JPH0340378A - 積層燃料電池のガスリーク検知装置 - 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積層燃料電池
において各セルごとのガスリークを検知してセルの性能
チエツクを行うために用いる積層燃料電池のガスリーク
検知装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の燃料電池、特に、溶融炭酸塩型の燃料電池は、第
５図に一例を示す如く、電解質としての溶融炭酸塩を多
孔質物質にしみ込ませてなる電解質板（タイル〉１を、
カソード（酸素４ｓｊ！＞２とアノード（燃ｔ／３１極
〉３の両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側に燃料カス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
づ′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Ｃとし、各セルＣをセパレータ４を介して多層に積
層すると共に上下にボルダ−を配した後、所定の締付力
で締め付けてスタックとするようにしである。

上記のようにセルＣを多段に積層してなる積層燃料電池
では、各セルＣに酸化ガスと燃料ガスを供給することに
よって発電が行われるが、多段に積層されている各セル
Ｃにおいて電解質板１の割れ等でカソード２とアノード
３間にガスのクロスリークが生じると、燃料電池の性能
、寿命に大きな影響をうえることになる。又、性能の劣
化したセルをそのまま放置しておくと、発熱、電解等、
上下のセルＣに悪影響を及ぼづことか考えられる。その
ため、燃料電池が正常に作動しているか否かのチエツク
を行う必要があるが、従来、セルの性能劣化のチエツク
は、電圧測定、ガス分析等により行う方法が提案されて
いる。

一例として、電圧測定の場合について示づと、従来の電
圧測定の方法は、各段のセルには一定の電流が流れてい
ること、性能が低下したセルは電気抵抗が大きくなるこ
とに着目し、各セルの電圧を予め決めておき、これを基
準電圧として測定電圧と比較し、各セルごとに電圧を測
定して基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧より低い
場合に、当該セルは性能が劣化して抵抗が大きくなって
いるということを知るようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のように電圧測定により性能の劣化をチ
エツクするという方法では、性能の劣化がガスリークに
よるものであるか否かを特定できない問題がある。又、
各セパレータに電圧端子を設け、電圧測定を行うことは
実用上非現実的である。各セルのクロスリークが燃料電
池の性能、寿命に大きな影響を与えることから、ガスを
分析して各セルでのガスリーク量を測定することが有効
であるが、積層された各セルＣのガスリーク量を測定す
ることは難しく、現在まで有効な手段が提案されていな
いのが実状である。

そこで、本発明は、積層型燃料電池の各セルのクロスリ
ークを早期に且つ簡単に検出できるようにしようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、電解質板の両面
をカソードとアノードの画電極で挟み、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供給す
るようにしであるセルをセパレータを介して多層に積層
し、且つ上記各セル及びセパレータの周辺部に、酸化ガ
ス給排用のマニホールドと燃料ガス給排用マニホールド
とを有する積層燃料電池において、上記各セパレータの
ガス排出用マニホールド側の周辺に、２°〉セル数の条
件を満足するように積層セル数に応じてｎ個のガスサン
プリング用孔を設けると共に、上記ガス排出用マニホー
ルドと連通しているガスサンプリング用溝を設け、且つ
所要段のセパレータの所要のガスサンプリング用孔と上
記ガスサンプリング用溝とを２進符号に合わせて連通さ
せ、更に、上記ｎ個のガスサンプリング用孔に接続した
ガスサンプリング管を通して採取されたガスを分析し表
示する装置を備えた構成とする。

［作　　用］ 各段のセパレータの周辺に設けであるガスサンプリング
用孔のいずれかがガス排出用マニホールドにガスサンプ
リング用溝を介して連通させであるので、任意のセルに
おいてクロスリークがあっても、そのセルを仕切るセパ
レータの周辺のガスサンプリング用孔を通して採取され
るガスを分析することによってガスのクロスリークを検
出することができる。上記サンプリング用孔の数は、セ
ルが５０．０層の場合はｎ＝９、すなわら、９本でよく
、９本のガスサンプリング用孔からサンプリングガスを
取ることによりどのセルでガスリークを始めたかを知る
ことができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照し−Ｃ説明する。

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すもので、本
弁明は基本的には、内部マニホールド型の積層燃料電池
においてガス排出用マニホールド側に、該マニホールド
とは別に２　〉セル数の条件を満足するようｎ個のガス
サンプリング用孔を各セル及びセパレータを貫通させて
設け、且つ各セルを仕切るセパレータのカソード側又は
アノード側のいずれかの面にガスリンプリング用溝を設
け、２連符号に合わせて適宜の居のセパレータの所要の
ガスサンプリング用孔をガスサンプリング用溝を介して
連通させ、上記各ガスサンプリング用孔はガスリンプリ
ング管を介してガス分析器へ接続させ、採取されたガス
を分析してガスリークを検出させるようにする。第４図
は上記基本的構成の概要を示すもので、積層燃料電池の
６腹のセルを仕切るセパレータ４に設けである複数のガ
スサンプリング用孔１４と、セパレータ４に設けである
カソード側又はアノード側のガス排出用マニホールド、
すなわち、ガス通路とを、２連符号に基づき段ごとに・
印で示づ個所でのみ連通させ、各ガスサンプリング用孔
１４は上部ホルダー２１の上方よりガスサンプリング管
１６を介して流路切換弁１７に接続し、該流路切換弁１
７で切り換えられて採取されるガスをポンプ１８にてノ
Ｊス分析器１９へ送り、ここでガスの組成を分析して表
示器２０へ送りデータ処理して表示させるようにする。

具体的に説明りると、電ｖＩ！、質板１をカソード２と
アノード３の画電極で挟み、カソード２側に酸化ガスを
供給すると共に、７ノード３側に燃料ガス「Ｇを供給す
るようにしたセルＣを、反応部となる中央部分の表裏両
面にガス通路５を凹凸により形成したセパレータ４と、
中央部分を切り抜いて周辺部のみとして上記セパレータ
４の両面側に配したマスク板６，７とを介在させて多層
に積層し、上記電解質板１、セパレータ４、マスク板６
，７の周辺部の一側に、酸化ガスＯＧの供給用マニホー
ルド８と燃料ガスＦＧの供給用マニホールド９を設ける
と共に、周辺部の他側に、酸化ガスＯＧの排出用マニホ
ールド１０と燃料ガスの排出用マニホールド１１を設け
、更に、上記セパレータ４のカソード側のガス通路５と
酸化カスＯＧの給排用マニホールド８，１０とをガス流
路１２（第３図参照〉にて連通させると共に、上記セパ
レータ４の７ノード側のガス通路５と燃料ガスＦＧの給
排用マニホールド９，１１とをガス流路１３にて連通さ
せて、酸化ガスＯＧと燃料ガスＦＧがセパレータ４を挟
んで流れるようにしである構成において、上記電解質板
１、セパレータ４、マスク板６，７の周辺部の他側、す
なわち、酸化ガスＯＧと燃料ガスＦＧの各排出用マニホ
ールド１０．１１が設けである側に、複数個のガスサン
プリング用孔１４をセル積層時に上下方向へ連通ずるよ
うに設けると共に、上記各段のセパレータ４のカソード
２側の面で且つ上記酸化ガスＯＧと燃料ガスＦＧのＤ］
出用マニホールドｉｏ、ｉ１側に、第３図に示づ如く、
カソード２側のガス通路５及び酸化ガス排出用マニホー
ルド１０【二連通するガスサンプリング用溝１５を設け
、該ガスサンプリング用溝１５と上記ガスサンプリング
用孔１４のいずれかとを各ヒバレータ４ごとに異なる組
み合わせとして連通させるようにする。

上記ガスサンプリング用孔１４の数は、２ｎ〉セル数の
条件を満足するようにし、たとえば、セルＣが５００層
の場合は、「１＝９、すなわち、ガスサンプリング用孔
１４は９本とする。又、各セパレータ４のガスサンプリ
ング用孔１４とガスサンプリング用溝１５とを連通させ
る組み合わせは、２連符号に従い、第４図に・印で示す
個所で連通させるようにする。

各段のセパレータ４に設けであるガスサンプリング用孔
１４の少なくとも１つは、カソード側のガス通路と連通
しているため、常にガスサンプリング用孔１４、ガスサ
ンプリング管１６を通して各セルＣごとにガスは採取さ
れており、採取されたガスはガス分析器１９でガス組成
が分析される。

今、いずれかのセルの酸化ガスを採取して分析した結果
、ガス組成に変化が見られ、ガスのクロスリークが判明
すると、その採取されたガスか通されたガスリンプリン
グ用孔１４によりガスリークした個所のセパレータ４が
直ちにわかるので、クロスリークしたセルを知ることが
できる。

なお、上記実施例では、ガスサンプリング用孔１４をガ
スサンプリング用溝１５にてカソード側のガス通路に連
通させた場合を示したが、セパレータ４のアノード３側
の面にガスサンプリング用溝１５を設けてガスサンプリ
ング用孔１４と７ノード側のカス通路とを連通させるよ
うにしでもよいこと、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１ｑ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積層燃料電池のガスリーク検知
装置によれば、燃料電池セルをセパレータを介して多層
に積層してなり且つ内部マニホールド型としてなる積層
燃料電池において、排出用マニホールド側の周辺に、２
　〉セル数の条件を満足するようｎ個のガスサンプリン
グ用孔を積層方向へ貫通させて設け、該各ガスリンプリ
ング用孔と各段のセパレータのカス通路とを２進符号に
従う組み合わせで接続させ、ガスサンプリング用孔を通
してサンプリングされたガスがどのセパレータからのち
のであるかがわかるようにしであるので、数少ないガス
サンプリング用孔により多段のセルにおけるクロスリー
クを早期に且つ簡易に検知できて、そのセルの性能劣化
を診断することかできるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略図、第２図はセル及
びセパレータ等を分解して本発明の一実施例を示す斜視
図、第３図は本発明の一実施例を示すセパレータのカソ
ード側の面を示す図、第４図は本発明の装置の基本的構
成を示づ図、第５図は従来の燃料電池の一例を示す切断
面図である。 １・・・電解質板、２・・・カソード、３・・・アノー
ド、４・・・セパレータ、５・・・ガス通路、６，７・
・・マスク板、８・・・酸化ガスの供給用マニホールド
、９・・・燃料ガスの供給用マニホールド、１０・・・
酸化ガスの排出用マニホールド、１１・・・燃料ガスの
排出用マニホールド、１２．１３・・・ガス流路、１４
・・・ガスサンプリング用孔、１５・・・ガスサンプリ
ング用溝、１６・・・ガスサンプリング管、１９・・・
ガス分析器、２０・・・表示器、Ｃ・・・セル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解質板の両面をカソードとアノードの両電極で
   挟んでなるセルをセパレータを介して多層に積層し且つ
   該各セルの電解質板及び各セパレータの周辺部に酸化ガ
   ス及び燃料ガスの各給排用マニホールドを有してなる構
   成の積層燃料電池の上記ガス排出用マニホールド側の周
   辺に、２＾ｎ＞セル数の条件を満足するようｎ個のガス
   サンプリング用孔を設けると共に、各段のセパレータの
   片面側のガス通路と連通するガスサンプリング用溝を設
   け、各セパレータのガスサンプリング用溝といずれかの
   ガスサンプリング用孔とを連通させ、更に、上記各ガス
   サンプリング用孔を通して採取されたガスを分析するガ
   ス分析器を備えてなることを特徴とする積層燃料電池の
   ガスリーク検知装置。