JPH01211863A - 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５図に示す如く、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ＦＧ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が行われるようにしたものを１セ
ルエとし、各セルをセパレータ４を介し多層に積層させ
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
５，６と燃料ガスの給排用の流路孔７，８が設けてあっ
てつエツトシール部としてあり、上記セパレータ４の表
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、中央部分が切り抜いであるマスク
板９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。又、セパレータ
４の表裏両面の凹凸のピッチを大きくしてガスの流配を
よくする場合はセパレータ４と電極との間にパンチ板を
介在させるようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、セパレータ中央部分に電極をセットしたとき
、電極表面とウェットシール部との高さが高い精度で一
致していることが電池性能上、シール性能上重要視され
ているが、実際にはパンチ板の厚さや、電極のセット時
に電極の厚さが厚かったり薄かったりするバラツキがあ
り、又、運転中にクリープにより電極厚さが薄くなって
来る場合があり、かかる電極の厚さの変動があると、電
極とウェットシール部との高さに差が生じて来る。通常
、かかる高さの差（段差）がおると、性能低下を来たす
おそれがある。特に、電極の方が高ければ、ウェットシ
ール部に隙間が生じてシール性能が低下し、逆に、電極
の方が低くなると、電極とタイル１との間に隙間が生じ
て電池性能が低下して来る。

そのため、従来では、セット時に電極が低くてマスク板
９との間に段差が生じているときはマスク板９を研摩す
る等の機械加工を施こして段差がなくなるようにし、又
、電極の方が高いときは、その高さに合ったマスク板を
使用するかパンチ板を研摩する等の機械加工を施こすよ
うにしているが、機械加工が大変で段差修正に多大な時
間を要し、量産化、性能保持上問題があった。

そこで、本発明は、電極の高さの変動によって生じる段
差を簡単に抑えることができてウェットシール部のシー
ル性能と電池性能の向上が図れるような燃料電池用セパ
レータを提供しようとするものである。

［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、表裏両面の周辺
部まで凹凸を形成したセパレータ本体の周辺部７ノ一ド
側表面に薄板状の７ノードマスクを配置すると共に、セ
パレータ本体の周辺部カソード側表面に薄板状のカソー
ドマスクを配置し、上記セパレータ本体の凹凸部とアノ
ードマスクとの間及び同じくセパレータ本体の凹凸部と
カソードマスクとの間にそれぞれサポート材を介在させ
、且つ上記アノードマスクとカソードマスクの各周辺部
をセパレータ本体に固着してなる構成とする。

［作　　用］ アノードマスク及びカソードマスクを配したウェットシ
ール部と、上記アノードマスクの内側及びカソードマス
クの内側にそれぞれセットされる電極との間に高さに差
が生じると、セパレータ本体の凹凸部と上記アノードマ
スクとの間及びカソードマスクとの間にそれぞれ介在さ
せであるサポート材の厚さを変えることにより段差をな
くすようにする。この場合、サポート材が薄いシートの
積層体であればシートの枚数を変えることにより対応さ
せ、サポート材が一枚板の場合は取り換えることにより
対応させる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第４図に示す如く、タイル１よりも大きい寸
法としたセンタープレート１１の表裏両面に、酸化ガス
ＯＧと燃料ガスＦＧの流配を良くするように凹凸を有し
且つタイル１とほぼ同じ大きさとしたコルゲート板１２
と１３を重ね合わせてセパレータ本体１０を構成し、該
セパレータ本体１００表裏両面に、上記コルゲート板１
２と１３を全面的に覆える大きさとしたパンチ板１４．
１５を配置して、該パンチ板１４．１５が周辺部のウェ
ットシール部にまで達しているようにし、且つ上記セパ
レータ本体１０の周辺部の表裏両面側には、中央部分を
切り抜き且つ周辺の大ぎざをタイル１よりも大きい寸法
とした薄板状のアノードマ　′スフ１６と同じ大きざと
したカソードマスク１７とをそれぞれ重ねて配置し、該
アノードマスク１６とカソードマスク１７の各周辺部を
屈曲させてセンタープレート１１に重ね合わせ、重合部
を固着してシールさせるようにし、更に、上記７ノード
マスク１６とカソードマスク１１のあるウェットシール
部と、アノードマスク１６及びカソードマスク１７の各
内側（セパレータ本体の中央部分）にセットされるアノ
ード、カソードの各電極との高さの差（段差）をなくす
ようにするための手段として、アノードマスク１６とパ
ンチ板１４との間にアノードサポート１８を、又、カソ
ードマスク１７とパンチ板１５との間にカソードサポー
ト１９をそれぞれ挿入しておくようにする。この７ノー
ドサポー１〜１８、カソードマスク１〜１９としては、
薄板を積層してなるものとしてもよく、又、−楔板のも
のとしでもよく、パンチ板１／１．１５の表面に単に置
いて用いるようにする。

又、上記セパレータ本体１０のコルゲート板１２゜１３
により形成されるガス通路の一端側と他端側の各周辺部
には、酸化ガスＯＧの供給側流路孔５及び燃料ガス［Ｇ
の供給側流路孔７と酸化ガスＯＧの排出側流路孔６及び
燃料ガスＦＧの排出側流路孔８とをそれぞれ設けると共
に、アノードマスク１６及びカソードマスク１７、パン
チ板１４．１５にも対応する位置に流路孔５，６，７．
８を設け、上記コルゲート板１３で形成される酸化ガス
通路には酸化ガスＯＧが流れ、又、コルゲート板１２で
形成される燃料ガス通路には燃料ガスＦＧが流れるよう
にするため、コルゲート板１３側では酸化ガスの給排用
流路孔５，６のみがガス通路に連通ずるように第３図に
示す如く該流路孔５，６の部分のみカソードマスク１７
を切断して開口させると共に、アノードマスク１６は上
記流路孔５，６の周縁部でセンタープレート１１にシー
ム溶接等で固着させておくようにし、一方、コルゲート
板１２側では燃料ガスの給排用流路孔７，８のみがガス
通路に連通ずるように第４図に示す如くアノードマスク
１６を切断して開口させ、カソードマスク１７は上記流
路孔７，８の周縁部でセンタープレート１１にシーム溶
接等で固着させる。

タイル１をカソード２とアノード３とで両面より挟んで
なる燃料電池セルをセパレータを介して多層に積層させ
る際に、燃料電池セルの間に本発明のセパレータを介在
させて締め付ける場合、電極表面と電極の外側のウェッ
トシール部との高さに差が生じ、たとえば、ウェットシ
ール部の方が高いときはウェットシール部に単に挿入し
てパンチ板１４．１５上に置いであるだけのアノードサ
ポート１８やカソードサポート１９の厚さを変えること
により電極の厚さに対応させるようにする。これにより
従来の如きマスク板を研摩する等の機械加工を不要にで
きる。この際、パンチ板１４．１５はいずれもウェット
レール部のアノードマスク１６、カソードマスク１７の
各下に入れておるので、厚さの影響を受けることがない
。

燃料電池セルを多層に積層して、各セルにガスを流す場
合、カソード側には酸化ガスＯＧが供給側の流路孔５か
ら供給されてコルゲート板１３で形成されるガス通路へ
導かれ、排出側の流路孔６より排出される。一方、アノ
ード側には燃料ガスＦＧが供給側の流路孔７から供給さ
れてコルゲート板１２で形成されるガス通路へ導かれ、
排出側の流路孔８より排出される。この間、酸化ガスＯ
Ｇの給排用流路孔５，６の部分ではアノードマスク１６
がセンタープレー１〜１１に固着されてシールされてお
り、又、燃料ガスＦＧの給排用流路孔７，８の部分では
カソードマスク１γがセンタープレート１１に固着され
てシールされているので、各ガスが供給側流路孔から電
極反応部でおる中央部分へ流されるとき、両ガスがマニ
ホールド部で混合することがない。

セパレータを挟んで酸化ガスＯＧと燃料ガス［Ｇが別々
に流れるように、本発明では、コルゲート板１２．１３
を各流路孔５，６，７．８の部分まで拡大させてその上
に置いたアノードマスク１６とカソードマスク１７とで
ウェットシール部として、力ソード側ではカソードマス
ク１７を流路孔５，６部で切欠き、アノード側ではアノ
ードマスク１６を流路孔７，８部で切欠いた構成としで
あるため、簡単な構成で電極反応部へのガスの流れを実
現できる。従来のセパレータでは、ウェットシール部に
用いるウェットシールフレームは面圧に耐えられるよう
に成る厚さのものとされており、かかる成る厚さを有す
るウェットシールフレームに、流路孔と中央部の電極反
応部とを連通させるための孔を開口させることになる構
成上、厚いウェットシールフレームをプレスにより成形
するにしてもその成形が困難であると共に、ガス通過用
の孔を厚いウェットシールフレームにあけるハロエも大
変であったが、本発明では、ウェットシール部はコルグ
ー１〜板１２．１３の表面に薄いアノードマスク１６及
びカソードマスク１７を置くだけとして、面圧をかけて
も上記コルゲート板１２．１３の存在により上記マスク
１６．１７がウェブ１〜シール部でたるむことがないの
で、アノードマスク１６及びカソードマスク１７を薄く
することができる利点がある。

なお、酸化ガス及び燃料ガスの各給排用流路孔５，６及
び７，８は図示以外の配置としてもよく、又、パンチ板
１４．１５はコルゲート板１２．１３により形成される
凹凸のピッチが小さいものであれば電極の落ち込みも少
なくなるので省略してもよく、その他本発明の要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である
。

［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、表裏両面の周辺部までガス通路用の凹凸を形成した
セパレータ本体の周辺部表裏両面に、薄板状のアノード
マスクとカソードマスクを重ね、セパレータ本体とアノ
ードマスクとの間及びセパレータ本体とカソードマスク
との間にそれぞれサポート材を挿入配置させた構成とし
であるので、セパレータ本体の中央部にセットする電極
の厚さのバラツキのために周辺部のウェットシール部と
電極の高さに差が生じた場合でも、ウェットシール部の
サボー１〜材の厚さを変える簡単な作業で上記電極表面
とウェットシール部との高さを一致させることができ、
量産化、性能保持上極めて有効である。

【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図及び第４図は第
１図の■−■及びＩＶ　−ＩＶ拡大断面図、第５図は従
来の燃料電池の一例を示す断面図である。 １・・・タイル、２・・・カソード、３・・・アノード
、４・・・セパレータ、５，６，７．８・・・流路孔、
１０・・・セパレータ本体、１１・・・センタープレー
ト、１２．１３・・・コルゲート板、１４．１５・・・
パンチ板、１６・・・アノードマスク、１７・・・カソ
ードマスク、１８・・・アノードザボート、１９・・・
カソードサポート。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）表裏両面の周辺部まで凹凸を形成したセパレータ本
   体の周辺部のアノード側表面に薄板状のアノードマスク
   を配置すると共に、セパレータ本体の周辺部のカソード
   側表面に薄板状のカソードマスクを配置し、上記セパレ
   ータ本体の凹凸部とアノードマスクとの間及びセパレー
   タ本体の凹凸部とカソードマスクとの間にそれぞれサポ
   ート材を挿入配置し、且つ上記アノードマスクとカソー
   ドマスクの各周辺部をセパレータ本体に固着してなるこ
   とを特徴とする燃料電池用セパレータ。