JPH033958Y2 - - Google Patents

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JPH033958Y2
JPH033958Y2 JP573284U JP573284U JPH033958Y2 JP H033958 Y2 JPH033958 Y2 JP H033958Y2 JP 573284 U JP573284 U JP 573284U JP 573284 U JP573284 U JP 573284U JP H033958 Y2 JPH033958 Y2 JP H033958Y2
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cathode
anode
oxidizing gas
fuel
side spacer
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    • Y02E60/526

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、積層燃料電池に関するものである。[Detailed explanation of the idea] [Industrial application field] The present invention relates to a stacked fuel cell.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、溶融炭酸塩型の積層燃料電池が提案され
ている。この燃料電池は、第1図に示すように、
例えばLi2CO3或いはK2CO3等の炭酸塩を多孔質
状物質に浸み込ませたマトリツクス方式、或いは
上記炭酸塩を保持材と一緒にプレス成型したペー
スト方式によつて形成された板状のタイル1(電
解質板)を、カソード2とアノード3によつて両
面から挟み、且つ上記アノード3側にH2ガス等
の燃料5を供給すると共に、前記カソード2側に
CO2を含んだ空気からなる酸化ガス4を供給する
ことにより、前記カソード2側において 1/2O2+CO2+2e-→CO2 3 - が、またアノード3側において CO2 3 -+H2→CO2+H2O+2e- の反応が行われ、炭酸イオンの良導体であるタイ
ル1をカソード2とアノード3で挟んでカソード
2とアノード3との間に発生する電位差により発
電が行われ、前記カソード、タイル、アノードを
集電子板6を介して多層に積層することにより電
圧が高められるようになつている。
In recent years, molten carbonate type stacked fuel cells have been proposed. This fuel cell, as shown in Figure 1,
For example, a plate formed by a matrix method in which carbonate such as Li 2 CO 3 or K 2 CO 3 is impregnated into a porous material, or a paste method in which the above carbonate is press-molded together with a retaining material. A shaped tile 1 (electrolyte plate) is sandwiched between a cathode 2 and an anode 3 from both sides, and a fuel 5 such as H 2 gas is supplied to the anode 3 side, and a fuel 5 such as H 2 gas is supplied to the cathode 2 side.
By supplying the oxidizing gas 4 made of air containing CO 2 , 1/2O 2 +CO 2 +2e - →CO 2 3 - is produced on the cathode 2 side, and CO 2 3 - +H 2 →CO is produced on the anode 3 side. 2 + H 2 O + 2e - reaction takes place, and the tile 1, which is a good conductor of carbonate ions, is sandwiched between the cathode 2 and anode 3, and electricity is generated by the potential difference generated between the cathode 2 and the anode 3. By stacking the anodes in multiple layers with the current collector plate 6 in between, the voltage can be increased.

前記集電子板6としで全体の構成をコンパクト
にまとめるために、図示するように凹凸7を備え
て前記酸化ガス4と燃料5をカソード2とアノー
ド3に分離して導くようにした仕切板8を設ける
ことが考えられる。
In order to make the overall configuration compact as the current collector plate 6, a partition plate 8 is provided with unevenness 7 to separate and guide the oxidizing gas 4 and the fuel 5 to the cathode 2 and the anode 3, as shown in the figure. It is conceivable to provide a

しかし、第1図に示すように、内部マニホルド
(内部分岐)方式によつて酸化ガス4と燃料5と
を、各層のタイル1及び仕切板8を通過させてカ
ソード2側とアノード3側の夫々に分離して導
き、又導出する際、そのシール性を厳しく保持す
る必要がある。即ちH2とO2が共存し、且つ高い
反応温度条件(600〜700℃に制御されている)に
あるために、その混合によつて爆発する危険性が
あり、シール性が非常に重要となる。また同時
に、構成が簡単で組立が容易にでき、安価に実施
できると共に、酸化ガス4及び燃料5がカソード
2及びアノード3の平面に対して良好な広がりを
持つて分配されることが効率向上の面から要求さ
れる。
However, as shown in FIG. 1, by using an internal manifold (internal branching) method, the oxidizing gas 4 and the fuel 5 are passed through the tiles 1 and the partition plate 8 of each layer to the cathode 2 side and the anode 3 side. When separating and guiding, it is necessary to strictly maintain the sealing property. In other words, since H 2 and O 2 coexist and the reaction temperature is high (controlled at 600 to 700°C), there is a risk of explosion due to their mixing, and sealing performance is extremely important. Become. At the same time, the structure is simple and assembly is easy, and it can be implemented at low cost, and the oxidizing gas 4 and fuel 5 are distributed with good spread over the planes of the cathode 2 and anode 3, which improves efficiency. required from the outside.

〔考案の目的〕[Purpose of invention]

本考案は、上記要望に鑑み、カソード及びアノ
ードに対して酸化ガス及び燃料を分離して供給
し、又導出するに際し、簡単な構成によつて、高
信頼度のシール性と良好な流量分配性を確保する
ことを目的とする。
In view of the above requirements, the present invention provides highly reliable sealing performance and good flow rate distribution through a simple configuration when separately supplying and deriving oxidizing gas and fuel to the cathode and anode. The purpose is to ensure that

〔考案の構成〕[Structure of the idea]

本考案は、くり抜き部にカソードを収容したカ
ソード側スペーサと、くり抜き部にアノードを収
容したアノード側スペーサによつて両面を挾むよ
うにしたタイル(電解質板)を、仕切板を介して
複数積層して矩形の積層体を構成し、且つ該積層
体の平行な2辺の一側に前記積層体を貫通する方
向に酸化ガス供給流路と燃料供給流路を備え、他
側に酸化ガス排出流路と燃料排出流路を備えて前
記カソードへの酸化ガスの給排とアノードへの燃
料の給排を分離して行うようにした積層燃料電池
において、前記カソード側スペーサに、前記酸化
ガス供給流路と酸化ガス排出流路を前記くり抜き
部に連通するオリフイス及び傾斜切欠部を形成
し、又前記アノード側スペーサに、前記燃料供給
流路と燃料排出流路を前記くり抜き部に連通する
オリフイス及び傾斜切欠部を形成し、且つ前記カ
ソード側スペーサと仕切板とアノード側スペーサ
とを予め一体に構成したことを特徴とする積層燃
料電池に係るものである。
The present invention consists of stacking multiple tiles (electrolyte plates) sandwiched on both sides by a cathode-side spacer with a cathode housed in the hollowed out part and an anode-side spacer with the anode housed in the hollowed out part with a partition plate in between. A rectangular laminate is formed, and an oxidizing gas supply channel and a fuel supply channel are provided on one side of two parallel sides of the laminate in a direction penetrating the laminate, and an oxidizing gas exhaust channel is provided on the other side. In the stacked fuel cell, the oxidizing gas supply channel is provided in the cathode side spacer and the fuel discharge channel is provided so that the supply and discharge of oxidizing gas to the cathode and the supply and discharging of fuel to the anode are performed separately. and an orifice and a slanted notch that communicate the oxidizing gas discharge passage with the hollowed out part, and an orifice and a slanted notch that communicate the fuel supply passage and the fuel discharge passage with the hollowed part in the anode side spacer. The present invention relates to a stacked fuel cell characterized in that the cathode side spacer, the partition plate, and the anode side spacer are integrally formed in advance.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第2図は本考案の一例を示すもので、カソード
2を収容するカソード側スペーサ10とアノード
3を収容するアノード側スペーサ9によつて凹凸
7を有する仕切板8を挟んで、該仕切板8と各ス
ペーサ9,10とをロウ付け等にて予め一体に構
成することにより集電子板11とし、該集電子板
11介してタイル1を多数積層し、平面矩形形状
の積層体を構成する。
FIG. 2 shows an example of the present invention, in which a partition plate 8 having unevenness 7 is sandwiched between a cathode side spacer 10 for accommodating the cathode 2 and an anode side spacer 9 for accommodating the anode 3. and each spacer 9, 10 are integrated in advance by brazing or the like to form a current collector plate 11, and a large number of tiles 1 are stacked via the current collector plate 11 to form a laminate having a planar rectangular shape.

また、前記タイル1、集電子板11にはカソー
ド2側に酸化ガス4を供給する複数の酸化ガス供
給流路12を一側に、また複数の酸化ガス排出流
路13を他側に設け、同様にして複数の燃料供給
流路14と燃料排出流路15を、前記酸化ガス供
給流路12及び酸化ガス排出流路13に対して1
つ置きになるような位置に設ける。図中16は酸
化ガス入口、17は酸化ガス出口、18は燃料入
口、19は燃料出口を示す。
Further, the tile 1 and the current collector plate 11 are provided with a plurality of oxidizing gas supply channels 12 on one side for supplying oxidizing gas 4 to the cathode 2 side, and a plurality of oxidizing gas exhaust channels 13 on the other side, Similarly, a plurality of fuel supply channels 14 and fuel discharge channels 15 are provided, one for each of the oxidizing gas supply channel 12 and the oxidizing gas discharging channel 13.
Place it in a position where it can be placed one after the other. In the figure, 16 is an oxidizing gas inlet, 17 is an oxidizing gas outlet, 18 is a fuel inlet, and 19 is a fuel outlet.

第3図は更に詳細を示すもので、カソード側ス
ペーサ10は、カソード2をその内側に位置させ
るようにしたくり抜き部20を中央に有し、且つ
該くり抜き部20が、第4図に示す如く傾斜切欠
部21及びオリフイス22を介して酸化ガス供給
流路12及び酸化ガス排出流路13のみに連通さ
れるようになつている。
FIG. 3 shows further details, and the cathode side spacer 10 has a hollowed out part 20 in the center so that the cathode 2 is positioned inside thereof, and the hollowed out part 20 is as shown in FIG. It communicates only with the oxidizing gas supply channel 12 and the oxidizing gas exhaust channel 13 via the inclined notch 21 and the orifice 22 .

またアノード側スペーサ9は、アノード3をそ
の内側に位置させるようにしたくり抜き部23を
中央に有し、且つ該くり抜き部23が、傾斜切欠
部24とオリフイス25を介して燃料供給流路1
4及び燃料排出流路15のみに連通されるように
なつている。
Further, the anode side spacer 9 has a hollowed out part 23 in the center so that the anode 3 is positioned inside thereof, and the hollowed out part 23 connects the fuel supply flow path 1 through an inclined notch 24 and an orifice 25.
4 and the fuel discharge passage 15 only.

また、仕切板8は、下面において12から13
に向かう酸化ガスの流れ、及び上面において14
から15に向かう燃料の流れを形成する流路を保
持するようにした凹凸7を有している。該凹凸7
は第5図A,Bに示すように色々な形状とするこ
とができる。
Moreover, the partition plate 8 has 12 to 13 points on the lower surface.
14 at the top surface.
It has unevenness 7 designed to hold a flow path for forming a flow of fuel from to 15. The unevenness 7
can have various shapes as shown in FIGS. 5A and 5B.

上記したように、仕切板8の下面に、オリフイ
ス22、傾斜切欠部21及びくり抜き部20を介
してカソード2側にのみ連通するようにしたカソ
ード側スペーサ10を設け、また上面に、オリフ
イス25、傾斜切欠部24及びくり抜き部23を
介してアノード3側のみに連通すようにしたアノ
ード側スペーサ9を設けたことにより、それらを
重ねて接着するのみ、酸化ガス4と燃料5とを完
全に分離したままカソード及びアノードの全面に
分配性良く供給、排出を行うことができる。
As described above, the cathode side spacer 10 which communicates only with the cathode 2 side via the orifice 22, the inclined notch 21 and the hollowed out part 20 is provided on the lower surface of the partition plate 8, and the orifice 25, By providing the anode side spacer 9 that communicates only with the anode 3 side through the inclined notch 24 and the hollowed out part 23, the oxidizing gas 4 and the fuel 5 can be completely separated by simply overlapping and bonding them. Supply and discharge can be performed with good distribution over the entire surface of the cathode and anode.

また、組立に際しても、上方に順次積重ねるの
みで接着することができるので、組立が容易であ
り、また構成がシンプル且つコンパクトとなり精
度を要求される部分も殆んどないとから、安価に
実施することができる。
In addition, it is easy to assemble because it can be assembled by simply stacking them one after the other and gluing them together.The structure is simple and compact, and there are almost no parts that require precision, so it can be done at a low cost. can do.

尚、本考案は上記実施例にのみ限定されるもの
ではなく、スペーサの形状等は種々変更し得るこ
と、その他本考案の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得ること、等は勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that the shape of the spacer, etc. may be changed in various ways, and other changes may be made within the scope of the gist of the present invention. be.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

上述したように本考案の積層燃料電池によれ
ば、次のような優れた効果を奏し得る。
As described above, according to the stacked fuel cell of the present invention, the following excellent effects can be achieved.

(i) カソード側スペーサ、仕切板及びアノード側
スペーサをロウ付け等によつて一体に構成した
集電子板により、酸化ガス及び燃料のカソード
及びアノードへの給排を完全に分離して高いシ
ール性を確保することができる。
(i) High sealing performance by completely separating supply and discharge of oxidizing gas and fuel to the cathode and anode using a current collector plate that integrates the cathode side spacer, partition plate, and anode side spacer by brazing, etc. can be ensured.

(ii) シール性の向上により装置の安全性の向上が
図れる。
(ii) The safety of the device can be improved by improving the sealing performance.

(iii) 積層するのみで簡単に組立てることができ、
シンプル且つコンパクトとなる。
(iii) Can be easily assembled by simply layering;
It becomes simple and compact.

(iv) 構成が簡単で高い精度を要求される個所がな
いので、安価に実施することができる。
(iv) Since the configuration is simple and there are no parts that require high accuracy, it can be implemented at low cost.

(v) カソード側スペーサ、アノード側スペーサに
各給排流路とくり抜き部を連通するオリフイス
及び傾斜切欠部を設けていることにより、酸化
ガス及び燃料のカソード及びアノードに対する
分配性が良好となる。
(v) By providing the cathode-side spacer and the anode-side spacer with orifices and inclined notches that communicate the supply/discharge channels with the cutouts, the distribution of oxidizing gas and fuel to the cathode and anode is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は積層燃料電池の原理構成を示す説明
図、第2図は本考案の一実施例を示す縦断面図、
第3図は集電子板を構成するカソード側スペー
サ、仕切板及びアノード側スペーサの詳細を示す
説明図、第4図はカソード側スペーサの一部を示
す拡大平面図、第5図A,Bは第3図の仕切板を
V方向から見た際の凹凸の形状例を示す説明図で
ある。 1はタイル、2はカソード、3はアノード、4
は酸化ガス、5は燃料、7は凹凸、8は仕切板、
9はアノード側スペーサ、10はカソード側スペ
ーサ、11は集電子板、12は酸化ガス供給流
路、13は酸化ガス排出流路、14は燃料供給流
路、15は燃料排出流路、20,23はくり抜き
部、21,24は傾斜切欠部、22,25はオリ
フイスを示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle structure of a stacked fuel cell, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an explanatory diagram showing details of the cathode side spacer, partition plate, and anode side spacer that constitute the current collector plate, Figure 4 is an enlarged plan view showing a part of the cathode side spacer, and Figures 5A and B are FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the shape of unevenness when the partition plate of FIG. 3 is viewed from the V direction. 1 is the tile, 2 is the cathode, 3 is the anode, 4
is oxidizing gas, 5 is fuel, 7 is unevenness, 8 is partition plate,
9 is an anode side spacer, 10 is a cathode side spacer, 11 is a current collector plate, 12 is an oxidizing gas supply channel, 13 is an oxidizing gas discharge channel, 14 is a fuel supply channel, 15 is a fuel discharge channel, 20, 23 is a hollowed out portion, 21 and 24 are inclined notches, and 22 and 25 are orifices.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] くり抜き部にカソードを収容したカソード側ス
ペーサと、くり抜き部にアノードを収容したアノ
ード側スペーサによつて両面を挾むようにしたタ
イル(電解質板)を、仕切板を介して複数積層し
て矩形の積層体を構成し、且つ該積層体の平行な
2辺の一側に前記積層体を貫通する方向に酸化ガ
ス供給流路と燃料供給路を備え、他側に酸化ガス
排出流路と燃料排出流路を備えて前記カソードへ
の酸化ガスの給排とアノードへの燃料の給排を分
離して行うようにした積層燃料電池において、前
記カソード側スペーサに、前記酸化ガス供給流路
と酸化ガス排出流路を前記くり抜き部に連通する
オリフイス及び傾斜切欠部を形成し、又前記アノ
ード側スペーサに、前記燃料供給流路と燃料排出
流路を前記くり抜き部に連通するオリフイス及び
傾斜切欠部を形成し、且つ前記カソード側スペー
サと仕切板とアノード側スペーサとを予め一体に
構成したことを特徴とする積層燃料電池。
A rectangular laminate is created by laminating a plurality of tiles (electrolyte plates) sandwiched on both sides by a cathode-side spacer with a cathode housed in the hollowed-out part and an anode-side spacer with the anode housed in the hollowed-out part with a partition plate in between. and an oxidizing gas supply channel and a fuel supply channel are provided on one side of the two parallel sides of the laminate in a direction penetrating the laminate, and an oxidizing gas exhaust channel and a fuel exhaust channel are provided on the other side. In the stacked fuel cell, in which the supply and discharge of oxidizing gas to the cathode and the supply and discharge of fuel to the anode are carried out separately, the oxidizing gas supply channel and the oxidizing gas discharge channel are provided in the cathode side spacer. forming an orifice and an inclined notch that communicate the passage with the hollowed out part, and forming an orifice and an inclined notch in the anode side spacer that communicate the fuel supply passage and the fuel discharge passage with the hollowed out part; A stacked fuel cell characterized in that the cathode side spacer, the partition plate, and the anode side spacer are integrated in advance.
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