JP2554114B2 - 燃料電池用セパレータ - Google Patents
燃料電池用セパレータInfo
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- 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
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池のセパレータに係り、特に内部マ
ニホールド型で直向流のセパレータ構造に関するもので
ある。
ニホールド型で直向流のセパレータ構造に関するもので
ある。
アノードガスとカソードガスが直向して流れる燃料電
池積層構造の基本的構造を第３図に示す。この燃料電池
の構成・動作は、電解質板をアノードとカソードによっ
て挾み、アノード側にはH2ガスを主とした燃料ガスを供
給し、カソード側にはCO2ガスを含んだ空気の酸化剤ガ
スを供給することで、 アノード側 H2＋CO絞2-→H2O＋CO2＋2e- カソード側 1/2O2＋CO2＋2e-→CO絞2- が電気反応を起こし、この時発生する電位により発電が
行われるもので、積層により高電圧化が可能となる。
池積層構造の基本的構造を第３図に示す。この燃料電池
の構成・動作は、電解質板をアノードとカソードによっ
て挾み、アノード側にはH2ガスを主とした燃料ガスを供
給し、カソード側にはCO2ガスを含んだ空気の酸化剤ガ
スを供給することで、 アノード側 H2＋CO絞2-→H2O＋CO2＋2e- カソード側 1/2O2＋CO2＋2e-→CO絞2- が電気反応を起こし、この時発生する電位により発電が
行われるもので、積層により高電圧化が可能となる。
この直向流型セパレータは、アノードガスとカソード
ガス用の流路がガス隔離板を挾んで、それぞれ流路入り
口端部から流路出口端部までで１枚の波形により形成さ
れている。しかし、この構造は外部マニホールド型の燃
料電池に適用するもので、内部マニホールド型に直接適
用することは困難であった。
ガス用の流路がガス隔離板を挾んで、それぞれ流路入り
口端部から流路出口端部までで１枚の波形により形成さ
れている。しかし、この構造は外部マニホールド型の燃
料電池に適用するもので、内部マニホールド型に直接適
用することは困難であった。
なお、これに関連するものとしては、特開昭59−2013
71号公報が挙げられる。
71号公報が挙げられる。
上記従来技術では、例えば特開昭59−201371号公報の
ように直向流型で外部マニホールドを適用するセパレー
タの場合、積層電池において、セパレータを積層した際
に積層ずれなどがあると、セパレータの４つの端面とガ
スマニホールドフランジのシール性が非常に悪いという
問題があり、ガスシール性を向上させる意味からセパレ
ータの積層面でシールすることが望ましい。
ように直向流型で外部マニホールドを適用するセパレー
タの場合、積層電池において、セパレータを積層した際
に積層ずれなどがあると、セパレータの４つの端面とガ
スマニホールドフランジのシール性が非常に悪いという
問題があり、ガスシール性を向上させる意味からセパレ
ータの積層面でシールすることが望ましい。
しかしながら積層面でシールするには、ウエットシー
ル面にマニホールドを設ける内部マニホールド構造にし
なければならないが、上記セパレータ構造は内部マニホ
ールド構造に適用できないという問題があった。また、
流路入口部で外的要因による流路閉鎖が起こった場合、
入り口から出口まで１枚の波板で流路が構成されている
ため、ガス非接触部領域が電極に発生し、性能低下を起
こす恐れがあった。
ル面にマニホールドを設ける内部マニホールド構造にし
なければならないが、上記セパレータ構造は内部マニホ
ールド構造に適用できないという問題があった。また、
流路入口部で外的要因による流路閉鎖が起こった場合、
入り口から出口まで１枚の波板で流路が構成されている
ため、ガス非接触部領域が電極に発生し、性能低下を起
こす恐れがあった。
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とする
ところは、電池周囲がウエットシール可能となし、外部
へのガスリークが充分に防止されるこの種内部マニホー
ルド型の燃料電池用セパレータ構造を提供するにある。
ところは、電池周囲がウエットシール可能となし、外部
へのガスリークが充分に防止されるこの種内部マニホー
ルド型の燃料電池用セパレータ構造を提供するにある。
すなわち本発明は、電解質板の一方面にアノードを配
し、他方面にカソードを配してなる単電池を、その両面
から挾み込み、かつアノードガスの流路およびカソード
ガスの流路を有する燃料電池用セパレータにいて、前記
アノードガスとカソードガスを隔離する仕切板と、この
仕切板の上および下に配置されるとともに、その上下で
それぞれガスの流れが直向するガス流路を有する波板
と、この波板の周囲にこの波板を囲むように配置される
とともに、波板のガス流路に対応した一側にガス供給マ
ニホールドを有し、かつ他側にガス排出マニホールドを
有するフレームと、を備え、前記フレームの高さが、前
記波板の高さよりわずかに大きく形成されるとともに、
前記波板は、前記ガス供給マニホールドおよびガス排出
マニホールドに隣接する端部波板部分と電極に接触する
中部波板部分とに分離されて、その分離部分にガス拡散
溝が形成され、かつ前記端部波板部分の上部に、この端
部波板部分の高さが前記フレームの高さと同一となるよ
うに薄板が配置され、すなわち端部波板部分と薄板との
合計の高さがフレームの高さと同一となるように薄板が
配置され、さらにこの薄板と波板と前記仕切板とフレー
ムとがNiロー材あるいはCoロー材にて一体に形成される
ようになし所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
し、他方面にカソードを配してなる単電池を、その両面
から挾み込み、かつアノードガスの流路およびカソード
ガスの流路を有する燃料電池用セパレータにいて、前記
アノードガスとカソードガスを隔離する仕切板と、この
仕切板の上および下に配置されるとともに、その上下で
それぞれガスの流れが直向するガス流路を有する波板
と、この波板の周囲にこの波板を囲むように配置される
とともに、波板のガス流路に対応した一側にガス供給マ
ニホールドを有し、かつ他側にガス排出マニホールドを
有するフレームと、を備え、前記フレームの高さが、前
記波板の高さよりわずかに大きく形成されるとともに、
前記波板は、前記ガス供給マニホールドおよびガス排出
マニホールドに隣接する端部波板部分と電極に接触する
中部波板部分とに分離されて、その分離部分にガス拡散
溝が形成され、かつ前記端部波板部分の上部に、この端
部波板部分の高さが前記フレームの高さと同一となるよ
うに薄板が配置され、すなわち端部波板部分と薄板との
合計の高さがフレームの高さと同一となるように薄板が
配置され、さらにこの薄板と波板と前記仕切板とフレー
ムとがNiロー材あるいはCoロー材にて一体に形成される
ようになし所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
すなわちこのように形成された燃料電池用セパレータ
であると、波板を囲みかつ波板よりは高さがわずかに大
きく形成されたフレームが配置されていることから、こ
れにより電極の設置位置は自ずと決められ、両者の間で
ずれる恐れはなくなり、また、波板が端部波板部分と電
極に接触する中部波板部分とに分離されて、その分離部
分にガス拡散溝が形成されるように構成されていること
から、マニホールドに隣接している流路を通過したガス
は、このガス拡散溝に導入され、そこで充分に拡散が行
われ、偏流などの発生は起こらなくなり、また、この拡
散溝に隣接している端部波板部分の上部には、この端部
波板部分の高さがフレームの高さと同一となるように薄
板が配置されており、すなわち波板の端の部分はフレー
ムの高さと同一となるように形成されていることから、
薄板の上面はフレームのウエットシール面と同様に作用
しそのシールを充分なものとすることができる。またさ
らに、これらはNiロー材あるいはCoロー材にて一体に形
成されるので、その取り扱いは容易なものとなり、かつ
高温の使用に耐えることが可能である。
であると、波板を囲みかつ波板よりは高さがわずかに大
きく形成されたフレームが配置されていることから、こ
れにより電極の設置位置は自ずと決められ、両者の間で
ずれる恐れはなくなり、また、波板が端部波板部分と電
極に接触する中部波板部分とに分離されて、その分離部
分にガス拡散溝が形成されるように構成されていること
から、マニホールドに隣接している流路を通過したガス
は、このガス拡散溝に導入され、そこで充分に拡散が行
われ、偏流などの発生は起こらなくなり、また、この拡
散溝に隣接している端部波板部分の上部には、この端部
波板部分の高さがフレームの高さと同一となるように薄
板が配置されており、すなわち波板の端の部分はフレー
ムの高さと同一となるように形成されていることから、
薄板の上面はフレームのウエットシール面と同様に作用
しそのシールを充分なものとすることができる。またさ
らに、これらはNiロー材あるいはCoロー材にて一体に形
成されるので、その取り扱いは容易なものとなり、かつ
高温の使用に耐えることが可能である。
以下、本発明の実施例を第１図により説明する。本発
明の基本構成は、アノードガスとカソードガスを隔離す
る仕切板１の上・下にガス流れが直向となる方向に波板
３を配置し、その波板の外形寸法に合わせた寸法でくり
抜かれ、かつ波板部を流れるガスが外部に漏洩するのを
防止できる巾のウエットシールを全周に有し、さらにそ
のウエットシール面の全周にガス通路となるマニホール
ド3aを設けたフレーム２が配置してある。
明の基本構成は、アノードガスとカソードガスを隔離す
る仕切板１の上・下にガス流れが直向となる方向に波板
３を配置し、その波板の外形寸法に合わせた寸法でくり
抜かれ、かつ波板部を流れるガスが外部に漏洩するのを
防止できる巾のウエットシールを全周に有し、さらにそ
のウエットシール面の全周にガス通路となるマニホール
ド3aを設けたフレーム２が配置してある。
前述したマニホールド3aは仕切板１にも形成されてお
り、その位置はフレーム２のそれに対応している。ま
た、仕切板１上のフレーム２の高さと仕切板１上の波板
３の高さとの寸法差は約0.7〜0.8mmフレーム２側が高く
なるように管理されている。これにより電極の設置位置
が決められずれることがない。
り、その位置はフレーム２のそれに対応している。ま
た、仕切板１上のフレーム２の高さと仕切板１上の波板
３の高さとの寸法差は約0.7〜0.8mmフレーム２側が高く
なるように管理されている。これにより電極の設置位置
が決められずれることがない。
さらに、ガス流れ面側のガス供給マニホールドおよび
ガス排出マニホールド3aと、それらのマニホールド3aに
隣接する位置に、流路距離の短い波板4,すなわち端部波
板部分が配置してあり、すなわち波板は、この端部波板
部分（波板４）と電極に接触する中部波板部分（波板
３）とに分離されており、この波板４と波板３との間に
それぞれ、ガス拡散溝5aを有している。またガス供給マ
ニホールドおよびガス排出マニホールド3aに隣接した波
板４の上に、フレーム２と波板４の全高ギャップ寸法の
厚みを有する薄板５が配置されており、この薄板５上面
は、フレーム２のウエットシール面高さと同一面となる
ように組み立てられる。
ガス排出マニホールド3aと、それらのマニホールド3aに
隣接する位置に、流路距離の短い波板4,すなわち端部波
板部分が配置してあり、すなわち波板は、この端部波板
部分（波板４）と電極に接触する中部波板部分（波板
３）とに分離されており、この波板４と波板３との間に
それぞれ、ガス拡散溝5aを有している。またガス供給マ
ニホールドおよびガス排出マニホールド3aに隣接した波
板４の上に、フレーム２と波板４の全高ギャップ寸法の
厚みを有する薄板５が配置されており、この薄板５上面
は、フレーム２のウエットシール面高さと同一面となる
ように組み立てられる。
また、この薄板５の巾は前記波板４の巾以下となるよ
うに決定されるが、薄板５上面をウエットシールとして
使用するため、最低でもガスシール可能な寸法となって
いる。以上の各構成部材を真空ロー付などにより、接合
し組み立てる。ロー材はNi系、Co系のロー材を使用する
ことで高温使用に耐える接合が得られる。
うに決定されるが、薄板５上面をウエットシールとして
使用するため、最低でもガスシール可能な寸法となって
いる。以上の各構成部材を真空ロー付などにより、接合
し組み立てる。ロー材はNi系、Co系のロー材を使用する
ことで高温使用に耐える接合が得られる。
第２図に本発明のセパレータを積層電池に組み込んだ
ときの断面図が示されている。電解質板７をアノード
８、カソード９で挾み、さらに本発明のセパレータ６に
より上・下より挾みこんだ単電池12を構成している。こ
の単電池12を積層し、高電圧の燃料電池が得られる。ガ
スの流れは、例えばアドードガス10はセパレータ６の外
周部に設けられたマニホールド3aよりセパレータ６内部
流路に導入されマニホールド隣接の波板４内流路を通
り、ガス拡散溝5aに流れ込む、ここでガス分散が行わ
れ、アノード８と接触する波板３内流路に均一に流れ込
む構成となっている。
ときの断面図が示されている。電解質板７をアノード
８、カソード９で挾み、さらに本発明のセパレータ６に
より上・下より挾みこんだ単電池12を構成している。こ
の単電池12を積層し、高電圧の燃料電池が得られる。ガ
スの流れは、例えばアドードガス10はセパレータ６の外
周部に設けられたマニホールド3aよりセパレータ６内部
流路に導入されマニホールド隣接の波板４内流路を通
り、ガス拡散溝5aに流れ込む、ここでガス分散が行わ
れ、アノード８と接触する波板３内流路に均一に流れ込
む構成となっている。
なお、本実施例によれば、フレーム２に設けられたガ
スマニホールド3aはすべてウエットシール面により個々
にシールされており、ガスシール性が非常に良好であ
り、安定したガス供給・排気が行われる効果があり、さ
らに、マニホールド3aの各セルの入口部で若干の閉塞が
あっても、反応部流路へのガス拡散が行われ、電池性能
を低下させることはない。
スマニホールド3aはすべてウエットシール面により個々
にシールされており、ガスシール性が非常に良好であ
り、安定したガス供給・排気が行われる効果があり、さ
らに、マニホールド3aの各セルの入口部で若干の閉塞が
あっても、反応部流路へのガス拡散が行われ、電池性能
を低下させることはない。
以上説明してきたように本発明によれば、各反応ガス
の流れはフレーム周囲に設けられたマニホールドを通り
各セパレータへ供給され、またマニホールドはそれぞれ
周囲をウエットシールすることができるので、そのシー
ルを充分なものとすることができ、またさらにフレーム
が波板を囲むように枠状に形成されていることから、枠
体を介しての外部へのガスリークは充分に防止されこの
種燃料電池のセパレータを得ることができる。
の流れはフレーム周囲に設けられたマニホールドを通り
各セパレータへ供給され、またマニホールドはそれぞれ
周囲をウエットシールすることができるので、そのシー
ルを充分なものとすることができ、またさらにフレーム
が波板を囲むように枠状に形成されていることから、枠
体を介しての外部へのガスリークは充分に防止されこの
種燃料電池のセパレータを得ることができる。
第１図は、本発明の燃料電池セパレータの一実施例を示
す分解斜視図。 第２図は、本発明のセパレータを積層した場合の要部縦
断側面図。 第３図は、従来のセパレータの分解斜視図。 １……仕切板、２……フレーム、３……波板、3a……マ
ニホールド、４……マニホールド隣接波板、５……薄
板、5a……ガス拡散溝、６……セパレータ、７……電解
質板、８……アノード、９……カソード、12……単電
池。
す分解斜視図。 第２図は、本発明のセパレータを積層した場合の要部縦
断側面図。 第３図は、従来のセパレータの分解斜視図。 １……仕切板、２……フレーム、３……波板、3a……マ
ニホールド、４……マニホールド隣接波板、５……薄
板、5a……ガス拡散溝、６……セパレータ、７……電解
質板、８……アノード、９……カソード、12……単電
池。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高島 正 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭61−248364（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222570（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207252（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】電解質板の一方面にアノードを配し、他方
面にカソードを配してなる単電池を、その両面から挾み
込み、かつアノードガスの流路およびカソードガスの流
路を有する燃料電池用セパレータにおいて、 前記アノードガスとカソードガスを隔離する仕切板と、 該仕切板の上および下に配置されるとともに、その上下
でそれぞれガスの流れが直向するガス流路を有する波板
と、 該波板の周囲にこの波板を囲むように配置されるととも
に、波板のガス流路に対応した一側にガス供給マニホー
ルドを有し、かつ他側にガス排出マニホールドを有する
フレームと、を備え、 前記フレームの高さが、前記波板の高さよりわずかに大
きく形成されるとともに、前記波板は、前記ガス供給マ
ニホールドおよびガス排出マニホールドに隣接する端部
波板部分と電極に接触する中部波板部分とに分離され
て、その分離部分にガス拡散溝が形成され、かつ前記端
部波板部分の上部に、この端部波板部分の高さが前記フ
レームの高さと同一となるように薄板が配置され、かつ
この薄板と波板と前記仕切板とフレームとがNi若しくは
Coロー材にて一体に形成されていることを特徴とする燃
料電池用セパレータ。 - 【請求項２】前記フレームの高さと波板の高さの寸法差
が0.7〜0.8mmである特許請求の範囲第１項記載の燃料電
池用セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000395A JP2554114B2 (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | 燃料電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000395A JP2554114B2 (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | 燃料電池用セパレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183070A JPH01183070A (ja) | 1989-07-20 |
| JP2554114B2 true JP2554114B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=11472620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63000395A Expired - Fee Related JP2554114B2 (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | 燃料電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2554114B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL9300870A (nl) * | 1993-05-19 | 1994-12-16 | Stichting Energie | Brandstofcelconstructie. |
| WO2001059864A1 (fr) * | 2000-02-08 | 2001-08-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pile a combustible electrolytique polymerique |
| ES2377797B1 (es) * | 2010-06-09 | 2013-02-14 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Pila de combustible de placas bipolares con lámina metálica corrugada. |
| GB2494875A (en) * | 2011-09-21 | 2013-03-27 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell assembly |
| KR101664546B1 (ko) * | 2014-06-12 | 2016-10-11 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 셀 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60207252A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-18 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 溶融炭酸塩形燃料電池の電極接合方法 |
| JPH0680590B2 (ja) * | 1985-04-25 | 1994-10-12 | 株式会社東芝 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| JPH0782867B2 (ja) * | 1986-03-24 | 1995-09-06 | 石川島播磨重工業株式会社 | 積層燃料電池 |
| JP2569541B2 (ja) * | 1987-03-30 | 1997-01-08 | 石川島播磨重工業株式会社 | 燃料電池用セパレ−タ |
-
1988
- 1988-01-06 JP JP63000395A patent/JP2554114B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01183070A (ja) | 1989-07-20 |
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