell stack having a predetermined output can be formed.
[0003]
In a solid oxide fuel cell, oxidant gas (oxygen) is supplied to the air electrode side and fuel gas (H 2 , CO, CH 4, etc.) is supplied to the air electrode side as reaction gases. Both the air electrode and the fuel electrode are porous layers so that the gas can reach the interface with the solid electrolyte.
Oxygen supplied to the air electrode side reaches the vicinity of the interface with the solid electrolyte layer through pores in the air electrode layer, receives electrons from the air electrode at this portion, and is ionized into oxide ions (O 2− ). Is done. The oxide ions diffuse and move in the solid electrolyte layer toward the fuel electrode. The oxide ions that have reached the vicinity of the interface with the fuel electrode react with the fuel gas at this portion to generate a reaction product (H 2 O, CO 2, etc.), and emit electrons to the fuel electrode. These electrons can be taken out as an electromotive force by an external circuit of another route.
[0004]
Here, generally, the solid electrolyte layer is composed of stabilized zirconia (YSZ) to which yttria is added, and the fuel electrode layer is a metal such as Ni or Co or a cermet such as Ni-YSZ or Co-YSZ. Wherein the air electrode layer is made of LaMnO 3 , LaCoO 3 or the like, and the fuel electrode current collector is made of a sponge-like porous sintered metal plate such as a Ni-based alloy, and the air electrode current collector is made of Is made of a sponge-like porous sintered metal plate such as an Ag-based alloy, and the separator is made of ceramics having electronic conductivity such as lanthanum chromite (LaCrO 3 ), or stainless steel, a nickel-based alloy, or a chromium-based alloy. And the like.
[0005]
Generally, a ceramic separator is used for a high-temperature operation type fuel cell that operates at about 1000 ° C., and a metal separator is used for a low-temperature operation type fuel cell that operates at about 700 ° C. In particular, a metal separator is suitable for a flat plate type fuel cell. This metal separator has a function of electrically connecting the power generation cells and a function of supplying a reaction gas to the power generation cells, and a fuel gas is introduced into the inside of the separator from the outer peripheral surface of the separator to form a fuel electrode layer of the separator. And a oxidizing gas passage for discharging an oxidizing gas from an outer peripheral surface of the separator and discharging the oxidizing gas from a surface of the separator facing the oxidizing electrode layer.
[0006]
The flat-plate stacked solid oxide fuel cell having the above configuration is disclosed in, for example, Patent Document 1.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-203588
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned fuel gas passage and the oxidizing gas passage are generally formed by a straight drilling process performed from the outside of the metal plate. It is a simple structure that only connects the part and the center linearly. Therefore, the length of the gas passage is naturally limited to a short one.
[0009]
Therefore, when it is desired to form a particularly long gas passage in expectation of the preheating of the fuel gas inside the separator and the cooling effect of the fuel cell by the oxidizing gas (air), each gas as disclosed in Patent Document 1 is used. A passage structure is employed in which the passage meanders over a wide range of the metal plate. In this case, the structure is a combination of straight drilling performed from the outside to the inside of the separator and groove processing on the outer side of the separator, and finally the opening of the groove is formed from the side of the separator to a member such as a side plate. , A series of meandering gas passages can be formed.
[0010]
However, the structure of the gas passage formed by such drilling or grooving has the following problems.
In other words, in order to perform the horizontal drilling from the side of the separator, a hole diameter (for example, a gas passage of about 2.5 to 3φ) capable of securing a necessary gas flow rate can be formed, depending on the battery output. It was necessary to use a single metal plate having a thickness of about 5 to 10 mm. However, when such a thick metal single plate is used for the separator material, the weight of the unit cell itself increases, and in a fuel cell stack configured by stacking a large number of the unit cells, the unit cell disposed below has a high pressure in the upper layer. Therefore, there is a problem that the fuel cell stack is easily deformed and damaged. Therefore, a strong support mechanism for supporting the weight of the fuel cell stack is required, so that the structure becomes complicated. Also, the thicker the separator, the larger the fuel cell.
[0011]
Further, the configuration of Patent Document 1 having a meandering gas passage inside the separator requires a plurality of side plates for sealing the opening of the groove, and a brazing plate for joining these side plates to the side portions of the separator. An attaching process and a laser welding process are required, and the assembling work is complicated.
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a separator for a fuel cell in which a separator is a laminated structure of a plurality of metal plates to facilitate formation of an internal gas passage and to reduce the thickness and weight. It is an object.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention according to claim 1 is a fuel cell separator provided with a fuel gas passage and a oxidizing gas passage that serve as reaction gas passages therein, and the separator has flat surfaces joined to each other. A fuel gas passage and an oxidizing gas passage are formed on a joint surface of the metal plate.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the fuel cell separator according to the first aspect, wherein the fuel cell separator includes two metal plates, and only one of the two metal plates to be bonded is provided with a metal plate. A fuel gas passage groove and an oxidizing gas passage groove for forming the reaction gas passage are provided.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the fuel cell separator according to the first aspect, wherein the fuel gas separator includes two metal plates, and the reaction gas is provided on both joining surfaces of the two metal plates to be joined. And a fuel gas passage groove and an oxidizing gas passage groove for forming the passages.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell separator according to the first aspect, wherein the fuel gas separator has a structure including two metal plates, and the reaction gas is provided on one joint surface of the two metal plates to be joined. And a oxidizing gas passage groove is provided on the other joint surface.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fuel cell separator according to the first aspect, the fuel gas passage and the oxidizing gas passage are formed by cutting out a fuel gas passage for forming each gas passage. It is characterized by being formed by joining a plurality of metal plates provided with cutouts for oxidizing gas passages.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fuel cell separator according to any one of the first to fifth aspects, any one of Ni, Ag, Sn, Zn, and Cr is formed on the surface of the metal plate. Characterized in that at least one or more coating layers consisting of
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, in the fuel cell separator according to any one of the first to sixth aspects, the fuel gas passage and the oxidizing gas passage are each formed in a spiral shape. It is characterized by:
[0019]
Here, according to the configuration of any one of the first to fourth aspects, a groove for a gas passage is formed in advance on a joint surface of two metal plates, and the two are joined together. Since a gas passage can be formed on the joint surface, not only a simple gas passage having only a straight portion but also a complicated gas passage having a curved portion (for example, a spiral gas passage) regardless of its shape. It can be formed relatively easily, and the manufacturing cost can be reduced. In the case of this structure, for example, a relatively thin metal plate of, for example, about 0.5 to 1 mm can be used, and the separator itself can be thinned. Therefore, the fuel cell stack can be made thinner and lighter. I can plan.
In particular, in the structure in which the gas passage groove is formed only in one of the two metal plates as described in claim 2, the thickness of the metal flat plate in which the gas passage is not formed can be reduced by the groove. This is extremely effective in reducing the thickness and weight of the separator.
[0020]
Also, as in the configuration according to claim 5, each gas passage can be formed by laminating and pressing a plurality of metal plates provided with cutouts, and in this method, the gas passage can be formed more easily. become.
[0021]
Further, in the configuration according to the sixth aspect, the heat resistance and corrosion resistance of the separator (a stainless steel, a nickel-based alloy, a chromium-based alloy, or the like is used as a metal material) are improved, and the separator is used in a fuel cell operating environment. Oxidation of the separator surface is prevented, and good electrical continuity with each current collector can be secured for a long period of time. Therefore, internal resistance can be reduced and the performance of the fuel cell can be improved.
[0022]
Further, by forming each gas passage in a spiral shape over the entire area of the separator, the flow path of the fuel gas or the oxidizing gas can be lengthened. Thereby, in the preheating at the start of operation, the entire region of the separator can be uniformly heated by flowing a heating gas from the outside into these gas passages. In the process of flowing the fuel cell, the fuel gas can be efficiently preheated by the heat exchange action with the high-temperature separator, and the fuel cell stack can be efficiently cooled by extending the flow path of the oxidizing gas.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of a solid oxide fuel cell to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a configuration of a main part of a flat plate type solid oxide fuel cell.
The unit cell includes a power generation cell 5 having a fuel electrode layer and an air electrode layer disposed on both sides of a solid electrolyte layer, a fuel electrode current collector 6 disposed outside the fuel electrode layer, and a power cell 5 disposed outside the air electrode layer. It comprises an air electrode current collector 7 disposed and a separator 8 disposed outside each of the current collectors 6 and 7. The fuel cell stack 1 is formed by stacking a large number of the single cells with an insulating fuel manifold ring 15 and an insulating oxidant manifold ring 16 interposed therebetween.
By stacking, the respective manifold rings 15 and 16 are connected in the stacking direction via the respective gas introduction holes 13 and 14 provided in the separator 8 to form two tubular manifolds 17 and 18 parallel to both sides of the stack. Is done. In addition, a fuel gas and an oxidizing gas (generally, air) supplied from the outside flow through each of the manifolds 17 and 18.
[0024]
Although the same physical properties as those of the related art can be used for each element constituting the single cell, the present invention is different from the conventional type in which the structure of the separator 8 is a thick metal single plate.
[0025]
Hereinafter, the structure of the separator 8 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0026]
The separator 8 of this embodiment is formed by joining two thin rectangular stainless steel plates having a thickness of, for example, about 0.5 to 1 mm, each of which is made of stainless steel as a metal base material and whose surface is subjected to Ni plating and Ag plating. It has a two-layer structure composed of an upper plate 8a and a lower plate 8b. A fuel gas introduction hole 13 is formed at the left end of the metal plate, and an oxidizing gas introduction hole 14 is formed at the right end. Each of the gas introduction holes 13 and 14 has an elliptical shape penetrating in the plate thickness direction.
[0027]
By applying Ag plating to a stainless steel plate that is a heat-resistant alloy, the oxidation resistance of stainless steel is further improved, and a separator that has excellent oxidation resistance and heat resistance in a high-temperature oxidation atmosphere during fuel cell operation is configured. it can. In addition, Sn, Zn, Cr, etc. other than Ni and Ag can be used as the plating material, and the plating treatment using these plating materials and the combination of these plating materials also gives the separator 8 the same excellent oxidation resistance. Gives heat resistance.
[0028]
In FIG. 1, the joint surface between the upper plate 8a and the lower plate 8b has a groove 9a for the fuel gas passage which becomes the fuel gas passage 9 and a groove for the oxidant gas passage which becomes the oxidant gas passage 10 shown in FIG. A groove 10a is formed. In the present embodiment, each of the grooves 9a and 10a is formed in a spiral shape that is disposed over substantially the entire surface of the separator 8, and when the upper plate 8a and the lower plate 8b are overlapped, each of the grooves 9a, Each of the gas passages 9 and 10 has a quadrangular cross-section at its joint surface.
[0029]
In the upper plate 8a, one end of the fuel gas passage groove 9a communicates with the fuel gas introduction hole 13, and the other end communicates with the fuel gas discharge hole 9b near the center. One end of the oxidant gas groove 10a communicates with the oxidant gas introduction hole 14, and the other end is closed near the center.
[0030]
On the other hand, in the lower plate 8b, contrary to the upper plate 8a, one end of the oxidant gas groove 10a communicates with the oxidant gas introduction hole 14, and the other end thereof discharges the oxidant gas near the center. It communicates with the hole 10b. Further, one end of the fuel gas groove 9a communicates with the fuel gas introduction hole 13, and the other end has a structure that closes near the center.
[0031]
The fuel gas discharge holes 9b and the oxidant gas discharge holes 10b both penetrate in the plate thickness direction. However, when stacked, the separators 8 located at the uppermost layer and the lowermost layer are fuel Only one of the gas discharge hole 9b and the oxidant gas discharge hole 10b is provided.
[0032]
Next, FIGS. 2A to 2C show a second embodiment of the separator according to the present invention.
The separator 8 according to the second embodiment is the same as the first embodiment shown in FIG. 1 with respect to the base material and the surface plating treatment, but differs in the structure of the gas passages 9 and 10, and has a recess as the upper plate 8a. A flat plate without the grooves 9a, 10a, etc. is used. However, only the fuel gas discharge holes 9b are formed near the center of the upper plate 8a. The lower plate 8b has a structure similar to that of FIG.
[0033]
That is, in the present configuration, by overlapping the upper plate 8a and the lower plate 8b, the openings of the concave grooves 9a, 10a formed in the lower plate 8b are sealed by the upper plate 8a to form the gas passages 9, 10. . In such a structure, the groove processing of the separator is halved as compared with the structure of FIG. 1, so that the manufacture of the separator 8 is facilitated and the thickness of the metal plate having no gas passage can be reduced. -It has the advantage of being extremely effective in reducing weight.
[0034]
Further, FIGS. 3A to 3C show a third embodiment of the separator according to the present invention, in which a fuel gas passage groove 9a is formed in an upper plate 8a of two metal plates 8a and 8b. Thus, the oxidizing gas passage groove 10a is formed in the lower plate 8b.
One end of the fuel gas passage groove 9a provided in the upper plate 8a communicates with the fuel gas introduction hole 13, and the other end communicates with the fuel gas discharge hole 9b near the center. One end of the oxidant gas groove 10a provided in the lower plate 8b communicates with the oxidant gas introduction hole 14, and the other end communicates with the oxidant gas discharge hole 10b near the center.
[0035]
In this configuration, when the upper plate 8a and the lower plate 8b are overlapped, the opening of the groove 10a of the lower plate 8b is sealed by the flat portion of the upper plate 8a, and the opening of the groove 9a of the upper plate 8a. The portion is sealed by the flat portion of the lower plate 8b to form each gas passage 9, 10.
Such a structure has an advantage that the groove processing of the separator can be simplified and the strength of the separator itself can be improved by reducing the groove processing of each metal plate.
[0036]
Next, the flow of the reaction gas in the fuel cell stack 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. 1. The fuel gas and the oxidizing gas supplied from the outside are supplied by a fuel gas supply pipe (not shown) and an oxidizing gas supply. The gas is introduced into the fuel gas manifold 17 and the oxidizing gas manifold 18 via pipes. In the process of flowing the reaction gas upward through the manifolds 17 and 18 from below, each gas flows through the gas passages 9 and 10 of each separator 8 while being distributed from the gas introduction holes 13 and 14 of each layer (single cell). It is supplied to the electrode layer of the power generation cell 5.
[0037]
That is, the fuel gas in the fuel gas manifold is introduced into the fuel gas passage 9 from the fuel gas introduction hole 13 of each separator 8, and from the fuel gas discharge port 11 at the end of the passage via the fuel gas discharge hole 9 b near the center. The gas is discharged upward, supplied to the facing anode current collector 6, and diffused through the porous sintered metal plate to form a gas flow path reaching the anode layer of the power generation cell 5.
On the other hand, the oxidizing gas in the oxidizing gas manifold is introduced into the oxidizing gas passage 10 from the oxidizing gas introduction hole 14 of each separator 8 and oxidized at the end of the passage through the oxidizing gas discharge hole 10b near the center. A gas flow path that is discharged from the agent gas discharge port 12 and supplied to the facing air electrode current collector 7 and diffuses through the porous sintered metal plate to reach the air electrode layer of the power generation cell 5; Become.
[0038]
Hereinafter, the electrochemical reaction in each electrode is as described in the section of the prior art, and the high-temperature exhaust gas generated by this electrochemical reaction is discharged from each unit cell 5 out of the stack through a predetermined exhaust route. You.
[0039]
As described above, any structure may be used in which the separator 8 has a two-layer structure formed by laminating two metal plates, a groove for a gas passage is formed on a joint surface thereof, and the two are joined to form a gas passage. For example, it is possible to easily form not only a straight gas passage as in the past, but also a complicated gas passage in which a long flow path can be obtained with a small area such as a spiral shape. Thin and lightweight.
[0040]
Particularly, as described above, when each gas passage is formed in a spiral shape to secure a long gas passage, in preheating at the start of operation (at the time of start-up), heated gas introduced from outside is supplied to these fuel gas passages. 9 and the oxidizing gas passage 10, the inside of the separator 8 is uniformly heated over the entire area in the plane direction by the heat exchange action at that time, and the temperature of the power generation cell is efficiently raised with a uniform temperature distribution. can do. As a result, the thermal stress in the cell caused by the non-uniform temperature distribution can be reduced, and the power generation cell can be prevented from being damaged.
Also, during operation (at the time of power generation), in the process of flowing through the long gas passage, the fuel gas comes into contact with the high-temperature separator, and the fuel gas can be efficiently preheated by the heat exchange action. The fuel cell stack can be heated with a small amount of cooling air by increasing the temperature of the fuel gas and supplying the fuel gas to the fuel electrode current collector 6. 1 can be efficiently cooled.
[0041]
In order to ensure the above-mentioned effects, the surface area of each gas passage 9, 10 should be at least 4% or more of the contact area with the power generation cell.
[0042]
Here, the concave grooves 9a and 10a are formed by a mechanical etching method using an abrasive, a chemical etching method using a chemical (wet etching, dry etching), or an electrolytic method performed by energizing in a liquid phase. Various known etching processing techniques such as an etching method can be used. In the present embodiment, a chemical etching method suitable for fine and high-precision processing is used.
[0043]
Further, the upper plate 8a and the lower plate 8b were joined by a known thermocompression bonding method in which heat and load were simultaneously applied to obtain a laminated and integrated separator 8. In this thermocompression bonding method, the adhesiveness of the bonding surface is good, and excellent airtightness is obtained. Therefore, the separator 8 having a two-layer structure has a high gas sealing property at the bonding surface. .
In addition, it is extremely preferable to perform a polishing process (mirror polishing) on the joint surface between the metal plates, in addition to the above-described Ni plating, Zn plating, Sn plating, Ag plating, and the like, from the viewpoint of airtightness.
[0044]
5 and 6 show a fourth embodiment of the separator according to the present invention.
The separator 8 of the present embodiment is different from the first to third embodiments described above, and is formed in a spiral shape formed by stacking a plurality of metal plates provided with cutouts for gas passages penetrating in the thickness direction. The fuel gas passage 30 and the oxidizing gas passage 31 are provided.
[0045]
As shown in FIG. 5, the separator 8 is formed of a metal disk having a predetermined thickness, and has a spiral fuel gas passage 30 through which the fuel gas flows, and a oxidant gas flowing therein. And a spiral oxidizing gas passage 31 which is formed in a nested state. One end of the fuel gas passage 30 opens to the side of the separator 8, and the other end communicates with a fuel gas discharge hole 32 that opens to the upper surface near the center, and one end of the oxidizing gas passage 31 connects to the side of the separator 8. And the other end thereof communicates with an oxidizing gas discharge hole 33 which is opened at the lower surface near the center.
[0046]
As shown in FIG. 6, the separator 8 includes a metal thin plate (upper plate 34) having a fuel gas discharge hole 32 formed near the center, a spiral cutout 30a for a fuel gas passage, and an oxidizing gas. A metal thin plate (middle plate 35) in which spiral cutouts 31a for passages are provided in a nested state and a metal thin plate (lower plate 36) having an oxidizing gas discharge hole 33 formed near the center are sequentially overlapped and joined. It has a multilayered structure. The joining can be performed by a thermocompression bonding method as in the above embodiment.
By overlapping the upper plate 34, the middle plate 35, and the lower plate 36, the cutouts 30a, 31a of the plurality of middle plates 35 are aligned with each other, and spiral gas passages 30, 31 having a rectangular cross section are formed inside the separator. Can be formed. In the present embodiment, two middle plates 35 are stacked to form a four-layer structure. However, the number of the middle plates 35 is appropriately stacked according to a required gas flow rate. Further, the surface area of each of the gas passages 30 and 31 is preferably set to 4% or more of the contact area with the power generation cell.
[0047]
The configuration of the gas passage according to the present embodiment has an advantage that it can be easily manufactured by pressing (punching) a thin metal plate without using the etching processing technology described in the above embodiment, and further reduces the weight and thickness. Can be achieved.
[0048]
As described above, in the present embodiment, the separator of the solid oxide fuel cell (SOFC) using a solid oxide such as zirconia as an electrolyte has been described. However, the present invention is not limited to this. Of course, the present invention can be applied to separators used in PAFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC) using a molten carbonate as an electrolyte, or a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using an ion exchange membrane as an electrolyte. is there.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention as set forth in claims 1 to 4, the separator has a structure in which two metal plates are bonded to each other, and a groove for a gas passage is formed in a joint surface thereof, and both are formed. Since the gas passage is formed by joining, a complicated gas passage that can obtain a long flow path with a small area, such as a meandering shape or a spiral shape, can be easily formed, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the thickness and weight of the separator can be reduced.
[0050]
According to the fifth aspect of the present invention, since each gas passage is formed by laminating and pressing a plurality of metal plates provided with cutouts, the gas passage is more easily formed by pressing a thin metal plate. It is possible to further reduce the thickness and weight of the separator.
[0051]
According to the present invention, since at least one coating layer made of any of Ni, Ag, Sn, Zn, and Cr is formed on the surface of the metal plate, the heat resistance of the separator is improved.・ Increasing corrosion resistance, preventing oxidation of the separator surface under the operating environment of the fuel cell, and ensuring good electrical conduction with each current collector for a long period of time. Performance can be improved. Also, excellent gas tightness can be obtained at the joint surface of the separator, so that high gas sealing properties can be ensured.
[0052]
Further, according to the present invention, since each gas passage is formed in a spiral shape over the entire area of the separator, the flow path of the fuel gas and the oxidizing gas can be lengthened. During preheating, the entire area of the separator can be uniformly heated by flowing a heating gas from the outside into these gas passages.Furthermore, during power generation, fuel gas flows through the long gas passages. Can be efficiently preheated, and the fuel cell stack can be efficiently cooled by extending the flow path of the oxidizing gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a separator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a separator according to a second embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of a separator according to a third embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a flat-plate stacked solid oxide fuel cell to which the present invention is applied.
5A and 5B show a separator according to a fourth embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a side view.
FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the separator of FIG.
[Explanation of symbols]
8 Separator 8a, 34 Metal plate (upper plate)
35 metal plate (medium plate)
8b, 36 metal plate (lower plate)
9, 30 fuel gas passage 9a groove for fuel gas passage (concave groove for fuel gas passage)
10, 31 Oxidizing gas passage 10a Oxidizing gas passage groove (oxidizing gas passage groove)
30a Cutout for fuel gas passage 31a Cutout for oxidant gas passage

Claims (7)

内部に反応用ガスの通路となる燃料ガス通路と酸化剤ガス通路を備えた燃料電池用セパレータであって、
平面同士が接合された複数枚の金属板で構成され、その接合面に燃料ガス通路と酸化剤ガス通路が形成されていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
A fuel cell separator having a fuel gas passage and an oxidizing gas passage that serve as a passage for a reaction gas therein,
A fuel cell separator comprising a plurality of metal plates whose planes are joined to each other, wherein a fuel gas passage and an oxidizing gas passage are formed on the joint surface.
金属板2枚の構成とし、接合される2枚の金属板の内の一方の接合面にのみ、前記反応用ガスの通路を形成するための燃料ガス通路用溝と酸化剤ガス通路用溝を設けて成る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。A fuel gas passage groove and an oxidizing gas passage groove for forming the reaction gas passage are formed only on one joint surface of the two metal plates to be joined. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator is provided. 金属板2枚の構成とし、接合される2枚の金属板の双方の接合面に前記反応用ガスの通路を形成するための燃料ガス通路用溝と酸化剤ガス通路用溝を設けて成る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。A structure in which two metal plates are provided, and a fuel gas passage groove and an oxidizing gas passage groove for forming the reaction gas passage are provided on both joint surfaces of the two metal plates to be joined. The fuel cell separator according to claim 1, wherein: 金属板2枚の構成とし、接合される2枚の金属板の一方の接合面に前記反応用ガスの通路を形成するための燃料ガス通路用溝を、他方の接合面に酸化剤ガス通路用溝を設けて成る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。A fuel gas passage groove for forming the reaction gas passage is formed on one joint surface of the two metal plates to be joined, and an oxidant gas passage is formed on the other joint surface of the two metal plates. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator is provided with a groove. 前記燃料ガス通路と酸化剤ガス通路が、各々のガス通路を形成するための燃料ガス通路用切り抜きと酸化剤ガス通路用切り抜きを設けた金属板を複数枚接合して形成されている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。The fuel gas passage and the oxidizing gas passage are formed by joining a plurality of metal plates provided with fuel gas passage cutouts and oxidizing gas passage cutouts for forming respective gas passages. The fuel cell separator according to claim 1, wherein 前記金属板の表面に、Ni、Ag、Sn、Zn、Crの何れかで成る被覆層を少なくとも1層以上形成したことを特徴とする請求項1から請求項5までの何れかに記載の燃料電池用セパレータ。The fuel according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one or more coating layers made of any of Ni, Ag, Sn, Zn, and Cr are formed on the surface of the metal plate. Battery separator. 前記燃料ガス通路と前記酸化剤ガス通路が各々渦巻き状に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6までの何れかに記載の燃料電池用セパレータ。7. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the fuel gas passage and the oxidizing gas passage are each formed in a spiral shape.
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