JP3505513B2 - 燃料電池用プレート及び燃料電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池に関し、詳
しくは反応ガス通路を有するプレートに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は天然ガス，メタノール，石炭
ガス等の燃料を改質して得られる水素と、空気中の酸素
とから電気エネルギーを発生させる装置であり、高い発
電効率を得ることができる。

【０００３】燃料電池の主な特徴は以下の通りである。 従来の発電方式のように熱エネルギーや運動エネル
ギーの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高
い発電効率が期待できる。 発電に伴って発生する熱が給湯や冷暖房として利用
しやすく、それによって総合エネルギー効率を高められ
る。 窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さい
ので環境性が良い。

【０００４】このように、燃料電池発電は燃料のもつ化
学エネルギーを有効に利用でき、環境にやさしい特性を
もっているので、２１世紀を担う都市型のエネルギー供
給システムとして期待され、宇宙用から自動車用まで、
大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用でき
る将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用
化に向けて技術開発が本格化している。

【０００５】図４は従来の燃料電池の積層構造を模式的
に示す断面図であり、電解液を含浸した電解質マトリッ
クス９１の両面にアノード９２及びカソード９３を配し
たセル９４と、アノードガス通路９５及びカソードガス
通路９６を形成したガス分離板９７とを交互に積層させ
た構造であり、電解質マトリックス９１の電極９２・９
３非塗布面とガス分離板９７との間には、絶縁やガスシ
ールのためパッキン９８（例えば、フッ素樹脂やフッ素
系ゴム）等を介在させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
燃料電池において、電池の運転を繰り返して行うと、電
池運転温度が高温である等の理由から、電解質マトリッ
クス等から電解液が漏れ出し、パッキン等が破損する。

【０００７】また、従来のガス分離板は全て導電性部材
（例えば、金属やカーボン等）で構成されているため、
パッキン等が破損すれば、セルが電位の異なる上側又は
下側のセルと導通し、絶縁性が低下するという課題があ
る。

【０００８】更には、ガス分離板の全てを金属やカーボ
ン等で構成した場合には、重量が重く、加工が複雑で製
造コストが高い等の課題もある。

【０００９】本発明は、かかる現状に鑑みてなされたも
のであり、絶縁性に優れ、軽量で、加工が容易で製造コ
ストが安い非常に優れた燃料電池を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る燃料電池用プレートは、導電性部材か
ら構成され、複数のリブ及び該複数のリブによって形成
された流体通路を有し、前記反応ガスプレートの前記流
体通路と前記冷却水プレートの前記流体通路とは異なる
形状を有する流体流通領域と、冷却水及び反応ガスの供
給及び排出孔が形成された、絶縁性樹脂から構成される
外周部と、を有することを特徴とする。

【００１１】 また、本発明に係る燃料電池であって、
前記燃料電池用プレートは、導電性部材から構成され、
複数のリブ及び該複数のリブによって形成された流体通
路を有し、前記反応ガスプレートの前記流体通路と前記
冷却水プレートの前記流体通路とは異なる形状を有する
流体流通領域と、冷却水及び反応ガスの供給及び排出孔
が形成された、絶縁性樹脂から構成される外周部と、を
有することを特徴とする。

【００１２】上記絶縁性樹脂としては、例えばフェノー
ル樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレ
ン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、或いはフッ素樹
脂等の樹脂材料を用いることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
燃料電池の要部を示す分解斜視図であり、２枚の冷却プ
レート２１の間に、セル（図示せず）を挟持した一対の
ハーフプレート（アノードガス供給用ハーフプレート２
２及びカソードガス供給用ハーフプレート２３）を介在
させて電池スタック２４を構成している。この電池スタ
ック２４の各コーナ部には、アノードガス供給孔２５、
アノードガス排出孔２６、カソードガス供給孔２７、カ
ソードガス排出孔２８が夫々電池スタック積層方向に貫
通して設けられている。また、前記カソードガス供給孔
２７の近くには、冷却プレート２１に冷却水を供給する
ための冷却水供給孔２９が、また、前記カソードガス排
出孔２８の近くには、冷却プレート２１を流れた冷却水
をスタック２４外に排出するための冷却水排出孔３０
が、夫々スタック積層方向に貫通して設けられている。

【００１４】図２は冷却プレート２１の平面図であり、
複数のリブ３１によって冷却水通路３２が形成されてい
る。そして、冷却水流通領域を除く外周であってリブ３
１長手方向端部の一端には、前記アノードガス供給孔２
５と連通するアノードガス供給溝３３が、他端には前記
アノードガス排出孔２６と連通するアノードガス排出溝
３４が夫々形成されている。この冷却プレート２１は、
冷却水流通領域２１ａがカーボン等の導電性部材で構成
され、冷却水流通領域を除く外周部２１ｂがフェノール
性樹脂等の絶縁性樹脂で構成されている。

【００１５】図３はアノードガス供給用ハーフプレート
２２の平面図であり、複数のリブ３７によって略等間隔
のアノードガス通路３８が形成されている。そして、リ
ブ３７長手方向端部の一端には前記アノードガス供給溝
３３と連通する複数の貫通孔３９が、前記アノードガス
供給溝３３の長手方向に沿って略均等に分散して設けら
れている。また、リブ３７長手方向端部の他端には前記
アノードガス排出溝３４と連通する複数の貫通孔４０
が、前記アノードガス排出溝３４の長手方向に沿って略
均等に分散して設けられている。このアノードガス供給
用ハーフプレート２２は、アノードガス流通領域２２ａ
がカーボン等の導電性部材で構成され、アノードガス流
通領域２２ａを除く外周部２２ｂがフェノール性樹脂等
の絶縁性樹脂で構成されている。

【００１６】前記各プレートの複数のリブで形成される
ガス流通領域は上下にある電極と電気的に直列接続する
ため導電性が必要であるが、前記ガス流通領域を除く外
周部は電極と接触しないため、本来は導電性が不要であ
る。本発明では、導電性が不要な斯かる部分を絶縁性樹
脂で構成したので、従来のパッキン等に絶縁性をもつも
のを使用する等の絶縁処理は不要になる。また、パッキ
ンが破損した場合でも、電位の異なるセル同士の絶縁が
十分保持される。

【００１７】加えて、導電性の不要な部分を絶縁性樹脂
で構成すれば、従来のように、プレート全部を金属やカ
ーボン等の導電性部材で構成する場合に比べ、軽量にな
る。また、従来に比べ、加工が容易で製造コストの低減
を図ることができる。

【００１８】尚、カソードガス供給用ハーフプレートと
して図３に示したタイプのハーフプレートを用いること
も勿論可能である。

【００１９】〔その他の事項〕 絶縁性樹脂としては、フェノール樹脂に限定される
ものではなく、例えば、ビニル樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹
脂、フッ素樹脂等が挙げられる。 絶縁性樹脂を用いるプレートとしては、電池スタッ
ク間に積層されるプレートであって絶縁性が必要なプレ
ートであれば、いかなるプレートにも適用することがで
き、例えば、バイポーラプレート等にも勿論適用可能で
ある。

【００２０】

【発明の効果】上記本発明によれば、流体通路を有する
プレートの導電性が不要な部分を絶縁性樹脂で構成した
ので、従来のパッキン等に絶縁性をもつものを使用する
等の絶縁処理は不要になる。また、パッキンが破損した
場合でも、電位の異なるセル同士の絶縁が十分保持され
る。

【００２１】また、導電性の不要な部分を絶縁性樹脂で
構成すれば、従来のように、プレート全部を金属やカー
ボン等の導電性部材で構成する場合に比べて、軽量にな
る。さらには、加工が容易で製造コストの低減を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料電池の要部を示す分解斜視図
である。

【図２】冷却プレート２１の平面図である。

【図３】アノードガス供給用ハーフプレート２２の平面
図である。

【図４】従来の燃料電池の積層構造を模式的に示す断面
図である。

【符号の説明】

２２ アノードガス供給用ハーフプレート ２２ａ アノードガス流通領域 ２２ｂ 外周部 ２３ カソードガス供給用ハーフプレート ２４ 電池スタック ２５ アノードガス供給孔 ２６ アノードガス排出孔 ２７ カソードガス供給孔 ２８ カソードガス排出孔 ３７ リブ ３８ アノードガス通路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−338333（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−250563（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−338332（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−267062（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−290795（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−135005（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料電池セルのアノード又はカソードに反
   応ガスを供給するためのガス通路を備える反応ガス供給
   用プレートと、燃料電池に冷却水を供給するための冷却
   水通路を備える冷却水プレートと、からなる燃料電池用
   プレートであって、 前記燃料電池用プレートは、導電性部材から構成され、 複数のリブ及び該複数のリブ
   によって形成された流体通路を有し、前記反応ガスプレ
   ートの前記流体通路と前記冷却水プレートの前記流体通
   路とは異なる形状を有する流体流通領域と、 冷却水及び反応ガスの供給及び排出孔が形成された、絶
   縁性樹脂から構成される外周部と、 を有することを特徴とする燃料電池用プレート。
2. 【請求項２】燃料電池セルのアノード又はカソードに反
   応ガスを供給する前記反応ガス供給用プレートと、燃料
   電池に冷却水を供給する前記冷却水プレートと、からな
   る前記燃料電池用プレートを備え、前記燃料電池セルの
   アノード及びカソードに夫々アノードガス及びカソード
   ガスが供給されて発電する燃料電池であって、 前記燃料電池用プレートは、 導電性部材から構成され、複数のリブ及び該複数のリブ
   によって形成された流体通路を有し、前記反応ガスプレ
   ートの前記流体通路と前記冷却水プレートの前記流体通
   路とは異なる形状を有する流体流通領域と、 冷 却水及び反応ガスの供給及び排出孔が形成された、絶
   縁性樹脂から構成される外周部と、を有することを特徴
   とする燃料電池。