JPH01211862A - 燃料電池用セパレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池のセ
ルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータに関する
ものである。

［従来の技術］ 現在までに提案されている燃料電池のうち、たとえば、
溶融炭酸塩型燃料電池は、第４図に一例を示す如く、電
解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませたタイ
ル（電解質板）１をカソード（酸素極）２とアノード（
燃料極）３の画電極で両面から挟み、カソード２側に酸
化ガスＯＧを供給すると共にアノード３側に燃料ガスＦ
Ｇを供給することによりカソード２とアノード３との間
で発生する電位差により発電か行われるようにしたもの
を１セル■とし、各セルをセパレータ４を介して多層に
積層させてスタックとするようにしである。

上記燃料電池のセル■を積層するときの仕切りとなる上
記セパレータ４は、内部マニホールド型の燃料電池にあ
っては周辺部を除く中央部分にガス通路となる凹凸を表
裏両面に形成し、周辺部には酸化ガスの給排用の流路孔
δ、６と燃料ガスの給排用の流路孔１，８を設け、且つ
表裏両面を異なるガスが流れるように各ガスの給排用流
路孔と中央部分のガス通路とを互に異なる開口９ａ、９
ｂにより連通させた構成としており、周辺部には、電極
の厚さによる段差をなくしてシール性能を高めるために
、中央部分が切り扱いであるマスク板１０をセパレータ
４とタイル１との間に介在させ、スペーサとして機能さ
せるようにしである。

上記従来のセパレータは、表裏両面のガス通路となる凹
凸や該ガス通路と周辺の流路孔とを連通させる開口９ａ
、９ｂをエツチングにより加工させるようにしである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、燃料電池用セパレータとしては、ガス通路と
して凹凸が設けである電極反応部を、ガスが均一に流れ
且つ圧損が少ないようにすることが重要でおるが、従来
のエツチングにより加工されるセパレータの反応部では
全面均一な深さの凹凸の実現か困難でカスの均−流配を
達成できない場合があり、又、エツチングにより加工す
る場合は製作が大変である、等の問題がある。

この問題を解決するためには、セパレータをエツチング
により製作する従来の方式に代え、プレスにより成形加
工したコルゲート板を用いてタイルと同じ大きさのセパ
レータを構成することが考えられる。かかるコルゲート
板でガス通路を形成すると、カスの均−流配は実現でき
る。

しかし、内部マ二ボールド式の場合、流路孔が設【ブら
れた個所では、供給側の流路孔から中央部分の反応部へ
のガスの分配及び中央部分の反応部から排出側の流路孔
へのガスの流れが良好に行われない問題がある。すなわ
ら、コルグー１〜板により形成されるガス通路は、一方
向へは良く流れるか、他の方向へは凹凸が抵抗となって
流れにくい状態となっており、上記供給側の流路孔から
中央部分の反応部へは斜め方向拡散しなからガスを流す
ことが有効であり、又、中央部分の反応部から排出側の
流路孔へも斜め方向からガスを流すことが有効でおるの
に、コルゲート板により形成される溝の方向はどの個所
でも同じ向きであるため、特に流路孔の部分でガスの流
配が不充分で且つ大きい圧損が生じる問題がある。

そこで、本発明は、コルゲート板を用いてなるセパレー
タにおいて周辺部のガス流路孔の部分でも均−流配、低
圧損が得られるようにしようとしてなしたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、タイルをカソー
ドとアノードとで両面から挟み、カソード側に酸化ガス
を、又、アノード側に燃料ガスをそれぞれ流すようにし
てあるセルを多層に積層して燃料電池スタックとすると
きに各セルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータ
において、表裏両面に一端側から他端側ヘガスを流す通
路を形成するようコルゲート板を配したセパレータ本体
の上記一端側と他端側の周辺部に、斜め方向にガスを流
すように向きを変えたコルゲート板よりなるセパレータ
ブロックを配し、且つ上記周辺部にガスの給排用の流路
孔を設けてなる構成とする。

［作　　用］ 酸化ガスと燃料ガスは異なる流路孔を導かれてセパレー
タを挟むように流れ、それぞれ排出側の流路孔より排出
されるが、上記ガス流路孔部分では酸化ガスと燃料ガス
は各々の流路孔からカソード側とアノード側に別々に流
出する。

流出したガスはガス通路か斜めにされているセパレータ
ブロック部からセパレータ本体へと均一に流れ、セパレ
ータ本体から斜め方向のガス通路とされている排出側の
流路孔部のセパレータブロックより円滑に排出側の流路
孔へ導入される。これによりガスの均−流配と低圧損が
得られる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面の簡単な説明する。

第１図は本発明の燃料電池用セパレータの一部を切除し
た平面を示し、第２図及び第３図はマニホールド部の断
面を拡大して示すもので、燃料電池のタイル１よりも大
きくしたセンタープレート１２の表裏両面に周辺部を残
してコルゲート板１３と１４をガス流方向が平行流方式
となるように配し、各コルゲート板１３と１４の凹凸を
不連続としてガスがコルゲート板の内側から外側へ又は
その逆方向へ自由に流れるようにしたセパレータ本体１
１を構成する。上記センタープレー１−１２の周辺部の
相対する側には、酸化カスＯＧの供給用流路孔１５と排
出用流路孔１６を設けると共に、燃料ガスＦＧの供給用
流路孔１７と排出用流路孔１８を設け、両面における上
記各流路孔１５゜１Ｇ、　１７．１８部では、コルゲー
トの凹凸により形成されるガス通路の向きが斜め方向と
なるようにコルゲート板を切断してなるセパレータブロ
ック１９を、図示の如く各流路孔の中心位置を境界とし
てガスの流れ方向が互に逆になるように配設し、片面（
裏面）では酸化ガスＯＧの供給側及び排出側の流路孔１
５，１６がセパレータブロック１９のガス通路と連通ず
るよう、第２図に示す如く上記流路孔１５，１６部を開
放させた薄板状のカソードマスク２０を周辺部に配し、
又、反対面（表面）では燃料ガス「Ｇの供給側及び排出
側の流路孔１７．１８がセパレータブロック１９のガス
通路と連通ずるよう、第３図に示す如く上記流路孔１７
．１８部を開放させた薄板状のアノードマスク２１を周
辺部に配し、該アノードマスク２１と上記カソードマス
ク２０をともにセンタープレート１２に周辺部及び流路
孔部で重合させて重合部２２を溶接にて固着させる。

２３は中央部分のコルゲート板１３．１４及びセパレー
タブロック１９の外側にあるコレクタ、２４はコレクタ
２３とアノードマスク２２との間に配しであるアノード
サポート、２５はコレクタ２３とカソードマスク２０と
の間に配しであるカソードサポートである。

今、燃料ガスＦＧが供給側の流路孔１７の位置に来ると
、第３図に示す如く流路孔１７の部分で７ノードマスク
２１が切欠いてあって該流路孔１７とセパレータブロッ
ク１９のアノード側ガス通路とが連通状態になっている
ので、燃料ガスＦＧは流路孔１７よりセパレータブロッ
ク１９上へと流出する。セパレータブロック１９のガス
通路は斜め方向に向けられているため、該ガス通路に流
出した燃料ガス［Ｇはコルゲートの溝に沿って斜め方向
へ流れた後、セパレータ本体１１のガス通路に入り排出
側流路孔１８の方向へ流される。この際、セパレータ本
体１１上のガス通路はコルゲートが不連続としであるの
で、燃料ガスＦＧはコルゲートの内側を流れたり外側へ
出たりしながら流され、拡散が充分に行われる。燃料ガ
スＦＧの排出側流路孔１８の部分でもセパレータブロッ
ク１９のガス通路が斜めにしであるため、そのガス通路
の方向へ円滑に流れて流路孔１８に入り排出される。

一方、酸化ガスＯＧは裏面側を同様に、セパレータブロ
ック１９部では斜めに流れ、セパレータ本体１１ではほ
ぼ直進し、排出側のセパレータブロック１９では斜め方
向に抵抗なく流れる。

本発明においては、酸化ガスＯＧや燃料ガスＦＧの各供
給側流路孔１５，１７から各排出側流路孔１６゜１８に
至るガス通路長さは、どの経路でも同一となり、しかも
コルゲートにより構成された一定のガス通路であるため
に流速変化もないことから、均−流配、低圧損を実現で
きる。

なお、上記実施例では、酸化ガスと燃料ガスがセパレー
タを挟んで平行流となるように周辺部の一端側に各供給
用の流路孔を設けると共に他端側に各排出用の流路孔を
設けた場合を示したが、異なる上記ガスが対向流となる
ように給排用の流路孔を設けてもよい。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明の燃料電池用セパレータによれば
、周辺部に設けたガスの給排用流路孔の部分から中央部
の電極との反応部までを両面ともにコルゲート状とし、
且つ上記流路孔部ではガス通路が斜めになるようにコル
ゲートを斜めにして配置し、供給側の流路孔から出たガ
スがコルゲー１−に沿い斜めに流れて電極反応部で直進
し、排出側の流路孔部で再び斜めに流れるようにしであ
るので、中央部分の電極反応部のコルゲートをそのまま
ガスの流路孔部まで延長させた場合に比して、ガスの流
路孔部でガスを広い範囲に抵抗なく流すことができて、
ガスの流路孔部でのガスの流配として要求されている広
い範囲への均−流配を実現させることができ、又、ガス
はコルゲートにより形成されたガ′　　ス通路を流され
るだけであるため低圧損とすることができる、等の優れ
た効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料電池用セパレータの平面図、第２
図は第１図の■−■拡大断面図、第３図は第１図の■−
■拡大断面図、第４図は従来の燃料電池の一例を示す断
面図、第５図は従来の燃料電池用セパレータの平面図で
ある。 １・・・タイル、２・・・カソード、３・・・アノード
、１１・・・セパレータ本体、１２・・・センタープレ
ート、１３、１４・・・コルゲート板、１５．１Ｂ、　
１７．１８・・・流路孔、１９・・・セパレータブロッ
ク、２０・・・カソードマスク、２１・・・アノードマ
スク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）タイルをカソードとアノードとで両面から挟み、カ
   ソード側に酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガスをそ
   れぞれ流すようにしてあるセルを多層に積層して燃料電
   池スタックとするときに各セルを仕切るために用いる燃
   料電池用セパレータにおいて、表裏両面に一端側から他
   端側へガスを流す通路を形成するようコルゲート板を配
   したセパレータ本体の上記一端側と他端側の周辺部に、
   斜め方向にガスを流すように向きを変えたコルゲート板
   よりなるセパレータブロックを配し、且つ上記周辺部に
   ガスの給排用の流路孔を設けてなることを特徴とする燃
   料電池用セパレータ。