JP6344028B2 - 空気電池スタック - Google Patents
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Description
さらに、上記の空気電池スタックは、とくに、前記ガス流速調整手段として正極側多孔体を採用したので、比較的簡単な構成でありながら、正極への酸素供給機能と冷却機能との両立を実現することができ、製造コストの低減などにも貢献することができ、また、前記正極側多孔体の厚さを前記ガス流路の間隙の1/4としたので、大型のブロアを用いなくても正極触媒層に充分な酸素を供給することができると共に、電解液の蒸発を抑制し得るものとなる。
図1に示す空気電池スタックSは、複数の空気電池Cを積層した構造を有している。空気電池Cは、電解質層1を間にして正極層2及び負極層3を備えたものである。この空気電池スタックSは、各空気電池Cの正負の向きを同じにし、図示例では正極2を上側にして、積層方向に隣接する空気電池C同士の正極層2と負極層3との間に、面内方向(層表面に沿う方向)にガスを流通させるガス流路Fを備えている。図示例のガス流路Fでは、図中左側から右側へガスを流通させる。また、ガスは、酸素含有ガスであり、一般的には空気である。
図2に示す空気電池スタックSは、第1実施形態と同等の基本構成を備え、ガス流路Fに、負極側領域のガス流速に対して正極側領域のガス流速を相対的に小さくするガス流速調整手段を備えている。この実施形態のガス流速調整手段は、正極層2の表面に設けた板状の正極側多孔体12である。この正極側多孔体12は、空隙率の異なる複数(図示例では3個)の多孔部材12A〜12Cから成り、ガス流れ方向に対して各多孔部材12A〜12Cを選択的に配置した構成である。なお、この実施形態では、ガス流路Fにおいて、図中で左側の入口側から出口側に向けて、空隙率が増大するように(空隙が密から疎になるように)各多孔部材12A〜12Cを配置している。
図3に示す空気電池スタックSは、第1実施形態と同等の基本構成を備え、ガス流路Fに、負極側領域のガス流速に対して正極側領域のガス流速を相対的に小さくするガス流速調整手段を備えている。この実施形態のガス流速調整手段は、正極層2の表面に設けた板状の正極側多孔体13と、負極層3の表面に設けた負極側多孔体14を備えている。この負極側多孔体14は、正極側多孔体13の空隙率よりも大きい空隙率を有するものであって、正極側多孔体13との間に隙間を形成するものでも良いし、正極側多孔体13に接触するものでも良い。
図4に示す空気電池スタックSは、第1実施形態と同等の基本構成を備え、ガス流路Fに、負極側領域のガス流速に対して正極側領域のガス流速を相対的に小さくするガス流速調整手段を備えている。この実施形態のガス流速調整手段は、正極側領域のガス流れを抑制するための正極側突起体15を備えている。図示例の正極側突起体15は、図中に矢印で示すガス流れ方向に対して、これを横切る方向に沿うリブ状(突条)のものであり、ガス流れ方向において、所定間隔で互いに平行に配置してある。
図5に示す空気電池スタックSは、第1実施形態と同等の基本構成を備え、ガス流路Fに、ガス流速調整手段としての正極側突起体16を備えている。図示例の正極側突起体16は、小さな立方体であり、正極層2の表面に所定間隔で縦横に配置してある。
図6に示す空気電池スタックSは、第1実施形態と同等の基本構成を備え、ガス流路Fに、ガス流速調整手段としての正極側突起体15を備えている。図示例の正極側突起体15は、ガス流れ方向を横切る方向に沿うリブ状(突条)のものであり、ガス流路Fの入口に配置されている。
図7に示す空気電池スタックSは、第1実施形態と同等の基本構成を備えると共に、ガス流路Fに、負極側領域のガス流速に対して正極側領域のガス流速を相対的に小さくするガス流速調整手段を備えている。このガス流速調整手段は、正極側領域のガス流れを抑制するための正極側突起体15と、負極側領域のガス流れを案内するための負極側突起体17を備えたものである。
図8に示す空気電池スタックSは、ガス流速調整手段が、基板をハット材のようにプレス加工したものを正極側突起体18としている。したがって、正極側突起体18は、所定の長さを有するリブ状(突条)のものである。この正極側突起体18は、図中に矢印で示すガス流れ方向において、所定間隔で互いに平行に配置され、複数の正極側突起体18により、全体として正極支持板(2C)を構成している。
図9に示す空気電池スタックSは、ガス流速調整手段が、基板の押し出し加工、基板の切削加工、及び基板のエンボス加工のいずれかの加工により形成した正極側突起体19である。このため、第8実施形態の正極側突起体(18)が中空状であるのに対して、図示例の正極側突起体19は中実である。これらの加工による場合、正極側突起体19は、複数個を互いに連続した状態に成形した後、個別に切断して得ることができる。
図10に示す空気電池スタックSは、ガス流速調整手段が、基板21の切り曲げ加工により形成した正極側突起体20である。すなわち、後に正極支持板(2C)になる基板21は、複数の舌片状の正極側突起体20を縦横に配列した構造である。これらの正極側突起体20は、基板21の一部を矩形状に切り起こして形成したものである。これにより、基板21には、個々の正極側突起体20の抜き跡である開口部21Aが形成され、この開口部21Aが正極層2に対する空気孔となる。
F ガス流路
S 空気電池スタック
1 電解質層
2 正極層
3 負極層
11,12 正極側多孔体(ガス流速調整手段)
12A〜12C 多孔部材(ガス流速調整手段)
13 正極側多孔体(ガス流速調整手段)
14 負極側多孔体(ガス流速調整手段)
15,16 正極側突起体 (ガス流速調整手段)
17 負極側突起体(ガス流速調整手段)
18〜20 正極側突起体(ガス流速調整手段)
21 基板
Claims (8)
- 電解質層を間にして正極層及び負極層を備えた空気電池を積層した構造を有し、
積層方向に隣接する前記空気電池同士の前記正極層と前記負極層との間に、面内方向にガスを流通させるガス流路を備えると共に、
前記ガス流路に、負極側領域のガス流速に対して、正極側領域のガス流速を相対的に小さくするガス流速調整手段を備え、
前記ガス流速調整手段が、正極層の表面に設けた正極側多孔体を備えていると共に、前記正極側多孔体の厚さが、前記ガス流路の間隙の1/4であることを特徴とする空気電池スタック。 - 電解質層を間にして正極層及び負極層を備えた空気電池を積層した構造を有し、
積層方向に隣接する前記空気電池同士の前記正極層と前記負極層との間に、面内方向にガスを流通させるガス流路を備えると共に、
前記ガス流路に、負極側領域のガス流速に対して、正極側領域のガス流速を相対的に小さくするガス流速調整手段を備え、
前記ガス流速調整手段が、正極層の表面に設けた正極側多孔体を備え、
前記正極側多孔体が、空隙率の異なる複数の多孔部材から成り、ガス流れ方向に対して各多孔部材を選択的に配置したことを特徴とする空気電池スタック。 - 前記ガス流速調整手段が、前記負極層の表面に設けた負極側多孔体を備えており、
前記負極側多孔体が、前記正極側多孔体の空隙率よりも大きい空隙率を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気電池スタック。 - 前記負極側多孔体が、前記正極側多孔体に接触していることを特徴とする請求項3に記載の空気電池スタック。
- 電解質層を間にして正極層及び負極層を備えた空気電池を積層した構造を有し、
積層方向に隣接する前記空気電池同士の前記正極層と前記負極層との間に、面内方向にガスを流通させるガス流路を備えると共に、
前記ガス流路に、負極側領域のガス流速に対して、正極側領域のガス流速を相対的に小さくするガス流速調整手段を備え、
前記ガス流速調整手段が、正極側領域のガス流れを抑制するための正極側突起体と、負極側領域のガス流れを案内するための負極側突起体とを備えていることを特徴とする空気電池スタック。 - 前記正極側突起体が、前記ガス流路の入口に配置してあることを特徴とする請求項5に記載の空気電池スタック。
- 前記負極側突起体が、前記正極側突起体に接触していることを特徴とする請求項5又は6に記載の空気電池スタック。
- 前記正極側突起体が、基板のプレス加工、基板の押し出し加工、基板の切削加工、基板のエンボス加工、及び基板の切り曲げ加工のうちのいずれかの加工により形成してあることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の空気電池スタック。
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