JP3105660B2 - 固体高分子電解質燃料電池スタック - Google Patents
固体高分子電解質燃料電池スタックInfo
- Publication number
- JP3105660B2 JP3105660B2 JP04264759A JP26475992A JP3105660B2 JP 3105660 B2 JP3105660 B2 JP 3105660B2 JP 04264759 A JP04264759 A JP 04264759A JP 26475992 A JP26475992 A JP 26475992A JP 3105660 B2 JP3105660 B2 JP 3105660B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid polymer
- fuel cell
- cell stack
- electrolyte fuel
- polymer electrolyte
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
- H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスシール性を改善
した固体高分子電解質燃料電池スタックに関する。
した固体高分子電解質燃料電池スタックに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体高分子電解質燃料電池スタッ
クとしては、図２に示すものが知られている。
クとしては、図２に示すものが知られている。
【０００３】図中の１はカーボン（又は金属製）ガスセ
パレータであり、このガスセパレータ１には電極接合体
２が積層されている。この電極接合体２は、固体高分子
膜３と、この固体高分子膜３の両側に形成された第１触
媒電極（陰極側）４，第２触媒電極（陽極側）５と、こ
れらの電極の外側に夫々形成されたポーラスな第１カー
ボン電極（陰極側）６，ポーラスな第２カーボン電極
（陽極側）７とから構成されている。
パレータであり、このガスセパレータ１には電極接合体
２が積層されている。この電極接合体２は、固体高分子
膜３と、この固体高分子膜３の両側に形成された第１触
媒電極（陰極側）４，第２触媒電極（陽極側）５と、こ
れらの電極の外側に夫々形成されたポーラスな第１カー
ボン電極（陰極側）６，ポーラスな第２カーボン電極
（陽極側）７とから構成されている。
【０００４】前記固体高分子膜３の端部は触媒電極やカ
ーボン電極の端部より外側に若干突出しており、その突
出部分の両側にガスシールパッキン（例えばゴム製パッ
キン）８が設けられている。前記固体高分子膜３の端部
でかつガスセパレータ１間には、加圧用パッキン（例え
ばテフロン製パッキン）９が設けられている。
ーボン電極の端部より外側に若干突出しており、その突
出部分の両側にガスシールパッキン（例えばゴム製パッ
キン）８が設けられている。前記固体高分子膜３の端部
でかつガスセパレータ１間には、加圧用パッキン（例え
ばテフロン製パッキン）９が設けられている。
【０００５】前記電極接合体２の第１カーボン電極６，
第２カーボン電極７側の前記ガスセパレータ１には、水
素流路溝10，酸素（又は空気）流路溝11が設けられてい
る。なお、図中の12は、ガスセパレータ１に設けられた
冷却水流路溝である。
第２カーボン電極７側の前記ガスセパレータ１には、水
素流路溝10，酸素（又は空気）流路溝11が設けられてい
る。なお、図中の12は、ガスセパレータ１に設けられた
冷却水流路溝である。
【０００６】こうした構成の固体高分子電解質燃料電池
スタックにおいて、燃料ガスである水素は水素流路溝10
を流通し、前記第１カーボン電極６を透過して第１触媒
電極４に供給される。また、酸化剤である酸素又は空気
は、ガスセパレータ１の酸素流路溝11を流通し、前記第
２カーボン電極７を透過して第２触媒電極５に供給され
る。
スタックにおいて、燃料ガスである水素は水素流路溝10
を流通し、前記第１カーボン電極６を透過して第１触媒
電極４に供給される。また、酸化剤である酸素又は空気
は、ガスセパレータ１の酸素流路溝11を流通し、前記第
２カーボン電極７を透過して第２触媒電極５に供給され
る。
【０００７】水素、酸素（又は空気）は各々第１・第２
カーボン電極６，７を透過するため、ガスセパレータ１
の周囲方向（即ちガスシールパッキンが挿入してある方
向）に向ってリークしていくことになる。そして、固体
高分子膜３の端の部分で混合、即ちガス漏れの状態とな
る。これを防止するために、従来は、水素側、酸素（又
は空気）側とも固体高分子膜３とガスセパレータ１との
間にガスシールパッキン８を設け、更に耐加圧力を高め
るために加圧用パッキン９を設け、ガスのシール性を保
つ構造としていた。
カーボン電極６，７を透過するため、ガスセパレータ１
の周囲方向（即ちガスシールパッキンが挿入してある方
向）に向ってリークしていくことになる。そして、固体
高分子膜３の端の部分で混合、即ちガス漏れの状態とな
る。これを防止するために、従来は、水素側、酸素（又
は空気）側とも固体高分子膜３とガスセパレータ１との
間にガスシールパッキン８を設け、更に耐加圧力を高め
るために加圧用パッキン９を設け、ガスのシール性を保
つ構造としていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固体高分子電解質燃料電池スタックによれば、以下に述
べる問題点を有している。即ち、燃料電池を積層し、ス
タック化する際、加圧用パッキン９、ガスシールパッキ
ン８も精度よく積層する必要があるため、製作に手間が
かかり、製作工数も非常に多い。また、耐加圧性が低
い。更に、燃料電池を積層し、スタック化した際、各電
極接合体２を均一に圧縮することが困難である。
固体高分子電解質燃料電池スタックによれば、以下に述
べる問題点を有している。即ち、燃料電池を積層し、ス
タック化する際、加圧用パッキン９、ガスシールパッキ
ン８も精度よく積層する必要があるため、製作に手間が
かかり、製作工数も非常に多い。また、耐加圧性が低
い。更に、燃料電池を積層し、スタック化した際、各電
極接合体２を均一に圧縮することが困難である。
【０００９】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、簡単な製作で、製作工数も少なく、かつ耐加
圧性が高く、更にスタック化した際各電極接合体を均一
に圧縮しえる固体高分子電解質燃料電池スタックを提供
することを目的とする。
たもので、簡単な製作で、製作工数も少なく、かつ耐加
圧性が高く、更にスタック化した際各電極接合体を均一
に圧縮しえる固体高分子電解質燃料電池スタックを提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、固体高分子
膜の両側に電極を夫々配置した電極接合体と、ガスセパ
レータとを積層した固体高分子電解質燃料電池スタック
において、前記電極接合体の固体高分子膜をガスセパレ
ータで直接挟み込み、両者を接合させたことを特徴とす
る固体高分子電解質燃料電池スタックである。
膜の両側に電極を夫々配置した電極接合体と、ガスセパ
レータとを積層した固体高分子電解質燃料電池スタック
において、前記電極接合体の固体高分子膜をガスセパレ
ータで直接挟み込み、両者を接合させたことを特徴とす
る固体高分子電解質燃料電池スタックである。
【００１１】
【作用】この発明によれば、直接固体高分子膜とガスセ
パレータに挟み込み、癒着接合させることにより、水
素，酸素又は空気が完全に分離され、接合するようなこ
とはない。また、固体高分子膜とガスセパレータを直接
癒着させる際に、接着剤を一体ホットプレス等と併用す
ることで更なる接着力の向上が図れ、固体高分子燃料電
池スタックの耐加圧性が非常に高くなる。
パレータに挟み込み、癒着接合させることにより、水
素，酸素又は空気が完全に分離され、接合するようなこ
とはない。また、固体高分子膜とガスセパレータを直接
癒着させる際に、接着剤を一体ホットプレス等と併用す
ることで更なる接着力の向上が図れ、固体高分子燃料電
池スタックの耐加圧性が非常に高くなる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図１を参照して
説明する。
説明する。
【００１３】図中の２１はカーボン製のガスセパレータ
であり、このガスセパレータ２１には電極接合体２２が
積層されている。この電極接合体２２は、前記ガスセパ
レータと略同寸法の大きさの固体高分子膜２３と、この
固体高分子膜２３の両側に形成された第１触媒電極（陰
極側）２４，第２触媒電極（陽極側）２５と、これらの
電極の外側に夫々形成されたポーラスな第１カーボン電
極（陰極側）２６，ポーラスな第２カーボン電極（陽極
側）２７から構成されている。前記固体高分子膜２３の
一端側は触媒電極やカーボン電極の端部より外側に突出
しており、その突出部分は前記セパレータ２１に直接挟
み込まれている。前記固体高分子膜２３とセパレータ２
１の接触部分は直接癒着接合されているが、それらの接
合の際に接着剤を一体ホットプレス等と併用することで
更なる接着力の向上が図れる。
であり、このガスセパレータ２１には電極接合体２２が
積層されている。この電極接合体２２は、前記ガスセパ
レータと略同寸法の大きさの固体高分子膜２３と、この
固体高分子膜２３の両側に形成された第１触媒電極（陰
極側）２４，第２触媒電極（陽極側）２５と、これらの
電極の外側に夫々形成されたポーラスな第１カーボン電
極（陰極側）２６，ポーラスな第２カーボン電極（陽極
側）２７から構成されている。前記固体高分子膜２３の
一端側は触媒電極やカーボン電極の端部より外側に突出
しており、その突出部分は前記セパレータ２１に直接挟
み込まれている。前記固体高分子膜２３とセパレータ２
１の接触部分は直接癒着接合されているが、それらの接
合の際に接着剤を一体ホットプレス等と併用することで
更なる接着力の向上が図れる。
【００１４】前記電極接合体22の第１カーボン電極26，
第２カーボン電極27側の前記ガスセパレータ21には、水
素流路溝28，酸素（又は空気）流路溝29が設けられてい
る。ここで、前記触媒電極，カーボン電極は、水素流路
溝28，酸素（又は空気）流路溝29が設けられている必要
部分以上は大きくしない。また、触媒電極24，25、カー
ボン電極26，27の必要厚み分を加味して、ガスセパレー
タ21に設ける水素流路溝28，酸素（又は空気）流路溝29
の基準面を深く設定し、その厚み分がガスセパレータ21
内に納まるようにする。但し、電極接合体22の特徴によ
って、厚みをほとんど必要としない場合は、前述基準面
を深く設定する必要はなく、必要に応じ基準面を設定
し、固体高分子膜23がガスセパレータ21の接合面30に配
置されるように設定する。なお、図中の31は、ガスセパ
レータ21に設けられた冷却水流路溝である。
第２カーボン電極27側の前記ガスセパレータ21には、水
素流路溝28，酸素（又は空気）流路溝29が設けられてい
る。ここで、前記触媒電極，カーボン電極は、水素流路
溝28，酸素（又は空気）流路溝29が設けられている必要
部分以上は大きくしない。また、触媒電極24，25、カー
ボン電極26，27の必要厚み分を加味して、ガスセパレー
タ21に設ける水素流路溝28，酸素（又は空気）流路溝29
の基準面を深く設定し、その厚み分がガスセパレータ21
内に納まるようにする。但し、電極接合体22の特徴によ
って、厚みをほとんど必要としない場合は、前述基準面
を深く設定する必要はなく、必要に応じ基準面を設定
し、固体高分子膜23がガスセパレータ21の接合面30に配
置されるように設定する。なお、図中の31は、ガスセパ
レータ21に設けられた冷却水流路溝である。
【００１５】上記実施例１によれば、電極接合体２２の
固体高分子膜２３を直接ガスセパレータ２１で癒着接合
した状態で挟み込んだ構成になっているため、従来のよ
うに加圧用パッキンを必要とせず、製作工程上も非常に
簡素化される。また、接合面３０で固体高分子膜２３と
ガスセパレータ２１を直接癒着させる際に、接着剤を一
体ホットプレス等と併用することで更なる接着力の向上
が図れ、固体高分子電解質燃料電池スタックの耐加圧性
を向上できる。更に、従来のようにガスシールパッキ
ン，加圧用パッキンを必要としないので、積層スタック
化した時、パッキンの縮みを配慮する必要なく、各電極
接合体２２を均一に圧縮することができる。なお、上記
実施例では、カーボン製のガスセパレータを用いた場合
について述べたが、これに限らず、金属製のガスセパレ
ータを用いてもよい。
固体高分子膜２３を直接ガスセパレータ２１で癒着接合
した状態で挟み込んだ構成になっているため、従来のよ
うに加圧用パッキンを必要とせず、製作工程上も非常に
簡素化される。また、接合面３０で固体高分子膜２３と
ガスセパレータ２１を直接癒着させる際に、接着剤を一
体ホットプレス等と併用することで更なる接着力の向上
が図れ、固体高分子電解質燃料電池スタックの耐加圧性
を向上できる。更に、従来のようにガスシールパッキ
ン，加圧用パッキンを必要としないので、積層スタック
化した時、パッキンの縮みを配慮する必要なく、各電極
接合体２２を均一に圧縮することができる。なお、上記
実施例では、カーボン製のガスセパレータを用いた場合
について述べたが、これに限らず、金属製のガスセパレ
ータを用いてもよい。
【００１６】また、上記実施例では、ガスセパレータと
固体電解質膜が接合している場合について述べたが、こ
れに限らず、ガスセパレータと固体電解質膜の接合面に
必要に応じ接着剤を添加することで更に接着力の向上が
図れる。
固体電解質膜が接合している場合について述べたが、こ
れに限らず、ガスセパレータと固体電解質膜の接合面に
必要に応じ接着剤を添加することで更に接着力の向上が
図れる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
電極接合体の固体高分子膜膜と直接ガスセパレータで挟
み込み，融着接合させることにより、簡単な製作で、製
作工数も少なく、かつ耐加圧性が高く、更にスタック化
した際各電極接合体を均一に圧縮しえる固体高分子電解
質燃料電池スタックを提供できる。
電極接合体の固体高分子膜膜と直接ガスセパレータで挟
み込み，融着接合させることにより、簡単な製作で、製
作工数も少なく、かつ耐加圧性が高く、更にスタック化
した際各電極接合体を均一に圧縮しえる固体高分子電解
質燃料電池スタックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る固体高分子電解質燃
料電池スタックの断面図。
料電池スタックの断面図。
【図２】従来の固体高分子電解質燃料電池スタックの断
面図。
面図。
21…ガスセパレータ、 22…電極接合体、 23…
固体高分子膜、24…第１触媒電極、 25…第２触
媒電極、 26…第１カーボン電極、27…第２カーボン電
極、 28…水素流路溝、29…酸素（又は空気）流路
溝。
固体高分子膜、24…第１触媒電極、 25…第２触
媒電極、 26…第１カーボン電極、27…第２カーボン電
極、 28…水素流路溝、29…酸素（又は空気）流路
溝。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体高分子膜の両側に電極を夫々配置し
た電極接合体と、ガスセパレータとを積層した固体高分
子電解質燃料電池スタックにおいて、前記電極接合体の
固体高分子膜をガスセパレータで直接挟み込み、両者を
接合させたことを特徴とする固体高分子電解質燃料電池
スタック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04264759A JP3105660B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 固体高分子電解質燃料電池スタック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04264759A JP3105660B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 固体高分子電解質燃料電池スタック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06119928A JPH06119928A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3105660B2 true JP3105660B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=17407796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04264759A Expired - Lifetime JP3105660B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 固体高分子電解質燃料電池スタック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3105660B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3064167B2 (ja) * | 1993-09-01 | 2000-07-12 | 三菱重工業株式会社 | 固体電解質燃料電池 |
| JP2001236971A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-08-31 | Fuji Electric Co Ltd | 固体高分子型燃料電池セルの製造方法 |
| JP2002373680A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池および燃料電池におけるガスの供給方法 |
| JP2005174805A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用セル及びその製造方法 |
| JPWO2022270286A1 (ja) | 2021-06-21 | 2022-12-29 |
-
1992
- 1992-10-02 JP JP04264759A patent/JP3105660B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06119928A (ja) | 1994-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6165634A (en) | Fuel cell with improved sealing between individual membrane assemblies and plate assemblies | |
| AU675415B2 (en) | Fuel cell sealing gasket apparatus and method | |
| JP3489181B2 (ja) | 燃料電池の単電池およびその製造方法 | |
| EP1152477B1 (en) | Polymeric membrane fuel cell | |
| JP3609016B2 (ja) | 燃料電池のシールの装着方法および燃料電池 | |
| JP6368807B2 (ja) | 燃料電池スタックの製造方法及び燃料電池用金属セパレータの製造方法 | |
| CN100394635C (zh) | 高分子电解质型燃料电池 | |
| US6861171B1 (en) | Gasket assembly | |
| KR20110112360A (ko) | 고체 고분자 전해질 연료 전지를 위한 시일 | |
| JPH10199551A (ja) | 燃料電池構造体およびその製造方法 | |
| JP2002042838A (ja) | 燃料電池、多孔質導電体・シール構造体の製造方法及び電極膜構造体の製造方法 | |
| US20050031935A1 (en) | Unitized fuel cell electrode gasket assembly | |
| JPH09289029A (ja) | 固体高分子型燃料電池用ガスシール構造、冷却部構造及びスタック | |
| JPH06251780A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPH07235314A (ja) | 固体高分子型燃料電池の単電池およびその製造方法 | |
| US6743542B2 (en) | Interfacial and edge seals for unitized electrode assemblies of fuel cell stack assembly | |
| JP3345240B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池及びその製造方法 | |
| JP2000021422A (ja) | 燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池用セパレータ | |
| JP3105660B2 (ja) | 固体高分子電解質燃料電池スタック | |
| JP3783703B2 (ja) | 燃料電池の単電池およびその製造方法 | |
| EP1453120A2 (en) | Silicone seal for bipolar plates in a pem fuel cell | |
| JPH10289722A (ja) | 固体高分子型燃料電池およびその製造方法 | |
| JPS5844672A (ja) | マトリツクス型燃料電池 | |
| JP3292670B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP3349189B2 (ja) | 固体高分子電解質燃料電池スタック |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000801 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080901 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080901 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120901 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120901 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130901 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130901 Year of fee payment: 13 |