JP2014225479A - Flat plate type fuel battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平板型燃料電池に係り、特に燃料電池セルの燃料極に燃料ガスを供給する燃料極側インターコネクタの構造に関するものである。 The present invention relates to a flat plate fuel cell, and more particularly to a structure of a fuel electrode side interconnector for supplying fuel gas to a fuel electrode of a fuel cell.
円形平板型燃料電池では、電極の中心に燃料を供給することで電極内の横流れの電気抵抗や、物質輸送損失を低減し、発電性能を向上できる。これまでに、発明者らは、電極の中心に燃料を供給し、燃料電池セルの外縁部2か所に燃料の回収穴を設けることで、セルの高い発電性能を担保するスタックの構成方法を考案してきた(特許文献1、非特許文献1参照)。
In a circular flat plate type fuel cell, by supplying fuel to the center of the electrode, it is possible to reduce the electrical resistance of the transverse flow in the electrode and the mass transport loss, and to improve the power generation performance. In the past, the inventors have supplied a fuel to the center of the electrode and provided a fuel recovery hole at two locations on the outer edge of the fuel cell, thereby providing a stack configuration method that ensures high power generation performance of the cell. Have been devised (see
従来の円形平板型燃料電池では、ガス供給穴から供給された燃料ガスは、燃料極全体に分散した後にガス回収穴に流入するが、ガス供給穴からガス回収穴への方向に流出した燃料ガスと、この方向と直交する方向に流出した燃料ガスとでは、燃料極上での燃料流路長が大きく異なることになるので、燃料流路長が長い方向には燃料ガスが十分に供給されず、燃料極の面内での燃料ガスの流れが不均一になるという問題点があった。 In the conventional circular flat plate fuel cell, the fuel gas supplied from the gas supply hole flows into the gas recovery hole after being dispersed throughout the fuel electrode, but the fuel gas that has flowed out in the direction from the gas supply hole to the gas recovery hole And the fuel gas flowing out in the direction orthogonal to this direction, the fuel flow path length on the fuel electrode is greatly different, so the fuel gas is not sufficiently supplied in the direction where the fuel flow path length is long, There has been a problem that the flow of the fuel gas in the plane of the fuel electrode becomes uneven.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃料極の面内での燃料ガスの流れを均一にすることができる平板型燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a flat plate fuel cell that can make the flow of fuel gas uniform in the plane of the fuel electrode.
本発明の平板型燃料電池は、平板型の燃料電池セルと、このセルの燃料極側の面に積層される平板型の燃料極側インターコネクタとを備え、前記燃料極側インターコネクタは、この燃料極側インターコネクタを貫通するように中心部に形成された燃料供給穴と、前記燃料極側インターコネクタを貫通するように外周部に2箇所、互いに180°離れた位置に形成された平面視円弧状の2つの燃料回収穴と、前記セルの燃料極と対向する面上に前記燃料回収穴1つ当たり1箇所ずつ燃料回収穴に隣接するように設けられ、隣接する燃料回収穴よりも中心部寄りの位置に形成された平面視円弧状の2つの第1の流路調整用凸部とを有し、2つの前記第1の流路調整用凸部と前記燃料極側インターコネクタの中心とが成す2つの扇形の各々は、前記燃料極側インターコネクタの中心と2つの前記燃料回収穴の中点とを通る線分によって2等分され、2等分された後の4つの扇形の各々の中心角は35〜45°であり、2つの前記第1の流路調整用凸部の弧の長さは、前記燃料供給穴から前記燃料回収穴の方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴までの流路長と、この燃料ガスの流出の方向と直交する方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴までの流路長とが略同一になるように設定されることを特徴とするものである。 The flat plate type fuel cell of the present invention comprises a flat plate type fuel cell and a flat plate type fuel electrode side interconnector stacked on the fuel electrode side surface of the cell, and the fuel electrode side interconnector includes A fuel supply hole formed in the center so as to pass through the fuel electrode side interconnector, and two locations on the outer periphery so as to pass through the fuel electrode side interconnector formed in a position 180 ° apart from each other. Two arc-shaped fuel recovery holes and one per fuel recovery hole are provided adjacent to the fuel recovery hole on the surface facing the fuel electrode of the cell, and are more central than the adjacent fuel recovery holes Two first flow path adjustment convex portions having a circular arc shape in plan view formed at a position near the portion, and the centers of the two first flow path adjustment convex portions and the fuel electrode side interconnector Each of the two fan shapes The center angle of each of the four sectors after being bisected by a line segment passing through the center of the electrode side interconnector and the midpoint of the two fuel recovery holes is 35 to 45 °. The lengths of the arcs of the two first flow path adjustment projections are the length of the flow path from the fuel supply hole to the fuel recovery hole of the fuel gas flowing in the direction of the fuel recovery hole, and the fuel gas. The flow path length of the fuel gas that has flowed out in the direction orthogonal to the flow direction of the fuel to the fuel recovery hole is set to be substantially the same.
また、本発明の平板型燃料電池の1構成例において、前記燃料極側インターコネクタは、さらに、前記セルの燃料極と対向する面上の2つの前記第1の流路調整用凸部よりも中心部寄りの位置で、且つ前記燃料極側インターコネクタの中心から2つの前記第1の流路調整用凸部を構成する2つの円弧の両端の各々に向かう方向の位置に1箇所ずつ形成された平面視円弧状の4つの第2の流路調整用凸部を有することを特徴とするものである。
また、本発明の平板型燃料電池の1構成例において、前記燃料極側インターコネクタは、さらに、前記セルの燃料極と対向する面上の2つの前記第1の流路調整用凸部と同じ円周上の位置に、2つの前記第1の流路調整用凸部と間を空けて形成された応力調整用凸部を有することを特徴とするものである。
また、本発明の平板型燃料電池の1構成例において、2つの前記燃料回収穴の各々は、前記セルの外周部よりも外側の位置に形成されることを特徴とするものである。
また、本発明の平板型燃料電池の1構成例において、2つの前記第1の流路調整用凸部の高さは、前記燃料極と接触する高さに設定されていることを特徴とするものである。
Moreover, in one structural example of the flat plate type fuel cell of the present invention, the fuel electrode side interconnector further includes two first flow path adjusting convex portions on a surface facing the fuel electrode of the cell. One point is formed at a position near the center and in a direction from the center of the fuel electrode side interconnector toward both ends of the two arcs constituting the two first flow path adjustment convex portions. It has four second flow path adjustment convex portions having a circular arc shape in plan view.
Moreover, in one configuration example of the flat plate fuel cell of the present invention, the fuel electrode side interconnector is further the same as the two first flow path adjusting convex portions on the surface facing the fuel electrode of the cell. It is characterized by having a stress adjusting convex part formed at a position on the circumference with a space between the two first flow path adjusting convex parts.
Further, in one configuration example of the flat plate fuel cell of the present invention, each of the two fuel recovery holes is formed at a position outside the outer peripheral portion of the cell.
Further, in one configuration example of the flat plate fuel cell of the present invention, the heights of the two first flow path adjusting convex portions are set to a height that makes contact with the fuel electrode. Is.
本発明によれば、燃料電池セルの燃料極と対向する燃料極側インターコネクタの面上に燃料回収穴に隣接して平面視円弧状の第1の流路調整用凸部を設けることにより、燃料供給穴から燃料回収穴の方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴までの流路長と、この燃料ガスの流出の方向と直交する方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴までの流路長とを略同一にすることができ、燃料極の面内での燃料ガスの流れを全方向でほぼ均一にすることができる。 According to the present invention, by providing the first flow path adjustment convex portion having an arc shape in plan view adjacent to the fuel recovery hole on the surface of the fuel electrode side interconnector facing the fuel electrode of the fuel cell, The length of the flow path from the fuel supply hole to the fuel recovery hole of the fuel gas flowing out in the direction of the fuel recovery hole, and the length of the flow path from the fuel supply hole to the fuel recovery hole of the fuel gas flowing out in the direction perpendicular to the direction of the fuel gas outflow Can be made substantially the same, and the flow of the fuel gas in the plane of the fuel electrode can be made substantially uniform in all directions.
また、本発明では、燃料電池セルの燃料極と対向する燃料極側インターコネクタの面上の第1の流路調整用凸部よりも中心部寄りの位置で、且つ燃料極側インターコネクタの中心から第1の流路調整用凸部の終端に向かう方向の位置に平面視円弧状の第2の流路調整用凸部を設けることにより、燃料極の面内での燃料ガスの流れの均一性を更に向上させることができる。 In the present invention, the fuel electrode side interconnector is positioned closer to the center than the first flow path adjustment convex portion on the surface of the fuel electrode side interconnector facing the fuel electrode of the fuel cell, and the center of the fuel electrode side interconnector. By providing the second flow path adjustment convex portion having a circular arc shape in plan view at a position in the direction from the first to the end of the first flow path adjustment convex portion, the flow of the fuel gas in the plane of the fuel electrode is uniform. The property can be further improved.
また、本発明では、燃料電池セルの燃料極と対向する燃料極側インターコネクタの面上の第1の流路調整用凸部と同じ円周上の位置に応力調整用凸部を設けることにより、燃料電池セルの外周部における応力集中を緩和することができ、燃料電池セルの破損を防止することができる。 In the present invention, the stress adjustment convex portion is provided at the same circumferential position as the first flow path adjustment convex portion on the surface of the fuel electrode side interconnector facing the fuel electrode of the fuel cell. The stress concentration in the outer peripheral portion of the fuel cell can be alleviated and the fuel cell can be prevented from being damaged.
また、本発明では、燃料回収穴を、燃料電池セルの外周部よりも外側の位置に設けることにより、燃料回収穴と第1の流路調整用凸部との間に隙間を設けることができ、燃料極側インターコネクタの凹凸の加工方法としてエッチング加工だけでなく、スタンプ加工も選択することができる。 Further, in the present invention, by providing the fuel recovery hole at a position outside the outer peripheral portion of the fuel cell, a gap can be provided between the fuel recovery hole and the first flow path adjustment convex portion. Further, not only etching processing but also stamp processing can be selected as a method for processing the unevenness of the fuel electrode side interconnector.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る平板型燃料電池スタックの構成を示す分解斜視図である。本実施の形態の平板型燃料電池スタック1は、平面視円形の平板型の燃料電池セル2と、燃料電池セル2を収容する収容部材とを備え、これらを1組として複数組重ねて設けた構造を有する。燃料電池セル2は、空気極と燃料極とで電解質の層を挟んだ構造を有する。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of a flat plate fuel cell stack according to the first embodiment of the present invention. The flat plate type
燃料電池セル2は、空気極側の収容部材と燃料極側の収容部材とによって挟まれるようにして収容部材の中に収容される。なお、これら収容部材の少なくとも一部は、各燃料電池セル2の燃料極側に供給される燃料と空気極側に供給される空気とが混合しない状態で各燃料電池セル2を電気的に接続するインターコネクタとしての機能を有する。
The
図1に示すように、燃料極側の収容部材は、金属からなる平面視矩形の平板型のセル収納板3と、燃料電池セル2の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給穴9と燃料ガスを回収する燃料回収穴10とが形成された、金属からなる平面視矩形の平板型のインターコネクタ4と、燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給流路と燃料ガスを回収する燃料回収流路とが形成された、金属からなる平面視矩形の平板型の燃料供給・回収流路板5とから構成される。これらの板は、燃料供給・回収流路板5、インターコネクタ4、セル収納板3の順に積層される。
As shown in FIG. 1, the housing member on the fuel electrode side includes a flat plate-shaped
セル収納板3とインターコネクタ4と燃料供給・回収流路板5の各々の四隅には、電極(燃料極と空気極)にガスを供給したりガスを回収したりするためのマニホルドを構成する貫通穴6a,6b,6c,6dが形成されている。セル収納板3には、その中央部にセル収納用の例えば平面視円形の貫通穴7が形成されている。セル収納板3の厚さは、燃料電池セル2の厚さと同じか、燃料電池セル2よりも僅かに厚い程度に設定されている。インターコネクタ4の上に燃料電池セル2を直接搭載する場合には、セル収納板3の厚さは燃料電池セル2と同じ厚さでよい。貫通穴7の径は、燃料電池セル2の外径よりも少し大きい寸法に設定されており、この貫通穴7の中に燃料電池セル2が配置される。
At the four corners of each of the
インターコネクタ4には、中心部の位置に燃料供給穴9が形成され、スタックの積層時に貫通穴7と連通する位置に燃料回収穴10が形成されている。燃料供給・回収流路板5には、燃料供給用のマニホルドを構成する貫通穴6bと連通する位置から燃料供給穴9と連通する中心部の位置まで、燃料供給・回収流路板5を貫通する燃料供給流路11が形成され、さらに燃料回収用のマニホルドを構成する貫通穴6a,6cと連通する位置から燃料回収穴10と連通する位置まで、燃料供給・回収流路板5を貫通する燃料回収流路12が形成されている。
In the
平板型燃料電池では、燃料電池セル2の燃料極と接するインターコネクタ4の部分(図1のアノード集電部8)に凹凸を施し、燃料供給・回収と集電とを最適化させる構造とするのが一般的である。本実施の形態では、インターコネクタ4のアノード集電部8の凹凸の形状を工夫することによって、燃料の流速分布の不均一性を緩和する。
In the flat type fuel cell, the portion of the interconnector 4 (anode
以下、このアノード集電部8の構造をより詳細に説明する。図2はアノード集電部8の構造を示す平面図である。上記のとおり、インターコネクタ4には、燃料供給穴9と燃料回収穴10とが形成されると共に、燃料極と対向する面に例えば円柱状の集電用凸部13が形成されている。このように、インターコネクタ4のアノード集電部8には多数の集電用凸部13が形成されており、この集電用凸部13が燃料電池セル2の燃料極と接触して電気的接続を得るようになっている。
Hereinafter, the structure of the anode
さらに、アノード集電部8には、燃料極と対向する面に平面視円弧状の流路調整用凸部14が2箇所形成されている。平面視円弧状の燃料回収穴10は、平面視円形のアノード集電部8の端部の位置に2箇所、互いに180°離れるようにして形成されている。この燃料回収穴10の弧の長さは8〜14mm程度である。流路調整用凸部14は、燃料回収穴10よりも中心部寄りの位置に、燃料回収穴10毎に1箇所ずつ設けられている。燃料回収穴10および流路調整用凸部14が形作る円弧の中心は、インターコネクタ4の中心と一致する。
Further, the anode
流路調整用凸部14の中点は、インターコネクタ4の中心と燃料回収穴10の中点とを結ぶ線上に位置する。すなわち、流路調整用凸部14とインターコネクタ4の中心とが成す扇形は、インターコネクタ4の中心と2箇所の燃料回収穴10の中点とを通る線分L1によって2等分される。2等分される扇形のうち左側半分の扇形の中心角は35〜45°、右側半分の扇形の中心角も35〜45°である。図2の例では、左側半分の扇形の中心角と右側半分の扇形の中心角を共に39°としている。流路調整用凸部14の幅は例えば2mmである。流路調整用凸部14の高さは、集電用凸部13と同様に、燃料電池セル2の燃料極と接触する高さに設定されている。
The midpoint of the flow path adjusting
1枚のセルを用いた平板型燃料電池の組み立て手順を簡単に説明すると、燃料供給・回収流路板5、インターコネクタ4、セル収納板3の順に積層した後に、セル収納板3の貫通穴7の中に、燃料極が下になるようにして燃料電池セル2を収納し、この燃料電池セル2の上に空気極側の収容部材15を積層すればよい。このとき、燃料電池セル2は、その中心がインターコネクタ4の中心と一致するようにインターコネクタ4上に搭載される。
The assembly procedure of the flat plate fuel cell using one cell will be briefly described. After the fuel supply / recovery
これらの板の積層によって各板に形成された貫通穴6a,6b,6c,6dが連結され、収容部材の四隅にマニホルドが形成されることになる。こうして、平板型燃料電池の単スタックの組み立てが完了する。高い発電出力を得るためには、単スタックを例えば10ユニットから40ユニット積層すればよい。この場合、燃料供給流路11および燃料回収流路12は、インターコネクタ4と他の単スタックの空気極側の収容部材15とによって挟まれることになる。
Through
なお、空気極側の収容部材15には、その四隅に貫通穴6a,6b,6c,6dが形成されると共に、燃料電池セル2の空気極に空気を供給する空気供給流路等が形成される。この空気極側の収容部材15の中には、燃料電池セル2の空気極側の面に積層される空気極側インターコネクタが含まれる。このような空気極側の収容部材15の構造は本発明の対象外であるので、この収容部材15の構造の詳細な説明は省略する。
The
平板型燃料電池スタックの組み立て後、800℃程度の高温下で金属板同士を拡散接合して気密性を確保する。なお、本実施の形態では、インターコネクタ4の上に燃料電池セル2を直接搭載しているが、これに限るものではなく、燃料電池セル2の燃料極とインターコネクタ4との間に、耐熱網や多孔質金属、波打ち板などの凹凸を有する導電性の板を挿入してもよい。
After assembling the flat plate fuel cell stack, the metal plates are diffusion-bonded at a high temperature of about 800 ° C. to ensure airtightness. In the present embodiment, the
次に、燃料ガスの流れについて簡単に説明する。燃料ガスは、燃料供給用のマニホルドを構成する貫通穴6bから燃料供給・回収流路板5の燃料供給流路11を通ってインターコネクタ4の燃料供給穴9に供給され、燃料供給穴9から燃料電池セル2の燃料極に供給される。そして、使用済みのガスは、インターコネクタ4の燃料回収穴10から燃料供給・回収流路板5の燃料回収流路12を通って燃料回収用のマニホルドを構成する貫通穴6a,6cに排出され、これらのマニホルドから外部に排出される。上記のとおり、貫通穴7の径は燃料電池セル2の外径よりも少し大きい寸法に設定されており、この貫通穴7の端部の位置、具体的には燃料電池セル2の外周部よりも僅かに外側の位置に燃料回収穴10が設けられている。一方、空気は、空気供給用のマニホルドを構成する貫通穴6dから空気極側の収容部材15内の空気供給流路(不図示)を通って燃料電池セル2の空気極に供給される。
Next, the flow of the fuel gas will be briefly described. The fuel gas is supplied to the
ここで、本実施の形態では、インターコネクタ4のアノード集電部8の外周部に流路調整用凸部14を設けることにより、燃料供給穴9から燃料回収穴10の方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴10までの流路長と、この流出方向と直交する方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴10までの流路長とを略同一にすることができる。すなわち、図3に示すように燃料電池セル2の燃料極20と流路調整用凸部14とが接触しているため、燃料供給穴9から燃料回収穴10の方向に流出した燃料ガスは、燃料回収穴10に直接流入することはできない。この燃料ガスは、図2に示すインターコネクタ4のアノード集電部8の面内において、円弧状の流路調整用凸部14の内側の壁に沿って時計回りおよび反時計回りに進み、流路調整用凸部14の円周方向の終端を回り込んで、流路調整用凸部14の外側の壁に沿って進み、燃料供給穴9に流れる。燃料供給穴9から燃料回収穴10への方向と直交する方向に流出した燃料ガスは、アノード集電部8の外周部および流路調整用凸部14の外側の壁に沿って進み、燃料供給穴9に流れる。こうして、燃料供給穴9から燃料回収穴10の方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴10までの流路長と、この流出方向と直交する方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴10までの流路長とを略同一にすることができる。
Here, in the present embodiment, the fuel gas flowing out from the
流路長を略同一にすることにより、燃料供給穴9と燃料回収穴10との間での圧力損失が燃料ガスの流出方向に関わらずに同等となることで、燃料極の面内での燃料ガスの流れが全方向でほぼ均一になるようにすることができ、燃料極の全面に燃料ガスをより均等に供給することが可能となる。
By making the flow path lengths substantially the same, the pressure loss between the
流路調整用凸部14の幅(半径方向の寸法)が広くなると、それだけ燃料極の反応面積を狭めることになるため、加工が可能な限り流路調整用凸部14の幅は狭い方が好ましい。また、流路調整用凸部14の高さは、集電用凸部13の高さと同一であることが、荷重が分散されるという点で好ましい。流路調整用凸部14の弧の長さは、流路長を均一にするという観点からはアノード集電部8の円周の長さの1/4が最適値であるが、多少長さが前後しても極端に燃料電池の性能が低下することはない。
When the width (radial dimension) of the flow path adjustment
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態においても、平板型燃料電池スタックの構造は第1の実施の形態と同様であり、第1の実施の形態と異なるのはインターコネクタ4のアノード集電部8の構造なので、図1の符号を用いて説明する。図4は本実施の形態のアノード集電部8の構造を示す平面図である。本実施の形態のアノード集電部8には、燃料電池セル2の燃料極と対向する面に、第1の実施の形態で説明した集電用凸部13と流路調整用凸部14の他に、平面視円弧状の流路調整用凸部16が4箇所形成されている。流路調整用凸部16が形作る円弧の中心は、インターコネクタ4の中心と一致する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Also in the present embodiment, the structure of the flat plate fuel cell stack is the same as that of the first embodiment, and the structure of the anode
円弧状の流路調整用凸部16とインターコネクタ4の中心とが成す扇形の中心角は30〜40°である。流路調整用凸部16の中点は、インターコネクタ4の中心と流路調整用凸部14の円周方向の終端とを結ぶ線上に位置する。すなわち、各流路調整用凸部16は、流路調整用凸部14の円周方向の終端とインターコネクタ4の中心とを結ぶ線分L2,L3によって扇形が2等分されるように配置されている。流路調整用凸部16の高さは、集電用凸部13および流路調整用凸部14の高さと同一であることが好ましい。
The central angle of the sector formed by the arc-shaped flow path adjusting
第1の実施の形態では、流路調整用凸部14を設けることにより、燃料供給穴9から燃料回収穴10の方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴10までの流路長と、この流出方向と直交する方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴10までの流路長とを略同一にしているが、これらの流路長よりも、燃料供給穴9から流路調整用凸部14の終端の方向(図4の線分L2,L3に沿った方向)に流出した燃料ガスの燃料回収穴10までの流路長の方が短くなっている。
In the first embodiment, by providing the flow path adjustment
これに対して、本実施の形態では、流路調整用凸部16を設けることにより、燃料供給穴9から流路調整用凸部14の終端の方向に流出した燃料ガスの燃料極上での滞留時間を増加させることができる。つまり、燃料供給穴9から流路調整用凸部14の終端の方向に流出した燃料ガスは、図4に示すインターコネクタ4のアノード集電部8の面内において、円弧状の流路調整用凸部16の内側の壁に沿って時計回りおよび反時計回りに進み、流路調整用凸部16の円周方向の終端を回り込んだ後に流路調整用凸部14の終端の方向に流れ、流路調整用凸部14の外側の壁に沿って進んで、燃料供給穴9に流れる。こうして、本実施の形態では、燃料極の面内での燃料ガスの流れの均一性を更に向上させることができる。なお、第1の実施の形態で説明したとおり、燃料電池セル2の燃料極とインターコネクタ4との間に、耐熱網や多孔質金属、波打ち板などの凹凸を有する導電性の板を挿入してもよい。
On the other hand, in the present embodiment, by providing the flow path adjustment
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態においても、平板型燃料電池スタックの構造は第1の実施の形態と同様であり、第1の実施の形態と異なるのはインターコネクタ4のアノード集電部8の構造なので、図1の符号を用いて説明する。図5は本実施の形態のアノード集電部8の構造を示す平面図である。本実施の形態のアノード集電部8には、燃料電池セル2の燃料極と対向する面に、第1の実施の形態で説明した集電用凸部13と流路調整用凸部14の他に、平面視円弧状の応力調整用凸部17が4箇所形成されている。応力調整用凸部17が形作る円弧の中心は、インターコネクタ4の中心と一致する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Also in the present embodiment, the structure of the flat plate fuel cell stack is the same as that of the first embodiment, and the structure of the anode
流路調整用凸部14は、インターコネクタ4の中心を囲む円周上に配置されているが、応力調整用凸部17は、この流路調整用凸部14と同じ円周上に、流路調整用凸部14と10°以上間を空けて配置されている。応力調整用凸部17の高さは、集電用凸部13および流路調整用凸部14の高さと同一であることが好ましい。
The flow path adjustment
このように、本実施の形態では、応力調整用凸部17を設けることにより、微小な反りのある燃料電池セル2と燃料極側の収容部材と空気極側の収容部材とを積層して上から荷重をかけた際に、燃料電池セル2の外周部における応力集中を緩和することができ、燃料電池セル2の破損を防止することができる。なお、第1の実施の形態で説明したとおり、燃料電池セル2の燃料極とインターコネクタ4との間に、耐熱網や多孔質金属、波打ち板などの凹凸を有する導電性の板を挿入してもよい。
As described above, in the present embodiment, the stress adjusting
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態においても、平板型燃料電池スタックの構造は第1の実施の形態と同様であり、第1の実施の形態と異なるのはインターコネクタ4のアノード集電部8の構造なので、図1の符号を用いて説明する。図6は本実施の形態のアノード集電部8の構造を示す平面図である。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Also in the present embodiment, the structure of the flat plate fuel cell stack is the same as that of the first embodiment, and the structure of the anode
本実施の形態においても、インターコネクタ4に、貫通穴6a,6b,6c,6dと燃料供給穴9と燃料回収穴10と集電用凸部13と流路調整用凸部14とが形成されていることは第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態と異なるのは、図7に示すように燃料電池セル2の外周部よりも十分に外側の位置に燃料回収穴10が設けられている点である。第1の実施の形態では、燃料回収穴10と流路調整用凸部14との距離が短いため、アノード集電部8の凹凸の加工方法としてエッチング加工を用いる必要がある。これに対して、本実施の形態では、図7に示すように燃料回収穴10と流路調整用凸部14との間に隙間18があるため、アノード集電部8の凹凸の加工方法としてエッチング加工だけでなく、スタンプ加工も選択することができる。
Also in the present embodiment, the through-
本発明は、平板型燃料電池に適用することができる。 The present invention can be applied to a flat plate fuel cell.
1…平板型燃料電池スタック、2…燃料電池セル、3…セル収納板、4…インターコネクタ、5…燃料供給・回収流路板、6a,6b,6c,6d,7…貫通穴、8…アノード集電部、9…燃料供給穴、10…燃料回収穴、11…燃料供給流路、12…燃料回収流路、13…集電用凸部、14,16…流路調整用凸部、17…応力調整用凸部、20…燃料極。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
このセルの燃料極側の面に積層される平板型の燃料極側インターコネクタとを備え、
前記燃料極側インターコネクタは、
この燃料極側インターコネクタを貫通するように中心部に形成された燃料供給穴と、
前記燃料極側インターコネクタを貫通するように外周部に2箇所、互いに180°離れた位置に形成された平面視円弧状の2つの燃料回収穴と、
前記セルの燃料極と対向する面上に前記燃料回収穴1つ当たり1箇所ずつ燃料回収穴に隣接するように設けられ、隣接する燃料回収穴よりも中心部寄りの位置に形成された平面視円弧状の2つの第1の流路調整用凸部とを有し、
2つの前記第1の流路調整用凸部と前記燃料極側インターコネクタの中心とが成す2つの扇形の各々は、前記燃料極側インターコネクタの中心と2つの前記燃料回収穴の中点とを通る線分によって2等分され、2等分された後の4つの扇形の各々の中心角は35〜45°であり、
2つの前記第1の流路調整用凸部の弧の長さは、前記燃料供給穴から前記燃料回収穴の方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴までの流路長と、この燃料ガスの流出の方向と直交する方向に流出した燃料ガスの燃料回収穴までの流路長とが略同一になるように設定されることを特徴とする平板型燃料電池。 A flat plate fuel cell;
And a flat plate fuel electrode side interconnector laminated on the fuel electrode side surface of this cell,
The fuel electrode side interconnector is
A fuel supply hole formed in the center so as to penetrate the fuel electrode side interconnector;
Two fuel recovery holes having a circular arc shape in plan view formed at two positions on the outer periphery so as to penetrate the fuel electrode side interconnector, and at positions spaced apart from each other by 180 °;
A plan view is provided on the surface of the cell facing the fuel electrode so as to be adjacent to the fuel recovery hole, one per fuel recovery hole, and closer to the center than the adjacent fuel recovery hole. Two arc-shaped first flow path adjustment convex portions,
Each of the two sectors formed by the two first flow path adjusting projections and the center of the fuel electrode side interconnector includes a center of the fuel electrode side interconnector and a midpoint of the two fuel recovery holes. The central angle of each of the four sectors after being divided into two equal parts by a line segment passing through
The lengths of the arcs of the two first flow path adjustment projections are the length of the flow path from the fuel supply hole to the fuel recovery hole of the fuel gas flowing out in the direction of the fuel recovery hole, A flat plate fuel cell, characterized in that the flow path length to the fuel recovery hole of fuel gas that has flowed out in a direction perpendicular to the outflow direction is set to be substantially the same.
前記燃料極側インターコネクタは、さらに、前記セルの燃料極と対向する面上の2つの前記第1の流路調整用凸部よりも中心部寄りの位置で、且つ前記燃料極側インターコネクタの中心から2つの前記第1の流路調整用凸部を構成する2つの円弧の両端の各々に向かう方向の位置に1箇所ずつ形成された平面視円弧状の4つの第2の流路調整用凸部を有することを特徴とする平板型燃料電池。 The flat plate fuel cell according to claim 1, wherein
The fuel electrode side interconnector is further located at a position closer to the center than the two first flow path adjustment convex portions on the surface facing the fuel electrode of the cell, and the fuel electrode side interconnector. Four second flow path adjustments having a circular arc shape in plan view, each formed at a position in a direction toward each of both ends of the two circular arcs constituting the two first flow path adjustment convex portions from the center A flat plate fuel cell having a convex portion.
前記燃料極側インターコネクタは、さらに、前記セルの燃料極と対向する面上の2つの前記第1の流路調整用凸部と同じ円周上の位置に、2つの前記第1の流路調整用凸部と間を空けて形成された応力調整用凸部を有することを特徴とする平板型燃料電池。 The flat plate fuel cell according to claim 1 or 2,
The fuel electrode-side interconnector further includes two first flow paths at positions on the same circumference as the two first flow path adjusting projections on the surface of the cell facing the fuel electrode. A flat plate type fuel cell having a stress adjusting convex portion formed with a gap between the adjusting convex portion.
2つの前記燃料回収穴の各々は、前記セルの外周部よりも外側の位置に形成されることを特徴とする平板型燃料電池。 The flat plate fuel cell according to any one of claims 1 to 3,
Each of the two fuel recovery holes is formed at a position outside the outer peripheral portion of the cell.
2つの前記第1の流路調整用凸部の高さは、前記燃料極と接触する高さに設定されていることを特徴とする平板型燃料電池。 The flat plate fuel cell according to any one of claims 1 to 4,
The flat fuel cell according to claim 1, wherein the height of the two first flow path adjustment protrusions is set to a height that contacts the fuel electrode.
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