JP2008004427A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.
電解質層や、電解質層との間で反応ガスの流路を形成するガスセパレータ等の部材を積層して成る燃料電池においては、隣接する部材間を隙間無く接着することによって、燃料電池内部に形成される反応ガスや冷媒などの流路におけるシール性を確保している。シール性を実現可能な接着剤としては、樹脂などの有機性接着剤が知られている。有機性接着剤は、運転温度が100℃以下程度の、いわゆる低温域といわれる温度範囲である燃料電池では有用である。しかしながら、例えば300℃〜600℃の、いわゆる中温域といわれる温度範囲で発電を行なう燃料電池においては、このような有機性接着剤を用いることは困難である。したがって、従来は、中温域で動作する燃料電池においては、より耐熱性に優れたセラミックス接着剤が用いられていた(例えば、特許文献1参照)。 In a fuel cell in which a member such as a gas separator that forms a reaction gas flow path between the electrolyte layer and the electrolyte layer is laminated, it is formed inside the fuel cell by adhering adjacent members without gaps. The sealing property is ensured in the flow path of the reaction gas or refrigerant. An organic adhesive such as a resin is known as an adhesive capable of realizing a sealing property. Organic adhesives are useful in fuel cells that have a temperature range of about 100 ° C. or lower, that is, a so-called low temperature range. However, it is difficult to use such an organic adhesive in a fuel cell that generates power in a temperature range called a so-called intermediate temperature range of 300 ° C. to 600 ° C., for example. Therefore, conventionally, a ceramic adhesive having better heat resistance has been used in fuel cells that operate in an intermediate temperature range (see, for example, Patent Document 1).
セラミックス接着剤は、耐熱性および絶縁性に優れた接着剤であるが、衝撃に弱いという性質を有している。そのため、セラミックス接着剤を、ガスセパレータ等の積層部材間に配置してこれら積層部材間の接着に用いると、燃料電池内部で積層方向に作用する締結荷重がセラミックス接着剤に掛かることによって、セラミックス接着剤が損傷し、燃料電池内部におけるシール性および燃料電池の耐久性が損なわれる可能性があった。 A ceramic adhesive is an adhesive excellent in heat resistance and insulation, but has a property of being vulnerable to impact. Therefore, when a ceramic adhesive is placed between laminated members such as gas separators and used for bonding between these laminated members, a ceramic load is applied by applying a fastening load acting on the ceramic adhesive inside the fuel cell. The agent may be damaged, and the sealing performance inside the fuel cell and the durability of the fuel cell may be impaired.
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、セラミックス接着剤を用いる燃料電池において、セラミックス接着剤の損傷を抑制して燃料電池の耐久性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and aims to improve the durability of a fuel cell by suppressing damage to the ceramic adhesive in a fuel cell using a ceramic adhesive. To do.
上記目的を達成するために、本発明の第1の燃料電池は、
電解質層と、
前記電解質層と共に積層される積層部材であって、該積層部材の表面に対して前記積層の方向に掛かる圧力の少なくとも一部を受ける荷重受け部を備える積層部材と、
前記積層部材上に配置されて、前記積層部材の表面に対して前記積層の方向に圧力を加える隣接部材と、
セラミックス接着剤によって形成されると共に、前記積層部材表面に配置され、前記積層部材と前記隣接部材とを接着するシール部と
を備えることを要旨とする。
In order to achieve the above object, the first fuel cell of the present invention comprises:
An electrolyte layer;
A laminated member laminated together with the electrolyte layer, the laminated member comprising a load receiving portion that receives at least part of the pressure applied to the surface of the laminated member in the direction of the lamination;
An adjacent member that is disposed on the laminated member and applies pressure in the direction of the lamination to the surface of the laminated member;
A gist of the present invention is that it is formed of a ceramic adhesive and is disposed on the surface of the laminated member, and includes a seal portion that adheres the laminated member and the adjacent member.
以上のように構成された本発明の第1の燃料電池によれば、積層部材の表面に対して積層の方向に掛かる圧力の少なくとも一部を荷重受け部が受けて、シール部に掛かる圧力が抑制されるため、セラミックス接着剤から成るシール部の損傷を抑えることができる。これにより、燃料電池の信頼性および耐久性を高めることができる。 According to the first fuel cell of the present invention configured as described above, the load receiving portion receives at least a part of the pressure applied to the surface of the stacked member in the stacking direction, and the pressure applied to the seal portion is reduced. Therefore, damage to the seal portion made of the ceramic adhesive can be suppressed. Thereby, the reliability and durability of the fuel cell can be improved.
このような本発明の第1の燃料電池において、
前記加重受け部は、前記積層部材が前記隣接部材に接触する部位であり、
前記シール部は、前記荷重受け部の近傍において前記積層部材と前記隣接部材との間を接着することとしても良い。
In such a first fuel cell of the present invention,
The weight receiving portion is a portion where the laminated member contacts the adjacent member,
The seal portion may bond between the laminated member and the adjacent member in the vicinity of the load receiving portion.
このような構成とすれば、積層部材の表面に対して積層の方向に掛かる圧力の少なくとも一部が、積層部材における隣接部材との接触部位に掛かり、その近傍で積層部材と隣接部材とを接着するシール部に掛かる圧力を抑制することができる。 With such a configuration, at least part of the pressure applied to the surface of the laminated member in the direction of lamination is applied to the contact portion of the laminated member with the adjacent member, and the laminated member and the adjacent member are bonded in the vicinity thereof. It is possible to suppress the pressure applied to the sealing portion.
本発明の第1の燃料電池において、
前記積層部材は、その表面に、前記セラミックス接着剤が充填される凹部を有し、
前記隣接部材は、前記凹部を覆う領域において前記積層部材と接することとしても良い。
In the first fuel cell of the present invention,
The laminated member has a recess filled with the ceramic adhesive on the surface thereof,
The adjacent member may be in contact with the laminated member in a region covering the recess.
このような構成とすれば、積層部材の表面に対して積層の方向に掛かる圧力の少なくとも一部が、凹部の周辺において積層部材が隣接部材に接する部位に掛かるため、凹部内に充填されたセラミックス接着剤から成るシール部に掛かる圧力を抑制することができる。 With this configuration, since at least part of the pressure applied to the surface of the laminated member in the direction of lamination is applied to the portion where the laminated member is in contact with the adjacent member around the concave portion, the ceramic filled in the concave portion The pressure applied to the seal portion made of the adhesive can be suppressed.
あるいは、本発明の第1の燃料電池において、
前記積層部材は、前記隣接部材が嵌め込まれて、前記荷重受け部を形成する凹部を有し、
前記シール部は、前記凹部の内部において、前記凹部表面と前記隣接部材との間に配置されていることとしても良い。
Alternatively, in the first fuel cell of the present invention,
The laminated member has a concave portion into which the adjacent member is fitted to form the load receiving portion,
The seal portion may be disposed between the recess surface and the adjacent member inside the recess.
このような構成とすれば、隣接部材が、シール部が設けられた凹部内に嵌め込まれるため、シール部と隣接部材との接触面積を広く確保して、積層部材と隣接部材との間の接着強度を高めることができる。また、隣接部材が凹部に嵌め込まれることにより、燃料電池を組み立てる際に隣接部材の位置決めを容易にすると共に、燃料電池内部における隣接部材の位置ずれを抑制することができる。 With such a configuration, since the adjacent member is fitted into the recess provided with the seal portion, a wide contact area between the seal portion and the adjacent member is ensured, and adhesion between the laminated member and the adjacent member is ensured. Strength can be increased. Moreover, when the adjacent member is fitted into the recess, the positioning of the adjacent member can be facilitated when assembling the fuel cell, and the displacement of the adjacent member inside the fuel cell can be suppressed.
本発明の第1の燃料電池において、
前記隣接部材は、前記積層部材と該積層部材に隣り合って積層される他の積層部材との間に配置される部材であることとしても良い。
In the first fuel cell of the present invention,
The adjacent member may be a member disposed between the laminated member and another laminated member laminated adjacent to the laminated member.
このような構成とすれば、隣り合う積層部材間に隣接部材を配置して、積層部材と隣接部材との間をシール部によって接着する際に、シール部の損傷を抑えることができる。 With such a configuration, when the adjacent member is disposed between the adjacent laminated members and the laminated member and the adjacent member are bonded by the seal portion, damage to the seal portion can be suppressed.
本発明の第1の燃料電池において、前記隣接部材は、前記積層部材よりも圧縮弾性率の高い高弾性率部材であることとしても良い。 In the first fuel cell of the present invention, the adjacent member may be a high elastic modulus member having a higher compression elastic modulus than the laminated member.
このような構成とすれば、燃料電池の内部において積層方向に係る圧力の一部を隣接部材が吸収することにより、積層部材の表面に対して積層の方向に掛かる圧力をさらに低減することができる。 With such a configuration, the adjacent member absorbs part of the pressure in the stacking direction inside the fuel cell, whereby the pressure applied in the stacking direction with respect to the surface of the stacking member can be further reduced. .
あるいは、本発明の第1の燃料電池において、前記隣接部材は、絶縁性を有する絶縁性部材であることとしても良い。 Alternatively, in the first fuel cell of the present invention, the adjacent member may be an insulating member having an insulating property.
このような構成とすれば、積層部材と隣接部材との間において、シール部を設けることによって絶縁性を確保することができる。 With such a configuration, insulation can be ensured by providing a seal portion between the laminated member and the adjacent member.
このような本発明の第1の燃料電池において、前記隣接部材は、マイカ板によって構成されることとしても良い。 In the first fuel cell of the present invention, the adjacent member may be constituted by a mica plate.
このような構成とすれば、隣接部材において、積層部材よりも高い圧縮弾性率と、絶縁性とを、容易に確保することができる。 With such a configuration, it is possible to easily ensure a higher compressive elastic modulus and insulation than the laminated member in the adjacent member.
本発明の第1の燃料電池において、
前記積層部材は、前記電解質層と一体化されて前記電解質層を支持するフレーム部材であることとしても良い。
In the first fuel cell of the present invention,
The laminated member may be a frame member that is integrated with the electrolyte layer and supports the electrolyte layer.
このような構成とすれば、フレーム部材と隣接部材とをシール部によって接着することによって、フレーム部材と一体化された電解質層上に形成されるガス流路のシール性を確保する際に、シール部の損傷を抑えることができる。 With such a configuration, when the sealing of the gas flow path formed on the electrolyte layer integrated with the frame member is secured by adhering the frame member and the adjacent member by the seal portion, the seal is provided. Damage to the part can be suppressed.
あるいは、本発明の第1の燃料電池において、
前記積層部材は、電気化学反応に供されるガスおよび/または冷媒の流路の壁面の一部を形成するセパレータであることとしても良い。
Alternatively, in the first fuel cell of the present invention,
The laminated member may be a separator that forms part of a wall surface of a flow path for gas and / or refrigerant that is subjected to an electrochemical reaction.
このような構成とすれば、セパレータと隣接部材とをシール部によって接着することによって、セパレータ上に形成されるガスおよび/または冷媒の流路のシール性を確保する際に、シール部の損傷を抑えることができる。 With such a configuration, when the separator and the adjacent member are bonded to each other by the seal portion, the seal portion is not damaged when the sealing property of the gas and / or refrigerant flow path formed on the separator is secured. Can be suppressed.
本発明の第2の燃料電池は、
電解質層と、
前記電解質層と共に積層される複数の積層部材であって、該積層部材の表面に対して該積層部材に隣接する積層部材から前記積層の方向に加えられる圧力の少なくとも一部を受ける荷重受け部を備える積層部材と、
セラミックス接着剤によって形成されると共に、前記積層部材表面に配置され、前記積層部材と該積層部材に隣接する積層部材とを接着するシール部と
を備えることを要旨とする。
The second fuel cell of the present invention comprises:
An electrolyte layer;
A plurality of laminated members laminated together with the electrolyte layer, the load receiving portion receiving at least a part of the pressure applied in the direction of the lamination from the laminated member adjacent to the laminated member with respect to the surface of the laminated member A laminated member comprising:
The gist of the present invention is that the sealing member is formed of a ceramic adhesive and is disposed on the surface of the laminated member, and includes a seal portion that bonds the laminated member and the laminated member adjacent to the laminated member.
以上のように構成された本発明の第2の燃料電池によれば、積層部材の表面に対して積層の方向に掛かる圧力の少なくとも一部を荷重受け部が受けて、シール部に掛かる圧力が抑制されるため、セラミックス接着剤から成るシール部の損傷を抑えることができる。これにより、燃料電池の信頼性および耐久性を高めることができる。 According to the second fuel cell of the present invention configured as described above, the load receiving portion receives at least a part of the pressure applied to the surface of the stacked member in the stacking direction, and the pressure applied to the seal portion is reduced. Therefore, damage to the seal portion made of the ceramic adhesive can be suppressed. Thereby, the reliability and durability of the fuel cell can be improved.
本発明の第2の燃料電池において、
前記加重受け部は、前記積層部材が、該積層部材に隣接する積層部材に接触する部位であり、
前記シール部は、前記荷重受け部の近傍において、前記積層部材と該積層部材に隣接する積層部材との間を接着することとしても良い。
In the second fuel cell of the present invention,
The weight receiving portion is a portion where the laminated member contacts a laminated member adjacent to the laminated member,
The seal portion may bond between the laminated member and a laminated member adjacent to the laminated member in the vicinity of the load receiving portion.
このような構成とすれば、積層部材の表面に対して積層の方向に掛かる圧力の少なくとも一部が、積層部材における隣接する積層部材との接触部位に掛かるため、接触部位の近傍に設けられたシール部に掛かる圧力を抑制することができる。 With such a configuration, at least part of the pressure applied to the surface of the laminated member in the direction of lamination is applied to the contact portion of the laminated member with the adjacent laminated member. The pressure applied to the seal portion can be suppressed.
本発明の第2の燃料電池において、
前記積層部材は、その表面に、前記セラミックス接着剤が充填される凹部を有し、
前記積層部材に隣接する積層部材は、前記凹部を覆う領域において前記積層部材と接することとしても良い。
In the second fuel cell of the present invention,
The laminated member has a recess filled with the ceramic adhesive on the surface thereof,
The laminated member adjacent to the laminated member may be in contact with the laminated member in a region covering the recess.
このような構成とすれば、積層部材の表面に対して積層の方向に掛かる圧力の少なくとも一部が、凹部の周辺において、積層部材が隣接する積層部材に接する部位に掛かるため、凹部内に充填されたセラミックス接着剤から成るシール部に掛かる圧力を抑制することができる。 With such a configuration, at least part of the pressure applied to the surface of the laminated member in the direction of lamination is applied to a portion of the periphery of the recessed portion that is in contact with the adjacent laminated member, so that the recessed portion is filled. The pressure applied to the seal portion made of the ceramic adhesive thus made can be suppressed.
本発明の第1または第2の燃料電池において、前記燃料電池は、発電時の動作温度が300〜600℃であることとしても良い。 In the first or second fuel cell of the present invention, the fuel cell may have an operating temperature of 300 to 600 ° C. during power generation.
このような構成とすれば、有機性接着剤を用いることができない温度範囲で発電を行なう燃料電池において、耐熱性に優れたセラミックス接着剤を用いてシール部を形成する際に、燃料電池の耐久性を向上させることができる。 With such a configuration, in a fuel cell that generates power in a temperature range where an organic adhesive cannot be used, when the seal portion is formed using a ceramic adhesive having excellent heat resistance, the durability of the fuel cell Can be improved.
このような本発明の第1または第2の燃料電池において、さらに、
水素透過性金属によって形成されて、アノードとして働く水素透過性金属層を備え、
前記電解質層は、プロトン伝導体を有する固体酸化物から成ると共に、前記水素透過性金属層上に形成されていることとしても良い。
In such a first or second fuel cell of the present invention, further,
A hydrogen permeable metal layer formed by a hydrogen permeable metal and acting as an anode;
The electrolyte layer may be made of a solid oxide having a proton conductor and formed on the hydrogen permeable metal layer.
このような構成とすれば、水素透過性金属層上に固体酸化物から成る電解質層を形成することによって300〜600℃での発電を可能にした燃料電池において、セラミックス接着剤を用いてシール部を形成する際に、燃料電池の耐久性を向上させることができる。 With such a configuration, in the fuel cell that enables power generation at 300 to 600 ° C. by forming an electrolyte layer made of a solid oxide on the hydrogen permeable metal layer, a seal portion is formed using a ceramic adhesive. When forming the fuel cell, the durability of the fuel cell can be improved.
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池におけるシール性確保の方法などの形態で実現することが可能である。 The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in the form of a method for ensuring sealing performance in a fuel cell.
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.燃料電池の構成:
B.ガスケットおよびシール部の構成:
C.第2実施例:
D.第3実施例:
E.変形例:
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Fuel cell configuration:
B. Gasket and seal configuration:
C. Second embodiment:
D. Third embodiment:
E. Variation:
A.燃料電池の構成:
図1は、本発明の第1実施例の燃料電池10の概略構成を表わす断面模式図である。本実施例の燃料電池10は、複数の単セル20を備えると共に、各々の単セル20間にセパレータ30を介在させつつ単セル20を積層させたスタック構造を有している。単セル20は、MEA(Membrane Electrode Assembly)40と、MEA40のそれぞれの面上に形成されるカソード集電体26およびアノード集電体28と、を備えている。
A. Fuel cell configuration:
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a fuel cell 10 according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell 10 according to the present embodiment includes a plurality of
図2は、図1におけるA領域を拡大して示す説明図である。MEA40は、水素透過性金属層22と、水素透過性金属層22の一方の面上に形成される電解質層21と、電解質層21上に形成されるカソード電極24と、によって構成される。カソード集電体26は、MEA40におけるカソード電極24側の面上に配置されており、アノード集電体28は、MEA40における水素透過性金属層22側の面上に配置されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the A region in FIG. 1 in an enlarged manner. The
水素透過性金属層22は、水素透過性を有する金属によって形成された略四角形の金属膜である。このような水素透過性金属層22は、例えば、パラジウム(Pd)またはPd合金により形成することができる。あるいは、バナジウム(V)等の5族金属(Vの他、ニオブ、タンタル等)または5族金属の合金を基材として、少なくともその一方の面(アノード集電体28側)にPdやPd合金層を形成した多層膜とすることができる。水素透過性金属層22において、少なくともアノード集電体28側の表面を構成するPdは、水素透過性金属層22を水素が透過する際に、水素分子を解離させる活性を有する。本実施例では、水素透過性金属層22は、アノード電極としての機能を果たす。
The hydrogen
電解質層21は、プロトン伝導性を有する固体酸化物から成る層であり、水素透過性金属層22の一方の面を覆うように形成されている。電解質層21を構成する固体酸化物としては、例えば、BaCeO3、SrCeO3系のセラミックスプロトン伝導体を用いることができる。電解質層21は、緻密な水素透過性金属層22上に成膜されるため、充分な薄膜化が可能となる。したがって、固体酸化物の膜抵抗を低減することができ、従来の固体酸化物型燃料電池の運転温度よりも低い温度である約300〜600℃程度で燃料電池を運転することができる。
The
カソード電極24は、電気化学反応を促進する触媒活性を有する貴金属により形成される金属層であり、電解質層21を覆うように形成されている。本実施例では、カソード電極24はPdにより形成されている。白金(Pt)等、水素透過性を有しない他種の貴金属によりカソード電極24を構成する場合には、カソード電極24を充分に薄く形成するなどにより、カソード電極24の外側(カソード集電体26側)と電解質層21との間にガス透過性を確保すればよい。
The
カソード集電体26およびアノード集電体28は、発泡金属や金属メッシュなどの金属製多孔質体によって形成されており、それぞれ、カソード電極24あるいは水素透過性金属層22を覆うように配置されている。具体的には、チタンやステンレス鋼製の多孔質体を用いることができる。カソード集電体26およびアノード集電体28において、内部に形成される多数の細孔から成る空間は、電気化学反応に供されるガスが通過する単セル内ガス流路として機能する。具体的には、カソード電極24とセパレータ30との間に配設されるカソード集電体26の内部の細孔によって形成される空間は、酸素を含有する酸化ガスが通過する単セル内酸化ガス流路として機能する。また、水素透過性金属層22とセパレータ30との間に配設されるアノード集電体28の内部の細孔によって形成される空間は、水素を含有する燃料ガスが通過する単セル内燃料ガス流路として機能する。カソード集電体26およびアノード集電体28は、このように単セル内ガス流路を形成する他、電極とセパレータ30とを電気的に接続する集電体として機能する。
The cathode
本実施例の燃料電池10は、さらに、フレーム45を備えている。フレーム45は、MEA40を支持するための部材であり、ステンレス鋼やチタン等の金属により形成することができる。図3は、フレーム45の概略構成を表わす平面図である。図3(A)は、アノード集電体28が配置される側の表面の様子を表わし、図3(B)は、カソード集電体26が配置される側の表面の様子を表わす。図3に示すように、フレーム45は、中央部にMEA40が嵌め込まれる穴部42を有すると共に、外周近傍に、さらに穴部50〜55を備えている。また、フレーム45の両面には、上記穴部50〜55および穴部42を取り囲んで、線状に形成された凹部である溝56,57が形成されている。ここで、アノード集電体28側の表面に形成される溝57は、穴部50および55における穴部42側の辺の近傍には形成されていない(図3(A)参照)。また、カソード集電体26側の表面に形成される溝56は、穴部52および53における穴部42側の辺の近傍には形成されていない(図3(B)参照)。このような線状の溝56,57は、例えば、機械加工やプレス成形、あるいはエッチングによって形成することができる。溝56,57は、燃料電池10におけるガスシールに係る構造であり、後に詳しく説明する。燃料電池10を組み立てる際には、例えば、フレーム45の中央部の穴に水素透過性金属層22を嵌め込んで、レーザビーム溶接等により両者を一体化し、その後、水素透過性金属層22上に、電解質層21およびカソード電極24を順次形成すればよい。なお、図3において、図1の断面に対応する位置を、1−1断面として示す。
The fuel cell 10 according to the present embodiment further includes a
フレーム45に設けられた穴部50〜55は、フレーム45をセパレータ30と共に積層して燃料電池10を組み立てたときに、燃料電池10内部を積層方向に貫通する流体のマニホールドを形成する。具体的には、穴部50は、外部から供給された燃料ガスを各単セル内燃料ガス流路に分配するための燃料ガス供給マニホールドを形成し(図3中、H2 inと示す)、穴部55は、各単セル内燃料ガス流路から排出された燃料ガスを外部へと導く燃料ガス排出マニホールドを形成する(図3中、H2 outと示す)。また、穴部52は、外部から供給された酸化ガスを、各単セル内酸化ガス流路に分配するための酸化ガス供給マニホールドを形成し(図3中、O2 inと示す)、穴部53は、各単セル内酸化ガス流路から排出された酸化ガスを外部へと導く酸化ガス排出マニホールドを形成する(図3中、O2 outと示す)。また、穴部51は、外部から供給された冷媒(例えば、水、あるいは空気)を、後述する各単セル間冷媒流路に分配するための冷媒供給マニホールドを形成し(図3中、冷媒 inと示す)、穴部54は、各単セル間冷媒流路から排出された冷媒を外部へと導く冷媒排出マニホールドを形成する(図3中、冷媒 outと示す)。
The
セパレータ30は、ステンレス、チタン、アルミニウムなどの金属材料により形成されたガス不透過な板状部材であり、フレーム45と略同一の外周形状を有している。また、セパレータ30は、3枚の金属板31〜33を重ね合わせた3層構造を有している。図4は、セパレータ30を構成する3枚の金属板31〜33の構成を表わす平面図である。図4(A)は、アノード集電体28側に配置される金属板31を表わし、図4(B)は、中央に配置される金属板32を表わし、図4(C)は、カソード集電体26側に配置される金属板33を表わす。
The
図4に示すように、金属板31、33は、フレーム45の穴部50〜55と重なる位置に、同様の穴部50〜55を備えている。これに対し、金属板32は、穴部50,52,53,55を備えるものの、穴部51,54に代えて、細長い複数の貫通孔である冷媒孔34を備えている。冷媒孔34は、セパレータ30内において、燃料電池を冷却する冷媒の流路である単セル間冷媒流路を形成するための構造である。各冷媒孔34は、その両端部近傍が、穴部51および54と重なるように形成されている。そのため、燃料電池10の内部においては、穴部51が形成する冷媒供給マニホールドを流れる冷媒は、各セパレータ30内で冷媒孔34によって形成される単セル間冷媒流路へと分配され、その後、穴部54が形成する冷媒排出マニホールドへと集合する。なお、金属板31,33は、その両面が平滑面として形成されているが、一方の表面において、穴部50〜55を取り囲んで、線状の凹部である溝35,36が形成されている。具体的には、金属板31におけるアノード集電体28側の表面には溝35が形成されており、金属板33におけるカソード集電体26側の表面(図4(C)に表わす面の裏面)には、溝36が形成されている。金属板31に形成される溝35は、セパレータ30がフレーム45と重ね合わされたときに、フレーム45の一方の面に形成された溝57と重なり合う位置に設けられている。また、金属板33に形成される溝36は、セパレータ30がフレーム45と重ね合わされたときに、フレーム45の他方の面に形成された溝56と重なり合う位置に設けられている。このような線状の溝35,36は、例えば、機械加工やプレス成形、あるいはエッチングによって形成することができる。溝35,36は、燃料電池10におけるガスシールに係る構造であり、後に詳しく説明する。
As shown in FIG. 4, the
さらに、燃料電池10は、セパレータ30における金属板31とフレーム45との間、および、セパレータ30における金属板333とフレーム45との間に、それぞれ、ガスケット60,62を備えている(図1参照)。ガスケット60,62は、燃料電池10におけるガスシールに係る構造であり、後に詳しく説明する。
Further, the fuel cell 10 includes
B.ガスケットおよびシール部の構成:
図5は、図1におけるB領域を拡大して示す説明図である。燃料電池10は、フレーム45およびセパレータ30の表面に形成された溝56,57,35,36の内部において、セラミックス接着剤によって形成されたシール部64を備えている。また、セパレータ30とフレーム45との間に設けられたガスケット60,62は、上記溝56,57,35,36の内部に形成されたシール部64を覆うように配置されている。すなわち、燃料電池10では、ガスケット60,62と、セパレータ30あるいはフレーム45との間をシール部64によって接着することによって、各マニホールドおよび単セル内ガス流路におけるシール性を確保している。
B. Gasket and seal configuration:
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the B region in FIG. 1 in an enlarged manner. The fuel cell 10 includes a
シール部64を構成するセラミックス接着剤としては、例えば、アルミナベース、ジルコニアベース、シリカベースの接着剤を挙げることができる。シール部64は、フレーム45およびセパレータ30の表面に形成した溝56,57,35,36(図3および図4参照)内に、上記セラミックス接着剤を充填することによって形成される。
Examples of the ceramic adhesive constituting the
ガスケット60,62は、絶縁性部材であるマイカ板(はがしマイカや集成マイカを接着剤で貼り合わせ、加熱しつつ加圧成型した板状部材)によって形成される。ガスケット60,62は、シール部64が形成される溝56,57,35,36と同様の平面形状を有すると共に、溝56,57,35,36よりも広い幅を有し、溝56,57,35,36を覆うように配置されている。図4(A)の金属板31に形成した溝35にセラミックス接着剤を充填して成るシール部64上に、ガスケット60が配置されると共に、金属板31上にアノード集電体28が配置される様子、すなわち、図1における矢印Cの位置における平面の様子を、図6(A)に示す。図6(A)では、燃料ガス供給マニホールドを流れる燃料ガスが、単セル内燃料ガス流路を経由して燃料ガス排出マニホールドへと流れる様子が矢印で表わされている。
The
また、図3(B)のフレーム45に形成した溝56にセラミックス接着剤を充填して成るシール部64上に、ガスケット62が配置されると共に、フレーム45と一体化されたMEA40上にカソード集電体26が配置される様子、すなわち、図1における矢印Dの位置における平面の様子を、図6(B)に示す。図6(B)では、酸化ガス供給マニホールドを流れる酸化ガスが、単セル内酸化ガス流路を経由して酸化ガス排出マニホールドへと流れる様子が矢印で表わされている。なお、図6に示した形状のガスケット60,62は、薄板状のマイカ板を、例えばプレスにて打ち抜き加工することにより作製できる。
Further, a
図5,図6に示すように、ガスケット60,62は、シール部64が配置された溝56,57,35,36を覆う形状に形成されているため、ガスケット60,62は、溝56,57,35,36の周辺領域において、セパレータ30あるいはフレーム45と直接接触する。セパレータ30あるいはフレーム45において、ガスケット60,62が直接接触する領域を、図5においてE領域として示す。上記形状のガスケット60,62を設けることにより、セパレータ30およびフレーム45を含む部材を積層し、積層方向に締結圧を加えて組み立てた燃料電池10の内部では、セパレータ30あるいはフレーム45の表面に掛かる締結圧の一部は、上記したガスケット60,62が直接接触するE領域に掛かる。これによって、溝56,57,35,36内に充填されるセラミックス接着剤によって形成されるシール部64に掛かる締結圧が低減される。すなわち、E領域は、セパレータ30あるいはフレーム45の表面に対して掛かる締結圧の一部を受け、シール部64に掛かる締結圧を抑制する荷重受け部として働く。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
以上のように構成された本実施例の燃料電池10によれば、シール部64が設けられた溝56,57,35,36の周囲のE領域に対して締結圧の一部が掛かり、シール部64に掛かる締結圧が低減されるため、セラミックス接着剤から成るシール部の損傷を抑制することができる。これにより、燃料電池10の信頼性および耐久性を高めることができる。
According to the fuel cell 10 of the present embodiment configured as described above, a part of the fastening pressure is applied to the E region around the
ここで、ガスケット60,62を構成するマイカ板は、金属製のセパレータ30よりも柔らかい部材、具体的には、圧縮弾性率(ヤング率)の値の小さい部材である。例えば、鉄のヤング率は約210000MPaであり、アルミニウムのヤング率は約70000MPaであるのに対し、マイカ板のヤング率は、約3000MPaである。このように柔らかい部材を、電解質層と共に積層される積層部材であるセパレータ30およびフレーム45の間に配置することにより、締結圧の一部をガスケット60,62に吸収させ、シール部64に掛かる締結圧を抑制することができる。
Here, the mica plate constituting the
また、ガスケット62を構成するマイカ板は、絶縁性部材である。したがって、セパレータ30の金属板33とフレーム45との間にガスケット62を配置することで、単セル内酸化ガス流路におけるシール性を確保すると同時に、金属板33とフレーム45との間の短絡を容易に抑えることができる。
The mica plate constituting the
なお、溝56,57,35,36内に充填されるセラミックス接着剤の量が多い場合には、ガスケット60,62を配置して締結圧を加えたときに、E領域表面とガスケット60,62との間にセラミックス接着剤の層が形成される可能性がある。このようなセラミックス接着剤の層が形成されると、締結圧が、荷重受け部であるE領域に緩和されること無くセラミックス接着剤の層に掛かることになる。シール部64によるシール性を確保するためには、溝56,57,35,36内においてセラミックス接着剤を充分量充填する必要があるが、上記のようなセラミックス接着剤の層が形成されないように、溝56,57,35,36内にセラミックス接着剤を充填する際には、用いる接着剤量を適宜調節することが望ましい。
When the amount of the ceramic adhesive filled in the
C.第2実施例:
図7は、第2実施例の燃料電池におけるシールのための構造を表わす断面模式図である。第2実施例の燃料電池は、図7に示すシールのための構造以外は、第1実施例の燃料電池と同様の構成を備えるため、第1実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。図7は、第1実施例における図5に示す部位に対応する部位を表わす図である。
C. Second embodiment:
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a structure for sealing in the fuel cell of the second embodiment. Since the fuel cell of the second embodiment has the same configuration as that of the fuel cell of the first embodiment except for the structure for sealing shown in FIG. 7, the same reference numerals are used for parts common to the first embodiment. A detailed description will be omitted. FIG. 7 is a diagram showing a part corresponding to the part shown in FIG. 5 in the first embodiment.
第2実施例の燃料電池が備えるセパレータ30では、金属板31,33およびフレーム45の表面において、第1実施例と同様の形状の溝35,36および溝56,57が形成されている。また、第2実施例の燃料電池では、金属板31とフレーム45との間、および、金属板33とフレーム45との間に、第1実施例のガスケット60,62に代えて、ガスケット160,162が配置されている。このガスケット160,162は、第1実施例のガスケット60,62とは異なり、溝35,36,56,57よりも狭い幅を有し、溝35,36の内部に嵌め込まれている。さらに、溝35,36,56,57の内部には、嵌め込まれたガスケット160,162との間の空間に充填されたセラミックス接着剤によって形成されるシール部164が設けられている。
In the
以上のように構成された第2実施例の燃料電池によれば、セパレータ30の表面に対しては、溝35,36,56,57に嵌め込まれたガスケット160,162を介して締結圧が掛かる。したがって、溝35,36,56,57内におけるガスケット160,162との接触部位が、主として締結圧を受けることになる。そして、溝35,36,56,57内に充填されたセラミックス接着剤から成るシール部164によって、単セル内ガス流路およびマニホールドにおけるシール性が確保される。第2実施例において、締結圧の少なくとも一部を受け、シール部164に掛かる圧力を抑制する荷重受け部として働く部位、すなわち、溝35,36,56,57内におけるガスケット160,162との接触部位を、F領域として図7に示す。このように、溝35,36,56,57内におけるガスケット160,162との接触部位が荷重受け部として働くことで、シール部164に掛かる締結圧が抑制され、第1実施例と同様にセラミックス接着剤から成るシール部の損傷を抑制する効果が得られる。なお、ガスケット160,162を構成するマイカ板は、表面に微細な凹凸を有する部材であるため、F領域においては、厳密には平坦な面同士が接触するのではなく、ガスケット160,162の端部における微細な凸部と、溝35,36,56,57の表面とが接触する。
According to the fuel cell of the second embodiment configured as described above, the fastening pressure is applied to the surface of the
さらに、第2実施例の燃料電池によれば、ガスケット160,162が、セパレータ30よりも柔らかい部材、具体的には、圧縮弾性率(ヤング率)の値の小さい部材であることによる第1実施例と同様の効果を得ることができる。また、ガスケット62を構成するマイカ板が絶縁性部材であることによる第1実施例と同様の効果を得ることができる。
Furthermore, according to the fuel cell of the second embodiment, the
また、第2実施例の燃料電池によれば、ガスケット160,162が、溝35,36,56,57内に嵌め込まれるため、燃料電池を組み立てる際に、ガスケット160,162の位置決めが容易になる。また、組み立ての際、あるいは組み立て後におけるガスケット160,162の位置ずれを防止することができる。
Further, according to the fuel cell of the second embodiment, since the
さらに、第2実施例の燃料電池によれば、セラミックス接着剤が充填された溝内にガスケットが嵌め込まれるため、シール部とガスケットとの接触面積を広くすることができる。その際、ガスケットを構成するマイカ板が、表面に微細な凹凸を有することにより、シール部とガスケットとの接触面積を広くする効果がさらに高まる。このように、シール部とガスケットとの接触面積が広くなることにより、セパレータ30あるいはフレーム45とガスケットとの接着強度が高まるため、燃料電池におけるシール性および耐振動性を向上させることができる。
Furthermore, according to the fuel cell of the second embodiment, since the gasket is fitted in the groove filled with the ceramic adhesive, the contact area between the seal portion and the gasket can be increased. At that time, the mica plate constituting the gasket has fine irregularities on the surface, thereby further increasing the effect of widening the contact area between the seal portion and the gasket. As described above, since the contact area between the seal portion and the gasket is increased, the adhesive strength between the
なお、第2実施例の燃料電池を組み立てる際には、溝35,36,56,57内にセラミックス接着剤を充填した後にガスケット160,162を嵌め込み、各積層部材を順次積層すればよい。その際には、ガスケット160,162の端部と、溝35,36,56,57の内壁の底面とが当接する部位において、セラミックス接着剤の層の形成が抑えられていることが望ましい。そのため、セラミックス接着剤を充填する際には、例えば、溝35,36,56,57の内壁の側面を中心に、セラミックス接着剤の塗布を行なえば良い。セラミックス接着剤を充填した溝35,36,56,57にガスケット160,162を嵌め込む際には、充填したセラミックス接着剤が、溝35,36,56,57からはみ出して盛り上がることになっても差し支えない。充填したセラミックス接着剤が、溝35,36,56,57からはみ出して盛り上がる場合であっても、絶縁性のセラミックス接着剤を用いるならば、金属板33とフレーム45とが短絡することがない。
When the fuel cell of the second embodiment is assembled, the
D.第3実施例:
図8は、第3実施例の燃料電池におけるシールのための構造を表わす断面模式図である。第3実施例の燃料電池は、図8に示すシールのための構造以外は、第1実施例の燃料電池と同様の構成を備えるため、第1実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。図8(A)は、第1実施例における図5に示す部位に対応する部位を表わす図であり、図8(B)は、セパレータ30が備える金属板33の表面の要部を拡大して示す図である。
D. Third embodiment:
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a structure for sealing in the fuel cell of the third embodiment. Since the fuel cell of the third embodiment has the same configuration as that of the fuel cell of the first embodiment except for the seal structure shown in FIG. 8, the same reference numerals are used for parts common to the first embodiment. A detailed description will be omitted. FIG. 8A is a view showing a portion corresponding to the portion shown in FIG. 5 in the first embodiment, and FIG. 8B is an enlarged view of the main part of the surface of the
第3実施例の燃料電池が備えるセパレータ30では、金属板31,33およびフレーム45の表面において、第1実施例の溝35,36および溝56,57と同様の位置に、それぞれ、溝235,236あるいは溝256,257が形成されている。これらの溝を代表して、金属板33に形成される溝236の断面の様子を、図8(B)に示している。溝235,236および溝256,257は、金属板31,33およびフレーム45が隣接する集電体と接触する面よりも一段窪んで形成される第1の凹部70と、第1の凹部70内において第1の凹部70よりもさらに窪んで形成される第2の凹部72とを備えている。
In the
ここで、第3実施例の燃料電池では、金属板31とフレーム45との間、および、金属板33とフレーム45との間に、第1実施例のガスケット60,62に代えて、ガスケット260,262が配置されている。このガスケット260,262は、第1実施例のガスケット60,62とは異なり、溝235,236,256,257よりも狭い幅を有し、溝235,236,256,257の第1の凹部70内に嵌め込まれている。また、第3実施例の燃料電池では、溝235,236,256,257において、第1の凹部70内のガスケット260,262との間の空間と、第2の凹部72内に、セラミックス接着剤によって形成されるシール部264が設けられている。
Here, in the fuel cell of the third embodiment, a
以上のように構成された第3実施例の燃料電池によれば、セパレータ30の表面に対しては、第1の凹部70に嵌め込まれたガスケット260,262を介して締結圧が掛かる。したがって、第1の凹部70内におけるガスケット260,262との接触部位が、主として締結圧を受けることになる。そして、溝235,236,256,257内に形成されたシール部264によって、単セル内ガス流路およびマニホールドにおけるシール性が確保される。第3実施例において、締結圧の少なくとも一部を受け、シール部264に掛かる圧力を抑制する荷重受け部として働く部位、すなわち、第1の凹部70内におけるガスケット260,262との接触部位を、G領域として図8に示す。このように、第1の凹部70表面におけるガスケット260,262との接触部位が荷重受け部として働くことで、シール部264に掛かる締結圧が抑制され、第1実施例と同様にセラミックス接着剤から成るシール部の損傷を抑制する効果が得られる。
According to the fuel cell of the third embodiment configured as described above, the fastening pressure is applied to the surface of the
また、第3実施例の燃料電池によれば、ガスケット260,262が、第1の凹部70内に嵌め込まれるため、第2実施例と同様に、ガスケット260,262の位置決めが容易になると共に、ガスケット260,262の位置ずれを防止する効果を得ることができる。さらに、第3実施例の燃料電池によれば、ガスケット160,162が、セパレータ30よりも柔らかい部材であることによる第1実施例と同様の効果、あるいは、ガスケット62を構成するマイカ板が絶縁性部材であることによる第1実施例と同様の効果を得ることができる。また、第3の実施例の燃料電池によれば、ガスケット260,262は、第1の凹部70内に形成されるシール部264と、第2の凹部72内に形成されるシール部264との両方と接着しているため、セパレータ30あるいはフレーム45とガスケット260,262との接着強度を高めることができる。
Further, according to the fuel cell of the third embodiment, since the
E.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
E. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
E1.変形例1:
第1ないし第3実施例では、フレーム45と金属板31の間のガスシールのための構成と、フレーム45と金属板33との間のガスシールのための構成とを、同様の構成としたが、両者を異なる構成としても良い。例えば、フレーム45と金属板31との間は、絶縁性を確保する必要がないため、フレーム45と金属板31との間にセラミックス接着剤から成るシール部を配置して本発明を適用する際に、ガスケットを設けることなくシール部のみによってフレーム45と金属板31との間を接着することも可能である。このような構成の一例を、図9に示す。図9に示す燃料電池は、フレーム45と金属板31との間のシールに係る構造以外は第1実施例と同じであり、第1実施例と共通する部分には同じ参照番号を付している。ここでは、金属板31とフレーム45とが接する面において、シール部64を形成する溝の周囲の厚みを、アノード集電体28の厚みに応じて、より厚く形成し、フレーム45と金属板31とを直接接触させている。このような構成としても、セパレータ30あるいはフレーム45の表面に対して掛かる締結圧は、溝内に形成されるシール部64に優先して、互いに接触する表面部分に掛かるため、シール部64に掛かる締結圧を抑制する同様の効果が得られる。図9では、締結圧の少なくとも一部を受け、シール部64に掛かる圧力を抑制する荷重受け部として働く部位を、H領域として示している。
E1. Modification 1:
In the first to third embodiments, the configuration for gas sealing between the
あるいは、絶縁性を確保する必要のないフレーム45と金属板31との間のシールに係る構造においては、セラミックス接着剤を用いる本発明を適用しないこととしても良い。この場合には、例えば、フレーム45と金属板31とが互いに対向する面には溝を設けず、マイカ板などから成る絶縁性のガスケットに代えて、金属によって形成される導電性のガスケットを配置しても良い。金属製のガスケットとして、例えばニッケルあるいはタングステン製のガスケットを用いるならば、これらの金属は耐熱性および耐食性に優れており、セパレータの構成金属であるステンレス鋼やチタンよりも圧縮弾性率の値が小さいガスケットとすることができるため、望ましい。アノード集電体28の厚みよりも若干厚くガスケットを作製し、表面が平坦に形成されたフレーム45と金属板31との間の所定の位置に配置して、締結荷重により押しつぶすことにより、容易にシール性を実現できる。
Or in the structure which concerns on the seal | sticker between the flame |
E2.変形例2:
また、第1ないし第3実施例とは異なる材料によって燃料電池の構成部材を形成したり、あるいは、燃料電池の構成部材を実施例とは異なる形状として良い。例えば、セパレータ30やカソード集電体26、あるいはアノード集電体28を、カーボン材料によって形成することも可能である。また、セパレータを平板状部材として形成するのではなく、その表面に、MEA40との間に単セル内ガス流路を形成するための凹凸を設けても良い。
E2. Modification 2:
In addition, the constituent members of the fuel cell may be formed of a material different from that of the first to third embodiments, or the constituent members of the fuel cell may have a shape different from that of the embodiments. For example, the
E3.変形例3:
また、第1ないし第3実施例では、MEA40をフレーム45によって支持し、セラミックス接着剤から成るシール部を備える構造を、セパレータ30とフレーム45との間に設けたが、異なる構成としても良い。例えば、フレーム45とは異なる構造によりMEA40を支持させて、隣り合うセパレータ同士を直接接触させる場合には、隣り合うセパレータの双方の接触部位に実施例と同様の荷重受け部を形成すると共に、隣り合うセパレータ間に実施例と同様のシール部を設けても良い。燃料電池において、電解質層と共に積層される複数の積層部材であって、燃料電池内部において、その表面に電気化学反応に供されるガスおよび/または冷媒の流路が形成される積層部材であれば、その表面に実施例と同様の荷重受け部を形成させると共に、実施例と同様のシール部を配置することで、同様の効果が得られる。
E3. Modification 3:
In the first to third embodiments, the
E4.変形例4:
第1ないし第3実施例では、セラミックス接着剤から成るシール部は、単セル内燃料ガス流路およびマニホールドのシール性確保に用いたが、単セル間冷媒流路におけるシール性確保のために用いても良い。例えば、実施例における内部に冷媒流路を形成した3層構造セパレータに代えて、2枚のセパレータを重ね合わせたセパレータを用い、2枚のセパレータ間に冷媒流路を形成する場合に、上記2枚のセパレータ間のシール構造において本発明を適用することができる。このような燃料電池において、2枚のセパレータが互いに接触する接触部位に、実施例と同様の荷重受け部を形成させ、2枚のセパレータ間に、実施例と同様のシール部を配置すれば、冷媒およびマニホールドのシール性を確保する際に、実施例と同様の効果が得られる。なお、間に単セル間冷媒流路を形成する2枚のセパレータ間におけるシール性確保のための構造は、絶縁性を確保する必要はない。
E4. Modification 4:
In the first to third embodiments, the seal portion made of the ceramic adhesive is used to ensure the sealing performance of the fuel gas flow path in the single cell and the manifold, but is used to ensure the sealing performance in the refrigerant flow path between the single cells. May be. For example, in the case where a separator in which two separators are stacked is used instead of the three-layer structure separator in which the refrigerant channel is formed in the embodiment, and the refrigerant channel is formed between two separators, the above 2 The present invention can be applied to a seal structure between separators. In such a fuel cell, if a load receiving portion similar to the embodiment is formed at a contact portion where the two separators contact each other, and a seal portion similar to the embodiment is disposed between the two separators, When securing the sealability of the refrigerant and the manifold, the same effect as in the embodiment can be obtained. In addition, the structure for ensuring the sealing property between the two separators that form the inter-unit cell refrigerant passage does not need to ensure insulation.
E5.変形例5:
実施例では、燃料電池は、水素透過性金属層上に形成されたプロトン伝導性を有する固体酸化物電解質層を備えているが、異なる種類の燃料電池であっても良い。300〜600℃程度の中温域で動作する燃料電池であれば、本発明を適用することにより、セラミックス接着剤から成るシール部の耐久性を向上させることによる同様の効果が得られる。
E5. Modification 5:
In the embodiment, the fuel cell includes the solid oxide electrolyte layer having proton conductivity formed on the hydrogen permeable metal layer, but may be a different type of fuel cell. In the case of a fuel cell that operates in an intermediate temperature range of about 300 to 600 ° C., the same effect can be obtained by improving the durability of the seal portion made of a ceramic adhesive by applying the present invention.
10…燃料電池
20…単セル
21…電解質層
22…水素透過性金属層
24…カソード電極
26…カソード集電体
28…アノード集電体
30…セパレータ
31〜33…金属板
34…冷媒孔
35,36,56,57…溝
40…MEA
42…穴部
45…フレーム
50〜55…穴部
60,62…ガスケット
64…シール部
70…第1の凹部
72…第2の凹部
160,162…ガスケット
164…シール部
235,236,256,257…溝
260,262…ガスケット
264…シール部
333…金属板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...
42 ...
Claims (15)
電解質層と、
前記電解質層と共に積層される積層部材であって、該積層部材の表面に対して前記積層の方向に掛かる圧力の少なくとも一部を受ける荷重受け部を備える積層部材と、
前記積層部材上に配置されて、前記積層部材の表面に対して前記積層の方向に圧力を加える隣接部材と、
セラミックス接着剤によって形成されると共に、前記積層部材表面に配置され、前記積層部材と前記隣接部材とを接着するシール部と
を備える燃料電池。 A fuel cell,
An electrolyte layer;
A laminated member laminated together with the electrolyte layer, the laminated member comprising a load receiving portion that receives at least part of the pressure applied to the surface of the laminated member in the direction of the lamination;
An adjacent member that is disposed on the laminated member and applies pressure in the direction of the lamination to the surface of the laminated member;
A fuel cell comprising: a seal portion that is formed of a ceramic adhesive and is disposed on the surface of the laminated member and adheres the laminated member and the adjacent member.
前記加重受け部は、前記積層部材が前記隣接部材に接触する部位であり、
前記シール部は、前記荷重受け部の近傍において前記積層部材と前記隣接部材との間を接着する
燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein
The weight receiving portion is a portion where the laminated member contacts the adjacent member,
The said seal part adhere | attaches between the said lamination | stacking member and the said adjacent member in the vicinity of the said load receiving part.
前記積層部材は、その表面に、前記セラミックス接着剤が充填される凹部を有し、
前記隣接部材は、前記凹部を覆う領域において前記積層部材と接する
燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein
The laminated member has a recess filled with the ceramic adhesive on the surface thereof,
The adjacent member is in contact with the laminated member in a region covering the recess.
前記積層部材は、前記隣接部材が嵌め込まれて、前記荷重受け部を形成する凹部を有し、
前記シール部は、前記凹部の内部において、前記凹部表面と前記隣接部材との間に配置されている
燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein
The laminated member has a concave portion into which the adjacent member is fitted to form the load receiving portion,
The seal portion is disposed between the surface of the recess and the adjacent member inside the recess.
前記隣接部材は、前記積層部材と該積層部材に隣り合って積層される他の積層部材との間に配置される部材である
燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 1 to 4,
The said adjacent member is a member arrange | positioned between the said laminated member and the other laminated member laminated | stacked adjacent to this laminated member. Fuel cell.
前記隣接部材は、前記積層部材よりも圧縮弾性率の高い高弾性率部材である
燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 1 to 5,
The adjacent member is a high elastic modulus member having a higher compression elastic modulus than the laminated member.
前記隣接部材は、絶縁性を有する絶縁性部材である
燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 1 to 5,
The adjacent member is an insulating member having an insulating property.
前記隣接部材は、マイカ板によって構成される
燃料電池。 The fuel cell according to claim 6 or 7, wherein
The adjacent member is constituted by a mica plate.
前記積層部材は、前記電解質層と一体化されて前記電解質層を支持するフレーム部材である
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 8,
The laminated member is a frame member that is integrated with the electrolyte layer and supports the electrolyte layer.
前記積層部材は、電気化学反応に供されるガスおよび/または冷媒の流路の壁面の一部を形成するセパレータである
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 8,
The said laminated member is a separator which forms a part of wall surface of the flow path of the gas and / or refrigerant | coolant which are provided to an electrochemical reaction. Fuel cell.
電解質層と、
前記電解質層と共に積層される複数の積層部材であって、該積層部材の表面に対して該積層部材に隣接する積層部材から前記積層の方向に加えられる圧力の少なくとも一部を受ける荷重受け部を備える積層部材と、
セラミックス接着剤によって形成されると共に、前記積層部材表面に配置され、前記積層部材と該積層部材に隣接する積層部材とを接着するシール部と
を備える燃料電池。 A fuel cell,
An electrolyte layer;
A plurality of laminated members laminated together with the electrolyte layer, the load receiving portion receiving at least a part of the pressure applied in the direction of the lamination from the laminated member adjacent to the laminated member with respect to the surface of the laminated member A laminated member comprising:
A fuel cell comprising: a seal portion which is formed of a ceramic adhesive and is disposed on the surface of the laminated member and adheres the laminated member and the laminated member adjacent to the laminated member.
前記加重受け部は、前記積層部材が、該積層部材に隣接する積層部材に接触する部位であり、
前記シール部は、前記荷重受け部の近傍において、前記積層部材と該積層部材に隣接する積層部材との間を接着する
燃料電池。 The fuel cell according to claim 11, wherein
The weight receiving portion is a portion where the laminated member contacts a laminated member adjacent to the laminated member,
The said seal | sticker part adhere | attaches between the said laminated member and the laminated member adjacent to this laminated member in the vicinity of the said load receiving part.
前記積層部材は、その表面に、前記セラミックス接着剤が充填される凹部を有し、
前記積層部材に隣接する積層部材は、前記凹部を覆う領域において前記積層部材と接する
燃料電池。 The fuel cell according to claim 12, wherein
The laminated member has a recess filled with the ceramic adhesive on the surface thereof,
The laminated member adjacent to the laminated member is in contact with the laminated member in a region covering the recess.
前記燃料電池は、発電時の動作温度が300〜600℃である
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 13,
The fuel cell has an operating temperature of 300 to 600 ° C. during power generation.
水素透過性金属によって形成されて、アノードとして働く水素透過性金属層を備え、
前記電解質層は、プロトン伝導体を有する固体酸化物から成ると共に、前記水素透過性金属層上に形成されている
燃料電池。 15. The fuel cell according to claim 14, further comprising:
A hydrogen permeable metal layer formed by a hydrogen permeable metal and acting as an anode;
The electrolyte layer is made of a solid oxide having a proton conductor, and is formed on the hydrogen permeable metal layer.
Priority Applications (1)
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JP2006173989A JP2008004427A (en) | 2006-06-23 | 2006-06-23 | Fuel cell |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100882216B1 (en) * | 2004-11-01 | 2009-02-06 | 에스케이 텔레콤주식회사 | System and Method for Wireless Intranet Service Based on Portable Internet |
JP2011210423A (en) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Solid oxide fuel cell and method for manufacturing the same |
WO2021201098A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 大阪瓦斯株式会社 | Annular packing material, electrochemical module, electrochemical apparatus, energy system, solid oxide fuel cell, and solid oxide electrolysis cell |
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2006
- 2006-06-23 JP JP2006173989A patent/JP2008004427A/en not_active Withdrawn
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