JPH0142935Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、燃料電池に関するものであり、も
う少し詳しくいうと、電解質マトリクスを挟む１
対の電極とこれら電極の背面にそれぞれ燃料ガス
および酸化剤ガスを流通するガス流路を有する単
位電池を積層し、ガス流路の端部にガス供給、排
出のためのマニホールドを設けてなる燃料電池に
関するものである。

従来、この種の燃料電池の単位電池は、通常、
第１図に示すように構成されていた。すなわち、
電解質を含浸した電解質マトリクス１を１対の電
極２ａ，２ｂで挟み、電極２ａ，２ｂの背面に酸
化剤ガスおよび燃料ガスをそれぞれ流通させるた
めの複数のガス流路４を平行に設けたセパレータ
板３でなるものである。この単位電池は複数段積
層され、ガス流路４の前後に、ガス供給、排出の
ためのマニホールドを設けた構成となつていた。
かような構成により、燃料電池に供給される酸化
剤ガスおよび燃料ガスは、セパレータ板３に設け
られたガス流路４を流通する。このとき酸化剤ガ
スおよび燃料ガスの一部はそれぞれ電極２ａ，２
ｂの背面を通過し、電解質マトリクス１の部分で
化学反応を起こし、この際に電極２ａ，２ｂの間
から電気エネルギが取り出される。反応ガス以外
のガスおよび未反応ガスはガス流路４の出口から
マニホールドを経由して排出される。

しかし、従来のこの種の燃料電池においては、
第２図に示すように、反応ガス７は入口マニホー
ルド５から供給され、セパレータ板３に複数等間
隔に設けられたガス流路４の中を通過して出口マ
ニホールド６に至る。そうして、ガス流路４を通
過する際に、ガスは前記の化学反応によりガス流
路４の上流側から徐々に消費されるので、ガス流
路４に沿つて反応ガス圧力が低下するとともに、
ガス流速がガス流路４に沿つて低下するため、反
応面全体にわたつて均一な発電反応が行なわれな
いという欠点があつた。

かかる欠点を解消するものとして、出口側に行
くほど流路断面積を小さくしたガス流路を備えた
燃料電池が、特開昭57−208077号公報に開示され
ているが、流路断面積の調整では均一な発電反応
を得るのに十分ではないという問題があつた。

この考案は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、反応ガス流路の
数をガスの流れ方向に沿つて定められた割合で減
少させることにより、均一なガス圧力およびガス
流速を確保するようにしたもので、反応面全体に
わたり均一な発電反応を行なうことができる燃料
電池を提供することを目的とするものである。

以下、この考案の一実施例を図面について説明
する。第３図においてセパレータ板３には正方向
流路パターン１４ａと逆方向流路パターン１４ｂ
が形成されており、反応ガス７はガス入口マニホ
ールド５から正方向流路パターン１４ａを流通し
て共通マニホールド８に至り、さらに逆方向流路
パターン１４ｂを経てガス出口マニホールド６か
ら排出される。ガス流路はガスの流れ方向の複数
の主流路４ａと、この主流路４ａと直交して主流
路４ａを適宜に連通する副流路４ｂからなつてお
り、副流路４ｂは主流路４ａの数をガスの流れ方
向に沿つて一定の割合で次第に減少させるべく、
順次上流の主流路４ａを下流の主流路４ａに合流
させるように形成されている。

以上の構成により、反応ガス７は入口マニホー
ルド５よりセパレータ板３の正方向流路パターン
１４ａに供給される。ここで反応ガスは主流路４
ａ、副流路４ｂを通過するうちに電極および電解
質マトリクス（図示せず）を介して酸化剤ガスと
燃料ガスとが化学反応を起こし、これにより電極
部から電気出力が取出される。化学反応により消
費されるガスの量だけ主流路４ａ、副流路４ｂを
流れるガス量は順次減少する。ところで主流路４
ａの数はガスの流れ方向に沿つて上記ガス量の変
化に応じて減少するように構成されているのでガ
スの圧力および流速を変化させることなく、ガス
は正方向流路パターン１４ａより出て共通マニホ
ールド８に至る。共通マニホールド８に流入した
ガスは流れ方向を180゜変えて逆方向流路パターン
１４ｂに流入する。ここで逆方向流路パターン１
４ｂ入口のガス流路の数は正方向流路パターン１
４ａ出口のガス流路の数に比べてガス圧力、流速
を変化させないように若干減少している。さら
に、逆方向流路パターン１４ｂもガスの流れ方向
に向つて主流路４ａの数が副流路４ｂにより上記
と同様に順次減少するように構成されている。

したがつて反応面全体にわたり、ガスの圧力お
よび流速をほぼ均一に保ちながらガスの反応を行
なわせて発電することができると共に反応ガスの
入口、出口マニホールドを１カ所にまとめること
ができるので、全体として装置のコンパクト化が
可能となる。

なお、上記実施例ではガスの流路を主流路４ａ
と副流路４ｂが直交するものについて示したが、
第４図に示すように副流路４ｂを主流路４ａに斜
交させ、流路が流れ方向に沿つて斜め方向に流入
して減少する構成としてもよく、上記実施例と同
様の効果を奏する。

また、上記実施例ではセパレータ板３にガス流
路を設けたものについて示したが、この流路は電
極２ａ，２ｂ自体の電解質マトリツクス１に接し
ていない背面に形成してもよい。この場合、セパ
レータ板３に流路は不要となり、単なる平板セパ
レータ板で足りることになる。

以上のように、この考案によれば、反応ガスの
流路の数がガスの流れ方向に沿つて定められた割
合で減少する流路パターンを同一面内で正逆両方
の向きに配置するとともに、正方向流路パターン
の出口部と逆方向流路パターンの入口部とを共通
マニホールドで結合した構成としたので、反応ガ
スの圧力・流速が反応面全体にわたり均一にな
り、発電効率の高い燃料電池が得られ、反応ガス
の入口、出口マニホールドを１方向にまとめるこ
とができ装置のコンパクト化がはかれるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料電池の単位電池を示す分解
触視図、第２図は従来の燃料電池のガス流路を示
す平面図、第３図はこの考案の一実施例の要部平
面図、第４図はこの考案の他の実施例の要部平面
図である。 １……電解質マトリクス、２ａ，２ｂ……電
極、３……セパレータ板、４……ガス流路、４ａ
……主流路、４ｂ……副流路、５……入口マニホ
ールド、６……出口マニホールド、７……反応ガ
ス、８……共通マニホールド、１４ａ……正方向
流路パターン、１４ｂ……逆方向流路パターン。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 電解質マトリクスを挟む１対の電極と、これ
   ら電極の背面にそれぞれ当接するセパレータ板
   と、一方の前記電極の背面に沿つて酸化剤ガス
   を、他方の前記電極の背面に沿つて燃料ガスを
   それぞれ流通させる複数のガス流路とでなる単
   位電池を複数積層し、前記ガス流路の端部にガ
   スの入口マニホールドおよび出口マニホールド
   を配設してなる燃料電池において、前記入口マ
   ニホールドから共通マニホールドに至る正方向
   流路パターンと前記共通マニホールドから前記
   出口マニホールドに至る逆方向流路パターンで
   なり、かつ、主流路とこの主流路に交差して前
   記主流路の数をガス流方向に沿つて一定の割合
   で減少させる副流路でなる前記ガス流路を備え
   てなることを特徴とする燃料電池。 (2) ガス流路がセパレータ板に形成された実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の燃料電池。 (3) ガス流路が電極に形成された実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の燃料電池。