JP3072032B2 - 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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- JP3072032B2 JP3072032B2 JP7217537A JP21753795A JP3072032B2 JP 3072032 B2 JP3072032 B2 JP 3072032B2 JP 7217537 A JP7217537 A JP 7217537A JP 21753795 A JP21753795 A JP 21753795A JP 3072032 B2 JP3072032 B2 JP 3072032B2
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- cathode
- mask
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
-
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0223—Composites
- H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料の有する化学エネル
ギーを電気エネルギーに直接変換する燃料電池用のセパ
レータに係わり、更に詳しくは、溶融炭酸塩型燃料電池
用の平行流内部マニホールド型セパレータに関するもの
である。
ギーを電気エネルギーに直接変換する燃料電池用のセパ
レータに係わり、更に詳しくは、溶融炭酸塩型燃料電池
用の平行流内部マニホールド型セパレータに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池（図６Ａ）は、薄
い平板状の電解質板（タイル）１を燃料極（アノード）
２と空気極（カソード）３の平板状の電極で挟んだ単セ
ル４と、導電性のバイポーラプレート（セパレータ）５
とからなる。セパレータ５は、単セル１では電圧が低い
（０．８Ｖ程度）ため、これを多段に積層した電池とす
るために用いられる。積層した電池をスタックと呼ぶ。
い平板状の電解質板（タイル）１を燃料極（アノード）
２と空気極（カソード）３の平板状の電極で挟んだ単セ
ル４と、導電性のバイポーラプレート（セパレータ）５
とからなる。セパレータ５は、単セル１では電圧が低い
（０．８Ｖ程度）ため、これを多段に積層した電池とす
るために用いられる。積層した電池をスタックと呼ぶ。
【０００３】スタック内の各セルの両面への燃料ガス
（アノードガス）６と酸化ガス（カソードガス）７の供
給方式には、図６Ｂに示すように、直交流（ａ）と平行
流（並流（ｂ）と向流（ｃ））があるが、燃料電池のプ
ロセスガス（アノードガス、カソードガス）による冷
却、およびセパレータに生じる熱応力の点から平行流、
特に並流（ｂ）が有利であると考えられている。
（アノードガス）６と酸化ガス（カソードガス）７の供
給方式には、図６Ｂに示すように、直交流（ａ）と平行
流（並流（ｂ）と向流（ｃ））があるが、燃料電池のプ
ロセスガス（アノードガス、カソードガス）による冷
却、およびセパレータに生じる熱応力の点から平行流、
特に並流（ｂ）が有利であると考えられている。
【０００４】更に、スタック内の各セルにプロセスガス
を供給する手段として、図６Ｃに示すように、スタック
の側面から直接プロセスガスを供給する外部マニホール
ド方式（ａ）と、セパレータ自体に垂直な貫通マニホー
ルド８を備え、このマニホールドを介して各セルにプロ
セスガスを供給する内部マニホールド方式（ｂ）とがあ
るが、スタックの高さ変化やスタック側面の凹凸の影響
を受けない点で、内部マニホールド方式が優れていると
考えられている。
を供給する手段として、図６Ｃに示すように、スタック
の側面から直接プロセスガスを供給する外部マニホール
ド方式（ａ）と、セパレータ自体に垂直な貫通マニホー
ルド８を備え、このマニホールドを介して各セルにプロ
セスガスを供給する内部マニホールド方式（ｂ）とがあ
るが、スタックの高さ変化やスタック側面の凹凸の影響
を受けない点で、内部マニホールド方式が優れていると
考えられている。
【０００５】本発明はかかる平行流内部マニホールド型
セパレータに関するものである。
セパレータに関するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように燃料電
池用セパレータは、アノードガスとカソードガスを仕
切る仕切板、各セルを接続する電流コレクタ、各セ
ルにアノードガスとカソードガスをそれぞれ供給するガ
スマニホールド、等の複数の機能をになっており、約
７００℃以上の高温に耐える耐熱性、腐食性の高い溶
融炭酸塩に耐える耐食性、溶融した炭酸塩を含む電解
質板（タイル）により、セパレータ間にウェットシール
を形成する平面精度と柔軟性、電池の内部抵抗を下げ
る低い電気抵抗、等が要求される。かかるセパレータは
当初は、機械加工により製作されていたが、燃料電池に
よる発電コストの低減のため、セパレータの大幅なコス
トダウンが要望されている。
池用セパレータは、アノードガスとカソードガスを仕
切る仕切板、各セルを接続する電流コレクタ、各セ
ルにアノードガスとカソードガスをそれぞれ供給するガ
スマニホールド、等の複数の機能をになっており、約
７００℃以上の高温に耐える耐熱性、腐食性の高い溶
融炭酸塩に耐える耐食性、溶融した炭酸塩を含む電解
質板（タイル）により、セパレータ間にウェットシール
を形成する平面精度と柔軟性、電池の内部抵抗を下げ
る低い電気抵抗、等が要求される。かかるセパレータは
当初は、機械加工により製作されていたが、燃料電池に
よる発電コストの低減のため、セパレータの大幅なコス
トダウンが要望されている。
【０００７】かかる要望を実現するために、本願出願人
は、連続してコの字状に折り曲げたコルゲート材を用
い、このコルゲート材を平板状のセンタープレートの両
面に張り付けて流路を形成するセパレータを創案し、出
願した（特開平６−４４９８０号）。コルゲート材を用
いたこのセパレータ（以下、単にコルゲートセパレータ
と呼ぶ）は、センタープレートとマスクプレートの間
に、可撓性のコルゲート材が介在するだけなので、セパ
レータ全体が柔軟性があり、かつ平面精度を高く保持す
ることができる特徴があり、かつ適切な材料を用いるこ
とにより、上述した耐熱性、耐食性、低電気抵抗等を満
たすことができる。
は、連続してコの字状に折り曲げたコルゲート材を用
い、このコルゲート材を平板状のセンタープレートの両
面に張り付けて流路を形成するセパレータを創案し、出
願した（特開平６−４４９８０号）。コルゲート材を用
いたこのセパレータ（以下、単にコルゲートセパレータ
と呼ぶ）は、センタープレートとマスクプレートの間
に、可撓性のコルゲート材が介在するだけなので、セパ
レータ全体が柔軟性があり、かつ平面精度を高く保持す
ることができる特徴があり、かつ適切な材料を用いるこ
とにより、上述した耐熱性、耐食性、低電気抵抗等を満
たすことができる。
【０００８】しかし、かかるコルゲートセパレータは、
コルゲート材を種々の形状に切断する必要があり、かつ
多数の形状の異なるコルゲート材をセンタープレートの
両面に張り付ける必要があり、この切断と張り付けに、
費用と時間がかかり大量生産と大幅なコストダウンが本
質的に困難である問題点があった。また、かかるコルゲ
ートセパレータは、反応部の周囲にウェットシールを形
成するために、反応部以外のマスクプレートの下にもコ
ルゲート材を挿入する必要があり、この部分のコルゲー
ト材を通るガス流により、反応部以外に流れるバイパス
流が発生し、反応ガスの利用率が低下し、かつ流配性能
が低下する問題点があった。更に、このバイパス流を防
止するために、流れを阻止する防止板等を挿入する等の
対策が講じられるが、構造が更に複雑化して生産性が悪
化し、大量生産と大幅なコストダウンが益々困難になる
問題点があった。
コルゲート材を種々の形状に切断する必要があり、かつ
多数の形状の異なるコルゲート材をセンタープレートの
両面に張り付ける必要があり、この切断と張り付けに、
費用と時間がかかり大量生産と大幅なコストダウンが本
質的に困難である問題点があった。また、かかるコルゲ
ートセパレータは、反応部の周囲にウェットシールを形
成するために、反応部以外のマスクプレートの下にもコ
ルゲート材を挿入する必要があり、この部分のコルゲー
ト材を通るガス流により、反応部以外に流れるバイパス
流が発生し、反応ガスの利用率が低下し、かつ流配性能
が低下する問題点があった。更に、このバイパス流を防
止するために、流れを阻止する防止板等を挿入する等の
対策が講じられるが、構造が更に複雑化して生産性が悪
化し、大量生産と大幅なコストダウンが益々困難になる
問題点があった。
【０００９】本発明は、かかる問題を解決するために創
案されたものである。すなわち本発明の目的は、柔軟性
があり、平面精度が高く、かつ大量生産が可能で大幅な
コストダウンができる燃料電池用セパレータを提供する
ことにある。更に、本発明の別の目的は、生産性や大幅
なコストダウンに反することなく、反応部以外に流れる
バイパス流を大幅に低減できる燃料電池用セパレータを
提供することにある。
案されたものである。すなわち本発明の目的は、柔軟性
があり、平面精度が高く、かつ大量生産が可能で大幅な
コストダウンができる燃料電池用セパレータを提供する
ことにある。更に、本発明の別の目的は、生産性や大幅
なコストダウンに反することなく、反応部以外に流れる
バイパス流を大幅に低減できる燃料電池用セパレータを
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、それぞ
れほぼ矩形平板状のカソードマスク、カソードコレク
タ、センタープレート、アノードコレクタ、及びアノー
ドマスクを構成部品とし、これらが順次積層された燃料
電池用セパレータであって、前記各構成部品は、対向す
る２辺に沿ってそれぞれ複数のカソードガス用貫通孔と
アノードガス用貫通孔を有し、カソードマスクとアノー
ドマスクは、中央部にそれぞれ電極を収容する開口を有
し、カソードコレクタとアノードコレクタは、少なくと
も前記開口に対応する位置に多数の貫通孔を有し、セン
タープレートは、アノード及びカソードを支持する複数
の電極凹凸部と、カソードマスク及びアノードマスクを
支持する複数のマスク凹凸部とを有し、前記センタープ
レート、アノードマスク、及びカソードマスクのセパレ
ータ外周部と、センタープレート及びカソードマスクの
アノードガス用貫通孔の内端部と、センタープレート及
びアノードマスクのカソードガス用貫通孔の内端部が、
それぞれ互いに気密に連結されている、ことを特徴とす
る燃料電池用セパレータが提供される。
れほぼ矩形平板状のカソードマスク、カソードコレク
タ、センタープレート、アノードコレクタ、及びアノー
ドマスクを構成部品とし、これらが順次積層された燃料
電池用セパレータであって、前記各構成部品は、対向す
る２辺に沿ってそれぞれ複数のカソードガス用貫通孔と
アノードガス用貫通孔を有し、カソードマスクとアノー
ドマスクは、中央部にそれぞれ電極を収容する開口を有
し、カソードコレクタとアノードコレクタは、少なくと
も前記開口に対応する位置に多数の貫通孔を有し、セン
タープレートは、アノード及びカソードを支持する複数
の電極凹凸部と、カソードマスク及びアノードマスクを
支持する複数のマスク凹凸部とを有し、前記センタープ
レート、アノードマスク、及びカソードマスクのセパレ
ータ外周部と、センタープレート及びカソードマスクの
アノードガス用貫通孔の内端部と、センタープレート及
びアノードマスクのカソードガス用貫通孔の内端部が、
それぞれ互いに気密に連結されている、ことを特徴とす
る燃料電池用セパレータが提供される。
【００１１】上記本発明の構成によれば、それぞれほぼ
矩形平板状のカソードマスク、カソードコレクタ、セン
タープレート、アノードコレクタ、及びアノードマスク
の５枚の構成部品を溶接等で連結するだけで、セパレー
タを完成させることができる。従って、コルゲートセパ
レータのように、コルゲート材を種々の形状に切断した
り、切断した形状の異なるコルゲート材をセンタープレ
ートの両面に張り付けたりする工程が不要であり、組立
に要する費用と時間を大幅に削減することができる。
矩形平板状のカソードマスク、カソードコレクタ、セン
タープレート、アノードコレクタ、及びアノードマスク
の５枚の構成部品を溶接等で連結するだけで、セパレー
タを完成させることができる。従って、コルゲートセパ
レータのように、コルゲート材を種々の形状に切断した
り、切断した形状の異なるコルゲート材をセンタープレ
ートの両面に張り付けたりする工程が不要であり、組立
に要する費用と時間を大幅に削減することができる。
【００１２】また、電極凹凸部とマスク凹凸部とを有す
るセンタープレートは、可撓性の高い薄板をプレス加工
することにより容易に成形することができるので、柔軟
性を保持し、平面精度を高めることができ、かつ生産性
が高く大量生産が可能で大幅なコストダウンができる。
るセンタープレートは、可撓性の高い薄板をプレス加工
することにより容易に成形することができるので、柔軟
性を保持し、平面精度を高めることができ、かつ生産性
が高く大量生産が可能で大幅なコストダウンができる。
【００１３】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
センタープレートは、全てのガス用貫通孔とアノードマ
スクの開口を囲み、かつアノード側に膨らんでアノード
マスクを支持する閉じたリング状のアノードシールリン
グ部と、該アノードシールリング部の外側に平行に延
び、かつカソード側に膨らんでカソードマスクを支持す
る閉じたリング状のカソードシールリング部と、を更に
有する。この構成によれば、反応ガスがリング状の各シ
ールリング部より外側に流れるのを防止することがで
き、かつこれらのシールリング部で反応部周囲のマスク
プレートを支持することができる。従って、各シールリ
ング部を各反応部に近接して設けておくことにより、生
産性やコストダウンに反することなく、反応部以外に流
れるバイパス流を大幅に低減できる。
センタープレートは、全てのガス用貫通孔とアノードマ
スクの開口を囲み、かつアノード側に膨らんでアノード
マスクを支持する閉じたリング状のアノードシールリン
グ部と、該アノードシールリング部の外側に平行に延
び、かつカソード側に膨らんでカソードマスクを支持す
る閉じたリング状のカソードシールリング部と、を更に
有する。この構成によれば、反応ガスがリング状の各シ
ールリング部より外側に流れるのを防止することがで
き、かつこれらのシールリング部で反応部周囲のマスク
プレートを支持することができる。従って、各シールリ
ング部を各反応部に近接して設けておくことにより、生
産性やコストダウンに反することなく、反応部以外に流
れるバイパス流を大幅に低減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるセパレータのカソード側平面
図であり、図２は図１のセパレータの分解図、図３はセ
パレータを構成するセンタープレートのカソード側平面
図である。なお、これらの図において、上側がカソード
側であり、下側がアノード側であるが、本発明はこれに
限られるものではなく、上側がアノード側で下側がカソ
ード側であっても良い。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるセパレータのカソード側平面
図であり、図２は図１のセパレータの分解図、図３はセ
パレータを構成するセンタープレートのカソード側平面
図である。なお、これらの図において、上側がカソード
側であり、下側がアノード側であるが、本発明はこれに
限られるものではなく、上側がアノード側で下側がカソ
ード側であっても良い。
【００１５】図１において、本発明によるセパレータ１
０は、平行流内部マニホールド型セパレータであり、セ
パレータの両面中央部分にカソード３（及びアノード
２）を嵌め込む凹部分があり、図で上下部分にはセパレ
ータを貫通するアノードマニホールド８ａとカソードマ
ニホールド８ｂが設けられている。この図において上部
のマニホールドが入口側であり、下部のマニホールドが
出口側であり、マニホールドから供給されたプロセスガ
ス（アノードガスとカソードガス）はカソード３（及び
アノード２）の下側（セパレータの内側）を上から下に
向かって流れるようになっている。なお、ガスの流れは
この実施形態に限定されず、両方のガス又と一方のガス
が下から上に向かって流れてもよい。
０は、平行流内部マニホールド型セパレータであり、セ
パレータの両面中央部分にカソード３（及びアノード
２）を嵌め込む凹部分があり、図で上下部分にはセパレ
ータを貫通するアノードマニホールド８ａとカソードマ
ニホールド８ｂが設けられている。この図において上部
のマニホールドが入口側であり、下部のマニホールドが
出口側であり、マニホールドから供給されたプロセスガ
ス（アノードガスとカソードガス）はカソード３（及び
アノード２）の下側（セパレータの内側）を上から下に
向かって流れるようになっている。なお、ガスの流れは
この実施形態に限定されず、両方のガス又と一方のガス
が下から上に向かって流れてもよい。
【００１６】図２に示すように、本発明のセパレータ１
０は、それぞれほぼ矩形平板状のカソードマスク１１、
カソードコレクタ１２、センタープレート１３、アノー
ドコレクタ１４、及びアノードマスク１５を構成部品と
し、これらが順次積層されて構成されている。また、各
構成部品１１，１２，１３，１４，１５は、対向する２
辺（図で上下の辺）に沿ってそれぞれ複数のカソードガ
ス用貫通孔１６とアノードガス用貫通孔１７を有する。
この図において、カソードガス用貫通孔１６は、上下の
２辺にそれぞれ４つづつ設けられた大きい方の丸孔であ
り、アノードガス用貫通孔１７は同様にそれぞれ２つづ
つ設けられた小さい方の丸孔である。なお、ガス用貫通
孔１６，１７の配列はこの図に限定されず、自由に設定
することができる。
０は、それぞれほぼ矩形平板状のカソードマスク１１、
カソードコレクタ１２、センタープレート１３、アノー
ドコレクタ１４、及びアノードマスク１５を構成部品と
し、これらが順次積層されて構成されている。また、各
構成部品１１，１２，１３，１４，１５は、対向する２
辺（図で上下の辺）に沿ってそれぞれ複数のカソードガ
ス用貫通孔１６とアノードガス用貫通孔１７を有する。
この図において、カソードガス用貫通孔１６は、上下の
２辺にそれぞれ４つづつ設けられた大きい方の丸孔であ
り、アノードガス用貫通孔１７は同様にそれぞれ２つづ
つ設けられた小さい方の丸孔である。なお、ガス用貫通
孔１６，１７の配列はこの図に限定されず、自由に設定
することができる。
【００１７】また図２において、カソードマスク１１と
アノードマスク１５は、中央部にそれぞれ電極を収容す
る開口１１ａ，１５ａを有し、この部分にカソード３及
びアノード２をそれぞれ嵌め込むようになっている。ま
た、カソードコレクタ１２とアノードコレクタ１４は、
少なくとも開口１１ａ，１５ａに対応する位置に多数の
貫通孔を有し、マニホールド８ａ，８ｂ（図１参照）か
らセンタープレート１３の両面に供給されたプロセスガ
スを開口１１ａ，１５ａに位置するカソード３及びアノ
ード２に供給するようになっている。
アノードマスク１５は、中央部にそれぞれ電極を収容す
る開口１１ａ，１５ａを有し、この部分にカソード３及
びアノード２をそれぞれ嵌め込むようになっている。ま
た、カソードコレクタ１２とアノードコレクタ１４は、
少なくとも開口１１ａ，１５ａに対応する位置に多数の
貫通孔を有し、マニホールド８ａ，８ｂ（図１参照）か
らセンタープレート１３の両面に供給されたプロセスガ
スを開口１１ａ，１５ａに位置するカソード３及びアノ
ード２に供給するようになっている。
【００１８】図３に示すように、センタープレート１３
は、アノード及びカソードを支持する４つの電極凹凸部
１３ａと、カソードマスク１１及びアノードマスク１５
を支持する２つのマスク凹凸部１３ｂとを有する。電極
凹凸部１３ａは、この図において幅方向（図で横方向）
に波形にプレス成形された流路が上下方向に延びてい
る。また、マスク凹凸部１３ｂは、各ガス用貫通孔１
６，１７の周囲に放射状に設けられた凹凸部と、開口１
１ａ，１５ａのガス流出部に設けられた凹凸部からな
る。この構成により、上側のガス用貫通孔１６，１７か
ら下側のガス用貫通孔１６，１７に各プロセスガスを流
し、カソードコレクタ１２とアノードコレクタ１４の貫
通孔を通してプロセスガスを開口１１ａ，１５ａに位置
するカソード３及びアノード２に供給することができ
る。
は、アノード及びカソードを支持する４つの電極凹凸部
１３ａと、カソードマスク１１及びアノードマスク１５
を支持する２つのマスク凹凸部１３ｂとを有する。電極
凹凸部１３ａは、この図において幅方向（図で横方向）
に波形にプレス成形された流路が上下方向に延びてい
る。また、マスク凹凸部１３ｂは、各ガス用貫通孔１
６，１７の周囲に放射状に設けられた凹凸部と、開口１
１ａ，１５ａのガス流出部に設けられた凹凸部からな
る。この構成により、上側のガス用貫通孔１６，１７か
ら下側のガス用貫通孔１６，１７に各プロセスガスを流
し、カソードコレクタ１２とアノードコレクタ１４の貫
通孔を通してプロセスガスを開口１１ａ，１５ａに位置
するカソード３及びアノード２に供給することができ
る。
【００１９】図４（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ図１のＡ断
面図とＢ断面図である。Ａ断面図とＢ断面図は、上述し
た電極凹凸部１３ａの成形形状のみが相違する。図３に
示すように、センタープレート１３は、全てのガス用貫
通孔１６，１７と両マスクの開口１１ａ，１５ａを囲む
リング状のアノードシールリング部１３ｃと、カソード
シールリング部１３ｄとを更に有している。また、図４
に示すように、アノードシールリング部１３ｃは、アノ
ードマスク１５の開口１５ａを囲み、かつアノード側に
膨らんでアノードマスク１５を支持しており、カソード
シールリング部１３ｄは、アノードシールリング部１３
ｃの外側に平行に延び、かつカソード側に膨らんでカソ
ードマスク１１を支持している。また、これらのシール
リング部１３ｃ，１３ｄは、図３に示したように閉じた
リング状にプレス成形されている。この構成により、反
応ガスがリング状の各シールリング部１３ｃ，１３ｄよ
り外側に流れるのを防止することができ、かつこれらの
シールリング部１３ｃ，１３ｄで反応部周囲のマスクプ
レート１１，１５を支持することができる。従って、各
シールリング部１３ｃ，１３ｄを各反応部に近接して設
けておくことにより、生産性や大幅なコストダウンに反
することなく、反応部以外に流れるバイパス流を大幅に
低減できる。
面図とＢ断面図である。Ａ断面図とＢ断面図は、上述し
た電極凹凸部１３ａの成形形状のみが相違する。図３に
示すように、センタープレート１３は、全てのガス用貫
通孔１６，１７と両マスクの開口１１ａ，１５ａを囲む
リング状のアノードシールリング部１３ｃと、カソード
シールリング部１３ｄとを更に有している。また、図４
に示すように、アノードシールリング部１３ｃは、アノ
ードマスク１５の開口１５ａを囲み、かつアノード側に
膨らんでアノードマスク１５を支持しており、カソード
シールリング部１３ｄは、アノードシールリング部１３
ｃの外側に平行に延び、かつカソード側に膨らんでカソ
ードマスク１１を支持している。また、これらのシール
リング部１３ｃ，１３ｄは、図３に示したように閉じた
リング状にプレス成形されている。この構成により、反
応ガスがリング状の各シールリング部１３ｃ，１３ｄよ
り外側に流れるのを防止することができ、かつこれらの
シールリング部１３ｃ，１３ｄで反応部周囲のマスクプ
レート１１，１５を支持することができる。従って、各
シールリング部１３ｃ，１３ｄを各反応部に近接して設
けておくことにより、生産性や大幅なコストダウンに反
することなく、反応部以外に流れるバイパス流を大幅に
低減できる。
【００２０】図５（Ａ）（Ｂ）は、図１のＣ断面図とＤ
断面図である。この図に示すように、センタープレート
１３、アノードマスク１５、及びカソードマスク１１の
セパレータ外周部（図５のＡ部）と、センタープレート
１３及びカソードマスク１１のアノードガス用貫通孔１
７の内端部（図５のＢ部）と、センタープレート１３及
びアノードマスク１４のカソードガス用貫通孔１６の内
端部（図５のＣ部）が、それぞれ互いに気密に連結され
ている。これらの連結は、任意の手段、例えば、溶接、
ロウ付け、接着、カシメ等によるのが良い。
断面図である。この図に示すように、センタープレート
１３、アノードマスク１５、及びカソードマスク１１の
セパレータ外周部（図５のＡ部）と、センタープレート
１３及びカソードマスク１１のアノードガス用貫通孔１
７の内端部（図５のＢ部）と、センタープレート１３及
びアノードマスク１４のカソードガス用貫通孔１６の内
端部（図５のＣ部）が、それぞれ互いに気密に連結され
ている。これらの連結は、任意の手段、例えば、溶接、
ロウ付け、接着、カシメ等によるのが良い。
【００２１】この構成により、カソードマニホールド８
ｂから供給されるカソードガスを、センタープレート１
３の上面とカソードマスク１１の間に供給することがで
き、かつアノードマニホールド８ａから供給されるアノ
ードガスを、センタープレート１３の下面とアノードマ
スク１５の間に供給することができる。また、センター
プレート１３の上下面にそれぞれ供給されたカソードガ
スとアノードガスは、図１に示すように、センタープレ
ート１３の電極凹凸部１３ａ（図３参照）を下方に流
れ、カソードコレクタ１２とアノードコレクタ１４の貫
通孔を通して開口１１ａ，１５ａに位置するカソード３
及びアノード２に達し、ここで反応して電気を発電す
る。また、未反応ガス及び反応生成物は、更に下方に流
れ、下側のマニホールド８ａ，８ｂからそれぞれ外部に
排出される。
ｂから供給されるカソードガスを、センタープレート１
３の上面とカソードマスク１１の間に供給することがで
き、かつアノードマニホールド８ａから供給されるアノ
ードガスを、センタープレート１３の下面とアノードマ
スク１５の間に供給することができる。また、センター
プレート１３の上下面にそれぞれ供給されたカソードガ
スとアノードガスは、図１に示すように、センタープレ
ート１３の電極凹凸部１３ａ（図３参照）を下方に流
れ、カソードコレクタ１２とアノードコレクタ１４の貫
通孔を通して開口１１ａ，１５ａに位置するカソード３
及びアノード２に達し、ここで反応して電気を発電す
る。また、未反応ガス及び反応生成物は、更に下方に流
れ、下側のマニホールド８ａ，８ｂからそれぞれ外部に
排出される。
【００２２】上述したように、本発明の構成によれば、
それぞれほぼ矩形平板状のカソードマスク１１、カソー
ドコレクタ１２、センタープレート１３、アノードコレ
クタ１４、及びアノードマスク１５の５枚の構成部品を
溶接等で連結するだけで、セパレータ１０を完成させる
ことができる。従って、コルゲートセパレータのよう
に、コルゲート材を種々の形状に切断したり、切断した
形状の異なるコルゲート材をセンタープレートの両面に
張り付けたりする工程が不要であり、組立に要する費用
と時間を大幅に削減することができる。
それぞれほぼ矩形平板状のカソードマスク１１、カソー
ドコレクタ１２、センタープレート１３、アノードコレ
クタ１４、及びアノードマスク１５の５枚の構成部品を
溶接等で連結するだけで、セパレータ１０を完成させる
ことができる。従って、コルゲートセパレータのよう
に、コルゲート材を種々の形状に切断したり、切断した
形状の異なるコルゲート材をセンタープレートの両面に
張り付けたりする工程が不要であり、組立に要する費用
と時間を大幅に削減することができる。
【００２３】また、電極凹凸部とマスク凹凸部とを有す
るセンタープレート１３は、可撓性の高い薄板をプレス
加工することにより容易に成形することができるので、
柔軟性を保持し、平面精度を高めることができ、かつ生
産性が高く大量生産が可能で大幅なコストダウンができ
る。なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿
論である。
るセンタープレート１３は、可撓性の高い薄板をプレス
加工することにより容易に成形することができるので、
柔軟性を保持し、平面精度を高めることができ、かつ生
産性が高く大量生産が可能で大幅なコストダウンができ
る。なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿
論である。
【００２４】
【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池用セ
パレータは、柔軟性があり、平面精度が高く、かつ大量
生産が可能で大幅なコストダウンができ、更に生産性や
大幅なコストダウンに反することなく、反応部以外に流
れるバイパス流を大幅に低減できる、等の優れた効果を
有する。
パレータは、柔軟性があり、平面精度が高く、かつ大量
生産が可能で大幅なコストダウンができ、更に生産性や
大幅なコストダウンに反することなく、反応部以外に流
れるバイパス流を大幅に低減できる、等の優れた効果を
有する。
【図１】本発明によるセパレータのカソード側平面図で
ある。
ある。
【図２】図１のセパレータの分解図である。
【図３】セパレータを構成するセンタープレートのカソ
ード側平面図である。
ード側平面図である。
【図４】図１のＡ断面図とＢ断面図である。
【図５】図１のＣ断面図とＤ断面図である。
【図６】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の説明図である。
１ 電解質板（タイル） ２ 燃料極（アノード） ３ 空気極（カソード） ４ 単セル ５ バイポーラプレート（セパレータ） ６ 燃料ガス（アノードガス） ７ 酸化ガス（カソードガス） ８ マニホールド ８ａ アノードマニホールド ８ｂ カソードマニホールド ９ アノードガス用開口 １０ セパレータ １１ カソードマスク １１ａ 開口 １２ カソードコレクタ １３ センタープレート １４ アノードコレクタ １５ アノードマスク １５ａ 開口 １６ カソードガス用貫通孔 １７ アノードガス用貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−168563（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−44980（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−161366（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24
Claims (2)
- 【請求項１】 それぞれほぼ矩形平板状のカソードマス
ク、カソードコレクタ、センタープレート、アノードコ
レクタ、及びアノードマスクを構成部品とし、これらが
順次積層された燃料電池用セパレータであって、 前記各構成部品は、対向する２辺に沿ってそれぞれ複数
のカソードガス用貫通孔とアノードガス用貫通孔を有
し、 カソードマスクとアノードマスクは、中央部にそれぞれ
電極を収容する開口を有し、カソードコレクタとアノー
ドコレクタは、少なくとも前記開口に対応する位置に多
数の貫通孔を有し、 センタープレートは、アノード及びカソードを支持する
複数の電極凹凸部と、カソードマスク及びアノードマス
クを支持する複数のマスク凹凸部とを有し、 前記センタープレート、アノードマスク、及びカソード
マスクのセパレータ外周部と、センタープレート及びカ
ソードマスクのアノードガス用貫通孔の内端部と、セン
タープレート及びアノードマスクのカソードガス用貫通
孔の内端部が、それぞれ互いに気密に連結されている、
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ。 - 【請求項２】 前記センタープレートは、全てのガス用
貫通孔とアノードマスクの開口を囲み、かつアノード側
に膨らんでアノードマスクを支持する閉じたリング状の
アノードシールリング部と、該アノードシールリング部
の外側に平行に延び、かつカソード側に膨らんでカソー
ドマスクを支持する閉じたリング状のカソードシールリ
ング部と、を更に有する、ことを特徴とする請求項１に
記載の燃料電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7217537A JP3072032B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 燃料電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7217537A JP3072032B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 燃料電池用セパレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0963598A JPH0963598A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3072032B2 true JP3072032B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=16705813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7217537A Expired - Fee Related JP3072032B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 燃料電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3072032B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10201145A1 (de) * | 2002-01-15 | 2003-07-31 | H2 Interpower Brennstoffzellen | Brennstoffzelle oder Hydrolyseur und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle oder eines Hydrolyseurs |
| JP4643178B2 (ja) * | 2003-11-19 | 2011-03-02 | アクアフェアリー株式会社 | 燃料電池 |
| CN115395040B (zh) * | 2022-09-20 | 2024-09-13 | 天津科技大学 | 一种被动燃料电池阳极集流板 |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP7217537A patent/JP3072032B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0963598A (ja) | 1997-03-07 |
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