JP3758684B2 - 改良2極板分離器 - Google Patents
改良2極板分離器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3758684B2 JP3758684B2 JP51655098A JP51655098A JP3758684B2 JP 3758684 B2 JP3758684 B2 JP 3758684B2 JP 51655098 A JP51655098 A JP 51655098A JP 51655098 A JP51655098 A JP 51655098A JP 3758684 B2 JP3758684 B2 JP 3758684B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- separator
- groove
- plate
- central region
- 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 - Fee Related
Links
Images
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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0206—Metals or alloys
- H01M8/0208—Alloys
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0206—Metals or alloys
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0206—Metals or alloys
- H01M8/0208—Alloys
- H01M8/021—Alloys based on iron
-
- 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
- H01M8/02—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
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0236—Glass; Ceramics; Cermets
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
発明の背景
本発明は、燃料電池組立体に関し、特にこのような組立体で用いる改良された2極分離器に関する。
典型的な燃料電池組立体では、燃料電池堆積体を形成するために燃料電池単体が次々と積み重ねられる。各燃料電池単体は、陰極(アノード)及び陽極(カソード)構成要素間に挟まれた電解質要素を含む。陰極及び陽極要素がまた、アノード及びカソード電極並びに波状のアノード及びカソード集電装置を含む。陰極要素の一面が電解質要素に接触し、同時に他面が陰極集電装置に接触する。同様に、陽極要素の一面が電解質要素に接触し、同時に他面が陽極集電装置に接触する。
次いで、第1及び第2分離板がそれぞれ陰極及び陽極集電装置に接触する。2極特性である分離板は、オキシダント(酸化体)ガスと共存できる陽極面及び燃料ガスと共存できる陰極面を有する。このように第1分離板は、その陰極面が陰極要素の陰極集電装置に接触するように位置付けられる。第2分離板がまた、その陽極面が陽極要素の陽極集電装置に接触するように位置付けられる。第1及び第2分離板は、隣接のものと共に陰極及び陽極集電装置と、陰極及び陽極ガスチャンネルとを形成する。これらのチャンネルが、燃料電池単体によって化学的に電気に変換されるそれぞれの燃料及びオキシダントガスを受取る。第1及び第2の2極分離器が燃料電池単体を完成させる一方で、各々が燃料電池堆積体内の前後の燃料電池単体に対する2極分離器として作動する。従って、第1分離板の場合には、その陽極面が前の燃料電池単体の陽極要素の陽極集電装置に接触するであろう。第2分離板の場合には、その陰極面が前の燃料電池単体の陰極要素の陰極集電装置に接触するであろう。
これまで用いられている2極分離器の1形式では、分離器は1面にニッケルクラッド(被覆)されたステンレス鋼板から成る。分離板のステンレス鋼表面は、オキシダントガスと共存できる面であり、一方ニッケル被覆面は燃料ガスと共存できる面である。この分離板は概して高価な複雑な曲げ処理を要し、板の4面の各々を別々に曲げることが必要である。
ニッケル面を上向けることで、互いに反対側にある第1及び第2側辺が上方かつ四方に曲げられ、それらが2つのレールを形成し、各レールのステンレス鋼表面が外向きになるようにされる。これらのレールは、電解質要素と共に湿式シール(密閉体)を形成し、その結果、陰極要素から燃料ガスが漏れるのを防止する。形成されるステンレス鋼シールは、電解質マトリックスに接触するこれらの面が過度に腐食するのを防止するアルミ化層で覆われる。同様に湿式シールは、陽極区画のステンレス鋼表面が燃料ガスによって接触されるのも防止する。さらに、外気環境がこれらのレールに悪影響を及ぼすことはない。その理由は、レールのアルミ化されたステンレス鋼表面がオキシダントガスと共存できるからである。
分離板の第3及び第4側辺は、下方かつ四方に曲げられてさらに2つのレールを形成し、レールのニッケル被覆面が外向きに、即ち、露出するようにされる。これらのレールもまた電解質要素と共に湿式シールを形成する。同シールは、オキシダントガスがオキシダント要素からもれるのを防止すると共に陰極区画のニッケル表面がオキシダントガスに接触するのを防止する。しかし、レールが陽極要素内のオキシダントガスから保護される一方で、レールのニッケル表面は依然として外気環境にさらされる。これが許されるなら、空気中のオキシダントガスはニッケル被覆を酸化かつ腐触させるであろう。アルミ化層でニッケル表面を直接被覆することは、燃料電池作業中に剥離する不安定なアルミ処理ニッケル化合物が形成されるために不首尾であることが証明されている。
従って、これを避けるためにニッケル被覆がレール表面から除去されて下に横たわる電解質オキシダント相溶性ステンレス鋼を露出させ、その後電解質腐蝕保護のためにステンレス鋼がアルミ化するようにされる。しかし、ニッケル被覆に用いられる除去処理は、高価な上に概して環境に有害である。通常用いられる処理は化学エッチングである。
理解できるように、隔離板からニッケル被覆を除去して2極板を曲げる上記手順は、各隔離板、従って、各燃料電池の総合費用を増大させる。従って、これらの手順を低減又は除去することは燃料電池製造にとって極めて有利である。燃料電池単体で遭遇する他の難点は、電解質損失、不良配分である。これは、特に多数の単体が1堆積体内に配列される場合に発生する。作動中燃料電池単体は、蒸発、腐蝕生成物との反応及び概して堆積体の正(カソード)端から負(アノード)端への広がり、即ち、移動により電解質の損失を被る。このような電解質の移動は、堆積体の正端付近の単体で電解質が「飢え」、負端付近のもので過剰電解質が「溢れ」ることに帰着し得る。両状態共に燃料電池(及び堆積体)性能の低下に帰着し、極端な場合には有効作動寿命の短縮に帰着する。
概して単電池電解質は、積重ね組立て前の燃料電池単体の電極細穴容積の一方又は双方に蓄積される。これで、電池電解質量が電極細穴容積によって収容し得るものに制限される。典型的な電池設計に基づく電解質モデル研究では、この量は40,000時間の燃料電池作動に対して不十分であると予測している。若干の電解質が陽極側の波状集電装置内に蓄積できるが、これは堆積調節間のオキシダントガス流に対する抵抗の増加に帰着し、それがまた電池及びマニホールドの高背圧に帰着する。もし過剰電解質が活性要素によって吸い上げられないなら、波状材料の加速された腐蝕が生じ得る。従って、電解質損失を被る電池に対する電解質の「貯蔵所」又は燃料電池作動間に電解質を得る電池に対する電解質吸収物質からなる「吸込み(シンク)」のいずれかを与え得る要素を各燃料電池単体内に設けることが非常に望ましい。
従って、本発明の目的は、上記欠点を克服する燃料電池単体用の2極分離器を提供することである。
本発明のさらなる目的は、耐蝕性があると同時に製造上簡単な2極分離器を提供することである。
本発明のさらなる目的は、燃料電池堆積体内で電解質管理を助長する2極分離器を提供することである。
発明の概要
本発明の原理により上記及び他の目的は、それぞれ燃料ガス及びオキシダントガスと共存できる第1表面及び第2表面を表裏に有する板から形成される2極分離器によって実現される。板は、中央領域と、互いに中央領域と反対側にある第1側辺及び第2側辺から広がって互いに反対側にある第1溝状くぼみ領域及び第2溝状くぼみと、互いに中央領域と反対側にある第3側辺及び第4側辺から広がって互いに反対側にある第3溝状くぼみ領域及び第4溝状くぼみとから形成される。中央領域が、第3及び第4側辺区域において第3及び第4溝状くぼみが中央領域に対向しかつ接するように、折り曲げられる。分離器の第1表面が、中央領域の第1表面の範囲及び溝状くぼみの内表面の範囲を定める。同様に、分離器の第2表面が、中央領域の第2反対面の範囲及び溝状くぼみの外表面の範囲を定める。
2極分離器のこの構成のために、分離器は打抜き又は引抜きによって単一曲げ操作で形成できる。さらに、分離器のレールは、環境外気にさらされる表面領域が第2表面で構成される、オキシダントガスと共存できる溝状くぼみによって形成される。従って、分離器の材料を除去する処理は不要である。このように総合的により簡単でより安価な2極分離器が結果的に得られる。
本発明のさらなる面において、2極分離器の第1及び第2溝状くぼみは電解質の散布又は吸収が可能になるようにされる。特に、これらの溝状くぼみには開口が設けられ、開口を通して電解質が散布のために供給されるか若しくは吸収のために受け入れられる。過剰の電解質が累積する電池単体に対しては電解質吸収物質が第1及び第2溝状くぼみ内に配置され得る。過剰の電解質はこのように溝状くぼみ内の開口を通してくぼみ内容物にしみこみ吸収される。一方、電解質が枯渇する電池単体に対しては、過剰電解質が溝状くぼみ内に配置され、電池単体内の電解質が減少するにつれて開口を通して内側からしみだされる。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記及びその他の特徴並びに他の面は添付図と共に以下の詳細な説明を読むことにより一層明らかとなるであろう。
図1A及び1Bは、本発明の原理による2極分離器を示す。
図2は、図1A及び1Bの2極分離器を形成する段階を示す流れ図である。
図3は、図1A及び1Bに示す2極分離器を用いた燃料電池単体の形成を示す。
詳細な説明
図1A及び1Bは、本発明の原理による2極分離器1を示す。図示の通り、分離器1は、第1及び第2表面2A及び2Bを有する板2から成る。第1表面は燃料ガス(例えば、水素)環境と共存でき、第2表面はオキシダントガス環境と共存できる。典型的に板2は、ステンレス鋼で形成可能である。ステンレス鋼は、オキシダントガスと共存でき、ニッケルのようなもので積層、あるいは、被覆を施される。被覆は、燃料ガスと共存でき、第1表面を形成する。
図から分かる通り、板2は互いに反対側にある第1及び第2側辺3A及び3B並びに互いに反対側にある第3及び第4側辺3C及び3Dを有する。互いに反対側にある各側辺から広がるのは溝くぼみ、即ち、ボックス状区域である。従って、互いに反対側にある溝状くぼみ4A及び4Bはそれぞれ側辺3A及び3Bから広がり、互いに反対側にある溝状くぼみ4C及び4Dはそれぞれ側辺3C及び3Dから広がる。分離器1の燃料ガスと共存できる表面2Aは、このように中央領域における一方の面の範囲及び溝状くぼみ4A−4Dの内表面の範囲を定める。同様に、分離器1のオキシダントガスと共存できる表面2Bは、このように中央領域における他方の面の範囲及び溝状くぼみ4A−4Dの外表面の範囲を定める。
図1Bに示す通り、溝状くぼみ4C及び4Dはまた中央領域3の側辺3C及び3Dの折曲げ線5A及び5Bに沿って中央領域をおおいかつその回りに曲げられる。従って、完成された分離器1のこれらの溝状くぼみは、側辺3C及び3Dにおいて中央領域3に対向しかつ接触する。
2極分離器1のこの構成で、溝状くぼみ4A及び4Bはレールを形成する。このレールは、分離器が燃料電池単体内で用いられる時陽極要素のための湿式シールに帰着する。溝状くぼみ4C及び4Dはまた燃料電池単体の陰極要素のためのレールを形成し、それが湿式シールに帰着する。さらに、分離器形成の方法のために外気環境にさらされるレールの全表面は第2表面、即ち、スレンレス鋼部分なのでオキシダントガスと共存できる。その結果、分離器からニッケル被覆を除去することを要せずに湿式シール領域の耐蝕性が維持される。
図1A及び1Bの分離器板は、簡単な打抜き又は引抜き操作により、限られた曲げ操作と組み合わせるか又は曲げ操作後に製造することができる。曲げは中央領域3の側辺3C及び3Dについてのみ必要なので、板は2方向のみ長くしておけば良い。さらに、レールの全露出面がオキシダントと共存できる材料製なのでこれを達成するためにレールをさらに処理する必要はない。図2は、分離器板を形成する処理段階を示す。第1段階では、先ず未加工金属片の寸法を合わせる。次いで寸法を合わせた金属片が打抜き及び曲げ工程に運ばれ、そこで溝状くぼみ4A及び4B並びに溝状くぼみ4C及び4Dが形成され、所定位置に折曲げられる。これに続き、隣接溝状くぼみの隅継ぎ目が溶接され、次いで露出レール面がアルミ化され、オキシダントと共存できる面に追加の耐蝕性が与えられるようにされる。これで板の処理が完了する。
図3は、図1A及び1Bに示すような上部及び下部2極板から成る燃料電池単体10を示す。燃料電池単体は、陽電極11Aから成る陽極要素11及び陽電極の一方の面に接触する表面を有する陽極集電流装置11Bをさらに含む。陽極要素11は、上部2極分離器1の中央領域3の長さ及び幅をおおって広がる。特に、要素の縦端部は溝状くぼみ4A及び4Bに接触し、横端部は中央領域3の側辺3C及び3Dにおよぶ。陽極要素11の高さは、陽極要素11及び溝状くぼみが同一平面を形成するように溝状くぼみ4A及び4Bの高さと等しい。電解質マトリックス、即ち、タイル12は、この面全体に接触し、それをおおって広がる。陰電極13Aで形成される陰極要素13及び波状陰極集電流装置13Bがマトリックス要素12に続く。陰電極13Aの一方の面がマトリックス12に接触し、一方他方の面が陰極集電流装置13Bの一方の面に接触してこれを支持する。陰極集電流装置13Bの他方の面は下部分離器板1の中央領域3上に支えられる。
陰極要素13は、下部分離器板1の溝状くぼみ4C及び4D間を横に広がると共に同板の中央領域の端部3A及び3Bまで縦に広がる。スペーサ要素14及び15が後者の溝状くぼみ内にはめ込まれ、分離器板1の中央領域3と同一平面をなすようにされる。
スペーサ要素14及び15は、純ニッケル又はインコネルシート材料製の分離器部分14A及び15A並びに集電流装置部分14B及び15Bを含む。要素14B及び15Bは、溝状くぼみ4A及び4Bの深さを収容するのに十分な高さを有する。
陰極要素13は、分離器板の中央領域3と、スペーサ要素14及び15の平坦面14A及び15Aとの結合によって形成される平坦面上に位置する。陰極要素13の陰電極13Aは、電解質マトリック12の下部面を据えるための平坦面を与える。理解できるように、上部分離器板の溝状くぼみ4A及び4Bと、下部分離器板の溝状くぼみ4C及び4Dとはレールとして作動し、これらのレールの表面はマトリックス12と共に湿式シールを形成する。これらの湿式シールはまた、陰極及び陽極要素と分離器板とによって形成されるガス室からオキシダント及び燃料ガスが漏れるのを妨げ、燃料電池単体からのガスの交差及び流出を防止するようにさせる。さらに、レールの露出面はすべてオキシダントと共存できる材料、即ち、アルミ化ステンレス鋼で形成されるので、環境内の空気による酸化及び腐蝕に対して非常な耐性がある。
本発明のさらなる面によると、本発明の2極分離器は燃料電池単体の電解質管理を促進するためにさらに改変される。これは図3に示され、そこでは、上部及び下部2極分離器1の溝状くぼみ4A及び4Bは、単体の電解質マトリックス12からの電解質の吸収又は電解質マトリックス12への散布のいずれかが可能になるようにされる。従って、図3では各分離器1の溝状くぼみ4A及び4Bは、貫通穴6を具備し、貫通穴6を介してマトリックス12に対して電解質がしみ出されるか又はマトリックス12からしみ出されることができるような手段を提供する。
もし電池単体10がある燃料電池堆積状態にならんとし、そこでは、即ち、堆積体の正(カソード)側において単体の電解質が欠乏するなら、溝状くぼみ4A及び4Bは電解質で満たすことができる。この様な場合には、溝状くぼみは燃料電池単体10の貯蔵所として作動し、電池単体のマトリックス内の電解質が消耗されるにつれて開口6を通して電解質がしみ出す。溝状くぼみ4A及び4Bを満たすのに用いられる電解質は粉末、粒状又はペースト状でよい。さらに、単体の全寿命を通して求められる電解質を電池単体10に供給するようにさせるために、それは処与の細穴構造の多孔性セラミックベッド(陶磁器床)に含ませ得る。このセラミック材料の細穴構造をマトリックス12のものより僅かに大きくすることによって、それが最も必要とされる湿式シール領域において開口6を通して電解質がマトリックス内に引き込まれる。これは、過剰電解質に対して敏感に作動し得る陰極又は陽極要素に悪影響を及ぼすことなく行われ、燃料電池作動に要する完全な細穴容積充填を維持するようにされる。
この様に、電解質を要しない堆積作動開始時に電解質を過剰供給しておくことで燃料電池単体10を溢れさせることなく、必要な時にマトリックス12に対して電解質が放出される。典型的なデザインに基づけば、全電池電解質の5乃至8%を追加量を追加することで、40,000時間の作動量がこの方法で貯蔵し得ることが計算されている。あるいは、燃料電池単体10が燃料電池堆積状態において、そこでは、即ち、堆積体の負(アノード)側においてそれが電解質で溢れるなら、溝状くぼみ4A及び4Bは、過剰電解質に対するシンクとして作動させるためにセラミックのような電解質吸収材料の多孔性部材で満たすことができる。典型的なセラミックはγ-LiAlO2又はAl2O3でよい。
多孔性セラミック部材の細穴構造を電解質のものより僅かに大きくすることによって、マトリックス12内の過剰電解質は開口6を通してセラミック部材の細穴表面面中にしみ込まれるであろう。部材はこの様に過剰電解質に対してシンクとして作動し、電極の溢れを防止し、その結果生じる性能劣化を防止する。
すべての場合において上記配列は、本発明の適用例を表す多くの可能な特定的実施形態を単に例示するに過ぎないことが理解される。本発明の原理により、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく多くの他の変形配列が容易に考案され得ることは明らかである。
本発明は、燃料電池組立体に関し、特にこのような組立体で用いる改良された2極分離器に関する。
典型的な燃料電池組立体では、燃料電池堆積体を形成するために燃料電池単体が次々と積み重ねられる。各燃料電池単体は、陰極(アノード)及び陽極(カソード)構成要素間に挟まれた電解質要素を含む。陰極及び陽極要素がまた、アノード及びカソード電極並びに波状のアノード及びカソード集電装置を含む。陰極要素の一面が電解質要素に接触し、同時に他面が陰極集電装置に接触する。同様に、陽極要素の一面が電解質要素に接触し、同時に他面が陽極集電装置に接触する。
次いで、第1及び第2分離板がそれぞれ陰極及び陽極集電装置に接触する。2極特性である分離板は、オキシダント(酸化体)ガスと共存できる陽極面及び燃料ガスと共存できる陰極面を有する。このように第1分離板は、その陰極面が陰極要素の陰極集電装置に接触するように位置付けられる。第2分離板がまた、その陽極面が陽極要素の陽極集電装置に接触するように位置付けられる。第1及び第2分離板は、隣接のものと共に陰極及び陽極集電装置と、陰極及び陽極ガスチャンネルとを形成する。これらのチャンネルが、燃料電池単体によって化学的に電気に変換されるそれぞれの燃料及びオキシダントガスを受取る。第1及び第2の2極分離器が燃料電池単体を完成させる一方で、各々が燃料電池堆積体内の前後の燃料電池単体に対する2極分離器として作動する。従って、第1分離板の場合には、その陽極面が前の燃料電池単体の陽極要素の陽極集電装置に接触するであろう。第2分離板の場合には、その陰極面が前の燃料電池単体の陰極要素の陰極集電装置に接触するであろう。
これまで用いられている2極分離器の1形式では、分離器は1面にニッケルクラッド(被覆)されたステンレス鋼板から成る。分離板のステンレス鋼表面は、オキシダントガスと共存できる面であり、一方ニッケル被覆面は燃料ガスと共存できる面である。この分離板は概して高価な複雑な曲げ処理を要し、板の4面の各々を別々に曲げることが必要である。
ニッケル面を上向けることで、互いに反対側にある第1及び第2側辺が上方かつ四方に曲げられ、それらが2つのレールを形成し、各レールのステンレス鋼表面が外向きになるようにされる。これらのレールは、電解質要素と共に湿式シール(密閉体)を形成し、その結果、陰極要素から燃料ガスが漏れるのを防止する。形成されるステンレス鋼シールは、電解質マトリックスに接触するこれらの面が過度に腐食するのを防止するアルミ化層で覆われる。同様に湿式シールは、陽極区画のステンレス鋼表面が燃料ガスによって接触されるのも防止する。さらに、外気環境がこれらのレールに悪影響を及ぼすことはない。その理由は、レールのアルミ化されたステンレス鋼表面がオキシダントガスと共存できるからである。
分離板の第3及び第4側辺は、下方かつ四方に曲げられてさらに2つのレールを形成し、レールのニッケル被覆面が外向きに、即ち、露出するようにされる。これらのレールもまた電解質要素と共に湿式シールを形成する。同シールは、オキシダントガスがオキシダント要素からもれるのを防止すると共に陰極区画のニッケル表面がオキシダントガスに接触するのを防止する。しかし、レールが陽極要素内のオキシダントガスから保護される一方で、レールのニッケル表面は依然として外気環境にさらされる。これが許されるなら、空気中のオキシダントガスはニッケル被覆を酸化かつ腐触させるであろう。アルミ化層でニッケル表面を直接被覆することは、燃料電池作業中に剥離する不安定なアルミ処理ニッケル化合物が形成されるために不首尾であることが証明されている。
従って、これを避けるためにニッケル被覆がレール表面から除去されて下に横たわる電解質オキシダント相溶性ステンレス鋼を露出させ、その後電解質腐蝕保護のためにステンレス鋼がアルミ化するようにされる。しかし、ニッケル被覆に用いられる除去処理は、高価な上に概して環境に有害である。通常用いられる処理は化学エッチングである。
理解できるように、隔離板からニッケル被覆を除去して2極板を曲げる上記手順は、各隔離板、従って、各燃料電池の総合費用を増大させる。従って、これらの手順を低減又は除去することは燃料電池製造にとって極めて有利である。燃料電池単体で遭遇する他の難点は、電解質損失、不良配分である。これは、特に多数の単体が1堆積体内に配列される場合に発生する。作動中燃料電池単体は、蒸発、腐蝕生成物との反応及び概して堆積体の正(カソード)端から負(アノード)端への広がり、即ち、移動により電解質の損失を被る。このような電解質の移動は、堆積体の正端付近の単体で電解質が「飢え」、負端付近のもので過剰電解質が「溢れ」ることに帰着し得る。両状態共に燃料電池(及び堆積体)性能の低下に帰着し、極端な場合には有効作動寿命の短縮に帰着する。
概して単電池電解質は、積重ね組立て前の燃料電池単体の電極細穴容積の一方又は双方に蓄積される。これで、電池電解質量が電極細穴容積によって収容し得るものに制限される。典型的な電池設計に基づく電解質モデル研究では、この量は40,000時間の燃料電池作動に対して不十分であると予測している。若干の電解質が陽極側の波状集電装置内に蓄積できるが、これは堆積調節間のオキシダントガス流に対する抵抗の増加に帰着し、それがまた電池及びマニホールドの高背圧に帰着する。もし過剰電解質が活性要素によって吸い上げられないなら、波状材料の加速された腐蝕が生じ得る。従って、電解質損失を被る電池に対する電解質の「貯蔵所」又は燃料電池作動間に電解質を得る電池に対する電解質吸収物質からなる「吸込み(シンク)」のいずれかを与え得る要素を各燃料電池単体内に設けることが非常に望ましい。
従って、本発明の目的は、上記欠点を克服する燃料電池単体用の2極分離器を提供することである。
本発明のさらなる目的は、耐蝕性があると同時に製造上簡単な2極分離器を提供することである。
本発明のさらなる目的は、燃料電池堆積体内で電解質管理を助長する2極分離器を提供することである。
発明の概要
本発明の原理により上記及び他の目的は、それぞれ燃料ガス及びオキシダントガスと共存できる第1表面及び第2表面を表裏に有する板から形成される2極分離器によって実現される。板は、中央領域と、互いに中央領域と反対側にある第1側辺及び第2側辺から広がって互いに反対側にある第1溝状くぼみ領域及び第2溝状くぼみと、互いに中央領域と反対側にある第3側辺及び第4側辺から広がって互いに反対側にある第3溝状くぼみ領域及び第4溝状くぼみとから形成される。中央領域が、第3及び第4側辺区域において第3及び第4溝状くぼみが中央領域に対向しかつ接するように、折り曲げられる。分離器の第1表面が、中央領域の第1表面の範囲及び溝状くぼみの内表面の範囲を定める。同様に、分離器の第2表面が、中央領域の第2反対面の範囲及び溝状くぼみの外表面の範囲を定める。
2極分離器のこの構成のために、分離器は打抜き又は引抜きによって単一曲げ操作で形成できる。さらに、分離器のレールは、環境外気にさらされる表面領域が第2表面で構成される、オキシダントガスと共存できる溝状くぼみによって形成される。従って、分離器の材料を除去する処理は不要である。このように総合的により簡単でより安価な2極分離器が結果的に得られる。
本発明のさらなる面において、2極分離器の第1及び第2溝状くぼみは電解質の散布又は吸収が可能になるようにされる。特に、これらの溝状くぼみには開口が設けられ、開口を通して電解質が散布のために供給されるか若しくは吸収のために受け入れられる。過剰の電解質が累積する電池単体に対しては電解質吸収物質が第1及び第2溝状くぼみ内に配置され得る。過剰の電解質はこのように溝状くぼみ内の開口を通してくぼみ内容物にしみこみ吸収される。一方、電解質が枯渇する電池単体に対しては、過剰電解質が溝状くぼみ内に配置され、電池単体内の電解質が減少するにつれて開口を通して内側からしみだされる。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記及びその他の特徴並びに他の面は添付図と共に以下の詳細な説明を読むことにより一層明らかとなるであろう。
図1A及び1Bは、本発明の原理による2極分離器を示す。
図2は、図1A及び1Bの2極分離器を形成する段階を示す流れ図である。
図3は、図1A及び1Bに示す2極分離器を用いた燃料電池単体の形成を示す。
詳細な説明
図1A及び1Bは、本発明の原理による2極分離器1を示す。図示の通り、分離器1は、第1及び第2表面2A及び2Bを有する板2から成る。第1表面は燃料ガス(例えば、水素)環境と共存でき、第2表面はオキシダントガス環境と共存できる。典型的に板2は、ステンレス鋼で形成可能である。ステンレス鋼は、オキシダントガスと共存でき、ニッケルのようなもので積層、あるいは、被覆を施される。被覆は、燃料ガスと共存でき、第1表面を形成する。
図から分かる通り、板2は互いに反対側にある第1及び第2側辺3A及び3B並びに互いに反対側にある第3及び第4側辺3C及び3Dを有する。互いに反対側にある各側辺から広がるのは溝くぼみ、即ち、ボックス状区域である。従って、互いに反対側にある溝状くぼみ4A及び4Bはそれぞれ側辺3A及び3Bから広がり、互いに反対側にある溝状くぼみ4C及び4Dはそれぞれ側辺3C及び3Dから広がる。分離器1の燃料ガスと共存できる表面2Aは、このように中央領域における一方の面の範囲及び溝状くぼみ4A−4Dの内表面の範囲を定める。同様に、分離器1のオキシダントガスと共存できる表面2Bは、このように中央領域における他方の面の範囲及び溝状くぼみ4A−4Dの外表面の範囲を定める。
図1Bに示す通り、溝状くぼみ4C及び4Dはまた中央領域3の側辺3C及び3Dの折曲げ線5A及び5Bに沿って中央領域をおおいかつその回りに曲げられる。従って、完成された分離器1のこれらの溝状くぼみは、側辺3C及び3Dにおいて中央領域3に対向しかつ接触する。
2極分離器1のこの構成で、溝状くぼみ4A及び4Bはレールを形成する。このレールは、分離器が燃料電池単体内で用いられる時陽極要素のための湿式シールに帰着する。溝状くぼみ4C及び4Dはまた燃料電池単体の陰極要素のためのレールを形成し、それが湿式シールに帰着する。さらに、分離器形成の方法のために外気環境にさらされるレールの全表面は第2表面、即ち、スレンレス鋼部分なのでオキシダントガスと共存できる。その結果、分離器からニッケル被覆を除去することを要せずに湿式シール領域の耐蝕性が維持される。
図1A及び1Bの分離器板は、簡単な打抜き又は引抜き操作により、限られた曲げ操作と組み合わせるか又は曲げ操作後に製造することができる。曲げは中央領域3の側辺3C及び3Dについてのみ必要なので、板は2方向のみ長くしておけば良い。さらに、レールの全露出面がオキシダントと共存できる材料製なのでこれを達成するためにレールをさらに処理する必要はない。図2は、分離器板を形成する処理段階を示す。第1段階では、先ず未加工金属片の寸法を合わせる。次いで寸法を合わせた金属片が打抜き及び曲げ工程に運ばれ、そこで溝状くぼみ4A及び4B並びに溝状くぼみ4C及び4Dが形成され、所定位置に折曲げられる。これに続き、隣接溝状くぼみの隅継ぎ目が溶接され、次いで露出レール面がアルミ化され、オキシダントと共存できる面に追加の耐蝕性が与えられるようにされる。これで板の処理が完了する。
図3は、図1A及び1Bに示すような上部及び下部2極板から成る燃料電池単体10を示す。燃料電池単体は、陽電極11Aから成る陽極要素11及び陽電極の一方の面に接触する表面を有する陽極集電流装置11Bをさらに含む。陽極要素11は、上部2極分離器1の中央領域3の長さ及び幅をおおって広がる。特に、要素の縦端部は溝状くぼみ4A及び4Bに接触し、横端部は中央領域3の側辺3C及び3Dにおよぶ。陽極要素11の高さは、陽極要素11及び溝状くぼみが同一平面を形成するように溝状くぼみ4A及び4Bの高さと等しい。電解質マトリックス、即ち、タイル12は、この面全体に接触し、それをおおって広がる。陰電極13Aで形成される陰極要素13及び波状陰極集電流装置13Bがマトリックス要素12に続く。陰電極13Aの一方の面がマトリックス12に接触し、一方他方の面が陰極集電流装置13Bの一方の面に接触してこれを支持する。陰極集電流装置13Bの他方の面は下部分離器板1の中央領域3上に支えられる。
陰極要素13は、下部分離器板1の溝状くぼみ4C及び4D間を横に広がると共に同板の中央領域の端部3A及び3Bまで縦に広がる。スペーサ要素14及び15が後者の溝状くぼみ内にはめ込まれ、分離器板1の中央領域3と同一平面をなすようにされる。
スペーサ要素14及び15は、純ニッケル又はインコネルシート材料製の分離器部分14A及び15A並びに集電流装置部分14B及び15Bを含む。要素14B及び15Bは、溝状くぼみ4A及び4Bの深さを収容するのに十分な高さを有する。
陰極要素13は、分離器板の中央領域3と、スペーサ要素14及び15の平坦面14A及び15Aとの結合によって形成される平坦面上に位置する。陰極要素13の陰電極13Aは、電解質マトリック12の下部面を据えるための平坦面を与える。理解できるように、上部分離器板の溝状くぼみ4A及び4Bと、下部分離器板の溝状くぼみ4C及び4Dとはレールとして作動し、これらのレールの表面はマトリックス12と共に湿式シールを形成する。これらの湿式シールはまた、陰極及び陽極要素と分離器板とによって形成されるガス室からオキシダント及び燃料ガスが漏れるのを妨げ、燃料電池単体からのガスの交差及び流出を防止するようにさせる。さらに、レールの露出面はすべてオキシダントと共存できる材料、即ち、アルミ化ステンレス鋼で形成されるので、環境内の空気による酸化及び腐蝕に対して非常な耐性がある。
本発明のさらなる面によると、本発明の2極分離器は燃料電池単体の電解質管理を促進するためにさらに改変される。これは図3に示され、そこでは、上部及び下部2極分離器1の溝状くぼみ4A及び4Bは、単体の電解質マトリックス12からの電解質の吸収又は電解質マトリックス12への散布のいずれかが可能になるようにされる。従って、図3では各分離器1の溝状くぼみ4A及び4Bは、貫通穴6を具備し、貫通穴6を介してマトリックス12に対して電解質がしみ出されるか又はマトリックス12からしみ出されることができるような手段を提供する。
もし電池単体10がある燃料電池堆積状態にならんとし、そこでは、即ち、堆積体の正(カソード)側において単体の電解質が欠乏するなら、溝状くぼみ4A及び4Bは電解質で満たすことができる。この様な場合には、溝状くぼみは燃料電池単体10の貯蔵所として作動し、電池単体のマトリックス内の電解質が消耗されるにつれて開口6を通して電解質がしみ出す。溝状くぼみ4A及び4Bを満たすのに用いられる電解質は粉末、粒状又はペースト状でよい。さらに、単体の全寿命を通して求められる電解質を電池単体10に供給するようにさせるために、それは処与の細穴構造の多孔性セラミックベッド(陶磁器床)に含ませ得る。このセラミック材料の細穴構造をマトリックス12のものより僅かに大きくすることによって、それが最も必要とされる湿式シール領域において開口6を通して電解質がマトリックス内に引き込まれる。これは、過剰電解質に対して敏感に作動し得る陰極又は陽極要素に悪影響を及ぼすことなく行われ、燃料電池作動に要する完全な細穴容積充填を維持するようにされる。
この様に、電解質を要しない堆積作動開始時に電解質を過剰供給しておくことで燃料電池単体10を溢れさせることなく、必要な時にマトリックス12に対して電解質が放出される。典型的なデザインに基づけば、全電池電解質の5乃至8%を追加量を追加することで、40,000時間の作動量がこの方法で貯蔵し得ることが計算されている。あるいは、燃料電池単体10が燃料電池堆積状態において、そこでは、即ち、堆積体の負(アノード)側においてそれが電解質で溢れるなら、溝状くぼみ4A及び4Bは、過剰電解質に対するシンクとして作動させるためにセラミックのような電解質吸収材料の多孔性部材で満たすことができる。典型的なセラミックはγ-LiAlO2又はAl2O3でよい。
多孔性セラミック部材の細穴構造を電解質のものより僅かに大きくすることによって、マトリックス12内の過剰電解質は開口6を通してセラミック部材の細穴表面面中にしみ込まれるであろう。部材はこの様に過剰電解質に対してシンクとして作動し、電極の溢れを防止し、その結果生じる性能劣化を防止する。
すべての場合において上記配列は、本発明の適用例を表す多くの可能な特定的実施形態を単に例示するに過ぎないことが理解される。本発明の原理により、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく多くの他の変形配列が容易に考案され得ることは明らかである。
Claims (30)
- 燃料ガス及びオキシダントガスが供給される燃料電池と共に用いられる2極分離器であって、
それぞれ燃料ガス及びオキシダントガスと共存できる第1表面及び第2表面を表裏に有する板であって、中央領域と、互いに前記中央領域の反対側にある第1側辺及び第2側辺から広がり、互いに反対側にある第1溝状くぼみ及び第2溝状くぼみと、互いに前記中央領域の反対側にある第3側辺及び第4側辺から広がり、互いに反対側にある第3溝状くぼみ及び第4溝状くぼみとを有し、前記板の前記第1表面は、前記中央領域における一方の表面の範囲及び前記第1、第2、第3及び第4溝状くぼみの内表面の範囲を定め、前記板の前記第2表面は、前記中央領域における前記一方の表面の反対面となる、前記中央領域における他方の表面の範囲及び前記第1、第2、第3及び第4溝状くぼみの外表面の範囲を定め、前記中央領域は、前記第3側辺及び第4側辺において、第3溝状くぼみ及び第4溝状くぼみが中央領域の前記一方の表面に対向しかつ接触するように曲げられた板から成る2極分離器。 - 前記第1表面がニッケルを含み、前記第2表面がステンレス鋼を含む、請求項1の2極分離器。
- 1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域が貫通穴を有する、請求項1の2極分離器。
- 1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域は、前記貫通穴を通して電解質を浸透させることによって電解質を散布させるようにした、請求項3の2極分離器。
- 1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域内に配置される電解質をさらに含む、請求項4の2極分離器。
- 前記1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域の各々に配置される多孔性セラミックベッドであって、前記電解質を含みかつ前記ベッドが配置される溝状くぼみに電解質を保持する多孔性セラミックベッドをさらに含む、請求項5の2極分離器。
- 前記第1及び第2溝状くぼみ領域内に受承されるようになっており、各々がチャンネル手段を有する第1スペーサ要素及び第2スペーサ要素を含む、請求項3の2極分離器。
- 1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域は、前記貫通穴を通して電解質を浸透させることによって電解質を吸収するようにした、請求項3の2極分離器。
- 電解質を吸収するようにした前記1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域内に配置された電解質吸収材料をさらに含む、請求項8の2極分離器。
- 前記電解質吸収材料はセラミックである、請求項9の2極分離器。
- 前記セラミックはγ-LiAlO2又はAl2O3のいずれかである、請求項10の2極分離器。
- 前記板は矩形であり、
前記中央領域は矩形であり、
前記第1及び第2溝状くぼみ領域は、互いに前記矩形中央領域の反対側となる第1対上にあり、
前記第3及び第4溝状くぼみ領域は、互いに前記矩形中央領域の反対側となる第2対上にある、請求項1の2極分離器。 - 燃料ガス及びオキシダントガスが供給される燃料電池組立体であって、
少なくとも第1の2極分離器は、各2極分離器が、
それぞれ燃料ガス及びオキシダントガスと共存できる第1表面及び第2表面を表裏に有する板であって、中央領域と、互いに前記中央領域の反対側にある第1側辺及び第2側辺から広がり、互いに反対側にある第1溝状くぼみ及び第2溝状くぼみと、互いに前記中央領域の反対側にある第3側辺及び第4側辺から広がり、互いに反対側にある第3溝状くぼみ及び第4溝状くぼみとを有し、前記板の前記第1表面が、前記中央領域における一方の表面の範囲及び前記第1、第2、第3及び第4溝状くぼみの内表面の範囲を定め、前記板の前記第2表面が、前記中央領域における前記一方の表面の反対面となる前記中央領域における他方の表面の範囲及び前記第1、第2、第3及び第4溝状くぼみの外表面の範囲を定め、前記中央領域が、前記第3側辺及び第4側辺において、第3溝状くぼみ及び第4溝状くぼみが中央領域の前記一方の表面に対向しかつ接触するように曲げられる板と、
前記第1の2極分離器の前記板における、前記第3溝状くぼみ領域と第4溝状くぼみ領域との間で、前記第1溝状くぼみ領域の端部及び第2溝状くぼみ領域の端部まで広がるアノード要素であって、前記第1の2極分離器の前記板における前記第1表面に対向し、前記アノード要素に対する燃料ガスを受け入れるチャンネルを定めるアノード要素とから成る燃料電池組立体。 - 前記アノード要素に接触し、前記第1の2極分離器の前記板における前記第1溝状くぼみ領域の端部と第2溝状くぼみ領域の端部まで、及び前記第1の2極分離器の前記板における第3側辺及び第4側辺まで広がる電解質要素と、
前記電解質要素に接触するカソード要素であって、前記第1溝状くぼみ領域と第2溝状くぼみ領域との間及び前記第1の2極分離器の前記板における前記第3側辺及び第4側辺まで広がるカソード要素とをさらに含む、請求項13の燃料電池組立体。 - 前記第1の2極分離器の前記板における前記第1表面がニッケルを含み、前記第2表面がステンレス鋼を含む、請求項14の燃料電池組立体。
- 前記第1の2極分離器の前記板における1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域が貫通穴を有する、請求項14の燃料電池組立体。
- 前記第1の2極分離器の前記板における1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域が、前記貫通穴を通して電解質を浸透させることによって電解質を散布させるようにした、請求項16の燃料電池組立体。
- 前記第1の2極分離器の前記板における前記1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域内に配置される電解質をさらに含む、請求項17の燃料電池組立体。
- 前記1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域の各々に配置される多孔性セラミックベッドであって、前記電解質を含みかつ前記ベッドが配置される溝状くぼみに電解質を保持する多孔性セラミックベッドをさらに含む、請求項18の燃料電池組立体。
- 前記アノード要素は、前記第1の2極分離器の前記板における前記中央領域の前記第1側辺と第2側辺との間に広がる第1部分と、前記第1の2極分離器の前記板における前記第1溝状くぼみ及び第2溝状くぼみ領域に接触しかつその中に受承される第1及び第2スペーサ部分とをさらに含み、前記第1部分及び前記第1スペーサ部分及び第2スペーサ部分が互いに同一平面をなす、請求項16の燃料電池組立体。
- 前記第1の2極分離器の前記板における1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域は、前記貫通穴を通して電解質を浸透させることによって電解質を吸収するようにした、請求項16の燃料電池組立体。
- 電解質を吸収するようにした前記1以上の前記第1及び第2溝状くぼみ領域内に配置された電解質吸収材料をさらに含む、請求項21の燃料電池組立体。
- 前記電解質吸収材料がセラミックである、請求項22の燃料電池組立体。
- 前記セラミックがγ-LiAlO2又はAl2O3のいずれかである、請求項23の燃料電池組立体。
- 前記第1の2極分離器の前記板が矩形であり、
前記第1の2極分離器の前記中央領域が矩形であり、
前記第1及び第2溝状くぼみ領域が、互いに前記矩形中央領域の反対側となる第1対の側辺にあり、
前記第3及び第4溝状くぼみ領域が、互いに前記矩形中央領域の反対側となる第2対の側辺にある、請求項14の燃料電池組立体。 - 前記アノード要素は、アノード電極及び前記アノード電極に取付けられるアノードチャンネル手段を含み、該アノード電極が前記電解質要素と接触し、前記アノードチャンネル手段が前記第1の2極分離器の前記第1表面に接触し、かつ、燃料ガスを受承するチャンネルを定め、
前記カソード要素はカソード電極及び前記カソード電極に取付けられるカソードチャンネル手段を含み、該カソード電極が前記電解質要素と接触する、請求項14の燃料電池組立体。 - 第2の2極分離器が前記カソード要素に隣接し、前記第2の2極分離器の第2表面が該カソードチャンネル手段に接触し、かつ、オキシダントガスを受承するチャンネルを定める、請求項26の燃料電池組立体。
- 前記アノードチャンネル手段がアノード集電装置を含み、前記カソードチャンネル手段がカソード集電装置を含む、請求項27の燃料電池組立体。
- 前記アノード要素及びアノードチャンネル手段が、第1部分と第1及び第2スペーサ部分とに区分され、前記第1部分が前記第1の2極分離器の前記板における中央領域に接触し、前記第1部分と第1スペーサ部分及び第2スペーサ部分が前記第1の2極分離器の前記板における第2溝状くぼみに接触すると共にそれに受承される、請求項27の燃料電池組立体。
- 前記第1部分と第1及び第2スペーサ部分が互いに同一平面をなすと共に2極分離板におけるアノード区画の中央領域をなす、請求項27の燃料電池組立体。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/725,286 US5773161A (en) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | Bipolar separator |
US08/725,286 | 1996-10-02 | ||
PCT/US1997/015951 WO1998015019A1 (en) | 1996-10-02 | 1997-09-09 | Improved bipolar plate separator |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001505352A JP2001505352A (ja) | 2001-04-17 |
JP2001505352A5 JP2001505352A5 (ja) | 2004-10-14 |
JP3758684B2 true JP3758684B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=24913924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51655098A Expired - Fee Related JP3758684B2 (ja) | 1996-10-02 | 1997-09-09 | 改良2極板分離器 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5773161A (ja) |
EP (1) | EP0931359B1 (ja) |
JP (1) | JP3758684B2 (ja) |
CN (1) | CN1123940C (ja) |
DE (1) | DE69730141T2 (ja) |
WO (1) | WO1998015019A1 (ja) |
Families Citing this family (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6159627A (en) * | 1998-08-18 | 2000-12-12 | Energy Research Corporation | Bipolar separator for use in a fuel cell assembly |
US6383677B1 (en) | 1999-10-07 | 2002-05-07 | Allen Engineering Company, Inc. | Fuel cell current collector |
US6777126B1 (en) * | 1999-11-16 | 2004-08-17 | Gencell Corporation | Fuel cell bipolar separator plate and current collector assembly and method of manufacture |
US6372374B1 (en) | 1999-11-30 | 2002-04-16 | Fuelcell Energy, Inc. | Bipolar separator plate with improved wet seals |
US6602626B1 (en) | 2000-02-16 | 2003-08-05 | Gencell Corporation | Fuel cell with internal thermally integrated autothermal reformer |
AU2001245749A1 (en) | 2000-03-17 | 2001-10-03 | Allen Engineering Company, Inc. | Fuel cell stack assembly |
US20020022382A1 (en) * | 2000-08-18 | 2002-02-21 | Franklin Jerrold E. | Compliant electrical contacts for fuel cell use |
US20020022170A1 (en) * | 2000-08-18 | 2002-02-21 | Franklin Jerrold E. | Integrated and modular BSP/MEA/manifold plates for fuel cells |
WO2002019451A2 (en) * | 2000-08-18 | 2002-03-07 | Franklin Jerrold E | Integrated and modular bsp/mea/manifold plates and compliant contacts for fuel cells |
AU2001292868A1 (en) * | 2000-09-22 | 2002-04-02 | Powercell Corporation | Rib spacing with registration point |
US6531237B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-03-11 | Fuelcell Energy, Inc. | Manifold and sealing assembly for fuel cell stack |
US6828055B2 (en) | 2001-07-27 | 2004-12-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Bipolar plates and end plates for fuel cells and methods for making the same |
US6780536B2 (en) * | 2001-09-17 | 2004-08-24 | 3M Innovative Properties Company | Flow field |
GB2387476B (en) * | 2002-06-24 | 2004-03-17 | Morgan Crucible Co | Flow field plate geometries |
US6772617B1 (en) | 2003-01-24 | 2004-08-10 | Gencell Corporation | Method and apparatus for in-situ leveling of progressively formed sheet metal |
US20040151960A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-05 | Rock Jeffrey Allan | Flow restrictors in fuel cell flow-field |
KR20050118235A (ko) * | 2003-04-14 | 2005-12-15 | 젠셀 코포레이션 | 연료 전지에 전해질을 첨가하기 위한 장치 및 방법 |
CN100356618C (zh) * | 2003-06-04 | 2007-12-19 | 上海神力科技有限公司 | 一种燃料电池导流双极板及其制造方法 |
CN1320673C (zh) * | 2003-06-04 | 2007-06-06 | 上海神力科技有限公司 | 一种可用作质子交换膜燃料电池的导流极板及其制造方法 |
US7670707B2 (en) * | 2003-07-30 | 2010-03-02 | Altergy Systems, Inc. | Electrical contacts for fuel cells |
CN1302569C (zh) * | 2003-12-30 | 2007-02-28 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种中温固体氧化物燃料电池双极板及其应用 |
US7294427B2 (en) | 2004-12-27 | 2007-11-13 | Fuelcell Energy, Inc. | Manifold gasket accommodating differential movement of fuel cell stack |
US7939219B2 (en) * | 2005-05-27 | 2011-05-10 | Fuelcell Energy, Inc. | Carbonate fuel cell and components thereof for in-situ delayed addition of carbonate electrolyte |
KR100731330B1 (ko) * | 2006-02-10 | 2007-06-21 | 두산중공업 주식회사 | 용융탄산염 연료전지의 분리판 및 그의 제조방법 |
US8057955B2 (en) * | 2006-03-31 | 2011-11-15 | Fuelcell Energy, Inc. | Wet-seal caulk for carbonate fuel cell |
US7740988B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-06-22 | Fuelcell Energy, Inc. | Fuel cell plate structure having baffles in wet seal area |
US20070243451A1 (en) * | 2006-04-14 | 2007-10-18 | Chao-Yi Yuh | Anode support member and bipolar separator for use in a fuel cell assembly and for preventing poisoning of reforming catalyst |
US8026020B2 (en) | 2007-05-08 | 2011-09-27 | Relion, Inc. | Proton exchange membrane fuel cell stack and fuel cell stack module |
US9293778B2 (en) | 2007-06-11 | 2016-03-22 | Emergent Power Inc. | Proton exchange membrane fuel cell |
US8003274B2 (en) | 2007-10-25 | 2011-08-23 | Relion, Inc. | Direct liquid fuel cell |
US8091868B2 (en) * | 2008-07-23 | 2012-01-10 | GM Global Technology Operations LLC | WVT design for reduced mass and improved sealing reliability |
EP2406846B1 (en) * | 2009-03-09 | 2019-04-24 | Fuelcell Energy, Inc. | Internally reforming fuel cell assembly with staged fuel flow and selective catalyst loading for improved temperature uniformity and efficiency |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4169917A (en) * | 1978-07-10 | 1979-10-02 | Energy Research Corporation | Electrochemical cell and separator plate thereof |
US4514475A (en) * | 1984-03-30 | 1985-04-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel cell separator with compressible sealing flanges |
US4604331A (en) * | 1984-05-29 | 1986-08-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel cell separator plate with bellows-type sealing flanges |
US4609595A (en) * | 1984-10-17 | 1986-09-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Molten carbonate fuel cell separator |
JPH0630253B2 (ja) * | 1985-03-22 | 1994-04-20 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池 |
US4818639A (en) * | 1985-04-08 | 1989-04-04 | Gas Research Institute | Molten carbonate electrolyte creepage barrier |
US4689280A (en) * | 1986-02-20 | 1987-08-25 | Energy Research Corporation | Fuel cell stack end plate structure |
JPS62262376A (ja) * | 1986-05-07 | 1987-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融炭酸塩形燃料電池 |
US4659635A (en) * | 1986-05-27 | 1987-04-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electrolyte matrix in a molten carbonate fuel cell stack |
US4761348A (en) * | 1987-03-17 | 1988-08-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electrolytic cell stack with molten electrolyte migration control |
JPH0278157A (ja) * | 1988-09-12 | 1990-03-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
US5175062A (en) * | 1991-01-30 | 1992-12-29 | Energy Research Corporation | Reforming unit for fuel cell stack |
US5232792A (en) * | 1992-08-21 | 1993-08-03 | M-C Power Corporation | Cell separator plate used in fuel cell stacks |
US5298342A (en) * | 1992-10-20 | 1994-03-29 | M-C Power Corporation | Fuel cell crossover arrestor and pressure seal |
DE4443688C1 (de) * | 1994-12-08 | 1996-03-28 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Bipolarplatte für Brennstoffzellen |
-
1996
- 1996-10-02 US US08/725,286 patent/US5773161A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-09-09 EP EP97940964A patent/EP0931359B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-09 JP JP51655098A patent/JP3758684B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-09 WO PCT/US1997/015951 patent/WO1998015019A1/en active IP Right Grant
- 1997-09-09 DE DE69730141T patent/DE69730141T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-09 CN CN97198477A patent/CN1123940C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0931359A4 (en) | 2002-04-17 |
CN1123940C (zh) | 2003-10-08 |
EP0931359A1 (en) | 1999-07-28 |
EP0931359B1 (en) | 2004-08-04 |
DE69730141D1 (de) | 2004-09-09 |
WO1998015019A1 (en) | 1998-04-09 |
US5773161A (en) | 1998-06-30 |
DE69730141T2 (de) | 2005-07-14 |
CN1255241A (zh) | 2000-05-31 |
JP2001505352A (ja) | 2001-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3758684B2 (ja) | 改良2極板分離器 | |
CA1082304A (en) | Electrolyte reservoir for a fuel cell | |
US4129685A (en) | Fuel cell structure | |
US7985512B2 (en) | Bipolar separator plate for use in a fuel cell assembly and for preventing poisoning of reforming catalyst | |
JPS63279575A (ja) | 電解電池積重体 | |
CA2020641A1 (en) | Integral edge seals for phosphoric acid fuel cells | |
JP5945481B2 (ja) | 燃料電池の製造方法 | |
US7201985B2 (en) | Inactive end cell assembly for fuel cells for improved electrolyte management and electrical contact | |
JP2005322595A (ja) | 燃料電池 | |
JPH07263025A (ja) | 化学電池 | |
TW201440306A (zh) | 燃料電池及操作方法 | |
JP3900650B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4287364B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池とその製造方法 | |
KR20200013785A (ko) | 전해질 저장 용량이 증가된 액체 전해질 연료 전지 부품 | |
EP1588444B1 (en) | Inactive end cell assembly for fuel cells for improved electrolyte management and electrical contact | |
CN210837968U (zh) | 一种膜电极结构、膜电极、燃料电池单电池和燃料电池电堆 | |
JP2633522B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP3201201B2 (ja) | 積層リン酸型燃料電池 | |
JPH0414854Y2 (ja) | ||
KR100728833B1 (ko) | 연료전지용 분리판 | |
JPH0652873A (ja) | 燃料電池 | |
JPH11297340A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池 | |
KR19980057680A (ko) | 전극 조립체 및 이를 이용한 전지 | |
JPH09266001A (ja) | りん酸形燃料電池 | |
JPH11329459A (ja) | 燃料電池及びその運転方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |