JP2005190868A - Manufacturing method of fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、一対のセパレータ間に配設される燃料電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a fuel cell in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is disposed between a pair of separators.
通常、固体電解質型燃料電池(SOFC)は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体(単セル)を、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持している。この燃料電池は、通常、単セルとセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。 In general, a solid oxide fuel cell (SOFC) uses an oxide ion conductor, for example, stabilized zirconia, as an electrolyte, and an electrolyte / electrode assembly in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of the electrolyte ( A single cell) is sandwiched between separators (bipolar plates). This fuel cell is usually used as a fuel cell stack in which a predetermined number of single cells and separators are stacked.
上記の燃料電池において、カソード電極に酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう)が供給されると、前記カソード電極と電解質との界面でこの酸化剤ガス中の酸素がイオン化(O2-)され、酸素イオンが電解質を通ってアノード電極側に移動する。アノード電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)やCOが供給されているために、このアノード電極において、酸素イオン及び水素(又はCO)が反応して水(又はCO2)が生成される。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。 In the fuel cell, when an oxidant gas, for example, a gas containing mainly oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas) is supplied to the cathode electrode, this oxidation is performed at the interface between the cathode electrode and the electrolyte. Oxygen in the agent gas is ionized (O 2− ), and oxygen ions move to the anode electrode side through the electrolyte. A fuel gas, for example, a gas containing mainly hydrogen (hereinafter also referred to as a hydrogen-containing gas) or CO is supplied to the anode electrode, so that oxygen ions and hydrogen (or CO) are supplied to the anode electrode. The reaction produces water (or CO 2 ). Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy.
この種の燃料電池では、積層方向の寸法を減少させるために、セパレータの厚さを小さくするとともに、部品点数を削減すること等を目的として、種々の提案がなされている。例えば、図16に示すように、特許文献1に開示されている燃料電池用セパレータ1は、薄いシート状のセパレータ本体2と、前記セパレータ本体2の片面に一体成形された多数の第1の微細突起3と、前記セパレータ本体2の他面に一体成形された多数の第2の微細突起4とを有している。セパレータ1と燃料極5との間には、第1の微細突起3を介して燃料ガス通路6が形成される一方、前記セパレータ1と空気極7との間には、第2の微細突起4を介して酸化剤ガス通路8が形成されている。
In this type of fuel cell, various proposals have been made for the purpose of reducing the thickness of the separator and reducing the number of components in order to reduce the dimension in the stacking direction. For example, as shown in FIG. 16, a
また、特許文献2では、アノード電極、カソード電極、電解質板、アノードガス流路、カソードガス流路等より構成される燃料電池において、アノードガス流路とカソードガス流路が一枚の板によって仕切られている燃料電池が開示されている。
Further, in
上記の特許文献1では、1枚のセパレータ1の両面に燃料ガス通路6と酸化剤ガス通路8とが形成されているため、前記燃料ガス通路6及び前記酸化剤ガス通路8にそれぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する流路部材を、前記セパレータ1に接合する必要がある。
In the above-mentioned
その際、セパレータ1と流路部材とのシール部には、ろう付け、レーザ溶接又は電子ビーム溶接等による接合処理が施されるため、集電部である第1及び第2の微細突起3、4が接合処理時に高温に曝されてしまう。これにより、熱歪みによって第1及び第2の微細突起3、4の高さにばらつき及び材料の強度低下が発生したり、酸化による皮膜によって集電接触抵抗に影響等が発生したりする。このため、効率的な集電性能を得ることができないという問題がある。
At that time, the sealing portion between the
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、所望の集電性能を得るとともに、セパレータの劣化を阻止して効率的な発電を行うことが可能な燃料電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem and provides a fuel cell manufacturing method capable of obtaining desired current collecting performance and performing efficient power generation by preventing deterioration of the separator in a simple process. The purpose is to provide.
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、一対のセパレータ間に配設されるとともに、前記セパレータの一方の面には、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路を形成する第1突起部が設けられ、前記セパレータの他方の面には、前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路を形成する第2突起部が設けられ、前記セパレータを貫通する燃料ガス供給部と前記燃料ガス通路とが燃料ガス供給通路を介して連通する燃料電池の製造方法である。 In the present invention, an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is disposed between a pair of separators, and an electrode of the anode electrode is disposed on one surface of the separator. A first protrusion is provided to form a fuel gas passage for supplying fuel gas along the surface, and an oxidant gas is supplied to the other surface of the separator along the electrode surface of the cathode electrode. A fuel cell manufacturing method is provided in which a second projecting portion that forms the oxidant gas passage is provided, and the fuel gas supply portion that penetrates the separator communicates with the fuel gas passage through the fuel gas supply passage.
この製造方法では、セパレータが、予め互いに独立した第1部材、第2部材及び第3部材に分割して形成される。その際、第1及び第2部材は、中央部に燃料ガス供給部が貫通する第1及び第2端板部と、前記第1及び第2端板部から延在して燃料ガス供給通路を形成する第1及び第2橋架部とを有する一方、第3部材は、電解質・電極接合体の形状に成形されて第1及び第2突起部が設けられ、且つ、外周部から中央部にわたって切り欠き部を有する。 In this manufacturing method, the separator is divided into a first member, a second member, and a third member that are independent of each other in advance. In this case, the first and second members include first and second end plate portions through which the fuel gas supply portion passes in the central portion, and a fuel gas supply passage extending from the first and second end plate portions. The third member is formed into the shape of an electrolyte / electrode assembly and provided with first and second protrusions, and is cut from the outer peripheral part to the central part. Has a notch.
そこで、先ず、第1部材と第2部材とが接合され、該第1及び第2部材内に燃料ガス供給部及び燃料ガス供給通路が形成された後、少なくとも第1橋架部又は第2橋架部が第3部材の切り欠き部に嵌合されることにより、セパレータが製造される。 Therefore, first, after the first member and the second member are joined and the fuel gas supply portion and the fuel gas supply passage are formed in the first and second members, at least the first bridge portion or the second bridge portion. Is fitted into the notch of the third member, whereby the separator is manufactured.
また、第1及び第2部材は、中央部に第1及び第2端板部が設けられるとともに、前記第1及び第2端板部から放射状に複数の第1及び第2橋架部材が延在することが好ましい。 Further, the first and second members are provided with first and second end plate portions at a central portion, and a plurality of first and second bridge members extend radially from the first and second end plate portions. It is preferable to do.
さらに、第1橋架部又は第2橋架部は、燃料ガス供給通路の周囲に延在する幅広部を有し、前記幅広部が第3部材に接触することが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the first bridge portion or the second bridge portion has a wide portion extending around the fuel gas supply passage, and the wide portion contacts the third member.
本発明では、第1部材と第2部材とが、例えば、ろう付けにより接合された後、少なくとも前記第1部材の第1橋架部又は前記第2部材の第2橋架部が、第3部材の切り欠き部に嵌合される。従って、第3部材を熱接合する必要がなく、工程が簡素化されるとともに、前記第3部材は、接合による高熱に曝されることがない。このため、第3部材は、熱による影響を受けることがなく、該第3部材の熱歪みや材料強度の低下防止及び集電特性を良好に維持することができる。これにより、燃料電池は、効率的な発電を確実に行うことが可能になる。 In the present invention, after the first member and the second member are joined by, for example, brazing, at least the first bridge portion of the first member or the second bridge portion of the second member is the third member. Fit into the notch. Therefore, it is not necessary to thermally bond the third member, the process is simplified, and the third member is not exposed to high heat due to bonding. For this reason, the third member is not affected by heat, and the third member can be well maintained in the thermal strain and the material strength prevention and the current collecting characteristics. As a result, the fuel cell can reliably perform efficient power generation.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る製造方法により製造される燃料電池10が矢印A方向に複数積層された燃料電池スタック12の概略斜視説明図であり、図2は、前記燃料電池スタック12が筐体14内に収容された燃料電池システム16の一部断面説明図である。
FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view of a
燃料電池10は、固体電解質型燃料電池であり、設置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池10は、図3及び図4に示すように、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質(電解質板)20の両面に、カソード電極22及びアノード電極24が設けられた電解質・電極接合体26を備える。電解質・電極接合体26は、円板状に形成されるとともに、外周端部には、酸化剤ガスの進入を阻止するためにバリアー層が設けられている。
The
燃料電池10は、一対のセパレータ28間に複数、例えば、8個の電解質・電極接合体26を挟んで構成される。セパレータ28間には、このセパレータ28の中心部である燃料ガス供給連通孔(燃料ガス供給部)30と同心円上に8個の電解質・電極接合体26が配列される。
The
図5に示すように、セパレータ28は、例えば、ステンレス合金等の板金で構成される略人手形状の平板部材(第1部材)32と、この平板部材32に接合される通路部材(第2部材)34と、少なくとも前記平板部材32又は前記通路部材34に互いに嵌合される円板部(第3部材)36とを備える。
As shown in FIG. 5, the
平板部材32は、中央部に燃料ガス供給連通孔30を形成する第1端板部38を有する。この第1端板部38から放射状に複数、例えば、8本の第1橋架部40が延在する。各第1橋架部40の先端には、アノード電極24の中央側から後述する燃料ガス通路66に燃料ガスを供給するための燃料ガス導入口42が形成される。
The
燃料ガス導入口42の位置は、燃料ガス及び酸化剤ガスの圧力によって決められ、例えば、円板部36の中心位置、あるいは、前記円板部36の中心に対して酸化剤ガスの流れ方向(矢印B方向)上流側に偏心した位置に設定される。
The position of the
通路部材34は、中央部に燃料ガス供給連通孔30を形成する第2端板部44を有する。この第2端板部44から放射状に複数、例えば、8本の第2橋架部46が延在する。第2橋架部46は、積層方向(矢印A方向)の荷重に対して該積層方向に弾性変形可能なように断面湾曲形状に構成される(図6参照)。好適には、断面円弧状や断面スロープ状に構成される。
The
通路部材34の接合面において、図5に示すように、第2端板部44には、燃料ガス供給連通孔30に連通して複数のスリット48が放射状に形成される。このスリット48には、第2端板部44を周回して凹部50が連通する。
On the joint surface of the
第1及び第2橋架部40、46が接合されると、前記第1及び第2橋架部40、46間には、燃料ガス供給連通孔30からスリット48及び凹部50を介して燃料ガス導入口42に連通する燃料ガス供給通路52が形成される。第2橋架部46は、燃料ガス供給通路52の周囲に延在する幅広部46aを有する(図6参照)。
When the first and
図5に示すように、円板部36は、電解質・電極接合体26と略同一形状に設定されるとともに、外周部から中央部にわたって少なくとも第1橋架部40を嵌合するための切り欠き部54が形成される。
As shown in FIG. 5, the
図3、図7及び図8に示すように、隣り合う円板部36は、それぞれ両側の円板部36に向かって突出する突片部60a、60bを有する。互いに隣り合う突片部60a、60b間には、空間部62が形成され、この空間部62には、後述する酸化剤ガス通路70に該酸化剤ガス通路70の流れ方向(矢印B方向)以外の異なる方向に向かって酸化剤ガスが進入することを阻止するための邪魔板部材64が配設される。各邪魔板部材64は、空間部62に沿って延在するように積層方向に設置している。図3、図7及び図8では、く字状に屈曲した邪魔板部材64を示したが、酸化剤ガスの進入を阻止できればどのような形状であっても構わない。
As shown in FIGS. 3, 7, and 8, the
各円板部36のアノード電極24に接触する面36aには、前記アノード電極24の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路66を形成する第1突起部68が設けられる(図7参照)。各円板部36のカソード電極22に接触する面36bには、前記カソード電極22の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路70を形成する第2突起部72が設けられる(図8参照)。
A
図9に示すように、第1及び第2突起部68、72は、互いに同軸に形成されており、前記第1突起部68はリング状突起を構成するとともに、前記第2突起部72は山状突起を構成する。図10及び図11に示すように、第1及び第2突起部68、72は、複数形成されており、前記第1突起部68の高さH1と、前記第2突起部72の高さH2とは、H1<H2の関係に設定される。酸化剤ガス通路70の容積を燃料ガス通路66の容積よりも大きくするためである。
As shown in FIG. 9, the first and
なお、第1突起部68を山状突起で構成する一方、第2突起部72をリング状突起で構成してもよい。その際、リング状突起の高さを山状突起の高さより大きく設定することが好ましい。
In addition, while the
図10及び図11に示すように、酸化剤ガス通路70は、電解質・電極接合体26の外周端部と円板部36の外周端部との間から矢印A方向に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部74に連通する。この酸化剤ガス供給部74は、各円板部36の突片部60a、60b間に設けられている。突片部60a、60bにある空間部62に設置された邪魔板部材64によって酸化剤ガス供給部74以外から酸化剤ガスは進入できない。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
各セパレータ28間には、図10に示すように、燃料ガス供給連通孔30をシールするための絶縁シール76が設けられる。絶縁シール76は、例えば、マイカ材やセラミック材で形成されている。燃料電池10には、円板部36の内方に位置して積層方向に延在する排ガス通路78が形成される。
As shown in FIG. 10, an insulating
図1及び図2に示すように、燃料電池スタック12は、複数の燃料電池10の積層方向両端に円板状のエンドプレート80a、80bを配置するとともに、締め付け荷重付与機構82を介して積層方向に締め付け保持される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
締め付け荷重付与機構82は、燃料ガス供給連通孔30の近傍に対して第1締め付け荷重T1を付与する第1締め付け部84aと、電解質・電極接合体26に対して前記第1締め付け荷重T1よりも小さな第2締め付け荷重T2を付与する第2締め付け部84bとを備える(T1>T2)。
The tightening
エンドプレート80aは、筐体14に対して絶縁されており、中心部に燃料ガス供給口86が形成され、この燃料ガス供給口86が各燃料電池10の燃料ガス供給連通孔30に連通する。エンドプレート80aには、燃料ガス供給口86を挟んで2個のボルト挿入口88aが形成される。ボルト挿入口88aは、燃料電池スタック12の排ガス通路78に対応している。
The
エンドプレート80aには、燃料ガス供給口86を中心とする仮想円に沿って、すなわち、各電解質・電極接合体26に対応して、8個の円形開口部90が形成される。各円形開口部90には、燃料ガス供給口86に向かって突出する矩形開口部92が連通するとともに、前記矩形開口部92の一部が排ガス通路78に重なっているため、矩形開口部92から排ガスが排出される。
Eight
エンドプレート80bは、導電部材で構成されている。図2に示すように、このエンドプレート80bの中央部に接続端子部94が軸方向に膨出形成されるとともに、前記接続端子部94を挟んで2個のボルト挿入口88bが形成される。各ボルト挿入口88a、88bは、同軸上に設けられており、2本の締付ボルト(締め付け具)96が挿入され、締付ボルト96は、エンドプレート80bと絶縁される。締付ボルト96の先端にナット98が螺合して第1締め付け部84aが構成され、エンドプレート80a、80b間に所望の締め付け荷重が付与される。
The
接続端子部94は、導線100を介して出力端子102aに電気的に接続され、この出力端子102aは、筐体14に固定される。
The
エンドプレート80aの各円形開口部90には、第2締め付け部84bが配設される。この第2締め付け部84bには、燃料電池スタック12の積層方向端部に電気的に接触する集電板としての押し付け部材104が配置される。押し付け部材104にスプリング106の一端が当接するとともに、前記スプリング106の他端が筐体14の内壁部に支持される。スプリング106は、第1締め付け荷重T1よりも低いバネ荷重に設定されるとともに、発電時の熱による影響を回避し、さらに絶縁性を持たせるために、例えば、セラミックスで構成される。
A
各押し付け部材104の端部には、接続導体部108が接続されており、この接続導体部108と1本の締付ボルト96の一端とは、導線110を介して電気的に接続される。この締付ボルト96の他端(頭部)は、接続端子部94に近接しており、この他端は、導線112を介して出力端子102bに電気的に接続される。出力端子102bは、出力端子102aと近接且つ平行して電気的に絶縁されて筐体14に固定される。
A connecting
筐体14内には、出力端子102a、102bに隣接して空気供給口114が形成されるとともに、他方のエンドプレート80a側には、排気口116が設けられる。排気口116に近接して燃料ガス供給口118が形成され、排ガスと燃料ガスとが互いに熱交換することができる。この燃料ガス供給口118は、必要に応じて改質器119を介して燃料ガス供給連通孔30に連通する。改質器119の外方には、熱交換器117が配置される。
In the
このように構成される燃料電池10を製造する方法について、以下に説明する。
A method for manufacturing the
先ず、図5に示すように、平板部材32と通路部材34とが、ろう付け等によって接合される。このため、平板部材32と通路部材34との間には、燃料ガス供給連通孔30及び燃料ガス供給通路52が形成されるとともに、前記燃料ガス供給連通孔30が前記燃料ガス供給通路52を介して燃料ガス導入口42に連通する。図12に示すように、第2橋架部46の幅広部46aは、第1橋架部40の周辺部から外方に突出している。
First, as shown in FIG. 5, the
次いで、各円板部36の切り欠き部54には、例えば、第1橋架部40が嵌合される。その際、第2橋架部46は、幅広部46aが円板部36の面36bに積層方向に圧接するため、嵌合部分のシール性が維持されて燃料ガスと酸化剤ガスとを互いに気密に保持することができる。さらに、この嵌合部分は、排ガス通路78に近接しており、高いシール性が要求されていない。
Next, for example, the
この場合、第1の実施形態では、平板部材32と通路部材34とが、例えば、ろう付けにより接合された後、前記平板部材32と前記通路部材34の第1及び第2橋架部40、46と円板部36とが互いに嵌合される。従って、円板部36を熱接合する必要がなく、工程が簡素化されるとともに、前記円板部36は、接合による高熱に曝されることがない。このため、円板部36が熱による影響を受けることを阻止することができる。
In this case, in the first embodiment, after the
すなわち、円板部36では、熱によって第1及び第2突起部68、72に熱歪みが発生することで高さにばらつきが発生したり、材料の強度が低下したり、さらに酸化皮膜によって前記第1及び第2突起部68、72の集電特性が低下したりすることがなく、前記円板部36の剛性及び集電特性を良好に維持することができる。これにより、燃料電池10は、効率的な発電を確実に行うことが可能になるという効果が得られる。
That is, in the
上記の製造方法によって、セパレータ28が得られ、このセパレータ28には、燃料ガス供給連通孔30を周回してリング状の絶縁シール76が設けられるとともに、前記セパレータ28間には、8個の電解質・電極接合体26が挟持されて燃料電池10が構成される。その際、図3及び図4に示すように、各セパレータ28は、互いに対向する面36a、36b間に電解質・電極接合体26が配置され、各アノード電極24の中央部に燃料ガス導入口42が配置される。
The
上記の燃料電池10が矢印A方向に複数積層され、積層方向両端にエンドプレート80a、80bが配置される。図1及び図2に示すように、エンドプレート80a、80bの各ボルト挿入口88a、88bには、締付ボルト96が挿入され、前記締付ボルト96の先端にナット98が螺合する。これによって、燃料電池スタック12が構成され、この燃料電池スタック12は、締め付け荷重付与機構82を介して積層方向に締め付け保持された状態で、筐体14内に装着される(図2参照)。
A plurality of the
そこで、筐体14に設けられている燃料ガス供給口118から燃料ガス(例えば、水素含有ガス)が供給されるとともに、前記筐体14の空気供給口114から酸化剤ガスである酸素含有ガス(以下、空気ともいう)が供給される。燃料ガスは、改質器119を通って燃料電池スタック12の燃料ガス供給連通孔30に供給され、積層方向(矢印A方向)に移動しながら各燃料電池10を構成するセパレータ28内のスリット48を介して燃料ガス供給通路52に導入される(図10参照)。
Therefore, a fuel gas (for example, hydrogen-containing gas) is supplied from a fuel
燃料ガスは、第1及び第2橋架部40、46間を燃料ガス供給通路52に沿って移動し、円板部36の略中央部に配置された燃料ガス導入口42から燃料ガス通路66に導入される。燃料ガス導入口42は、各電解質・電極接合体26のアノード電極24の略中心位置、あるいは該中心位置から酸化剤ガスの流れ方向(矢印B方向)上流側に偏心した位置に設定されている。このため、燃料ガスは、燃料ガス導入口42からアノード電極24の中央側に供給され、燃料ガス通路66に沿って該アノード電極24の外周部に向かって移動する(図11参照)。
The fuel gas moves between the first and
一方、各燃料電池10の外周側に設けられている酸化剤ガス供給部74に供給される酸化剤ガスは、電解質・電極接合体26の外周端部と円板部36の外周端部との間から矢印B方向に流入し、酸化剤ガス通路70に送られる。図10及び図11に示すように、酸化剤ガス通路70では、電解質・電極接合体26のカソード電極22の一方の外周端部(セパレータ28の外周端部)側から他方の外周端部(セパレータ28の中央部側)に向かって酸化剤ガスが流入する。
On the other hand, the oxidant gas supplied to the oxidant
従って、電解質・電極接合体26では、アノード電極24の電極面の中心側から外周側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極22の電極面の一方向(矢印B方向)に向かって酸化剤ガスが供給される(図11及び12参照)。その際、酸素イオンが電解質20を通ってアノード電極24に移動し、化学反応により発電が行われる。
Therefore, in the electrolyte /
ここで、各燃料電池10は、矢印A方向(積層方向)に電気的に直列に接続されており、図2に示すように、一方の極は、導電性のエンドプレート80bに設けられた接続端子部94から導線100を介して出力端子102aに接続される。他方の極は、締付ボルト96から導線112を介して出力端子102bに接続される。このため、出力端子102a、102b間には、電気エネルギを取り出すことができる。
Here, each
一方、各電解質・電極接合体26の外周に移動した反応後の燃料ガス及び酸化剤ガスが混在する排ガスは、セパレータ28内に形成される排ガス通路78を介して積層方向に移動し、筐体14の排気口116から外部に排出される。
On the other hand, the exhaust gas mixed with the reacted fuel gas and the oxidant gas that has moved to the outer periphery of each electrolyte /
図13は、本発明の第2の実施形態に係る製造方法により製造される燃料電池120の分解斜視図であり、図14は、前記燃料電池120が複数積層された燃料電池スタック122の断面図であり、図15は、前記燃料電池120の動作を説明する概略断面説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細の説明は省略する。
FIG. 13 is an exploded perspective view of a
燃料電池120を構成する各セパレータ124は、平板部材32と、この平板部材32に接合される通路部材(第2部材)126と、前記平板部材32及び前記通路部材126に互いに嵌合される円板部36とを備える。
Each
通路部材126は、平板部材32の第1橋架部40に固着される第2橋架部128を備え、この第1及び第2橋架部40、128間に燃料ガス供給通路52が形成される。各第2橋架部128の先端は、電解質・電極接合体26のアノード電極24の中心位置近傍で終端しており、この先端部には、前記アノード電極24に向かって開口する複数の燃料ガス導入口130が形成されている。なお、各セパレータ124の円板部36には、第1の実施形態の燃料ガス導入口42が設けられていない。
The
この第2の実施形態では、平板部材32と通路部材126とが接合された後、円板部36の切り欠き部54に嵌合されるため、前記円板部36が高熱に曝されることがない。従って、円板部36の剛性及び集電特性を良好に維持して効率的な発電を行うことが可能になる等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
In the second embodiment, after the
10、120…燃料電池 12、122…燃料電池スタック
20…電解質 22…カソード電極
24…アノード電極 28、124…セパレータ
26…電解質・電極接合体 30…燃料ガス供給連通孔
32…平板部材 34、126…通路部材
36…円板部 38、44…端板部
40、46、128…橋架部 42、130…燃料ガス導入口
46a…幅広部 52…燃料ガス供給通路
54…切り欠き部 66…燃料ガス通路
68、72…突起部 70…酸化剤ガス通路
74…酸化剤ガス供給部 78…排ガス通路
82…締め付け荷重付与機構
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記セパレータは、予め互いに独立した第1部材、第2部材及び第3部材に分割して形成されるとともに、
前記第1及び第2部材は、中央部に前記燃料ガス供給部が貫通する第1及び第2端板部と、前記第1及び第2端板部から延在して前記燃料ガス供給通路を形成する第1及び第2橋架部とを有する一方、
前記第3部材は、前記電解質・電極接合体の形状に成形されて前記第1及び第2突起部が設けられ、且つ、外周部から中央部にわたって切り欠き部を有し、
先ず、前記第1部材と前記第2部材とを接合し、該第1及び第2部材内に前記燃料ガス供給部及び前記燃料ガス供給通路を形成した後、
少なくとも前記第1橋架部又は前記第2橋架部を前記切り欠き部に嵌合することにより、前記セパレータを製造することを特徴とする燃料電池の製造方法。 An electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is disposed between a pair of separators, and one surface of the separator extends along the electrode surface of the anode electrode. A first protrusion for forming a fuel gas passage for supplying a fuel gas is provided, and an oxidant gas for supplying an oxidant gas along the electrode surface of the cathode electrode on the other surface of the separator. A fuel cell manufacturing method in which a second protrusion that forms a passage is provided, and the fuel gas supply section that penetrates the separator communicates with the fuel gas passage through the fuel gas supply passage;
The separator is preliminarily divided into a first member, a second member and a third member which are independent from each other,
The first and second members include first and second end plate portions through which the fuel gas supply portion passes through a central portion, and the fuel gas supply passage extending from the first and second end plate portions. While having first and second bridge portions to form,
The third member is formed into the shape of the electrolyte / electrode assembly, provided with the first and second protrusions, and has a notch from the outer peripheral part to the center part,
First, after joining the first member and the second member, and forming the fuel gas supply section and the fuel gas supply passage in the first and second members,
A method of manufacturing a fuel cell, wherein the separator is manufactured by fitting at least the first bridge portion or the second bridge portion into the cutout portion.
前記第1及び第2端板部から放射状に複数の前記第1及び第2橋架部材が延在することを特徴とする燃料電池の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the first and second members are provided with the first and second end plate portions in a central portion,
A method of manufacturing a fuel cell, wherein a plurality of the first and second bridge members extend radially from the first and second end plate portions.
3. The manufacturing method according to claim 1, wherein the first bridge part or the second bridge part has a wide part extending around the fuel gas supply passage, and the wide part serves as the third member. A method of manufacturing a fuel cell, characterized by contacting.
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