JP2007273433A - Cell unit, cell connection method, and fuel cell - Google Patents
Cell unit, cell connection method, and fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007273433A JP2007273433A JP2006148189A JP2006148189A JP2007273433A JP 2007273433 A JP2007273433 A JP 2007273433A JP 2006148189 A JP2006148189 A JP 2006148189A JP 2006148189 A JP2006148189 A JP 2006148189A JP 2007273433 A JP2007273433 A JP 2007273433A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- electrode extraction
- extraction portion
- electrode
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセルユニット、セル接続方法、及び、燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a cell unit configured by electrically connecting a plurality of fuel cells, a cell connection method, and a fuel cell.
複数の燃料電池セルを電気的に接続したセルユニットとして、下記特許文献1に開示される燃料電池が公知である。この燃料電池は、複数の平板状燃料電池セルの中の隣接する燃料電池セル同士を連結するために連結機構(接続部材に相当)を備えている。この連結機構は、隣接する燃料電池セルの電極どうしを連結することで、電気的接続及び機械的連結を行なうことができる。また、この連結機構は弾性を有する一対の挟持部により燃料電池セルを挟持するようにしており、その時の挟持力により電気的接続が行なわれている。
As a cell unit in which a plurality of fuel battery cells are electrically connected, a fuel battery disclosed in
しかしながら、弾性を有する挟持部で挟持する場合、その接触抵抗が大きくなり、良好な電気的接続が得られないことがある。 However, when pinching is performed with a pinching portion having elasticity, the contact resistance increases, and a good electrical connection may not be obtained.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、燃料電池セル同士を接続部材により電気的接続する場合、接続部の接触抵抗を極力小さくできるセルユニット、セル接続方法、及び、燃料電池を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem is that when the fuel cells are electrically connected to each other by a connection member, the cell unit, the cell connection method, and It is to provide a fuel cell.
上記課題を解決するため本発明に係るセルユニットは、
複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセルユニットであって、
各燃料電池セルは第1極性を有する第1電極取り出し部と、第2極性を有する第2電極取り出し部とを備えており、
互いに隣接する2つの燃料電池セルの一方の第1電極取り出し部と他方の第2電極取り出し部とを電気的に接続するための接続部材を備え、
この接続部材と第1電極取り出し部及び第2電極取り出し部との接続を抵抗溶接で行なっていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the cell unit according to the present invention is:
A cell unit configured by electrically connecting a plurality of fuel cells,
Each fuel cell includes a first electrode extraction portion having a first polarity and a second electrode extraction portion having a second polarity,
A connection member for electrically connecting one first electrode extraction portion and the other second electrode extraction portion of two fuel cells adjacent to each other;
The connection member is connected to the first electrode extraction portion and the second electrode extraction portion by resistance welding.
この構成によるセルユニットの作用・効果を説明する。このセルユニットは、複数の燃料電池セル(単位セル)を電気的に接続して構成される。各燃料電池セルは第1極性を有する第1電極取り出し部と、第2極性を有する第2電極取り出し部を備えている。例えば、第1電極取り出し部はカソード側(正極)であり、第2電極取り出し部はアノード側(負極)である。互いに隣接する燃料電池セルを電気的に接続する場合、一方の燃料電池セルの第1電極取り出し部と、他方の燃料電池セルの第2電極取り出し部を接続する。この場合、各電極取り出し部と接続部材との連結は、抵抗溶接により行なわれるため、接触抵抗を極めて小さくすることができる。その結果、燃料電池セル同士を接続部材により電気的接続する場合、接続部の接触抵抗を極力小さくできるセルユニットを提供することができる。 The operation and effect of the cell unit with this configuration will be described. This cell unit is configured by electrically connecting a plurality of fuel cells (unit cells). Each fuel cell includes a first electrode extraction portion having a first polarity and a second electrode extraction portion having a second polarity. For example, the first electrode extraction portion is on the cathode side (positive electrode), and the second electrode extraction portion is on the anode side (negative electrode). When electrically connecting fuel cells adjacent to each other, the first electrode extraction portion of one fuel cell is connected to the second electrode extraction portion of the other fuel cell. In this case, since the connection between each electrode extraction portion and the connection member is performed by resistance welding, the contact resistance can be extremely reduced. As a result, when the fuel cells are electrically connected to each other by the connecting member, it is possible to provide a cell unit that can reduce the contact resistance of the connecting portion as much as possible.
本発明に係る接続部材には、抵抗溶接を行なう部分に小突起が形成されることが好ましい。かかる小突起を形成することで、抵抗溶接を行う時のエネルギーをこの小突起に集中させることができ、燃料電池セルを構成する内部部品を熱から保護することができる。 In the connection member according to the present invention, it is preferable that a small protrusion is formed in a portion where resistance welding is performed. By forming such small protrusions, the energy at the time of resistance welding can be concentrated on the small protrusions, and the internal components constituting the fuel cell can be protected from heat.
本発明において、前記燃料電池セルの形状を平板状に形成し、複数の燃料電池セルを平面的に並べて構成すると共に、表面側に各燃料電池セルの第1電極取り出し部が位置し、裏面側に第2電極取り出し部が位置するように配置され、
前記接続部材は、側面視で略Z形状に加工されており、第1電極取り出し部に抵抗溶接される第1接続部と、第2電極取り出し部に抵抗溶接される第2接続部と、これら接続部を連結する連結部とが一体形成されることが好ましい。
In the present invention, the shape of the fuel cell is formed in a flat plate shape, and a plurality of fuel cells are arranged in a plane, and the first electrode extraction portion of each fuel cell is located on the front side, and the back side Arranged so that the second electrode extraction portion is located in
The connection member is processed into a substantially Z shape in a side view, a first connection portion that is resistance-welded to the first electrode extraction portion, a second connection portion that is resistance-welded to the second electrode extraction portion, and these It is preferable that the connecting portion that connects the connecting portions is integrally formed.
この構成によると、接続部材は、第1接続部、連結部、第2接続部が一体形成され、側面視で略Z形状となっている。従って、燃料電池セルが平板状に形成されるのと相まって、ユニット全体を薄型化かつ小型化することができる。 According to this configuration, the connection member has the first connection portion, the coupling portion, and the second connection portion formed integrally, and has a substantially Z shape in a side view. Therefore, coupled with the fuel cell being formed in a flat plate shape, the entire unit can be reduced in thickness and size.
上記課題を解決するため本発明に係るセル接続方法は、
複数の燃料電池セルを電気的に接続するためのセル接続方法であって、
各燃料電池セルは第1極性を有する第1電極取り出し部と、第2極性を有する第2電極取り出し部とを備えており、
互いに隣接する2つの燃料電池セルの一方の第1電極取り出し部と他方の第2電極取り出し部とを接続部材により電気的に接続するに際し、抵抗溶接で行なうことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a cell connection method according to the present invention includes:
A cell connection method for electrically connecting a plurality of fuel cells,
Each fuel cell includes a first electrode extraction portion having a first polarity and a second electrode extraction portion having a second polarity,
When the first electrode extraction portion and the other second electrode extraction portion of two fuel cells adjacent to each other are electrically connected by the connecting member, resistance welding is performed.
かかる構成によるセル接続方法の作用・効果は、既に述べた通りである。 The operation and effect of the cell connection method having such a configuration is as described above.
本発明に係るセルユニットの好適な実施形態を図面を用いて説明する。まず、セルユニットを構成する燃料電池セル(単位セル)の構成について図1,図2により説明する。図1は、単位セルの一例を示す組み立て斜視図であり、図2は、図1に示す燃料電池セルの縦断面図である。 A preferred embodiment of a cell unit according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the fuel cell (unit cell) which comprises a cell unit is demonstrated with reference to FIG. 1, FIG. FIG. 1 is an assembled perspective view showing an example of a unit cell, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the fuel cell shown in FIG.
<燃料電池セルの構成>
本発明の燃料電池セルは、図1〜図2に示すように、板状の固体高分子電解質1と、その固体高分子電解質1の一方側に配置されたカソード側電極板2(第1電極板に相当)と、他方側に配置されたアノード側電極板3(第2電極板に相当)とを備えるものである。また、これら電極板2,3のさらに外側には、カソード側金属板4(第1金属板に相当)とアノード側金属板5(第2金属板)とが設けられる。本実施形態では、アノード側金属板5に、エッチングにより燃料の流路溝9が形成され、アノード側金属板5とカソード側金属板4の周縁部がエッチングにより他の部分より厚みを薄くしてある例を示す。また、カソード側金属板4により第1電極取り出し部が構成され、アノード側金属板5により第2電極取り出し部が構成される。
<Configuration of fuel cell>
As shown in FIGS. 1 to 2, the fuel cell of the present invention includes a plate-shaped
固体高分子電解質1としては、従来の固体高分子膜型電池に用いられるものであれば何れでもよいが、化学的安定性及び導電性の点から、超強酸であるスルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体からなる陽イオン交換膜が好適に用いられる。このような陽イオン交換膜としては、ナフィオン(登録商標)が好適に用いられる。その他、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂からなる多孔質膜に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を含浸させたものや、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜や不織布に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を担持させたものでもよい。固体高分子電解質1の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、イオン伝導機能、強度、ハンドリング性などを考慮すると、10〜300μmが使用可能であるが、25〜50μmが好ましい。
The
電極板2,3(ガス拡散板)は、ガス拡散層としての機能を発揮して、燃料ガスや、酸化ガス及び水蒸気の供給・排出を行なうと同時に、集電の機能を発揮するものが使用できる。電極板2,3としては、同一又は異なるものが使用でき、その基材には電極触媒作用を有する触媒を担持させることが好ましい。触媒は、固体高分子電解質1と接する内面2b,3bに少なくとも担持させるのが好ましい。
電極基材としては、例えば、カーボンペーパー、カーボン繊維不織布などの繊維質カーボン、導電性高分子繊維の集合体などの電導性多孔質材が使用できる。一般に、電極板2,3は、このような電導性多孔質材にフッ素樹脂等の撥水性物質を添加して作製されるものであって、触媒を担持させる場合、白金微粒子などの触媒とフッ素樹脂等の撥水性物質とを混合し、これに溶媒を混合して、ペースト状或いはインク状とした後、これを固体高分子電解質膜と対向すべき電極基材の片面に塗布して形成される。
As the electrode base material, for example, conductive carbon materials such as carbon paper, fibrous carbon such as carbon fiber nonwoven fabric, and aggregates of conductive polymer fibers can be used. In general, the
一般に、電極板2,3や固体高分子電解質1は、燃料電池に供給される還元ガスと酸化ガスに応じた設計がなされる。本発明では、酸化ガスとして空気が用いられると共に、還元ガスとして水素ガスを用いるのが好ましい。また、還元ガスの代わりに、メタノールやジメチルエーテル等を用いることもできる。
In general, the
例えば、水素ガスと空気を使用する場合、空気が自然供給される側のカソード側電極2では、酸素と水素イオンの反応が生じて水が生成するため、かかる電極反応に応じた設計をするのが好ましい。特に、低作動温度、高電流密度及び高ガス利用率の運転条件では、特に水が生成する空気極において水蒸気の凝縮による電極多孔体の閉塞(フラッディング)現象が起こりやすい。したがって、長期にわたって燃料電池の安定な特性を得るためには、フラッディング現象が起こらないように電極の撥水性を確保することが有効である。
For example, when hydrogen gas and air are used, the
触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、ニッケル、鉄、銅、コバルト及びモリブデンから選ばれる少なくとも1種の金属か、又はその酸化物が使用でき、これらの触媒をカーボンブラック等に予め担持させたものも使用できる。 As the catalyst, at least one metal selected from platinum, palladium, ruthenium, rhodium, silver, nickel, iron, copper, cobalt and molybdenum, or an oxide thereof can be used. A supported one can also be used.
電極板2,3の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、電極反応、強度、ハンドリング性などを考慮すると、50〜500μmが好ましい。電極板2,3と固体高分子電解質1とは、予め接着、融着等を行って積層一体化しておいてもよいが、単に積層配置されているだけでもよい。このような積層体は、薄膜電極組立体(Membrane Electrode Assembly:MEA)として入手することもでき、これを使用してもよい。
The thickness of the
カソード側電極板2の表面にはカソード側金属板4が配置され、アノード側電極板3の表面にはアノード側金属板5が配置される。アノード側金属板5には燃料の注入口5c及び排出口5dが設けられ、更に本実施形態では、アノード側金属板5に流路溝9が設けられている。
A cathode
カソード側金属板4には、空気中の酸素を供給するための多数の開口孔4cが設けられている。開口部4cは、カソード側電極板2が露出可能であれば、その個数、形状、大きさ、形成位置などは何れでもよい。但し、空気中の酸素の供給効率と、カソード側電極板2からの集電効果などを考慮すると、開口孔4cの面積はカソード側電極板2の面積の10〜50%であるのが好ましく、特に20〜40%であるのが好ましい。カソード側金属板4の開口孔4cは、例えば規則的又はランダムに複数の円孔やスリット等を設けたり、または金属メッシュによって開口孔を設けてもよい。
The cathode
金属板4,5としては、電極反応に悪影響がないものであれば何れの金属も使用でき、例えばステンレス板、ニッケル、銅、銅合金などが挙げられる。但し、伸び、重量、弾性率、強度、耐腐食性、プレス加工性、エッチング加工性などの観点から、ステンレス板、ニッケルなどが好ましい。
As the
アノード側金属板5に設けられる流路溝9は、電極板3との接触により水素ガス等の流路が形成できるものであれば何れの平面形状や断面形状でもよい。但し、流路密度、積層時の積層密度、屈曲性などを考慮すると、金属板5の一辺に平行な縦溝9aと垂直な横溝9bを主に形成するのが好ましい。本実施形態では、複数本(図示した例では3本)の縦溝9aが横溝9bに直列接続されるようにして、流路密度と流路長のバランスを取っている。
The
なお、このような金属板5の流路溝9の一部(例えば横溝9b)を電極板3の外面に形成してもよい。電極板3の外面に流路溝を形成する方法としては、加熱プレスや切削などの機械的な方法でもよいが、微細加工を好適に行う上で、レーザ照射によって溝加工を行うことが好ましい。レーザ照射を行う観点からも、電極板2,3の基材としては、繊維質カーボンの集合体が好ましい。
A part of the channel groove 9 (for example, the
金属板5の流路溝9に連通する注入口5c及び排出口5dは、それぞれ1個又は複数を形成することができる。なお、金属板4,5の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、強度、伸び、重量、弾性率、ハンドリング性などを考慮すると、0.1〜1mmが好ましい。金属板5に流路溝9を形成する方法としては、加工の精度や容易性から、エッチングが好ましい。エッチングによる流路溝9では、幅0.1〜10mm、深さ0.05〜1mmが好ましい。また、流路溝9の断面形状は、略四角形、略台形、略半円形、V字形などが好ましい。
One or a plurality of
金属板4への開口孔4cの形成、金属板4,5の周辺部の薄肉化、金属板5への注入口5c等の形成についても、エッチングを利用するのが好ましい。エッチングは、例えばドライフィルムレジストなどを用いて、金属表面に所定形状のエッチングレジストを形成した後、金属板4,5の種類に応じたエッチング液を用いて行うことが可能である。また、2種以上の金属の積層板を用いて、金属ごとに選択的にエッチングを行うことで、流路溝9の断面形状をより高精度に制御することができる。
Etching is also preferably used for forming the opening hole 4 c in the
図2に示す実施形態は、金属板4,5のカシメ部(周辺部)をエッチングにより厚みを薄くした例である。このように、カシメ部をエッチングして適切な厚さにすることで、カシメによる封止をより容易に行うことができる。この観点から、カシメ部の厚みとしては、0.05〜0.3mmが好ましい。
The embodiment shown in FIG. 2 is an example in which the caulking portions (peripheral portions) of the
本発明では、金属板4,5の周縁は、電気的に絶縁した状態でカシメ(プレス曲げ加工に相当)により封止されている。電気的な絶縁は、絶縁材料6や固体高分子電解質1の周縁部、又はその両者を介在させることで行うことができる。本発明では、カシメを行う際、図4に示すように、金属板4,5の周縁によって固体高分子電解質1を挟持する構造が好ましく、絶縁材料6を介在させつつ固体高分子電解質1を挟持する構造がより好ましい。このような構造によると、電極板2,3の一方から他方へのガス等の流入を効果的に防止することができる。絶縁材料6の厚みとしては、薄型化の観点から、0.1mm以下が好ましい。なお、絶縁材料をコーティングすることにより、更なる薄型化が可能である(例えば絶縁材料6の厚み1μmも可能)。
In the present invention, the peripheral edges of the
絶縁材料6としては、シート状の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー、セラミックスなどが使用できるが、シール性を高める上で、樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましく、特にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミドが好ましい。絶縁材料6は、金属板4,5の周縁に直接あるいは粘着剤を介して貼着したり、塗布したりして、予め金属板4,5に一体化しておくことも可能である。
As the insulating
カシメ構造としては、シール性や製造の容易性、厚み等の観点から図2に示すものが好ましい。つまり、一方の金属板5の周縁領域5aを他方の周縁領域4aより大きくしておき、絶縁材料6を介在させつつ、一方の金属板5の周縁領域5aを他方の金属板4の周縁領域4aを挟圧するように折り返したカシメ構造が好ましい。このカシメ構造では、プレス加工等によって、金属板4の周縁領域4aに段差を設けておくのが好ましい。このようなカシメ構造自体は金属加工として公知であり、公知のカシメ装置によって、それを形成することができる。
As the caulking structure, the structure shown in FIG. 2 is preferable from the viewpoint of sealing performance, ease of manufacture, thickness, and the like. That is, the
図2には、注入口5cにジョイント用の金属製ピン5eが金属板5に対して取り付けられている。この取り付けは、カシメや圧入により行うことができる。このピン5eに対して、金属パイプ10を圧入して取り付けることができる。この金属パイプ10に対して更に樹脂性パイプ11挿入することで、ガス供給流路を形成することができる(図2(b)の分解斜視図も参照)。排出口5dについても、同じ構成を採用することができる。
In FIG. 2, a
また、図2に示すように、金属板4,5には、突出部4f,5fが形成されており、これら突出部4f,5fの内側に形成される空間には、電極板2,3が収容される。突出部4f,5fは、金属板4,5を絞り加工(打ち出し加工)することで形成することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the
<セルユニットの構成>
次に、セルユニットの構成を図3により説明する。図3は、セルユニットの分解斜視図である。図4は、セルユニットを組み立てた状態の側面図である。セルユニットは、3つの燃料電池セルを直列接続して連結されるが、燃料電池セルの接続個数については、これに限定されるものではなく、適宜の個数とすることができる。
<Configuration of cell unit>
Next, the configuration of the cell unit will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the cell unit. FIG. 4 is a side view of the assembled cell unit. The cell units are connected by connecting three fuel cells in series. However, the number of connected fuel cells is not limited to this and can be an appropriate number.
互いに隣接する燃料電池セル同士を連結するために接続部材20が設けられている。接続部材20は、金属板をプレス加工することで製作される。接続部材20は、隣接する一方の燃料電池セルの突出部4f(第1電極取り出し部)に連結される第1接続部21と、隣接する他方の燃料電池セルの突出部5f(第2電極取り出し部)に連結される第2接続部22と、これら接続部21,22を連結する連結部23が一体形成して構成される。この接続部材20の形状は、図4に示す側面視では略Z形状となっている。これにより、セルユニットの全体を薄型化し、かつ小型化することができる。
A connecting
接続部21は、突出部4fの方向に伸びる延伸部21aを備え、接続部22も突出部5fの方向に伸びる延伸部22aを備えている。また、各接続部21a,22aには、夫々突出部4f,5f側に突出する小突起21b,22bが形成される。そして、この小突起21b,22bを利用して、抵抗溶接により接続部材20を各突出部4f,5fと接続する。抵抗溶接とは、溶接を行ないたい部分に通電を行なうことで発生する発熱を利用して溶接する方法であり、所定の抵抗溶接機により行うことができる。かかる抵抗溶接で接続することで、接触抵抗が極力ない状態で、接続部材20と各燃料電池セルを電気的に接続することができる。従って、燃料電池セルを接続した後も良好な電気的特性を維持することができる。また、小突起21b,22bにより抵抗溶接を行なうことで、エネルギーを局部的に集中させ、燃料電池セル内部の固体高分子電解質1などが熱により損傷することを防止することができる。
The connecting
小突起21b,22bの具体的な形状については、例えば、φ3mm程度で突出高さは200μm程度にすることができる。接続部材20の材料は、例えば、ステンレス鋼を用いることができ、必要に応じて表面にメッキなどの処理を行うことができる。小突起21b、22bの個数や大きさについては、必要に応じて適宜変更可能である。
The specific shape of the
<セルユニットの別構成>
次に、セルユニットの別構成を図5により説明する。図4と異なる点は、接続部材20には小突起21b,22bが設けられていない点である。抵抗溶接を行う場合には、予め設定された溶接エリア21c,22cを所定の抵抗溶接機により溶接する。溶接エリア21c,22cの面積は、前述の小突起を設ける場合と同様の微小な領域でよい。また、抵抗溶接を行う場合に印加される電圧のパルス形状を図6に示す。図6(a)(b)に示すように、パルス状の電圧パルスを印加する。(a)は立ち上げと立ち上がり形状が若干緩やかであるが(b)は急峻に立ち上げ・立ち下り形状を有しており、(b)の方が抵抗溶接をおこなう上での効率や燃料電池セルへの熱損傷を考慮すると好ましい。電圧値が最大となる区間t1の時間は数msec(2〜5msec)程度に設定すれば、抵抗溶接を確実に行なうことができ、燃料電池セルへの熱損傷の影響も生じない。
<Another configuration of cell unit>
Next, another configuration of the cell unit will be described with reference to FIG. The difference from FIG. 4 is that the
実際に図5に示す抵抗溶接により燃料電池セルを接続した場合の特性を実験的に確認した。その実験結果を図7に示す。なお、燃料電池セルは図8に示す外観構成のものを使用した。横軸は電流密度(mA/cm2)を示し、縦軸には電圧(V)と出力密度(mW/cm2)を示す。図には、抵抗溶接の場合と評価治具の場合を比較して示している。ここで、評価治具の構成を図8に示す。 The characteristics when the fuel cells were actually connected by resistance welding shown in FIG. 5 were experimentally confirmed. The experimental results are shown in FIG. In addition, the thing of the external appearance structure shown in FIG. 8 was used for the fuel cell. The horizontal axis represents current density (mA / cm 2 ), and the vertical axis represents voltage (V) and output density (mW / cm 2 ). In the figure, the case of resistance welding is compared with the case of an evaluation jig. Here, the configuration of the evaluation jig is shown in FIG.
図8において、燃料電池セルは枠状押圧部31により回路基板30に接続される。回路基板30には、第1パターン30aと第2パターン30bが形成されており、金属製の枠状押圧部31を介してカソード側金属板4と第1パターン30aが接続され、カソード側金属板5と第2パターン30bとは枠状押圧部31による押圧力により接続される。枠状押圧部31は、結合用の穴31aが形成されており、ネジにより回路基板30に連結される。これにより、確実に電気的接続が行なわれる。隣接する燃料電池セル同士は、回路基板のパターンを介して電気的に接続されることになる。
In FIG. 8, the fuel cell is connected to the
図7に示すように、抵抗溶接により燃料電池セルを連結した場合の電気的特性は、図8に示す評価治具の場合とほとんど同じであり、所望の特性を確保できることが確認された。評価治具の場合は、燃料電池セルの裏面に回路基板30が必要であるが、抵抗溶接により接続する場合は、かかる回路基板30は不要にできる。従って、抵抗溶接により接続されるセルユニットの場合は、小型化を図ることができる。
As shown in FIG. 7, the electrical characteristics when the fuel cells are connected by resistance welding are almost the same as those of the evaluation jig shown in FIG. 8, and it was confirmed that the desired characteristics could be secured. In the case of the evaluation jig, the
<セルユニットの使用例>
次に、セルユニットの実際の使用例について図9、図10により説明する。図9は、4つの燃料電池セルを連結して着脱式燃料電池として使用する例を図示している。この着脱式燃料電池は、ノートパソコン、携帯機器(PDA,携帯電話など)などの駆動電源や充電用電源として使用することができる。図10は、組み立てる前の燃料ユニットを展開して示す図である。
<Usage example of cell unit>
Next, an actual usage example of the cell unit will be described with reference to FIGS. FIG. 9 illustrates an example in which four fuel cells are connected and used as a detachable fuel cell. This detachable fuel cell can be used as a driving power source or a charging power source for a notebook computer, a portable device (PDA, mobile phone, etc.) and the like. FIG. 10 is an exploded view of the fuel unit before assembly.
図10に示すように、4つの燃料電池セルSを接続部材20により電気的及び機械的に連結している。接続部材20は、既に説明してきたように、抵抗溶接により燃料電池セルSと連結する。溶接エリア22cは図示するように1箇所につきスポット的に2点設けられている。隣接する燃料電池セルSを接続するのに2つの接続部材20が使用されているが、この個数については、特に2つに限定されるものではない。図10には図示されていないが、接続部材20とカソード側金属板4との連結は、アノード側金属板5と同様の方法で行われている。また、抵抗溶接を行なうために、接続部材20に小突起を設けるか否かについては任意である。
As shown in FIG. 10, the four fuel cells S are electrically and mechanically connected by the
金属製ブース5eには、金属製パイプ10が圧入されており、隣接する燃料電池セルSの流路溝9どうしを樹脂製パイプ11で連結する。また、図10に示す構成例では、流路溝9は金属の打ち出しプレス加工により形成されるため、アノード側金属板5の外表面には、流路溝9と同じ形状の突出部5gが外観として表れている。
A
4つの燃料電池セルSは、図9に示すように枠形状に組み立てることができる。接続部材20により燃料電池セルS同士の連結を行なうことができるので、燃料電池セルSを取り付けるための回路基板を燃料電池セルSの内側に配置する必要がなく、小型化を図ることができる。図10に示すように、組み立てられたセルユニットの内側には、断面が略正方形の空間が形成され、この空間に水素ガス発生ユニット25が挿入される。水素ガス発生ユニット25は、例えば、粉末状あるいはタブレット状のアルミニウムと水を反応させることで水素ガスを発生するユニットである。水素ガス発生ユニット25のガス供給口25aがいずれか1つの燃料電池セルSの金属性パイプ10と連結され、各燃料電池セルSへと水素ガスが供給される。
The four fuel cells S can be assembled into a frame shape as shown in FIG. Since the fuel cells S can be connected to each other by the connecting
枠状に組み立てられたセルユニットの端部には、回路基板26と電源供給端子27が配置される。回路基板26には、電力を供給する機器に適した電圧にするために昇圧回路などが搭載される。また、4つの燃料電池セルSのうち、端部に位置する燃料電池セルSに連結される接続部材20には、連結腕22dが伸びており、これが回路基板26に接続される。連結腕22dの代わりにリード線を使用してもよい。電源供給端子27は、例えばUSB端子が使用されるが、これに限定されるものではなく、例えば、携帯電話や携帯用音楽再生装置などの内部に配置される二次電池を充電するためのコネクタ端子であってもよい。電源供給端子27は、機器に対して着脱自在な端子として構成されている。
A
図9の例では、4つの燃料電池セルSを用いているが、セルの個数は特定の数値に限定されるものではない。また、燃料電池セルSを枠型に組み立てる場合に、アノード側金属板5を外側にしているが、カソード側金属板4を外側にして空気取り込み用の開口孔4cを表面側に配置してもよい。図9は、アノード側が表面側に位置し、カソード側が裏面側に位置しているが、これを図11に示すように、カソード側を表面側に位置し、アノード側を裏面側に位置させてもよい。
In the example of FIG. 9, four fuel cells S are used, but the number of cells is not limited to a specific numerical value. Further, when the fuel cell S is assembled into a frame shape, the anode
<別実施形態>
セルユニットを構成する燃料電池セルの構成は、本実施形態のものに限定されるものではなく、種々の変形例が可能である。例えば、燃料電池セルの平面形状は矩形でなくてもよく、正方形やその他の形状を採用することができる。また、本実施形態では、カソード側金属板4に空気取り込み用の開口孔4cが形成されているが、かかる開口孔4cが形成されないタイプの燃料電池セルを用いてもよい。燃料電池セルを平面的に並べる態様は、本実施形態の並べ方に限定されるものではなく、種々の変形例が可能である。
<Another embodiment>
The configuration of the fuel cell constituting the cell unit is not limited to that of the present embodiment, and various modifications are possible. For example, the planar shape of the fuel cell does not have to be a rectangle, and a square or other shapes can be adopted. In the present embodiment, the cathode
1 固体高分子電解質
2 カソード側電極板
3 アノード側電極板
4 カソード側金属板
5 アノード側金属板
4f,5f 突出部
20 接続部材
21 第1接続部
22 第2接続部
23 連結部
21a,22a 延伸部
21b,22b 延伸部
21c,22c 溶接エリア
DESCRIPTION OF
Claims (5)
各燃料電池セルは第1極性を有する第1電極取り出し部と、第2極性を有する第2電極取り出し部とを備えており、
互いに隣接する2つの燃料電池セルの一方の第1電極取り出し部と他方の第2電極取り出し部とを電気的に接続するための接続部材を備え、
この接続部材と第1電極取り出し部及び第2電極取り出し部との接続を抵抗溶接で行なっていることを特徴とするセルユニット。 A cell unit configured by electrically connecting a plurality of fuel cells,
Each fuel cell includes a first electrode extraction portion having a first polarity and a second electrode extraction portion having a second polarity,
A connection member for electrically connecting one first electrode extraction portion and the other second electrode extraction portion of two fuel cells adjacent to each other;
A cell unit characterized in that the connection member is connected to the first electrode extraction portion and the second electrode extraction portion by resistance welding.
前記接続部材は、側面視で略Z形状に加工されており、第1電極取り出し部に抵抗溶接される第1接続部と、第2電極取り出し部に抵抗溶接される第2接続部と、これら接続部を連結する連結部とが一体形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のセルユニット。 The fuel cell is formed in a flat plate shape, and a plurality of fuel cells are arranged in a plane, and the first electrode extraction portion of each fuel cell is located on the front side, and the second electrode on the back side. It is arranged so that the take-out part is located,
The connection member is processed into a substantially Z shape in a side view, a first connection portion that is resistance-welded to the first electrode extraction portion, a second connection portion that is resistance-welded to the second electrode extraction portion, and these The cell unit according to claim 1 or 2, wherein a connecting portion that connects the connecting portions is integrally formed.
各燃料電池セルは第1極性を有する第1電極取り出し部と、第2極性を有する第2電極取り出し部とを備えており、
互いに隣接する2つの燃料電池セルの一方の第1電極取り出し部と他方の第2電極取り出し部とを接続部材により電気的に接続するに際し、抵抗溶接で行なうことを特徴とするセル接続方法。 A cell connection method for electrically connecting a plurality of fuel cells,
Each fuel cell includes a first electrode extraction portion having a first polarity and a second electrode extraction portion having a second polarity,
A cell connection method characterized by performing resistance welding when electrically connecting one first electrode extraction portion and the other second electrode extraction portion of two fuel cells adjacent to each other by a connecting member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006148189A JP2007273433A (en) | 2006-03-06 | 2006-05-29 | Cell unit, cell connection method, and fuel cell |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006059603 | 2006-03-06 | ||
JP2006148189A JP2007273433A (en) | 2006-03-06 | 2006-05-29 | Cell unit, cell connection method, and fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007273433A true JP2007273433A (en) | 2007-10-18 |
Family
ID=38676003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006148189A Withdrawn JP2007273433A (en) | 2006-03-06 | 2006-05-29 | Cell unit, cell connection method, and fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007273433A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010504209A (en) * | 2006-09-25 | 2010-02-12 | エルヴェーオー ゲーエムベーハー | Water purification equipment |
JP2011119229A (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-16 | Ind Technol Res Inst | Modularized fuel cell device and flow field plate assembly |
KR101199051B1 (en) | 2009-09-15 | 2012-11-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | Solid Oxide Fuel Cell |
US8617761B2 (en) | 2009-08-04 | 2013-12-31 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Fuel cell having current-collectable manifold |
US8828621B2 (en) | 2009-12-07 | 2014-09-09 | Industrial Technology Research Institute | Modularized fuel cell devices and fluid flow plate assemblies |
-
2006
- 2006-05-29 JP JP2006148189A patent/JP2007273433A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010504209A (en) * | 2006-09-25 | 2010-02-12 | エルヴェーオー ゲーエムベーハー | Water purification equipment |
US8617761B2 (en) | 2009-08-04 | 2013-12-31 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Fuel cell having current-collectable manifold |
KR101199051B1 (en) | 2009-09-15 | 2012-11-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | Solid Oxide Fuel Cell |
JP2011119229A (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-16 | Ind Technol Res Inst | Modularized fuel cell device and flow field plate assembly |
US8828621B2 (en) | 2009-12-07 | 2014-09-09 | Industrial Technology Research Institute | Modularized fuel cell devices and fluid flow plate assemblies |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007273433A (en) | Cell unit, cell connection method, and fuel cell | |
JP3696230B1 (en) | Fuel cell | |
JP2006221849A (en) | Liquid fuel battery | |
JP2006351501A (en) | Detachable fuel cell and current supply system | |
JP3114148U (en) | Detachable fuel cell and power supply system | |
US7862954B2 (en) | Fuel cell | |
JP4381857B2 (en) | Fuel cell | |
JP2006066323A (en) | Cell of fuel cell | |
JP2005340158A (en) | Fuel cell module | |
JP4477910B2 (en) | Fuel cell | |
JP3115434U (en) | Fuel cell | |
JP2005005077A (en) | Gas diffusion layer for fuel cell | |
JP4970769B2 (en) | Stick type fuel cell and power supply system | |
JP2006156034A (en) | Liquid fuel battery | |
JP3134764U (en) | Fuel cell | |
JP2006066339A (en) | Cell of fuel cell | |
JP4660151B2 (en) | Fuel cell | |
JP4440088B2 (en) | Fuel cell | |
JP2006107819A (en) | Power source device | |
JP3118182U (en) | Fuel cell and power supply system | |
JP2006236686A (en) | Connector for connecting fuel battery cell, and fuel cell unit | |
JP4381887B2 (en) | Fuel cell | |
JP4643178B2 (en) | Fuel cell | |
JP4397324B2 (en) | Fuel cell | |
JP2006004754A (en) | Fuel cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080611 |
|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090804 |