JP2549463Y2 - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents

溶融炭酸塩型燃料電池

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JP2549463Y2
JP2549463Y2 JP1990017410U JP1741090U JP2549463Y2 JP 2549463 Y2 JP2549463 Y2 JP 2549463Y2 JP 1990017410 U JP1990017410 U JP 1990017410U JP 1741090 U JP1741090 U JP 1741090U JP 2549463 Y2 JP2549463 Y2 JP 2549463Y2
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哲也 平田
敏 森嶋
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石川島播磨重工業株式会社
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネ
ルギー部門で用いる溶融炭酸塩型燃料電池に関するもの
である。
[従来の技術] 現在までに提案されている燃料電池のうち、たとえ
ば、溶融炭酸塩型燃料電池は、第5図に一例を示す如
く、電解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませ
てなるタイル(電解質板)1をカソード(酸素極)2と
アノード(燃料極)3の両電極で両面から挟み、カソー
ド2側に酸化ガスOGを供給すると共にアノード3側に燃
料ガスFGを供給することによりカソード2とアノード3
との間で発生する電位差により発電が行われるようにし
たものを1セルCとし、各セルCをセパレータ4を介し
て多層に積層させてスタックとするようにしてある。
上記燃料電池のセルCを積層するときの仕切りとなる
上記セパレータ4は、内部マニホールド型の燃料電池に
あっては周辺部を除く中央部分にガス通路となる凹凸を
表裏両面に形成し、周辺部には、第6図にも示す如く、
マニホールドとして、酸化ガスOGの給排用の流路孔5,6
と燃料ガスFGの給排用の流路孔7,8とをそれぞれ複数個
設け、且つ表裏両面を異なるガスが流れるように各ガス
の給排用流路孔と中央部分のガス通路とを互に異なる開
口9a,9bにより連通させた構成としてあり、更に、周辺
部には、電極の厚さによる段差をなくしてシール性能を
高めるために、中央部分が切り抜いてあるマスク板10を
タイル1とセパレータ4との間に介在させ、タイル1と
セパレータ4の間をウェットシール構造としてシールす
るようにしてある。
[考案が解決しようとする課題] ところが、内部マニホールド型の燃料電池で用いるセ
パレータ4の場合、含浸時の高さ調節が容易である、等
の利点を有しているが、マニホールドの数が多くてウェ
ットシール部が多くなるため、構造が複雑であると共に
組立時間がかかり、又、ウェットシール部が多いことか
ら、腐蝕液との接触により激しい腐蝕が生じる。又、ガ
スがリークし易い、等の問題がある。
そこで、本考案は、ウェットシール部を少なくして構
造の簡素化及びガスリーク量の減少化を図ることができ
るようにしようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本考案は、上記課題を解決するために、タイルをカソ
ードとアノードとで両面から挟み、カソード側に酸化ガ
スを、又、アノード側に燃料ガスをそれぞれ流すように
してあるセルを、セパレータを介して多層に積層するよ
うにしてある溶融炭酸塩型燃料電池において、上記セパ
レータを、表裏両面にガス通路を設けたセパレータ本体
と、該セパレータ本体の周辺部の各コーナー部に外方に
張り出すように一体形成した張り出し部と、該各張り出
し部に1個所宛設けたガスの給排用のマニホールドとを
備えた構成として、各1個所宛のマニホールドの周辺部
をウェットシール部とし、且つ積層により上下方向に連
通する各マニホールド内に、締結ボルトを挿通させて締
め付けてなる構成とする。
[作用] 単マニホールド型としてあるため、構造の簡素化が図
れ、又、マニホールド部だけをウェットシール部とすれ
ばよいのでウェットシール部を減少でき、ガスリークが
発生しにくい状態にすることができるようになる。更
に、周辺部の4個所から締め付けることから、均等な締
め付け状態が得られるようになる。
[実施例] 以下、図面に基づき本考案の実施例を説明する。
第1図は本考案の溶融炭酸塩型燃料電池で用いるセパ
レータ15の一実施例を示すもので、セパレータ本体11の
周辺部を除く中央部分の表裏両面に、凹凸により形成さ
れるガス通路12をそれぞれ設け、又、上記セパレータ本
体11の周辺部の4つのコーナー部に、それぞれ外方に張
り出す張り出し部11aを形成し、且つ該各張り出し部11a
に、ガス給排用のマニホールドとして、酸化ガス給排用
流路孔5,6と燃料ガス給排用流路孔7,8をそれぞれ対角線
状の配置となるように1つ宛穿設し、更に上記セパレー
タ本体11の表裏両面のうち片面に、上記流路孔5より供
給された酸化ガスOGをガス通路12を通過させて流路孔6
から排出させるようにするための区画壁13を設けると共
に、上記セパレータ本体11の表裏両面のうち、他方の面
に、上記流路孔7より供給された燃料ガスFGをガス通路
12を通過させて流路孔8から排出させるようにするため
の区画壁14を設けてなる構成とする。
上記構成としたセパレータ15を用いて燃料電池のセル
を多層に積層してスタックとする場合は、第2図に示す
如く、セパレータ15の片側の面に、酸化ガスOGの給排用
流路孔5と6のみを対応させて設けたマスク板10aを、
又、セパレータ15の反対側の面に燃料ガスFGの給排用流
路孔7と8のみを対応させて設けたマスク板10bをそれ
ぞれ重ね合わせて、セパレータ15とマスク板10aは流路
孔5,6の周辺部をウェットシールし、又、セパレータ15
とマスク板10bは流路孔7,8の周辺部をウェットシールす
るようにし、且つタイル1の両面側に該タイル1の外形
寸法よりも少し小さい外形寸法としたカソード2とアノ
ード3の両電極を配してなるセルC間に、本考案のセパ
レータ15をマスク板10a,10bと重ねたままパンチ板16,17
を介し介在させて仕切るようにさせる。この場合、上記
マスク板10a及び10bの各中央部分の切り抜き部分にパン
チ板16及び17とカソード2及びアノード3の各電極が位
置させられ、カソード2とアノード3がパンチ板16,17
を介しセパレータ15にてタイル1へ均一に押し付けられ
るようにし、且つ上記タイル1の周辺とマスク板10a,10
bとの重合部をウェットシール部とするようにし、更
に、マスク板10aの流路孔7,8に対応する個所及びマスク
板10bの流路孔5,6に対応する個所に、マスク板10a,10b
と同材質のマスク板10c及び10dを配置すると共に、タイ
ル1の周辺の上記各流路孔5,6,7,8に対応する個所に各
々タイル1と同材質のガスケット18を配置し、第3図及
び第4図に示す如く、スタック全体を締め付けるように
する。
上記の如くして燃料電池スタックとすると、流路孔5
から供給される酸化ガスOGと流路孔7から供給される燃
料ガスFGが各段ごとに各々セパレータ本体11の表裏面の
ガス通路12に導かれて、カソード2に酸化ガスOGが、
又、アノード3に燃料ガスFGがそれぞれ供給させられ、
しかる後、酸化ガスOGが流路孔6からカソードガスとし
て排出され、燃料ガスFGが流路孔8からアノードガスと
して排出させられることになる。
上記燃料電池用スタックで用いているセパレータ15の
場合、セパレータ本体11の周辺部の四隅にそれぞれ張り
出し部11aを設け、該各張り出し部11aに、1個所宛流路
孔5,6,7,8を設けた単マニホールド型としたので、多数
のマニホールドを有して周辺部の広範囲をウェットシー
ル部としていた従来方式に比して、ウェットシール部を
大幅に減少することができる。したがって、腐蝕の問題
が少なくなり、又ガスリークが起りにくくなるため、耐
蝕処理を施す必要がなくてコストを低減でき、又、単マ
ニホールド型であって構造が簡素化されることから、燃
料電池の組み立ても容易となる。
上記において、セパレータ15の各流路孔5,6,7,8と中
央部分の電極反応部との間を柔構造とすることにより、
タイル1の周辺の各流路孔5,6,7,8に対応する個所に配
置したシール用のガスケット18としては、タイル1と同
材質以外の、たとえば、ガラス等の非導電性材料を用い
ることができ、この場合、タイル1の沈み込みがあって
も、各流路孔5,6,7,8の部分は問題にする必要がなくな
るので、タイル1の沈み込みを気にせずにクリアするこ
とができるようになる。
次に、第3図及び第4図はスタックの締付方式の一例
を示すものである。第2図に示す如く各セルCをセパレ
ータ15を介して積層すると、各流路孔5,6,7,8が上下方
向に連通するため、これら各流路孔5,6,7,8内に、流路
孔5,6,7,8の内径よりも直径が小さい締結ボルト20を、
下部ホルダ19より1本宛挿通させて締め付けるようにし
たものである。
第3図及び第4図に示す締付方式とした場合、4つの
コーナーに形成される各1個だけの流路孔を利用してス
タックの締め付けが行えるので、従来の上下ホルダー間
に配してある締付ボルトによりスタックの外側位置で締
め付ける必要がなくなり、且つ周辺部の4個所から締め
付けることにより均等な締め付け状態が得られる。
なお、上記実施例では、セパレータ本体11に流路孔5,
6と7,8を対角線状に配置した場合を示したが、流路孔6
と8の位置を入れ換えた配置としてもよいこと、その他
本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加
え得ることは勿論である。
[考案の効果] 以上の述べた如く、本考案によれば、タイルをカソー
ドとアノードとで両面から挟み、カソード側に酸化ガス
を、又、アノード側に燃料ガスをそれぞれ流すようにし
てあるセルを、セパレータを介して多層に積層するよう
にしてある溶融炭酸塩型燃料電池において、上記セパレ
ータを、表裏両面にガス通路を設けたセパレータ本体
と、該セパレータ本体の周辺部の各コーナー部に外方に
張り出すように一体形成した張り出し部と、該各張り出
し部に1個所宛設けたガスの給排用のマニホールドとを
備えた構成として単マニホールド型とすると共に、各1
個所宛のマニホールドの周辺部をウェットシール部と
し、且つ積層により上下方向に連通する各マニホールド
内に、締結ボルトを挿通させて締め付けてなる構成とし
てあるので、多数のマニホールドを有して周辺部の広範
囲をウェットシール部としていた従来品に比して、ウェ
ットシール部を大幅に減少させることができてガスリー
クを発生しにくくすることができ、且つ構造の簡素化が
図れ、燃料電池スタックの組立作業を容易に行うことが
でき、更に、マニホールドに挿通させた締結ボルトによ
る周辺部4個所からの締め付けにより均等な締め付け状
態が得られる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の溶融炭酸塩型燃料電池で用いるセパレ
ータの一実施例を示す一部破断斜視図、第2図は燃料電
池スタックの組立状態の概要を示す斜視図、第3図は燃
料電池スタックの締付方式の一例を示す一部切断正面
図、第4図は第3図の平面図、第5図は燃料電池の一例
を示す断面図、第6図は従来の燃料電池用セパレータの
平面図である。 1……タイル、2……カソード、3……アノード、5,6,
7,8……流路孔(マニホールド)、11……セパレータ本
体、11a……張り出し部、12……ガス通路、15……セパ
レータ、20……締結ボルト、C……セル、OG……酸化ガ
ス、FG……燃料ガス。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】タイルをカソードとアノードとで両面から
    挟み、カソード側に酸化ガスを、又、アノード側に燃料
    ガスをそれぞれ流すようにしてあるセルを、セパレータ
    を介して多層に積層するようにしてある溶融炭酸塩型燃
    料電池において、上記セパレータを、表裏両面にガス通
    路を設けたセパレータ本体と、該セパレータ本体の周辺
    部の各コーナー部に外方に張り出すように一体形成した
    張り出し部と、該各張り出し部に1個所宛設けたガスの
    給排用のマニホールドとを備えた構成として、各1個所
    宛のマニホールドの周辺部をウェットシール部とし、且
    つ積層により上下方向に連通する各マニホールド内に、
    締結ボルトを挿通させて締め付けてなることを特徴とす
    る溶融炭酸塩型燃料電池。
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