JP3340272B2 - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JP3340272B2 JP3340272B2 JP00296995A JP296995A JP3340272B2 JP 3340272 B2 JP3340272 B2 JP 3340272B2 JP 00296995 A JP00296995 A JP 00296995A JP 296995 A JP296995 A JP 296995A JP 3340272 B2 JP3340272 B2 JP 3340272B2
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- groove
- power generation
- gas
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- grooves
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- 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】
【産業上の利用分野】本発明は、内部マニホールド型の
固体電解質型燃料電池に関するものである。
固体電解質型燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の内部マニホールド型の固体電解質
型燃料電池の分解構成図を図３に示す。この従来例で
は、２つの単電池Ｄを積層しており、１は金属部材の集
電板（溝付きバイポーラ板）、２は発電部を形成する発
電用セル、３は金属部材のセパレータ（溝付きバイポー
ラ板）であり、単電池Ｄは、発電用セル２を集電板１と
セパレータ３に挟んで構成されている。
型燃料電池の分解構成図を図３に示す。この従来例で
は、２つの単電池Ｄを積層しており、１は金属部材の集
電板（溝付きバイポーラ板）、２は発電部を形成する発
電用セル、３は金属部材のセパレータ（溝付きバイポー
ラ板）であり、単電池Ｄは、発電用セル２を集電板１と
セパレータ３に挟んで構成されている。
【０００３】集電板１と発電用セル２とセパレータ３の
四隅の一方の対向位置には、水素系の燃料ガスＡを供給
・排出する入口用ガス孔５Ａと出口用ガス孔５Ｂが設け
られるとともに、他方の対向位置には、酸素系の空気ガ
スＢを供給・排出する入口用ガス孔５Ｃと出口用ガス孔
５Ｄが設けられている。そして、集電板１の発電用セル
２に対向する面と、セパレータ３の両面には、これら入
口用ガス孔５Ａ，５Ｃに連通する入口用マニホールド溝
６Ａ，６Ｃと、出口用ガス孔５Ｂ，５Ｄに連通する出口
用マニホールド溝６Ｂ，６Ｄが形成されている。そし
て、入口用マニホールド溝６Ａ，６Ｃと出口用マニホー
ルド溝６Ｂ，６Ｄ間に、対角線に平行で、発電用セル２
に燃料ガスＡまたは空気ガスＢを分配・供給する複数の
ガス分配溝７Ａ，７Ｂが異なる平面で互いに交差する方
向に形成されている。前記発電用セル２は、電解質のセ
ラミック薄膜（固体電解質層）の表裏面に正極平板（空
気極）、負極平板（燃料極）を設けて構成されている。
さらにまた、集電板１と発電用セル２の周縁シール部お
よびセパレータ３と発電用セル２の周縁シール部は、図
４に示すように、メルトシール法によりガラス材料を用
いたメルトシール材８を集電板１と発電用セル２の隙間
およびセパレータ３と発電用セル２の隙間にそれぞれ充
填していた。
四隅の一方の対向位置には、水素系の燃料ガスＡを供給
・排出する入口用ガス孔５Ａと出口用ガス孔５Ｂが設け
られるとともに、他方の対向位置には、酸素系の空気ガ
スＢを供給・排出する入口用ガス孔５Ｃと出口用ガス孔
５Ｄが設けられている。そして、集電板１の発電用セル
２に対向する面と、セパレータ３の両面には、これら入
口用ガス孔５Ａ，５Ｃに連通する入口用マニホールド溝
６Ａ，６Ｃと、出口用ガス孔５Ｂ，５Ｄに連通する出口
用マニホールド溝６Ｂ，６Ｄが形成されている。そし
て、入口用マニホールド溝６Ａ，６Ｃと出口用マニホー
ルド溝６Ｂ，６Ｄ間に、対角線に平行で、発電用セル２
に燃料ガスＡまたは空気ガスＢを分配・供給する複数の
ガス分配溝７Ａ，７Ｂが異なる平面で互いに交差する方
向に形成されている。前記発電用セル２は、電解質のセ
ラミック薄膜（固体電解質層）の表裏面に正極平板（空
気極）、負極平板（燃料極）を設けて構成されている。
さらにまた、集電板１と発電用セル２の周縁シール部お
よびセパレータ３と発電用セル２の周縁シール部は、図
４に示すように、メルトシール法によりガラス材料を用
いたメルトシール材８を集電板１と発電用セル２の隙間
およびセパレータ３と発電用セル２の隙間にそれぞれ充
填していた。
【０００４】上記構成により、通常1000℃の高温下で、
上部および下部の単電池Ｄではそれぞれ、燃料ガスＡを
入口用ガス孔５Ａから入口用マニホールド溝６Ａを介し
てガス分配溝７Ａを通し、負極上に燃料ガスＡを流して
出口用マニホールド溝６Ｂから出口用ガス孔５Ｂに排出
するとともに、空気ガスＢを入口用ガス孔５Ｃから入口
用マニホールド溝６Ｃを介してガス分配溝７Ｂを通し正
極上に空気ガスＢを流して出口用マニホールド溝６Ｄか
ら出口用ガス孔５Ｄに排出することにより電力を得てい
る。
上部および下部の単電池Ｄではそれぞれ、燃料ガスＡを
入口用ガス孔５Ａから入口用マニホールド溝６Ａを介し
てガス分配溝７Ａを通し、負極上に燃料ガスＡを流して
出口用マニホールド溝６Ｂから出口用ガス孔５Ｂに排出
するとともに、空気ガスＢを入口用ガス孔５Ｃから入口
用マニホールド溝６Ｃを介してガス分配溝７Ｂを通し正
極上に空気ガスＢを流して出口用マニホールド溝６Ｄか
ら出口用ガス孔５Ｄに排出することにより電力を得てい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成にお
いて、メルトシール材８として用いられるガラス材料
が、電池が使用される高温下で、著しく粘度が低下して
シール材８が流れ出しシール性を損ねたり、あるいは積
層する際の僅かなシール部のずれなどにより、満足なシ
ール性が得られないという問題があった。
いて、メルトシール材８として用いられるガラス材料
が、電池が使用される高温下で、著しく粘度が低下して
シール材８が流れ出しシール性を損ねたり、あるいは積
層する際の僅かなシール部のずれなどにより、満足なシ
ール性が得られないという問題があった。
【０００６】本発明は、上記問題点を解決してシール性
の高い固体電解質型燃料電池を提供することを目的とす
る。
の高い固体電解質型燃料電池を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【問題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、一対の集電板間に介在されるセパレータ
間、および集電板とセパレータ間に、固体電解質層の表
面と裏面に電極板を配置した発電用セルを設け、前記集
電板およびセパレータに発電用セルに臨んで、ガス入口
とガス出口にそれぞれ連通するマニホールド溝と、これ
らマニホールド溝間を連通して発電用セルにガスを分配
供給する複数のガス分配溝を形成した固体電解質型燃料
電池において、前記集電板およびセパレータの対向面
で、マニホールド溝およびガス分配溝を囲んで互いに対
向するシール用溝をそれぞれ形成し、これら両シール用
溝に所定の隙間をあけて耐熱絶縁部材を嵌合するととも
に、前記発電用セルの外辺端面を前記耐熱絶縁部材の内
側面に当接させ、前記耐熱絶縁部材とシール用溝の内面
との隙間に、高温下で溶融されて溶融シール部を形成す
るメルトシール材を充填したものである。また、上記構
成において、耐熱絶縁部材の内側面および底面とシール
用溝の内面との隙間にメルトシール材を充填し、耐熱絶
縁部材の外側面とシール用溝の間に、耐熱絶縁部材の熱
膨張を許容する隙間を形成したものである。
めに本発明は、一対の集電板間に介在されるセパレータ
間、および集電板とセパレータ間に、固体電解質層の表
面と裏面に電極板を配置した発電用セルを設け、前記集
電板およびセパレータに発電用セルに臨んで、ガス入口
とガス出口にそれぞれ連通するマニホールド溝と、これ
らマニホールド溝間を連通して発電用セルにガスを分配
供給する複数のガス分配溝を形成した固体電解質型燃料
電池において、前記集電板およびセパレータの対向面
で、マニホールド溝およびガス分配溝を囲んで互いに対
向するシール用溝をそれぞれ形成し、これら両シール用
溝に所定の隙間をあけて耐熱絶縁部材を嵌合するととも
に、前記発電用セルの外辺端面を前記耐熱絶縁部材の内
側面に当接させ、前記耐熱絶縁部材とシール用溝の内面
との隙間に、高温下で溶融されて溶融シール部を形成す
るメルトシール材を充填したものである。また、上記構
成において、耐熱絶縁部材の内側面および底面とシール
用溝の内面との隙間にメルトシール材を充填し、耐熱絶
縁部材の外側面とシール用溝の間に、耐熱絶縁部材の熱
膨張を許容する隙間を形成したものである。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、燃料電池が使用される高温
下でメルトシール材が溶融して耐熱絶縁部材とシール用
溝の内面との隙間に溶融シール部を形成するので、マニ
ホールト溝からガス分配溝に流送される燃料ガスおよび
空気ガスの漏れを効果的防止してシールすることができ
る。またメルトシール材に大幅な粘性の低下が生じた場
合でも、メルトシール材は、毛細管現象によりシール用
溝と耐熱絶縁部材の間で断面が折れ曲がった隙間に溜ま
ってシール性を確保することができ、外部に流れ出すこ
ともない。さらに集電電極およびセパレータのずれ止め
と、発電用セルの位置決めを行うことができ、製造時の
位置ずれをなくすことができる。
下でメルトシール材が溶融して耐熱絶縁部材とシール用
溝の内面との隙間に溶融シール部を形成するので、マニ
ホールト溝からガス分配溝に流送される燃料ガスおよび
空気ガスの漏れを効果的防止してシールすることができ
る。またメルトシール材に大幅な粘性の低下が生じた場
合でも、メルトシール材は、毛細管現象によりシール用
溝と耐熱絶縁部材の間で断面が折れ曲がった隙間に溜ま
ってシール性を確保することができ、外部に流れ出すこ
ともない。さらに集電電極およびセパレータのずれ止め
と、発電用セルの位置決めを行うことができ、製造時の
位置ずれをなくすことができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明に係る固体電解質型燃料電池の
一実施例を図１および図２に基づいて説明する。なお、
従来と同一の部材は同一符号を付し、説明は省略する。
一実施例を図１および図２に基づいて説明する。なお、
従来と同一の部材は同一符号を付し、説明は省略する。
【００１０】集電板１およびセパレータ３の発電用セル
２の対向面周囲でマニホールド溝６Ａ〜６Ｄおよび燃料
ガス分配溝７Ａ，７Ｂの周囲には、それぞれシール用溝
１１Ａ，１１Ｂが形成され、これらシール用溝１１Ａ，
１１Ｂには、耐熱絶縁材１２がそれぞれ嵌合されてい
る。そして、発電用セル２の外辺は耐熱絶縁材１２に沿
って切断されてそれぞれの端面が耐熱絶縁材１２の内側
面に当接されている。またこれらシール用溝１１Ａ，１
１Ｂと耐熱絶縁材１２の内面側と底面側の隙間には、ガ
ラス材料からなるメルトシール材１３が充填されてシー
ルされている。また、シール用溝１１Ａ，１１Ｂの外面
側には、熱膨張を許容するために隙間１４が形成されて
いる。なお前記耐熱絶縁材１２は、たとえばセラミック
スや耐火物などの無機材料が使用される。
２の対向面周囲でマニホールド溝６Ａ〜６Ｄおよび燃料
ガス分配溝７Ａ，７Ｂの周囲には、それぞれシール用溝
１１Ａ，１１Ｂが形成され、これらシール用溝１１Ａ，
１１Ｂには、耐熱絶縁材１２がそれぞれ嵌合されてい
る。そして、発電用セル２の外辺は耐熱絶縁材１２に沿
って切断されてそれぞれの端面が耐熱絶縁材１２の内側
面に当接されている。またこれらシール用溝１１Ａ，１
１Ｂと耐熱絶縁材１２の内面側と底面側の隙間には、ガ
ラス材料からなるメルトシール材１３が充填されてシー
ルされている。また、シール用溝１１Ａ，１１Ｂの外面
側には、熱膨張を許容するために隙間１４が形成されて
いる。なお前記耐熱絶縁材１２は、たとえばセラミック
スや耐火物などの無機材料が使用される。
【００１１】上記構成において、燃料電池が使用される
１０００℃程度の高温下で、メルトシール材１３が溶融
して溶融シール部を形成し、マニホールド溝６Ａ〜６Ｄ
からガス分配溝７Ａ，７Ｂに流送される燃料ガスＡおよ
び空気ガスＢの漏れを効果的に防止することができる。
もし、メルトシール材１３の粘性に大幅な低下が生じる
ことがあっても、自重によりシール用溝１１Ｂの底部に
溜まるとともに、毛細管現象により水平面のシール用溝
１１Ｂの底部の滞留してシール性を確保し、外部に流出
することがない。
１０００℃程度の高温下で、メルトシール材１３が溶融
して溶融シール部を形成し、マニホールド溝６Ａ〜６Ｄ
からガス分配溝７Ａ，７Ｂに流送される燃料ガスＡおよ
び空気ガスＢの漏れを効果的に防止することができる。
もし、メルトシール材１３の粘性に大幅な低下が生じる
ことがあっても、自重によりシール用溝１１Ｂの底部に
溜まるとともに、毛細管現象により水平面のシール用溝
１１Ｂの底部の滞留してシール性を確保し、外部に流出
することがない。
【００１２】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、燃
料電池が使用される高温下でメルトシール材が溶融して
耐熱絶縁部材とシール用溝の内面との隙間に溶融シール
部を形成するので、マニホールト溝からガス分配溝に流
送される燃料ガスおよび空気ガスの漏れを効果的防止し
てシールすることができる。またメルトシール材に大幅
な粘性の低下が生じた場合でも、メルトシール材は、毛
細管現象によりシール用溝と耐熱絶縁部材の間で断面が
折れ曲がった隙間に溜まってシール性を確保することが
でき、外部に流れ出すこともない。さらに集電電極およ
びセパレータのずれ止めと、発電用セルの位置決めを行
うことができ、製造時の位置ずれをなくすことができ
る。
料電池が使用される高温下でメルトシール材が溶融して
耐熱絶縁部材とシール用溝の内面との隙間に溶融シール
部を形成するので、マニホールト溝からガス分配溝に流
送される燃料ガスおよび空気ガスの漏れを効果的防止し
てシールすることができる。またメルトシール材に大幅
な粘性の低下が生じた場合でも、メルトシール材は、毛
細管現象によりシール用溝と耐熱絶縁部材の間で断面が
折れ曲がった隙間に溜まってシール性を確保することが
でき、外部に流れ出すこともない。さらに集電電極およ
びセパレータのずれ止めと、発電用セルの位置決めを行
うことができ、製造時の位置ずれをなくすことができ
る。
【図１】本発明に係る固体電解質型燃料電池の一実施例
を示す部分拡大断面図である。
を示す部分拡大断面図である。
【図２】同固体電解質型燃料電池を示す分解斜視図であ
る。
る。
【図３】従来の固体電解質型燃料電池を示す分解斜視図
である。
である。
【図４】同固体電解質型燃料電池を示す部分拡大断面図
である。
である。
Ａ 燃料ガス Ｂ 空気ガス Ｄ 単電池 １ 集電板 ２ 発電用セル ３ セパレータ ５Ａ〜５Ｄ ガス孔 ６Ａ〜６Ｄ マニホールド溝 ７Ａ，７Ｂ ガス分配溝 ８ メルトシール材 １１Ａ，１１Ｂ シール用溝 １２ 耐熱絶縁材 １３ メルトシール材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辰己 浩史 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−278664（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−114416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−16481（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/02 H01M 8/12
Claims (2)
- 【請求項１】一対の集電板間に介在されるセパレータ
間、および集電板とセパレータ間に、固体電解質層の表
面と裏面に電極板を配置した発電用セルを設け、前記集
電板およびセパレータに発電用セルに臨んで、ガス入口
とガス出口にそれぞれ連通するマニホールド溝と、これ
らマニホールド溝間を連通して発電用セルにガスを分配
供給する複数のガス分配溝を形成した固体電解質型燃料
電池において、 前記集電板およびセパレータの対向面で、マニホールド
溝およびガス分配溝を囲んで互いに対向するシール用溝
をそれぞれ形成し、これら両シール用溝に所定の隙間をあけて 耐熱絶縁部材
を嵌合するとともに、前記発電用セルの外辺端面を前記
耐熱絶縁部材の内側面に当接させ、 前記 耐熱絶縁部材とシール用溝の内面との隙間に、高温
下で溶融されて溶融シール部を形成するメルトシール材
を充填したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】耐熱絶縁部材の内側面および底面とシール
用溝の内面との隙間にメルトシール材を充填し、 耐熱絶縁部材の外側面とシール用溝の間に、耐熱絶縁部
材の熱膨張を許容する隙間を形成した ことを特徴とする
請求項１記載の固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00296995A JP3340272B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00296995A JP3340272B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08190921A JPH08190921A (ja) | 1996-07-23 |
| JP3340272B2 true JP3340272B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=11544211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00296995A Expired - Fee Related JP3340272B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3340272B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4000790B2 (ja) | 2001-06-08 | 2007-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | シール構造を有する燃料電池 |
| JP4936801B2 (ja) * | 2006-06-22 | 2012-05-23 | ヤンマー株式会社 | 平板固体酸化物型燃料電池 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6116481A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-24 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JP2698162B2 (ja) * | 1989-04-20 | 1998-01-19 | 三洋電機株式会社 | 固体電解質燃料電池 |
| JP3276649B2 (ja) * | 1991-10-24 | 2002-04-22 | 三洋電機株式会社 | 燃料電池 |
-
1995
- 1995-01-12 JP JP00296995A patent/JP3340272B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08190921A (ja) | 1996-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |