JPH03114146A

JPH03114146A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH03114146A
Application number: JP1252589A
Authority: JP
Inventors: Hideo Seko; 瀬古　日出男
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1991-05-15

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、燃料電池、特にその冷却板の構成に関する。

〔従来技術〕

燃料電池は１例えば正極活物質として空気を。

一方負極活物質として水素、炭化水素、メチルアルコー
ル、ヒドラジン等のいわゆる燃料を用いた電池である。

そして、燃料は気体であるため、正極活物質。

負極活物質は電極室へ連続的に供給可能である。

それ故、燃料電池は上記活物質の永続補給が可能で、長
寿命が期待できる電池である。

と、ころで、上記燃料電池は、第６図に示すごとく、単
セル８を積層すると共に、単セル８の間には、燃料電池
本体の温度を一定に保持するための冷却板９が介設され
ている。上記単セル８は、正極用多孔性電極板８１と、
負極用多孔性電極板８３と２両者の間に介設した電解質
体８２とよりなる。また、単セル８と冷却板９との間に
は、ガスシールのためのセパレータ７を介在させる。

上記各部品の材料に関しては２例えば正極用多孔性電極
板８１としては緻密質カーボン材を、負極用多孔性電極
板８３としては緻密質カーボン材を用いる。また、電解
質体８２としては、ポリテドラフルオロエチレンで結着
した炭化ケイ素（Ｓｉｃ）にリン酸水素溶液、アルカリ
水溶液等の電解質を含浸させたものを用いる。

また、上記冷却板９は、第５図及び第６図に示すごとく
、多数の溝９１１を有するカーボン板９１と、梯子状の
流路９５１を有するステンレス鋼製の冷却チューブ９５
とよりなる。上記冷却チューブ９５は、入口用のへラダ
９５２と出口用のへラダ９５３を有し１両ヘッダ間には
流路９５１が連結されている。また２両ヘッダ９５２，
９５３は接続用フランジ９５５を有する。

そして、該冷却板９は、カーボン板９１の溝９１１内に
５上記流路９５１を挿入配置して構成する。冷却チュー
ブ９５の表面には、電気絶縁のために、四フッ化フルオ
ロエチレンの絶縁シートを巻いである。上記冷却板９に
おいては、上記冷却チューブ９５内に２例えば１７５°
Ｃの水蒸気を通し、燃料電池本体内を、電池反応温度で
ある１９０〜２１０°Ｃにコントロールする。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の燃料電池においては。

冷却板９が、前記樹脂シートを被覆したステンレス鋼製
冷却チューブ９５と導付きカーボン板よりなる。そのた
め、冷却板の構造が複雑であると共にその製造コストも
高い。また、その材料コストも高い。それ故、燃料電池
全体がコスト高となる。

即ち、上記のごとく凹状溝を設けた焼成カーボン板は、
その加工費及び材料費の点より高価であり、またステン
レス鋼チューブのろう付け、前記絶縁シートも高価であ
る。

本発明はかかる従来の問題点に鑑み、構造簡単。

製造容易、かつコストの安い冷却板を用いた燃料電池を
提供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、多孔性電極板を有する正極及び負極と１両者
の間に介設した電解質体とを単セルとしこれら単セルを
複数個積層すると共に、単セルの間にセパレータを介し
て冷却板を配設してなる燃料電池であって、該冷却板は
アルミニウム押出成形品により構成すると共にその内部
に冷却剤を流通させるための通路を有し、かつ該冷却板
と上記セパレータとの間には固体潤滑剤を介在させてな
ることを特徴とする燃料電池にある。

本発明において最も注目すべきことは、冷却板をアルミ
ニウムの押出成形品により作製すると共に、該冷却板を
燃料電池内に組み込んだ際には冷却板とセパレータとの
間に固体潤滑剤を介在させたことにある。

上記アルミニウムとしては、ＡＮ−３ｉ系、Ａｅ−Ｃｕ
系、Ａ／！−３ｎ系などのアルミニウム合金を用いる。

また、押出成形品とは、アルミニウム材料を半融状態で
押し出し、所定形状に成形することをいう、そして１本
発明の冷却板は、その内部に水蒸気等の冷却剤を流通さ
せるための通路を有する。

また、該通路の断面は、四角状（実施例参照）。

円状等任意であるが１通路の内壁には凸起状のフィンを
設けることが好ましい。該フィンにより。

冷却板の伝熱効果を一層向上させることができる。

次に、上記固体潤滑剤は、カーボン等のセパレータと上
記冷却板との間の潤滑性を図るためのものである。つま
り例えばセパレータとしてカーボン板を用いた場合、そ
の熱膨張率がカーボン板（約２　Ｘ　１０−’／’Ｃ）
とアルミニウム材（約２４Ｘ　１０−’／　”Ｃ）とで
大きく異なる。そのため、燃料電池の作動温度（例えば
１９０〜２１０°Ｃ）において１画板の摩擦によってカ
ーボン板が破損するおそれがある。そこで１両者の間に
上記固体潤滑剤を介在させるのである。

かかる固体潤滑剤としては、ボロンナイトライド（ＢＮ
）、二硫化モリブデン（ＭｏＳｚ）などがある。また、
該固体潤滑剤は、１０〜６０μｍの薄膜状態であっても
或いは冷却板とセパレータとの間に散布する程度であっ
ても良い。

また、上記冷却板は積層した単セルの間に介設するが、
全ての各単セルの間のみならず、任意の単セルの間に配
設する（第２図参照）。

〔作用及び効果〕

本発明においては、冷却板がアルミニウム押出成形品に
よって作製しである。そして　アルミニラムは、軽量か
つ安価である。また、押出成形品は、前記アルミニウム
を半融状態で押出して成形するものであるため、その製
造が容易であり、また任意形状の流路２外形状に製造す
ることができる。また、アルミニウムは、従来の冷却板
であるカーボン材に比して熱伝導率も高い。また１本発
明の冷却板は、押出成形で一体的に作製するため。

構造も簡単で、安価である。

また、冷却板とセパレータとの間には固体潤滑剤を介在
させているので、燃料電池を加熱、冷却する際などにお
ける両者間の摩擦を低減することができ、セパレータの
破損等の損傷のおそれもない。

したがって３本発明によれば、製造容易、安価で、かつ
冷却機能に優れた冷却板を有し、またセパレータの損傷
のおそれもない、燃料電池を提供することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例にかかる燃料電池につき、第１図〜第４
図を用いて説明する。

本例の燃料電池は、第１図、第２図に示すごとく、正極
用多孔性電極板８１と負極用多孔性電極板８３と５両者
の間に介設した電解質体８２とを単セル８とし、これら
単セル８を複数個積層しである。

また、第２図に示すごとく、積層した各単セル８の間は
、カーボン類の隔板７５が介在させである。また、同図
に示すごとく、積層した単セル８の略中央部には１本発
明にかかる冷却板１を配設しである。これにより、上下
にそれぞれ複数の単セル８を積層し、その間に冷却板１
を介設した燃料電池本体を構成する。

また、第１図に示すごとく、単セル８と冷却板１との間
にはカーボン類のセパレータ７が介設しである。そして
、冷却板１とセパレータ７との間には、ボロンナイトラ
イドからなる固体潤滑剤２が塗布しである（第２図）。

そして、上記燃料電池本体は、第２図に示すごとく、マ
ニホールド４４内に入れ、その上下より上枠４５と下枠
４６とにより、押圧し、上記積層体を密着させる。この
押圧は、四隅に設けた長尺ボルト４５２とナンド４５１
とにより行う、そして、上記マニホールド４４はカプセ
ル４１内に入れる。

また、カプセル４１には、燃料の水素ガスを導入するた
めのノズル３１を設ける。またマニホールド４４には、
カプセル４１を貫通する空気（酸素源）導入用のノズル
３５を設ける。上記水素ガスは負極用多孔性電極板８３
に、空気は正極用多孔性電極板８１に送入される。

また、上記冷却板は、第３図及び第４図に示すごとく、
アルミニウムにより構成すると共にその内部に冷却剤と
しての水蒸気を流通させるための流路１１を有する。流
路１１の間には隔壁１２がある。該冷却板はＡｆ−３ｔ
系アルミニウム合金の押出成形品である。

また、上記流路１１の一端には１分岐バイブ１５１を介
して入口へラダ１５を接続する。一方法路１１の他端に
は２分岐パイプ１６１を介して出口ヘッダ１６を接続す
る。両ヘッダ１５．１６は前記カプセル４１の外部まで
、連通している（図示路）。

そして、上記入口ヘッダ１５には、第２図に示すごとく
、冷却剤としての水蒸気１０を送入する。

送入された水蒸気は、冷却板１の流路１１内に入り、燃
料電池を電池作動温度に維持する。そして該水蒸気１０
は、出口ヘッダ１６を経て外部へ排出される。

上記のごとく２本例の燃料電池においては、冷却板１が
アルミニウムの押出成形品で構成されている。そのため
、冷却板は、その製造が容易であると共に構造も簡単で
ある。また、アルミニウムは軽量で安価である。

更に冷却板１とセパレータ７との間には、固体潤滑剤２
を介在させであるので、燃料電池の温度の上昇、下降時
に、熱膨張差によって冷却板１とセパレータ７とが摩擦
し合っても、セパレータ７が損傷を受けることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は実施例の燃料電池を示し、第１図はそ
の本体の一部斜視図、第２図は燃料電池の一部切欠斜視
図、第３図は冷却板の正面図、第４図は冷却板の平面図
、第５図及び第６図は従来の燃料電池を示し、第５図は
その冷却板の斜視図。第６図は燃料電池本体の要部斜視図である。１１１．冷却板、　　　　１１．、、流路。１５、、、入口ヘッダ、１６．、、出口ヘッダ。２１９．固体潤滑剤。４１、　、　、カプセル、　　　４４．、、マニホール
ド。７９０．セパレータ。８９０．単セル。出代願人アイシ埋入

Claims

【特許請求の範囲】多孔性電極板を有する正極及び負極と、両者の間に介設
した電解質体とを単セルとし、これら単セルを複数個積
層すると共に、単セルの間にセパレータを介して冷却板
を配設してなる燃料電池であって、該冷却板はアルミニウム押出成形品により構成すると共
にその内部に冷却剤を流通させるための通路を有し、か
つ該冷却板と上記セパレータとの間には固体潤滑剤を介
在させてなることを特徴とする燃料電池。