JP2805001B2 - 燃料電池におけるセル集積構造 - Google Patents
燃料電池におけるセル集積構造Info
- Publication number
- JP2805001B2 JP2805001B2 JP7294081A JP29408195A JP2805001B2 JP 2805001 B2 JP2805001 B2 JP 2805001B2 JP 7294081 A JP7294081 A JP 7294081A JP 29408195 A JP29408195 A JP 29408195A JP 2805001 B2 JP2805001 B2 JP 2805001B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- fuel
- plate
- separator
- flow path
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
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)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池における
セル集積構造に関する。
セル集積構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、板状電解質層の一方の面に板状酸
素極を付設しかつ他方の面に板状燃料極を付設し、か
つ、前記板状酸素極を臨ませる酸素含有ガス流路と前記
板状燃料極を臨ませる燃料流路とを区画した燃料電池の
セル構造において、酸素含有ガス流路と燃料流路とを区
画するに、図１０に示すように、板状酸素極２との間に
酸素含有ガス流路ａを仕切形成する酸素極側セパレータ
４Ａを設け、かつ、板状燃料極３との間に燃料流路ｇを
仕切形成する燃料極側セパレータ４Ｂを設けていた。１
は板状電解質層である。そして、上記の如く構成したセ
ルの多数を、導電状態で接続する状態で、積層状態に並
べて集積することにより、燃料電池を構成していた。
素極を付設しかつ他方の面に板状燃料極を付設し、か
つ、前記板状酸素極を臨ませる酸素含有ガス流路と前記
板状燃料極を臨ませる燃料流路とを区画した燃料電池の
セル構造において、酸素含有ガス流路と燃料流路とを区
画するに、図１０に示すように、板状酸素極２との間に
酸素含有ガス流路ａを仕切形成する酸素極側セパレータ
４Ａを設け、かつ、板状燃料極３との間に燃料流路ｇを
仕切形成する燃料極側セパレータ４Ｂを設けていた。１
は板状電解質層である。そして、上記の如く構成したセ
ルの多数を、導電状態で接続する状態で、積層状態に並
べて集積することにより、燃料電池を構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来セ
ル構造では、構造が複雑であり、製作面並びに製作コス
ト面で不利である。又、多数のセルを集積して構成する
燃料電池全体としての構造の複雑化と大型化を招いてい
た。本発明の目的は、セル構造の簡略化を図ると共に、
セルをコンパクトに積層して小型化を図る点にある。
ル構造では、構造が複雑であり、製作面並びに製作コス
ト面で不利である。又、多数のセルを集積して構成する
燃料電池全体としての構造の複雑化と大型化を招いてい
た。本発明の目的は、セル構造の簡略化を図ると共に、
セルをコンパクトに積層して小型化を図る点にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による燃料電池に
おけるセル集積構造の第１特徴構成は、板状電解質層の
一方の面に板状酸素極を付設しかつ他方の面に板状燃料
極を付設し、かつ、前記板状酸素極を臨ませる酸素含有
ガス流路と前記板状燃料極を臨ませる燃料流路とを区画
した燃料電池のセルの複数を、隣り合うセルどうしを導
電状態で接続する状態で、積層状態に配置した構成にお
いて、前記セルを、前記板状酸素極に臨む側に、前記板
状酸素極との間に前記酸素含有ガス流路を形成するセパ
レータを設けることにより構成し、前記セパレータによ
り前記酸素含有ガス流路と仕切られるセル周部空間を前
記燃料流路とし、前記セルの複数を、隣り合うセルにお
いて一方のセルの板状燃料極を他方のセルのセパレータ
に対し対向させた状態で、かつ、隣り合う前記セルどう
しの間の夫々に燃料流路を形成するように間隔を隔てて
積層し、前記セパレータにおける隣接する他のセルに対
向する面を平坦面状に形成し、柔軟性を有する導電性材
により形成されて、対向する前記板状燃料極と前記セパ
レータとを連結するセル間介装体を、隣接するセルの間
に配置した点にある。第２特徴構成は、板状電解質層の
一方の面に板状酸素極を付設しかつ他方の面に板状燃料
極を付設し、かつ、前記板状酸素極を臨ませる酸素含有
ガス流路と前記板状燃料極を臨ませる燃料流路とを区画
した燃料電池のセルの複数を、隣り合うセルどうしを導
電状態で接続する状態で、積層状態に配置した構成にお
いて、前記セルを、前記板状燃料極に臨む側に、前記板
状燃料極との間に前記燃料流路を形成するセパレータを
設けることにより構成し、前記セパレータにより前記燃
料流路と仕切られるセル周部空間を前記酸素含有ガス流
路とし、前記セルの複数を、隣り合うセルにおいて一方
のセルの板状酸素極を他方のセルのセパレータに対し対
向させた状態で、かつ、隣り合う前記セルどうしの間の
夫々に酸素含有ガス流路を形成するように間隔を隔てて
積層し、前記セパレータにおける隣接する他のセルに対
向する面を平坦面状に形成し、柔軟性を有する導電性材
により形成されて、対向する前記板状燃料極と前記セパ
レータとを連結するセル間介装体を、隣接するセルの間
に配置した点にある。第３特徴構成は、上記第１特徴構
成又は第２特徴構成において、前記セパレータがLaCrO3
から成る点にある。第４特徴構成は、上記第１特徴構成
又は第２特徴構成のセル集積構造を有するセル集積群の
複数を並設し、隣り合う前記セル積層群において、積層
段数が対応する箇所の前記セル間介装体どうしを連続さ
せてある点にある。
おけるセル集積構造の第１特徴構成は、板状電解質層の
一方の面に板状酸素極を付設しかつ他方の面に板状燃料
極を付設し、かつ、前記板状酸素極を臨ませる酸素含有
ガス流路と前記板状燃料極を臨ませる燃料流路とを区画
した燃料電池のセルの複数を、隣り合うセルどうしを導
電状態で接続する状態で、積層状態に配置した構成にお
いて、前記セルを、前記板状酸素極に臨む側に、前記板
状酸素極との間に前記酸素含有ガス流路を形成するセパ
レータを設けることにより構成し、前記セパレータによ
り前記酸素含有ガス流路と仕切られるセル周部空間を前
記燃料流路とし、前記セルの複数を、隣り合うセルにお
いて一方のセルの板状燃料極を他方のセルのセパレータ
に対し対向させた状態で、かつ、隣り合う前記セルどう
しの間の夫々に燃料流路を形成するように間隔を隔てて
積層し、前記セパレータにおける隣接する他のセルに対
向する面を平坦面状に形成し、柔軟性を有する導電性材
により形成されて、対向する前記板状燃料極と前記セパ
レータとを連結するセル間介装体を、隣接するセルの間
に配置した点にある。第２特徴構成は、板状電解質層の
一方の面に板状酸素極を付設しかつ他方の面に板状燃料
極を付設し、かつ、前記板状酸素極を臨ませる酸素含有
ガス流路と前記板状燃料極を臨ませる燃料流路とを区画
した燃料電池のセルの複数を、隣り合うセルどうしを導
電状態で接続する状態で、積層状態に配置した構成にお
いて、前記セルを、前記板状燃料極に臨む側に、前記板
状燃料極との間に前記燃料流路を形成するセパレータを
設けることにより構成し、前記セパレータにより前記燃
料流路と仕切られるセル周部空間を前記酸素含有ガス流
路とし、前記セルの複数を、隣り合うセルにおいて一方
のセルの板状酸素極を他方のセルのセパレータに対し対
向させた状態で、かつ、隣り合う前記セルどうしの間の
夫々に酸素含有ガス流路を形成するように間隔を隔てて
積層し、前記セパレータにおける隣接する他のセルに対
向する面を平坦面状に形成し、柔軟性を有する導電性材
により形成されて、対向する前記板状燃料極と前記セパ
レータとを連結するセル間介装体を、隣接するセルの間
に配置した点にある。第３特徴構成は、上記第１特徴構
成又は第２特徴構成において、前記セパレータがLaCrO3
から成る点にある。第４特徴構成は、上記第１特徴構成
又は第２特徴構成のセル集積構造を有するセル集積群の
複数を並設し、隣り合う前記セル積層群において、積層
段数が対応する箇所の前記セル間介装体どうしを連続さ
せてある点にある。
【０００５】〔作用・効果〕 上記第１特徴構成によれば、従来のセル構造に比べ、燃
料流路を単独に仕切形成する燃料極側セパレータが不要
になり、又、上記第２特徴構成によれば、従来のセル構
造に比べ、酸素含有ガス流路を単独に仕切形成する酸素
極側セパレータが不要となる。すなわち、上記第１特徴
構成、及び、上記第２特徴構成のいずれにしても、セル
構造が従来に比して簡略となり、セルの製作面、並び
に、製作コスト面で有利となる。又、ひいては、燃料電
池全体としての構造の簡略化と小型化とを達成し得るよ
うにもなる。又、セパレータは流路を仕切形成するため
のものであると共に、本来的に、電流導出用のセル端子
としても機能するものであるが、上記第１特徴構成で
は、複数のセルの積層群において、隣り合うセルのうち
一方のセルの板状燃料極と、他方のセルにおいてセル端
子として板状酸素極に連結されたセパレータとが、それ
らの間の燃料流路に配置された導電性材より成るセル間
介装体により連結されることで、積層された複数のセル
が、他の専用の電気接続手段を必要とすること無く電気
的に直列に接続される。又、上記第２特徴構成では、複
数のセルの積層群において、隣り合うセルのうち一方の
セルの板状酸素極と、他方のセルにおいてセル端子とし
て板状燃料極に連結されたセパレータとが、それらの間
の酸素含有ガス流路に配置された導電性材より成るセル
間介装体により連結されることで、積層された複数のセ
ルが、他の専用の電気接続手段を必要とすること無く、
電気的に直列に接続される。そして、上記第１及び第２
のいずれの特徴構成においても、これら構成を採用し
て、セルの積層段数を適宜決定することにより、燃料電
池の実用出力電圧として所望の電圧を取り出すことがで
きる。
料流路を単独に仕切形成する燃料極側セパレータが不要
になり、又、上記第２特徴構成によれば、従来のセル構
造に比べ、酸素含有ガス流路を単独に仕切形成する酸素
極側セパレータが不要となる。すなわち、上記第１特徴
構成、及び、上記第２特徴構成のいずれにしても、セル
構造が従来に比して簡略となり、セルの製作面、並び
に、製作コスト面で有利となる。又、ひいては、燃料電
池全体としての構造の簡略化と小型化とを達成し得るよ
うにもなる。又、セパレータは流路を仕切形成するため
のものであると共に、本来的に、電流導出用のセル端子
としても機能するものであるが、上記第１特徴構成で
は、複数のセルの積層群において、隣り合うセルのうち
一方のセルの板状燃料極と、他方のセルにおいてセル端
子として板状酸素極に連結されたセパレータとが、それ
らの間の燃料流路に配置された導電性材より成るセル間
介装体により連結されることで、積層された複数のセル
が、他の専用の電気接続手段を必要とすること無く電気
的に直列に接続される。又、上記第２特徴構成では、複
数のセルの積層群において、隣り合うセルのうち一方の
セルの板状酸素極と、他方のセルにおいてセル端子とし
て板状燃料極に連結されたセパレータとが、それらの間
の酸素含有ガス流路に配置された導電性材より成るセル
間介装体により連結されることで、積層された複数のセ
ルが、他の専用の電気接続手段を必要とすること無く、
電気的に直列に接続される。そして、上記第１及び第２
のいずれの特徴構成においても、これら構成を採用し
て、セルの積層段数を適宜決定することにより、燃料電
池の実用出力電圧として所望の電圧を取り出すことがで
きる。
【０００６】更に、上記第１特徴構成では、セパレータ
により酸素含有ガス流路と仕切られるセル周部空間を燃
料流路とするセルを用いるから、燃料電池におけるセル
積層群の内装空間において、セルの積層個数に相当する
複数の燃料流路を個別に仕切形成する必要を無くすこと
ができ、燃料電池の内部構造を極めて簡略化できる利点
がある。又、上記第２特徴構成では、セパレータにより
燃料流路と仕切られるセル周部空間を酸素含有ガス流路
とするセルを用いるから、燃料電池におけるセル積層群
の内装空間において、セルの積層個数に相当する複数の
酸素含有ガス流路を個別に仕切形成する必要を無くすこ
とができ、上述と同様に燃料電池の内部構造を極めて簡
略化できる利点がある。
により酸素含有ガス流路と仕切られるセル周部空間を燃
料流路とするセルを用いるから、燃料電池におけるセル
積層群の内装空間において、セルの積層個数に相当する
複数の燃料流路を個別に仕切形成する必要を無くすこと
ができ、燃料電池の内部構造を極めて簡略化できる利点
がある。又、上記第２特徴構成では、セパレータにより
燃料流路と仕切られるセル周部空間を酸素含有ガス流路
とするセルを用いるから、燃料電池におけるセル積層群
の内装空間において、セルの積層個数に相当する複数の
酸素含有ガス流路を個別に仕切形成する必要を無くすこ
とができ、上述と同様に燃料電池の内部構造を極めて簡
略化できる利点がある。
【０００７】その上、上記第１及び第２のいずれの特徴
構成構成においても、セル間介装体を柔軟性を有する導
電性材（例えば、フェルト状導電性材）により形成した
ことで、下記 (ｉ), (ii) の如き作用効果、つまり、 (ｉ) セル積層群の製作においてセル間寸法に多少の製
作誤差があったとしても、その製作誤差を柔軟性セル間
介装体の融通的変形により吸収でき、それによって、セ
ル間の電気通路を確実かつ適切に確保し易く、しかも、 (ii) セル積層群において各セルの熱膨張・収縮を柔軟
性セル間介装体の融通的変形により吸収でき、それによ
って、セルの熱膨張・収縮に起因した破損を防止できて
燃料電池の耐久性を向上できるとともに、セルの熱膨張
・収縮にかかわらずセル間の電気通路を確実に確保でき
る、という作用効果を得ることができるのである。 加えて、セパレータにおける隣接する他のセルに対向す
る面を平坦面状に形成して、隣接するセルどうしの間
に、セル間介装体を配置する構成とするから、隣接する
セルの間の間隔を小さくしてコンパクトにセルを積層す
ることにより、集積構造の小型化を図りながらも、隣接
するセルの間の間隔の全幅にわたる、セル積層方向の幅
が大きな状態でセル間介装体を配置できるものとなり、
上述の作用効果を得るためにセル間介装体に要求される
機能、すなわち、融通的変形機能をセル間介装体に充分
に持たせることができるのである。
構成構成においても、セル間介装体を柔軟性を有する導
電性材（例えば、フェルト状導電性材）により形成した
ことで、下記 (ｉ), (ii) の如き作用効果、つまり、 (ｉ) セル積層群の製作においてセル間寸法に多少の製
作誤差があったとしても、その製作誤差を柔軟性セル間
介装体の融通的変形により吸収でき、それによって、セ
ル間の電気通路を確実かつ適切に確保し易く、しかも、 (ii) セル積層群において各セルの熱膨張・収縮を柔軟
性セル間介装体の融通的変形により吸収でき、それによ
って、セルの熱膨張・収縮に起因した破損を防止できて
燃料電池の耐久性を向上できるとともに、セルの熱膨張
・収縮にかかわらずセル間の電気通路を確実に確保でき
る、という作用効果を得ることができるのである。 加えて、セパレータにおける隣接する他のセルに対向す
る面を平坦面状に形成して、隣接するセルどうしの間
に、セル間介装体を配置する構成とするから、隣接する
セルの間の間隔を小さくしてコンパクトにセルを積層す
ることにより、集積構造の小型化を図りながらも、隣接
するセルの間の間隔の全幅にわたる、セル積層方向の幅
が大きな状態でセル間介装体を配置できるものとなり、
上述の作用効果を得るためにセル間介装体に要求される
機能、すなわち、融通的変形機能をセル間介装体に充分
に持たせることができるのである。
【０００８】又、上記第１特徴構成、及び、上記第２特
徴構成のいずれにおいても、セパレータは酸化雰囲気で
ある酸素含有ガス流路と還元雰囲気である燃料流路との
両方に臨むこととなるが、上記第３特徴構成によれば、
高温酸化雰囲気中での耐蝕性、及び、高温還元雰囲気中
での耐蝕性のいずれにも優れているLaCrO3によりセパレ
ータを形成するので、酸化及び還元の両方に対して高い
耐久性をセルに備えさせることができる。又、上記第４
特徴構成によれば、積層段数が対応する箇所のセル間介
装体どうしを連続させることにより、隣り合うセル積層
群どうしは電気的に並列に接続される。つまり、この構
成を採用して並列接続するセル積層群の並設数を適宜決
定することにより、燃料電池の容量を所望の量とするこ
とができる。
徴構成のいずれにおいても、セパレータは酸化雰囲気で
ある酸素含有ガス流路と還元雰囲気である燃料流路との
両方に臨むこととなるが、上記第３特徴構成によれば、
高温酸化雰囲気中での耐蝕性、及び、高温還元雰囲気中
での耐蝕性のいずれにも優れているLaCrO3によりセパレ
ータを形成するので、酸化及び還元の両方に対して高い
耐久性をセルに備えさせることができる。又、上記第４
特徴構成によれば、積層段数が対応する箇所のセル間介
装体どうしを連続させることにより、隣り合うセル積層
群どうしは電気的に並列に接続される。つまり、この構
成を採用して並列接続するセル積層群の並設数を適宜決
定することにより、燃料電池の容量を所望の量とするこ
とができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に実施例を図面に基づいて説明
する。図１ないし図４は燃料電池のセル（単セル）構造
を示し、板状電解質層の一例としての薄膜電解質層１の
一方の面に板状空気極の一例としての薄膜空気極（酸素
極) ２を貼設し、かつ、他方の面に板状燃料極の一例と
しての薄膜燃料極３を貼設し、もって、３層膜構造の起
電部を構成してある。そして、薄膜セパレータ４を空気
極２に対向配置した状態で起電部に付設し、セパレータ
４と空気極２との間の間隙を空気流路（酸素含有ガス流
路) ａとしてある。セパレータ４の両側縁部には、対向
する空気極２の両側縁部に連結させる帯状突起４ａを一
体形成してあり、これら帯状突起４ａにより空気流路ａ
の両側縁を閉塞することで、空気流路ａの流路方向視に
おいてセルの周部全体を空気流路ａとは仕切られた燃料
流路ｇとするようにしてある。
する。図１ないし図４は燃料電池のセル（単セル）構造
を示し、板状電解質層の一例としての薄膜電解質層１の
一方の面に板状空気極の一例としての薄膜空気極（酸素
極) ２を貼設し、かつ、他方の面に板状燃料極の一例と
しての薄膜燃料極３を貼設し、もって、３層膜構造の起
電部を構成してある。そして、薄膜セパレータ４を空気
極２に対向配置した状態で起電部に付設し、セパレータ
４と空気極２との間の間隙を空気流路（酸素含有ガス流
路) ａとしてある。セパレータ４の両側縁部には、対向
する空気極２の両側縁部に連結させる帯状突起４ａを一
体形成してあり、これら帯状突起４ａにより空気流路ａ
の両側縁を閉塞することで、空気流路ａの流路方向視に
おいてセルの周部全体を空気流路ａとは仕切られた燃料
流路ｇとするようにしてある。
【００１０】セパレータ４は、空気流路ａを仕切形成す
るものであるとともに、空気流路ａに臨む空気極２から
電流を導出するためのセル端子を兼ねており、空気流路
ａには、セパレータ４と空気極２とを部分的に連結する
帯状導電体３の複数を空気流路ａの流路方向に沿う平行
姿勢で分散配置してあり、これら帯状導電体５によりセ
パレータ４と空気極２とを複数箇所で連結することで、
空気極２とセパレータ４との間の電流通路を面積的に大
きく確保するようにしてある。帯状導電体５には、空気
流路ａ中における耐蝕性、すなわち、酸化雰囲気に対す
る耐蝕性を確保する観点からLaMnO3を適用してあり、
又、セルの製作誤差（空気極２とセパレータ４との離間
寸法誤差）を吸収させるとともに、空気極２とセパレー
タ４との熱膨張差を吸収させる観点からLaMnO3のフェル
ト状材を適用してある。一方、内部の空気流路ａと周部
の燃料流路ｇとの両方に臨むセパレータ４には、酸化雰
囲気に対する耐蝕性と還元雰囲気に対する耐蝕性との両
方を確保し、かつ、セル端子として高い導電性を必要と
する観点からLaCrO3の薄膜を適用してあり、又、空気極
２にはLaMnO3の薄膜を、燃料極３にはNiとZrO2とのサー
メットの薄膜を夫々適用してある。電解質層１には、機
械的強度を確保する観点から３モルパーセント程度のYt
を固溶させた正方晶のZrO2の薄膜を適用してあり、この
電解質層１を芯材とする状態で、薄膜積層構造のセルの
全体の機械的強度を確保するようにしてある。
るものであるとともに、空気流路ａに臨む空気極２から
電流を導出するためのセル端子を兼ねており、空気流路
ａには、セパレータ４と空気極２とを部分的に連結する
帯状導電体３の複数を空気流路ａの流路方向に沿う平行
姿勢で分散配置してあり、これら帯状導電体５によりセ
パレータ４と空気極２とを複数箇所で連結することで、
空気極２とセパレータ４との間の電流通路を面積的に大
きく確保するようにしてある。帯状導電体５には、空気
流路ａ中における耐蝕性、すなわち、酸化雰囲気に対す
る耐蝕性を確保する観点からLaMnO3を適用してあり、
又、セルの製作誤差（空気極２とセパレータ４との離間
寸法誤差）を吸収させるとともに、空気極２とセパレー
タ４との熱膨張差を吸収させる観点からLaMnO3のフェル
ト状材を適用してある。一方、内部の空気流路ａと周部
の燃料流路ｇとの両方に臨むセパレータ４には、酸化雰
囲気に対する耐蝕性と還元雰囲気に対する耐蝕性との両
方を確保し、かつ、セル端子として高い導電性を必要と
する観点からLaCrO3の薄膜を適用してあり、又、空気極
２にはLaMnO3の薄膜を、燃料極３にはNiとZrO2とのサー
メットの薄膜を夫々適用してある。電解質層１には、機
械的強度を確保する観点から３モルパーセント程度のYt
を固溶させた正方晶のZrO2の薄膜を適用してあり、この
電解質層１を芯材とする状態で、薄膜積層構造のセルの
全体の機械的強度を確保するようにしてある。
【００１１】図５及び図６は上述のセル構造を有するセ
ルＳの複数を集積した燃料電池におけるセル集積構造を
示し、隣り合うセルＳにおいて一方のセルＳの燃料極３
を他方のセルＳのセパレータ４に対向させた状態で、か
つ、隣り合うセルＳどうしの間の夫々に燃料流路ｇを形
成するように間隔を隔てた状態で、そして、それら対向
する燃料極３とセパレータ４とを部分的に連結する帯状
のセル間介装体６を隣り合うセル間の夫々に分散配置し
た状態で、複数のセルＳを積層し、セル間介装体６によ
り形成されるセル間の間隙夫々を燃料流路ｇとしてあ
る。また、図１乃至図４に示すように、セパレータ４に
おける隣接する他のセルＳに対向する面が平坦面状に形
成されており、そのように形成されたセパレータ４と対
向する燃料極３との間に、前記セル間介装体６が配置さ
れるようになっている。
ルＳの複数を集積した燃料電池におけるセル集積構造を
示し、隣り合うセルＳにおいて一方のセルＳの燃料極３
を他方のセルＳのセパレータ４に対向させた状態で、か
つ、隣り合うセルＳどうしの間の夫々に燃料流路ｇを形
成するように間隔を隔てた状態で、そして、それら対向
する燃料極３とセパレータ４とを部分的に連結する帯状
のセル間介装体６を隣り合うセル間の夫々に分散配置し
た状態で、複数のセルＳを積層し、セル間介装体６によ
り形成されるセル間の間隙夫々を燃料流路ｇとしてあ
る。また、図１乃至図４に示すように、セパレータ４に
おける隣接する他のセルＳに対向する面が平坦面状に形
成されており、そのように形成されたセパレータ４と対
向する燃料極３との間に、前記セル間介装体６が配置さ
れるようになっている。
【００１２】セル間介装体６は導電性材により形成して
あり、セル間に燃料流路ｇを形成するためのセル間介装
体６を利用して対向する一方のセルＳの燃料極３と他方
のセルＳのセパレータ４とを電気的にも接続すること
で、積層した複数のセルＳを他の専用の電気接続手段を
必要とすること無く電気的に直列接続してある。そし
て、この構成を採用してセルＳの積層段数を適宜決定す
ることにより出力電圧を所望の電圧とするのである。更
に、セル間介装体６はフェルト状質の導電性材により形
成してあり、これによって、セル積層群の製作誤差（セ
ル間寸法の製作誤差）やセルＳの熱膨張・収縮をフェル
ト状質のセル間介装体６に吸収させるようにしてある。
又、セル間介装体６の具体的材質としては、還元雰囲気
に対する耐蝕性を確保する観点からNiのフェルト状材を
適用してある。セルＳは、各セルＳの空気流路ａを同じ
向きに向けた姿勢で積層してあり、これに対し、互いに
平行姿勢でセル間に分散配置する帯状のセル間介装体６
はセルＳの空気流路ａとは直交する姿勢に配置してあ
る。
あり、セル間に燃料流路ｇを形成するためのセル間介装
体６を利用して対向する一方のセルＳの燃料極３と他方
のセルＳのセパレータ４とを電気的にも接続すること
で、積層した複数のセルＳを他の専用の電気接続手段を
必要とすること無く電気的に直列接続してある。そし
て、この構成を採用してセルＳの積層段数を適宜決定す
ることにより出力電圧を所望の電圧とするのである。更
に、セル間介装体６はフェルト状質の導電性材により形
成してあり、これによって、セル積層群の製作誤差（セ
ル間寸法の製作誤差）やセルＳの熱膨張・収縮をフェル
ト状質のセル間介装体６に吸収させるようにしてある。
又、セル間介装体６の具体的材質としては、還元雰囲気
に対する耐蝕性を確保する観点からNiのフェルト状材を
適用してある。セルＳは、各セルＳの空気流路ａを同じ
向きに向けた姿勢で積層してあり、これに対し、互いに
平行姿勢でセル間に分散配置する帯状のセル間介装体６
はセルＳの空気流路ａとは直交する姿勢に配置してあ
る。
【００１３】すなわち、セル間介装体６の長手方向視に
おいてセル積層群の両側部に、各空気流路ａに連通する
ヘッダー的な空気供給室と空気排出室とを振分けて配置
形成するようにしてあり、これに対し、セル間夫々の燃
料流路ｇはセル間介装体６の長手方向に沿う方向の流路
とするようにしてある。尚、セル間夫々の燃料流路ｇは
セルＳにおける空気流路ａの流路方向視においてセル積
層群の両側部で互いに連通する一連の流路とする。換言
すれば、燃料電池におけるセル積層群の内装空間におい
て、セルＳの積層個数に相当する複数の燃料流路を個別
に仕切形成することを不要とするのであり、これによっ
て、燃料電池の内部構造の簡略化を図るのである。
おいてセル積層群の両側部に、各空気流路ａに連通する
ヘッダー的な空気供給室と空気排出室とを振分けて配置
形成するようにしてあり、これに対し、セル間夫々の燃
料流路ｇはセル間介装体６の長手方向に沿う方向の流路
とするようにしてある。尚、セル間夫々の燃料流路ｇは
セルＳにおける空気流路ａの流路方向視においてセル積
層群の両側部で互いに連通する一連の流路とする。換言
すれば、燃料電池におけるセル積層群の内装空間におい
て、セルＳの積層個数に相当する複数の燃料流路を個別
に仕切形成することを不要とするのであり、これによっ
て、燃料電池の内部構造の簡略化を図るのである。
【００１４】図５及び図６は１組のセル積層群について
のセル積層形態を示したものであるが、燃料電池を構成
するにあたり上述の如き構成のセル積層群ＮＳを並設す
る場合には、第７図に示すように、隣り合うセル積層群
ＮＳにおいて、積層段数が対応する箇所のセル間介装体
６どうしを連続させることが考えられる。すなわち、フ
ェルト状質の導電性材から成るセル間介装体６はセル積
層群ＮＳ中において隣り合うセルＳどうしを電気的に直
列に接続する機能を有するが、並設したセル積層群ＮＳ
の隣り合うものどうしにおいて積層段数が対応する箇所
のセル間介装体６どうしを連続させることにより、それ
らセル間介装体６を利用して隣り合うセル積層群ＮＳど
うしを電気的に並列に接続するのであり、この構成を採
用して並列接続するセル積層群ＮＳの並設数を適宜決定
すれば所望の容量の燃料電池を構成することができる。
のセル積層形態を示したものであるが、燃料電池を構成
するにあたり上述の如き構成のセル積層群ＮＳを並設す
る場合には、第７図に示すように、隣り合うセル積層群
ＮＳにおいて、積層段数が対応する箇所のセル間介装体
６どうしを連続させることが考えられる。すなわち、フ
ェルト状質の導電性材から成るセル間介装体６はセル積
層群ＮＳ中において隣り合うセルＳどうしを電気的に直
列に接続する機能を有するが、並設したセル積層群ＮＳ
の隣り合うものどうしにおいて積層段数が対応する箇所
のセル間介装体６どうしを連続させることにより、それ
らセル間介装体６を利用して隣り合うセル積層群ＮＳど
うしを電気的に並列に接続するのであり、この構成を採
用して並列接続するセル積層群ＮＳの並設数を適宜決定
すれば所望の容量の燃料電池を構成することができる。
【００１５】〔別実施形態〕次に別実施形態を列記す
る。 (イ) セル構造として図８に示すように、板状電解質層
１、板状空気極（酸素極)２、及び、板状燃料極３から
成る３層構造の起電部に対して、板状燃料極３の両側縁
部に対する各別の連結部４ａを有し、かつ、それら連結
部４ａどうしの間で板状燃料極３との間に燃料流路ｇを
形成するセパレータ４を設け、そして、そのセパレータ
４により燃料流路ｇと仕切られるセル周部空間を酸素含
有ガス流路ａとするようにしても良い。尚、図８におい
て５は、燃料流路ｇに配置されてセパレータ４と燃料極
３とを部分的に連結する柔軟性導電体（例えば、Niのフ
ェルト状材）である。
る。 (イ) セル構造として図８に示すように、板状電解質層
１、板状空気極（酸素極)２、及び、板状燃料極３から
成る３層構造の起電部に対して、板状燃料極３の両側縁
部に対する各別の連結部４ａを有し、かつ、それら連結
部４ａどうしの間で板状燃料極３との間に燃料流路ｇを
形成するセパレータ４を設け、そして、そのセパレータ
４により燃料流路ｇと仕切られるセル周部空間を酸素含
有ガス流路ａとするようにしても良い。尚、図８におい
て５は、燃料流路ｇに配置されてセパレータ４と燃料極
３とを部分的に連結する柔軟性導電体（例えば、Niのフ
ェルト状材）である。
【００１６】(ロ) セル構造において、板状電解質層１、
板状空気極（酸素極) ２、板状燃料極３、並びに、セパ
レータ４の夫々には、前述実施例で示した材質の以外に
も種々の材質を適用できる。 (ハ) セル集積構造として、前述(イ) 項に記載のセル構造
を有するセルＳの複数を、図９に示すように、隣り合う
セルＳにおいて一方のセルＳの空気極（酸素極)２を他
方のセルＳのセパレータ４に対し対向させた状態で、か
つ、隣り合うセルＳどうしの間の夫々に空気流路ｇを形
成するように間隔を隔てた状態で、そして、それら対向
する空気極（酸素極) ２とセパレータ４とを部分的に連
結するセル間介装体６を隣り合うセル間において分散配
置した状態で積層し、そして、セル間介装体６を柔軟性
を有する導電性材（例えば、フェルト状導電材）により
形成し、隣り合うセルＳどうしの間の間隙夫々を空気流
路（酸素含有ガス流路) ａとしても良い。また、図８に
示すように、セパレータ４における隣接する他のセルＳ
に対向する面が平坦面状に形成されており、そのように
形成されたセパレータ４と対向する空気極２との間に、
前記セル間介装体６が配置されるようになっている。 尚、この場合、セル間介装体６には酸化雰囲気に対する
耐蝕性の高いもの（例えば、LaMnO3のフェルト状材やLa
CrO3のフェルト状材）を適用することが好ましい。
板状空気極（酸素極) ２、板状燃料極３、並びに、セパ
レータ４の夫々には、前述実施例で示した材質の以外に
も種々の材質を適用できる。 (ハ) セル集積構造として、前述(イ) 項に記載のセル構造
を有するセルＳの複数を、図９に示すように、隣り合う
セルＳにおいて一方のセルＳの空気極（酸素極)２を他
方のセルＳのセパレータ４に対し対向させた状態で、か
つ、隣り合うセルＳどうしの間の夫々に空気流路ｇを形
成するように間隔を隔てた状態で、そして、それら対向
する空気極（酸素極) ２とセパレータ４とを部分的に連
結するセル間介装体６を隣り合うセル間において分散配
置した状態で積層し、そして、セル間介装体６を柔軟性
を有する導電性材（例えば、フェルト状導電材）により
形成し、隣り合うセルＳどうしの間の間隙夫々を空気流
路（酸素含有ガス流路) ａとしても良い。また、図８に
示すように、セパレータ４における隣接する他のセルＳ
に対向する面が平坦面状に形成されており、そのように
形成されたセパレータ４と対向する空気極２との間に、
前記セル間介装体６が配置されるようになっている。 尚、この場合、セル間介装体６には酸化雰囲気に対する
耐蝕性の高いもの（例えば、LaMnO3のフェルト状材やLa
CrO3のフェルト状材）を適用することが好ましい。
【００１７】(ニ) 又、上述(ハ) 項の構成を有するセル積
層群の複数を並設し、隣り合うセル積層群において、積
層段数が対応する箇所のセル間介装体どうしを連続させ
るようにしても良い。 (ホ) 酸化剤としては空気を適用する以外に、酸素や酸素
富化空気等を適用でき、それらを総称して酸素含有ガス
と称する。又、還元剤としての燃料にも種々のものを適
用できる。
層群の複数を並設し、隣り合うセル積層群において、積
層段数が対応する箇所のセル間介装体どうしを連続させ
るようにしても良い。 (ホ) 酸化剤としては空気を適用する以外に、酸素や酸素
富化空気等を適用でき、それらを総称して酸素含有ガス
と称する。又、還元剤としての燃料にも種々のものを適
用できる。
【００１８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構造に限定されるものではない。
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構造に限定されるものではない。
【図１】セル構造を示す正面図
【図２】セル構造を示す一部破断側面図
【図３】セル構造を示す一部破断平面図
【図４】セル構造を示す分解斜視図
【図５】集積構造を示す正面図
【図６】集積構造を示す側面図
【図７】セル積層群を並設したセル集積構造を示す正面
図
図
【図８】別実施例のセル構造を示す一部破断斜視図
【図９】別実施例のセル集積構造を示す斜視図
【図１０】従来のセル構造を示す分解斜視図
１ 板状電解質層 ２ 板状酸素極 ３ 板状燃料極 ４ セパレータ ４ａ 連結部 ６ セル間介装体 ａ 酸素含有ガス流路 ｇ 燃料流路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/02 H01M 8/08 - 8/24
Claims (4)
- 【請求項１】 板状電解質層（１）の一方の面に板状酸
素極（２）を付設しかつ他方の面に板状燃料極（３）を
付設し、かつ、前記板状酸素極（２）を臨ませる酸素含
有ガス流路（ａ）と前記板状燃料極（３）を臨ませる燃
料流路（ｇ）とを区画した燃料電池のセル（Ｓ）の複数
を、隣り合うセル（Ｓ）どうしを導電状態で接続する状
態で、積層状態に配置した燃料電池におけるセル集積構
造であって、 前記セル（Ｓ）を、前記板状酸素極（２）に臨む側に、
前記板状酸素極（２）との間に前記酸素含有ガス流路
（ａ）を形成するセパレータ（４）を設けることにより
構成し、前記セパレータ（４）により前記酸素含有ガス
流路（ａ）と仕切られるセル周部空間を前記燃料流路
（ｇ）とし、 前記セル（Ｓ）の複数を、隣り合うセル（Ｓ）において
一方のセル（Ｓ）の板状燃料極（３）を他方のセル
（Ｓ）のセパレータ（４）に対し対向させた状態で、か
つ、隣り合う前記セル（Ｓ）どうしの間の夫々に燃料流
路（ｇ）を形成するように間隔を隔てて積層し、 前記セパレータ（４）における隣接する他のセル（Ｓ）
に対向する面を平坦面状に形成し、柔軟性を有する導電
性材により形成されて、対向する前記板状燃料極（３）
と前記セパレータ（４）とを連結するセル間介装体
（６）を、隣接するセル（Ｓ）の間に配置した燃料電池
におけるセル集積構造。 - 【請求項２】 板状電解質層（１）の一方の面に板状酸
素極（２）を付設しかつ他方の面に板状燃料極（３）を
付設し、かつ、前記板状酸素極（２）を臨ませる酸素含
有ガス流路（ａ）と前記板状燃料極（３）を臨ませる燃
料流路（ｇ）とを区画した燃料電池のセル（Ｓ）の複数
を、隣り合うセル（Ｓ）どうしを導電状態で接続する状
態で、積層状態に配置した燃料電池におけるセル集積構
造であって、 前記セル（Ｓ）を、前記板状燃料極（３）に臨む側に、
前記板状燃料極（３）との間に前記燃料流路（ｇ）を形
成するセパレータ（４）を設けることにより構成し、前
記セパレータ（４）により前記燃料流路（ｇ）と仕切ら
れるセル周部空間を前記酸素含有ガス流路（ａ）とし、 前記セル（Ｓ）の複数を、隣り合うセル（Ｓ）において
一方のセル（Ｓ）の板状酸素極（２）を他方のセル
（Ｓ）のセパレータ（４）に対し対向させた状態で、か
つ、隣り合う前記セル（Ｓ）どうしの間の夫々に酸素含
有ガス流路（ａ）を形成するように間隔を隔てて積層
し、 前記セパレータ（４）における隣接する他のセル（Ｓ）
に対向する面を平坦面状に形成し、柔軟性を有する導電
性材により形成されて、対向する前記板状燃料極（３）
と前記セパレータ（４）とを連結するセル間介装体
（６）を、隣接するセル（Ｓ）の間に配置した燃料電池
におけるセル集積構造。 - 【請求項３】 前記セパレータ（４）がLaCrO3から成る
請求項１又は２記載の燃料電池におけるセル集積構造。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の燃料電池における
セル集積構造を有するセル集積群（ＮＳ）の複数を並設
し、隣り合う前記セル積層群（ＮＳ）において、積層段
数が対応する箇所の前記セル間介装体（６）どうしを連
続させてある燃料電池におけるセル集積構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7294081A JP2805001B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 燃料電池におけるセル集積構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7294081A JP2805001B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 燃料電池におけるセル集積構造 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63258282A Division JPH0687420B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 燃料電池におけるセル集積構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213033A JPH08213033A (ja) | 1996-08-20 |
| JP2805001B2 true JP2805001B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=17803046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7294081A Expired - Lifetime JP2805001B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 燃料電池におけるセル集積構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2805001B2 (ja) |
-
1995
- 1995-11-13 JP JP7294081A patent/JP2805001B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08213033A (ja) | 1996-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2966548B2 (ja) | 燃料電池 | |
| US4510212A (en) | Solid oxide fuel cell having compound cross flow gas patterns | |
| CA1231127A (en) | Solid oxide fuel cell having monolithic cross flow core and manifolding | |
| US4476197A (en) | Integral manifolding structure for fuel cell core having parallel gas flow | |
| KR100534677B1 (ko) | 연료 전지 | |
| JP3101464B2 (ja) | 燃料電池 | |
| EP0307462A4 (en) | SOLID OXIDE FUEL CELL COMPRISING A MONOLITHIC CORE. | |
| JP4828841B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP3007814B2 (ja) | 燃料電池 | |
| US5286579A (en) | Fuel cell | |
| EP0692836B1 (en) | Solid oxide electrolyte fuel cell | |
| JPH0660905A (ja) | 集合化燃料電池 | |
| JP3674921B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2805001B2 (ja) | 燃料電池におけるセル集積構造 | |
| JP2004503912A (ja) | 電池、特に平板状電池 | |
| JPH11273706A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH0227670A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH02197055A (ja) | 燃料電池のセル構造 | |
| JPH0687420B2 (ja) | 燃料電池におけるセル集積構造 | |
| JP2005317241A (ja) | 支持膜式固体酸化物形燃料電池スタック及びその作製方法 | |
| JPH0613099A (ja) | 燃料電池 | |
| CN1186843C (zh) | 用于固体氧化物燃料电池叠堆的改进设计 | |
| JPH0529000A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH04121967A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP4141555B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池アセンブリ及び固体電解質型燃料電池モジュール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070724 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070724 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090724 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090724 Year of fee payment: 11 |