JP3127445U - 燃料電池用の集電板 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池用の集電板の提供。
【解決手段】本考案は燃料電池用の集電板であり、板体、一つ以上の集電シート及び一つ以上の保護箔を含めている。板体には少なくとも一つ以上の集電区がある。当該集電シートは導電材料が採用され、板体におけるそれぞれの集電区をカバーし、板体に固定されている。保護箔は耐化学反応材が採用され、それぞれの集電シートをカバーしている。
【選択図】図１

Description

本考案は燃料用の電池、特に耐化学反応材を採用した集電板に関するものである。本考案は耐化学反応材を採用しているため、燃料や電化学反応の生成物による表面に対する破壊を有効に防ぐことができる。

燃料電池とは、燃料と酸化剤に貯蔵されている化学能を、電極反応を通して電能へ直接に転化する装置である。燃料電池には数多くの種類があり、分類の方法もそれぞれに異なっている。電解質の質から見ると、アルカリ性燃料電池、燐酸型燃料電池、プロトン交換膜燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物燃料電池の五種類の電解質が異なる燃料電池がある。しかし、従来の燃料電池は電化学反応を行う過程において、電子を収集する集電板（陽極集電板、陰極集電板を含む）の表面が燃料や電化学反応の生成物の腐蝕や酸化による破壊を受けて寿命を低減してしまう。この問題を解決するには、周知の技術は耐腐蝕性/耐酸性の材料で製造された集電板を採用するが、このカテゴリの集電板には導電性が劣っている欠点があるため、集電板の集電能力を発揮できない。

本考案の考案者は従来の集電板の欠点に鑑み、よく考案して化学反応を有効に対抗できて優れる集電能力を持つ集電板を考案していた。

本考案の主要目的は、燃料電池用の集電板を提供することにある。この集電板は耐化学反応材を採用しているため、燃料や電化学反応の生成物による表面に対する破壊を有効に防ぐことができる。しかも、優れる集電能力を持つという特長がある。

前述の目的を実現するには、本考案は燃料電池用の集電板を提供し、それには板体、一つ以上の集電シート及び一つ以上の保護箔が含まれている。当該板体には少なくとも一つ以上の集電区がある。当該集電シートは導電材料が採用されており、当該板体のそれぞれの集電区をカバーして板体に固定されている。そして、保護箔は耐化学反応材が採用されており、それぞれの集電シートをカバーしている。

請求項１の考案は、板体、少なくとも一つ以上の集電シート及び少なくとも一つ以上の保護箔を含み、
該板体は少なくとも一つ以上の集電区を具え、
該集電シートは導電材料であり、該板体上の該集電区をそれぞれにカバーし、該板体に固定され、
該保護箔は耐化学反応材であり、当該保護箔はそれぞれ集電シートをカバーしていることを特徴とする燃料電池用の集電板としている。
請求項２の考案は、当該板体の基材はプリント基板基板であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項３の考案は、当該板体の基材はFR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子可塑化基板、そして複合型材料基板から一つを選択されるものであることを特徴とする請求項２記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項４の考案は、当該集電区はエッチング法で板体の金属層を処理した板材料であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項５の考案は、当該耐化学反応材は耐腐蝕性／耐酸性の材料であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項６の考案は、当該保護箔はステンレス材料であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項７の考案は、当該集電シートはスパッタリング法で保護箔の内部表面の銅（Cu）金属層を処理したものであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項８の考案は、当該板体は集電区範囲内において複数の貫通穴を有していることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項９の考案は、当該集電シートには、集電区範囲内の貫通穴に対応する少なくとも一つ以上の貫通穴があり、且つ当該集電シートの貫通穴の様式は、集電区範囲内の貫通穴に一致していることを特徴とする請求項８記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項１０の考案は、当該保護箔には、集電区範囲内の貫通穴に対応する少なくとも一つ以上の貫通穴があり、且つ当該保護箔のこれらの貫通穴の様式は、集電区範囲内の貫通穴に一致していることを特徴とする請求項８記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項１１の考案は、当該貫通穴の配置は、一種の囲い構造を形成することを特徴とする請求項８記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項１２の考案は、当該貫通穴の配置は、一種のネット構造になっていることを特徴とする請求項８記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項１３の考案は、当該保護箔は集電区の外部表面に圧縮状になって密着していることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項１４の考案は、更に板体に設置され、少なくとも一つ以上の電路パーツを含むことを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項１５の考案は、当該電路パーツは電気回路構成（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）であることを特徴とする請求項１４記載の燃料電池用の集電板としている。
請求項１６の考案は、当該電気回路構成はプリント電気回路構成（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）であり、且つ集電シートに電気的に連結していることを特徴とする請求項１５記載の燃料電池用の集電板としている。

本考案の特徴と功能を以下にまとめる、
１．本考案が耐化学材料（例えば：ステンレス材質）を使用して製作した保護箔は、燃料や電化学反応の生成物が集電板の表面に対する破壊を有効に防止できるので、燃料電池の交換率を低減することができる。同時に、ステンレス材質には導電能力もあるので、本考案の集電板の集電能力を向上させることもできる、
２．本考案が金属材料（例えば：銅）を使って製造した集電シートは、集電板上の電路パーツと接続することにより、膜電極が生成した電能をこの導電性が優れた集電シートを通して外部電路へ伝達することができる。故に、本考案の集電板には優れた集電能力を有している。

図１は本考案の集電板の分解立体図である。図２は本考案における図１の組み合わせの断面イメージ図を表示する。本考案の集電板（１）は主に板体（１１）、一つ以上の集電シート（１３）及び一つ以上の保護箔（１５）を含めている。これらの構成部分を以下で詳しく説明する。

板体（１１）の基材はプリント基板を採用して製作できる。例えばFR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子可塑化基板、そして複合型材料基板のいずれを選択してよい。板体（１１）は一つ以上の集電区（１１０）に設置され、集電区（１１０）を製造する前に、集電区（１１０）範囲内の板体は前もって金属を除去するエッチング法で処理しておく。そのため、集電区（１１０）はエッチング処理で板体（１１）の金属層を除去された板材料である。また、板体（１１）の厚み方向に、集電区（１１０）に属す板体（１１）を複数の貫通穴（１１０ａ）を開けることにより、燃料を貫通穴（１１０ａ）を経由して膜電極に流れ入れる。同時に、膜電極が電化学反応した後に生成する反応物（例えば：二酸化炭素）を、貫通穴（１１０ａ）を経由して流れ出させる。また、板体（１１）には一つ以上の電路パーツ（１１２）が設置されている。電路パーツ（１１２）は電気回路構成（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、特にプリント電気回路構成（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を指している。

集電シート（１３）は一種の導電材料（例えば：銅）である。集電シート（１３）は板体（１１）のそれぞれの集電区（１１０）をカバーして板体（１１）に固定され、電路パーツ（１１２）と電気的に連結されている。図１では、集電シート（１３）には、集電区（１１０）範囲内の貫通穴（１１０ａ）に対応するように、一つ以上の貫通穴（１３０）が設けられている。しかも、集電シート（１３）の貫通穴（１３０）の様式は集電区（１１０）範囲内の貫通穴（１１０ａ）に一致している。それにより、燃料は貫通穴（１３０）を通り抜けることができ、そして、板体（１１）の貫通穴（１１０ａ）を経由して膜電極に流れ入れる。

保護箔（１５）は耐化学反応材、特に耐腐蝕性/耐酸性の材料（例えば：ステンレス）が採用されている。保護箔（１５）はそれぞれの集電シート（１３）をカバーしている。製造プロセスでは、保護箔（１５）を集電シート（１３）の外部表面（１３２）に密着圧縮状態にし、或いは保護箔（１５）の内部表面（１５２）にスパッタリング法で金属層をつけて集電シート（１３）を形成させる。また、保護箔（１５）には一つ以上の貫通穴（１５０）が、集電区（１１０）範囲内の貫通穴（１１０ａ）に対応するように設置されている。保護箔（１５）の貫通穴（１５０）の様式は、集電区（１１０）範囲内の貫通穴（１１０ａ）に一致している。このため、燃料は貫通穴（１５０）、集電シート（１３）の貫通穴（１３０）を通過することができ、そして、板体（１１）の貫通穴（１１０ａ）を経由して膜電極に流れ入れる。

図３は本考案の集電板のもう一つの板体構造図である。板体（２１）上の集電区（２１０）範囲内の貫通穴（２１０ａ）の配置は囲い構造になっている。同様に、本考案の集電シートと保護箔はまた、集電区（２１０）内の貫通穴（２１０ａ）の配置構造に合わせて貫通穴を設置することができる。図４では、本考案の集電板のまた一つの板体構造図を示している。板体（３１）上の集電区（３１０）範囲内の貫通穴（３１０ａ）の配置はネット状の構造を形成している。

本考案の集電板は各種類の燃料電池に利用することができる。例えば：メタノール燃料を採用した燃料電池、又は液体燃料を採用した燃料電池、気体燃料を採用した燃料電池、固体燃料を採用した燃料電池などに使用することができる。

本考案集電板の分解立体図である。 本考案図１における組み合わせの断面イメージ図である。 本考案集電板のもう一つの板体構造図である。 本考案集電板の別の板体構造図である。

符号の説明

１ 集電板
１１、２１、３１ 板体
１１０、２１０、３１０ 集電区
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ 集電区の貫通穴
１１２ 電路パーツ
１３ 集電シート
１３０ 集電シートの貫通穴
１３２ 終電シートの外部正面
１５ 保護箔
１５０ 保護箔の貫通穴
１５２ 保護箔の内部表面

Claims (16)

1. 板体、少なくとも一つ以上の集電シート及び少なくとも一つ以上の保護箔を含み、
   該板体は少なくとも一つ以上の集電区を具え、
   該集電シートは導電材料であり、該板体上の該集電区をそれぞれにカバーし、該板体に固定され、
   該保護箔は耐化学反応材であり、当該保護箔はそれぞれ集電シートをカバーしていることを特徴とする燃料電池用の集電板。
2. 当該板体の基材はプリント基板基板であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板。
3. 当該板体の基材はFR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子可塑化基板、そして複合型材料基板から一つを選択されるものであることを特徴とする請求項２記載の燃料電池用の集電板。
4. 当該集電区はエッチング法で板体の金属層を処理した板材料であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板。
5. 当該耐化学反応材は耐腐蝕性／耐酸性の材料であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板。
6. 当該保護箔はステンレス材料であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板。
7. 当該集電シートはスパッタリング法で保護箔の内部表面の銅（Ｃｕ）金属層を処理したものであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板。
8. 当該板体は集電区範囲内において複数の貫通穴を有していることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板。
9. 当該集電シートには、集電区範囲内の貫通穴に対応する少なくとも一つ以上の貫通穴があり、且つ当該集電シートの貫通穴の様式は、集電区範囲内の貫通穴に一致していることを特徴とする請求項８記載の燃料電池用の集電板。
10. 当該保護箔には、集電区範囲内の貫通穴に対応する少なくとも一つ以上の貫通穴があり、且つ当該保護箔のこれらの貫通穴の様式は、集電区範囲内の貫通穴に一致していることを特徴とする請求項８記載の燃料電池用の集電板。
11. 当該貫通穴の配置は、一種の囲い構造を形成することを特徴とする請求項８記載の燃料電池用の集電板。
12. 当該貫通穴の配置は、一種のネット構造になっていることを特徴とする請求項８記載の燃料電池用の集電板。
13. 当該保護箔は集電区の外部表面に圧縮状になって密着していることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板。
14. 更に板体に設置され、少なくとも一つ以上の電路パーツを含むことを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の集電板。
15. 当該電路パーツは電気回路構成（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）であることを特徴とする請求項１４記載の燃料電池用の集電板。
16. 当該電気回路構成はプリント電気回路構成（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）であり、且つ集電シートに電気的に連結していることを特徴とする請求項１５記載の燃料電池用の集電板。

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