JP5981360B2 - セルスタック装置および燃料電池 - Google Patents
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Description
剤との間に隙間ができる場合がある。そこで、燃料電池セルの燃料側電極層側の主面に接続される集電部材の主面側の面取り部は、主面側切り取り長さを長くして、集電部材の端部における接着強度を高めて、集電部材の剥離を抑制する。また、燃料電池セルに接続される側とは反対側の他方の主面側の面取り部は、側面に接着される接着剤が回り込んで他方の主面側の面取り部が接着剤で覆われるが、接着剤が他方の主面側の面取り部に回り込みすぎると、燃料側電極層側に用いられる導電性接着剤の焼き付けの際の収縮が大きいことから、他方の主面側の面取り部に回り込んだ接着剤にクラックが発生する場合がある。そして、一旦クラックが発生すると、クラックが接着剤の他の部分に進展して接着強度が低下する可能性がある。そこで、燃料電池セルに接続される側とは反対側の他方の主面側の面取り部は、主面側切り取り長さを短くして、集電部材の端部におけるクラックの発生を抑制する。その結果、本発明の集電部材は燃料電池セルの燃料側電極層側に高い接着強度で接着することができる。
図1は、本実施形態のセルスタック装置の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)の点線枠で囲った部分の一部を拡大して示す断面図である。
スケース20の開口部21を取り囲むように形成された凹溝状の接着部22に差し込まれている。そして、枠体16の下端部がガスケース20に凹溝状の接着部22内の第2絶縁性接着剤18に埋設された状態で接着されており、セル3のガス流路13以外の部分が気密に封止されている。
セル3は、図1(b)に示すように、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持基板12(以下、支持基板12と略す場合がある)の一方の平坦面上に燃料側電極層8、固体電解質層9及び空気側電極層10を順次積層してなる柱状(中空平板状等)からなる。また、セル3の他方の平坦面上にはインターコネクタ11が設けられており、支持基板12の内部には、セル3に燃料ガスを流すためのガス流路13が一端部から他端部に亘る長さ方向Lに設けられている。さらに、インターコネクタ11の外面(上面)にはP型半導体層14が設けられている。P型半導体層14を介して、集電部材4aをインターコネクタ11に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。なお、図1(a)では集電部材4a、端部集電部材4bの記載を省略している。また、支持基板は燃料側電極層を兼ねるものとし、その表面に固体電解質層および空気側電極層を順次積層してセルを構成することもできる。
板12の形状は柱状であれば良く、円筒状であってもよい。
セル3を電気的に接続するために介装される集電部材4aおよび端部集電部材4bは、弾性を有する金属または合金からなる部材で構成することができる。
3との間に隙間ができることを抑制できる。これによって、スタック2の全体としての集電ロスと電気セル3間の接着性は最適化される。また、燃料電池セルに接続される側とは反対側の他方の主面側の面取り部は、主面側切り取り長さを短くして、集電部材4の端部におけるクラックの発生を抑制し、クラックの進展による集電部材の剥離を抑制して、燃料電池セルの燃料側電極層側に高い接着強度で接着することができる。
取り部42X、42Zは、主面X、Zの両端それぞれに2つずつ設けられている。本実施態様では、2つの面取り部42Xおよび2つの面取り部42Zは、それぞれ同じ形状からなるが、切り取り長さa,b,c,dが異なっている場合もある。この場合、a/b比とc/d比との比較は、2つの面取り部42Xまたは2つの面取り部42Zの切り取り長さa,b,c,dの平均値をとって比較する。
さらに、上述したセルスタック装置1を収納容器(図示せず)内に収納した燃料電池においても、集電部材4の集電ロスが少なく、かつ集電部材4の接着強度が高いものとなることから、長期信頼性が向上した燃料電池となる。
、4の形状からなる集電部材を準備し、面取り部形状を表1の寸法として、セルスタック装置の燃料電池セルのP型半導体層に接着固定した。集電部材とP型半導体層の接着剤の接着強度をプッシュプルゲージにて測定した。表中、引張強度として記載した。
2 セルスタック(スタック)
3 燃料電池セル
4 集電部材
4a 集電部材
4b 端部集電部材
8 燃料側電極層
10 空気側電極層
X 燃料電池セルに接続される一方の主面
Y 側面
Z 他方の主面
41 第2導電性接着剤
42 面取り部
43 第1導電性接着剤
c 一方の主面Z側の面取り部42Zの主面側切り取り長さ
d 面取り部42Zの側面側切り取り長さ
a 他方の主面X側の面取り部42Xの主面側切り取り長さ
b 面取り部42Xの側面側切り取り長さ
Claims (6)
- 燃料側電極層と固体電解質層と空気側電極層とを順次積層してなる複数の燃料電池セルと、集電部材と、を備え、該集電部材の一方の主面が一方の前記燃料電池セルの前記燃料側電極層側に電気的に接続されるとともに、前記集電部材の他方の主面が他方の前記燃料電池セルの前記空気側電極層側に電気的に接続されるセルスタック装置であって、
前記集電部材は、断面が略矩形形状の板状で、一方の主面およびそれに続く側面の一部が前記燃料電池セルの前記燃料側電極層側の主面に第1導電性接着剤で接着されており、前記略矩形形状の角部にC面またはR面の面取り部が設けられているとともに、前記面取り部は前記第1導電性接着剤で前記燃料電池セルに接着されており、前記燃料電池セルの燃料側電極層側の主面に接続される前記一方の主面側の前記面取り部の主面側切り取り長さをc、該一方の主面側の前記面取り部の前記主面に直交する側面側切り取り長さをd、前記燃料電池セルに接続される側とは反対側の他方の主面側の前記面取り部の主面側切り取り長さをa、該他方の主面側の前記面取り部の側面側切り取り長さをbとしたとき、a/b比よりもc/d比が大きいセルスタック装置。 - 前記集電部材の他方の主面およびそれに続く側面の一部が、第2導電性接着剤にて前記燃料電池セルの前記空気側電極層側の主面に接着されており、前記第2導電性接着剤は前記第1導電性接着剤よりも気孔率が高い請求項1記載のセルスタック装置。
- 前記a/b比が0.1〜1、前記c/d比が1〜10である請求項1または2記載のセルスタック装置。
- 前記集電体の主面の面粗度は前記側面の面粗度よりも滑らかである請求項1乃至3のいずれかに記載のセルスタック装置。
- 前記側面に厚み方向に延びる筋が複数条設けられている請求項4記載のセルスタック装置。
- 請求項5に記載のセルスタック装置を収納容器内に収納した燃料電池。
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