JPH04322062A - 燃料電池のセパレータおよびそれを用いた燃料電池 - Google Patents
燃料電池のセパレータおよびそれを用いた燃料電池Info
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- JPH04322062A JPH04322062A JP3092030A JP9203091A JPH04322062A JP H04322062 A JPH04322062 A JP H04322062A JP 3092030 A JP3092030 A JP 3092030A JP 9203091 A JP9203091 A JP 9203091A JP H04322062 A JPH04322062 A JP H04322062A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池のセパレータ
およびそれを用いた燃料電池に係り、特に、電池内の燃
料ガス、酸化剤ガスの濃度分布を均一にし、かつ電池面
内の出力分布、温度分布を一様にするのに好適なセパレ
ータおよびそれを用いた燃料電池に関する。
およびそれを用いた燃料電池に係り、特に、電池内の燃
料ガス、酸化剤ガスの濃度分布を均一にし、かつ電池面
内の出力分布、温度分布を一様にするのに好適なセパレ
ータおよびそれを用いた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料電池は、特開昭６０ー１８９
８６８号公報に記載のように燃料、酸化剤ガスが電池の
入り口部から出口部へ流れていく間に、電気化学反応に
よりそのガス濃度が変化し、出口部では反応ガスの濃度
が低下するため、出口部に行くに従い入り口部より反応
ガスの電極内への拡散抵抗が小さくなるように電極内の
ガス流路長さを短くした構造にしている。しかし、この
構造では電極内の拡散抵抗は反応ガス濃度が低下した割
合だけ小さくすることはできるが、電極表面の反応ガス
濃度に勾配ができる。すなわち、生成ガスが電極から反
応ガス中へ流出する場合には生成ガスと反応ガスとによ
る濃度成層が生じ、その影響により電極面に対する実質
的な反応ガス濃度が低下する。
８６８号公報に記載のように燃料、酸化剤ガスが電池の
入り口部から出口部へ流れていく間に、電気化学反応に
よりそのガス濃度が変化し、出口部では反応ガスの濃度
が低下するため、出口部に行くに従い入り口部より反応
ガスの電極内への拡散抵抗が小さくなるように電極内の
ガス流路長さを短くした構造にしている。しかし、この
構造では電極内の拡散抵抗は反応ガス濃度が低下した割
合だけ小さくすることはできるが、電極表面の反応ガス
濃度に勾配ができる。すなわち、生成ガスが電極から反
応ガス中へ流出する場合には生成ガスと反応ガスとによ
る濃度成層が生じ、その影響により電極面に対する実質
的な反応ガス濃度が低下する。
【０００３】また、特開平１−２７９５７３号公報に記
載のように、波幅方向に狭くかつ進波方向に長い形状の
波板を互いにその波形が相対的にずれるようにして複数
枚配列してセパレータを構成し電気化学反応と反応ガス
の均一性を高めるようにしたものも知られている。
載のように、波幅方向に狭くかつ進波方向に長い形状の
波板を互いにその波形が相対的にずれるようにして複数
枚配列してセパレータを構成し電気化学反応と反応ガス
の均一性を高めるようにしたものも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の燃料電池においては、電極とセパレータとで構成され
るガス流路内の電極表面に生成ガスによる濃度成層が生
じ、それにより電極面に対する実質的な反応ガス濃度が
低下し、その結果ガス流路出口側における電池性能が低
下するという問題があった。また、それに伴い、ガス入
り口部と出口部とでは大きな温度差が生じ、結果として
積層体全体とついても電池内での温度分布が不均一とな
っいてる。
の燃料電池においては、電極とセパレータとで構成され
るガス流路内の電極表面に生成ガスによる濃度成層が生
じ、それにより電極面に対する実質的な反応ガス濃度が
低下し、その結果ガス流路出口側における電池性能が低
下するという問題があった。また、それに伴い、ガス入
り口部と出口部とでは大きな温度差が生じ、結果として
積層体全体とついても電池内での温度分布が不均一とな
っいてる。
【０００５】また、特開平１−２７９５７３号公報に記
載のものは、確かにそのセパレータの構造に起因して電
気化学反応と反応ガスの均一性を高めることができるが
、セパレータそのものの構成が複雑であり、燃料電池の
製造組立に多くの困難を伴っている。本発明の目的は、
簡単な構成であり従ってその組付けも容易なものであり
ながら、反応ガスと生成ガスの混合を充分に促進し、電
極表面での反応ガス濃度を実質的に高くし、電池性能を
向上させる燃料電池のセパレータを提供するとともに、
そのようなセパレータを有効に用いた単位電池を複数個
積層した燃料電池を得ることを目的としている。
載のものは、確かにそのセパレータの構造に起因して電
気化学反応と反応ガスの均一性を高めることができるが
、セパレータそのものの構成が複雑であり、燃料電池の
製造組立に多くの困難を伴っている。本発明の目的は、
簡単な構成であり従ってその組付けも容易なものであり
ながら、反応ガスと生成ガスの混合を充分に促進し、電
極表面での反応ガス濃度を実質的に高くし、電池性能を
向上させる燃料電池のセパレータを提供するとともに、
そのようなセパレータを有効に用いた単位電池を複数個
積層した燃料電池を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明は、燃料ガス流路と酸化剤ガス流路を有しか
つ燃料ガスと酸化剤ガスとの混合を防止する燃料電池の
セパレータであって、燃料ガス流路および／または酸化
剤ガス流路を、多数の穴を有する波板をその溝列方向を
ガスの流れ方向に対して直交方向に位置させて構成した
ことを特徴とする燃料電池のセバレータ、およびそのよ
うなセパレータを用いた燃料電池を開示し、提供する。
に、本発明は、燃料ガス流路と酸化剤ガス流路を有しか
つ燃料ガスと酸化剤ガスとの混合を防止する燃料電池の
セパレータであって、燃料ガス流路および／または酸化
剤ガス流路を、多数の穴を有する波板をその溝列方向を
ガスの流れ方向に対して直交方向に位置させて構成した
ことを特徴とする燃料電池のセバレータ、およびそのよ
うなセパレータを用いた燃料電池を開示し、提供する。
【０００７】さらに本発明は、多数の穴を有する波板を
少なくとも酸化剤ガス側のガス流路に設けるとともに、
各単位電池の酸化剤ガスのガス流れ方向を隣接する単位
電池毎に逆方向とし、それにより積層電池全体の温度分
布を一様にすることができることを特徴とする燃料電池
をも開示する。
少なくとも酸化剤ガス側のガス流路に設けるとともに、
各単位電池の酸化剤ガスのガス流れ方向を隣接する単位
電池毎に逆方向とし、それにより積層電池全体の温度分
布を一様にすることができることを特徴とする燃料電池
をも開示する。
【０００８】
【作用】電池内のセパレータにおいて、多数の穴を有す
る波板のその溝列に対して直交方向にガスを流下させそ
こに乱流を生じさせることにより、生成ガスと反応ガス
の混合が促進される。それにより、従来の燃料電池おい
て生じていた、電気化学反応により電極内で発生した生
成ガスと反応ガスとの間での電極表面に形成される濃度
境界層による濃度成層化を防止することができる。その
ため、反応ガスは生成ガスと完全に混合され、電極表面
での反応ガス濃度が生成ガスによって低下するのを防ぐ
ことができ、燃料、酸化剤ガス出口部での発電性能の低
下を減らすことにより、電池の性能向上を達成すること
ができる。また、これに加え、酸化剤ガス流路について
もこのような波板を設けることにより、酸化剤ガスを均
一に分布させることが可能となり、積層する各単位電池
ごとに逆方向に酸化剤ガスを流す構成を積層電池全体に
ついて取ることがてき、それにより積層電池全体の温度
分布が不均一となるのを防止できる。
る波板のその溝列に対して直交方向にガスを流下させそ
こに乱流を生じさせることにより、生成ガスと反応ガス
の混合が促進される。それにより、従来の燃料電池おい
て生じていた、電気化学反応により電極内で発生した生
成ガスと反応ガスとの間での電極表面に形成される濃度
境界層による濃度成層化を防止することができる。その
ため、反応ガスは生成ガスと完全に混合され、電極表面
での反応ガス濃度が生成ガスによって低下するのを防ぐ
ことができ、燃料、酸化剤ガス出口部での発電性能の低
下を減らすことにより、電池の性能向上を達成すること
ができる。また、これに加え、酸化剤ガス流路について
もこのような波板を設けることにより、酸化剤ガスを均
一に分布させることが可能となり、積層する各単位電池
ごとに逆方向に酸化剤ガスを流す構成を積層電池全体に
ついて取ることがてき、それにより積層電池全体の温度
分布が不均一となるのを防止できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を幾つかの実施例に基づきより
詳細に説明する。図１は、本発明によるセパレータに用
いられる多数の穴を有する波板１の構造を示す斜視図で
ある。図示されるように、この波板１は連続した凹凸を
形成した波形の形状をしており、その全面に多数の穴３
が形成されている。一例として、この波板は厚さ０．３
から０．５ｍｍ 程度の金属板、例えばステンレス鋼
、銅板あるいはニッケル板などの穴開き材をギヤ成形や
プレス成形で作ることができる。この波板１は単位電池
のセパレータ内において、そのガスの流れ方向に対して
、その溝列を直角方向にして設置される。すなわち、図
１に示すように、ガス流れ方向４を波板１の溝列２に対
して直交方向とし、セパレータの穴３の部分をガス流路
としている。図２は、図１に示す多数の穴を有する波板
１を燃料ガス側に使用した溶融炭酸塩型燃料電池の単位
電池断面図を、波板１の溝部の方向と平行な方向に沿っ
た断面により示したものである。この例において酸化剤
側のセパレータには通常の波板５、すなわち無穴の波板
をその溝部がガスの流れ方向と平行となるように位置さ
せて設けている。燃料ガス流路用の波板１、及び酸化剤
ガス流路用の波板５は底板６にニッケルロー付けなどに
より接合されている。そして、該波板の間に酸化剤電極
８、電解質板７、燃料電極９が挟まれている。なお、こ
の単位電池の構成は燃料ガス流路用の波板１の構成およ
びその装着の方向を除き従来のものと同様な構成であり
、詳細な説明は省略する。
詳細に説明する。図１は、本発明によるセパレータに用
いられる多数の穴を有する波板１の構造を示す斜視図で
ある。図示されるように、この波板１は連続した凹凸を
形成した波形の形状をしており、その全面に多数の穴３
が形成されている。一例として、この波板は厚さ０．３
から０．５ｍｍ 程度の金属板、例えばステンレス鋼
、銅板あるいはニッケル板などの穴開き材をギヤ成形や
プレス成形で作ることができる。この波板１は単位電池
のセパレータ内において、そのガスの流れ方向に対して
、その溝列を直角方向にして設置される。すなわち、図
１に示すように、ガス流れ方向４を波板１の溝列２に対
して直交方向とし、セパレータの穴３の部分をガス流路
としている。図２は、図１に示す多数の穴を有する波板
１を燃料ガス側に使用した溶融炭酸塩型燃料電池の単位
電池断面図を、波板１の溝部の方向と平行な方向に沿っ
た断面により示したものである。この例において酸化剤
側のセパレータには通常の波板５、すなわち無穴の波板
をその溝部がガスの流れ方向と平行となるように位置さ
せて設けている。燃料ガス流路用の波板１、及び酸化剤
ガス流路用の波板５は底板６にニッケルロー付けなどに
より接合されている。そして、該波板の間に酸化剤電極
８、電解質板７、燃料電極９が挟まれている。なお、こ
の単位電池の構成は燃料ガス流路用の波板１の構成およ
びその装着の方向を除き従来のものと同様な構成であり
、詳細な説明は省略する。
【００１０】次に、本発明におけるガス混合による反応
ガス濃度の増大作用について説明する。図３は、図２の
ＡーＡ断面図を示している。電池内の燃料電極９側に供
給される燃料ガス１０（例えば、水素：炭酸ガス＝８０
：２０）は、酸化剤電極８側に供給される酸化剤ガス１
１（例えば、空気：炭酸ガス＝７０：３０）が酸化剤電
極８で電気化学反応により生成した炭酸イオンと燃料電
極９内で電気化学反応により発電し、その際、炭酸ガス
と水との生成ガス１２を生じる。この生成ガス１２は燃
料電極９から燃料ガス流路１３に流出し、下流へ流れて
いく。 このように生成ガス１２は電気化学反応による発電が進
むに従い多量となり、燃料ガスとの間に生成ガス層を形
成することになる。
ガス濃度の増大作用について説明する。図３は、図２の
ＡーＡ断面図を示している。電池内の燃料電極９側に供
給される燃料ガス１０（例えば、水素：炭酸ガス＝８０
：２０）は、酸化剤電極８側に供給される酸化剤ガス１
１（例えば、空気：炭酸ガス＝７０：３０）が酸化剤電
極８で電気化学反応により生成した炭酸イオンと燃料電
極９内で電気化学反応により発電し、その際、炭酸ガス
と水との生成ガス１２を生じる。この生成ガス１２は燃
料電極９から燃料ガス流路１３に流出し、下流へ流れて
いく。 このように生成ガス１２は電気化学反応による発電が進
むに従い多量となり、燃料ガスとの間に生成ガス層を形
成することになる。
【００１１】本発明においては例えば上記した実施例の
ように、燃料ガス１０の流路に波板１に有する多数の穴
３を介在させたことにより、ガス流れに乱れが生じ、こ
の乱れにより生成ガス１２と燃料ガス１０とが混合し、
生成ガス層が消滅することになる。その結果、電極表面
には混合状態の燃料ガスが供給されることになり、この
ことはガス流の下流側において従来のものに比べ電極面
に対して実質的に高い濃度の燃料ガスが供給されること
となる。このように、多穴の流路によりガス流に乱れが
発生すれば、電池ガス流路出口についても燃料ガスを有
効に利用することが可能となる。
ように、燃料ガス１０の流路に波板１に有する多数の穴
３を介在させたことにより、ガス流れに乱れが生じ、こ
の乱れにより生成ガス１２と燃料ガス１０とが混合し、
生成ガス層が消滅することになる。その結果、電極表面
には混合状態の燃料ガスが供給されることになり、この
ことはガス流の下流側において従来のものに比べ電極面
に対して実質的に高い濃度の燃料ガスが供給されること
となる。このように、多穴の流路によりガス流に乱れが
発生すれば、電池ガス流路出口についても燃料ガスを有
効に利用することが可能となる。
【００１２】図４は燃料ガス流路内の電極表面からガス
流路高さ方向への反応ガス（水素）濃度分布を電池入り
口から出口へとして示した図である。図４の（ａ）は従
来例の場合で、電池入り口から出口へ燃料ガスが流れて
いく間に、反応ガス（水素）濃度が電極表面から高さ方
向へ大きく変化し、電極表面の反応ガス濃度はかなり低
くなる。したがって、燃料ガス出口部の発電性能が大幅
に低下する結果となる。一方、図４（ｂ）の本発明の実
施例では、入り口部で反応ガス濃度はｙ軸（高さ方向）
に一様であり、発電により反応ガスが消費され、生成ガ
スが流入するため下流に行くにしたがって絶対的な濃度
は低下するが、電極表面から高さ方向への濃度変化はガ
ス混合効果により非常に小さくなっている。
流路高さ方向への反応ガス（水素）濃度分布を電池入り
口から出口へとして示した図である。図４の（ａ）は従
来例の場合で、電池入り口から出口へ燃料ガスが流れて
いく間に、反応ガス（水素）濃度が電極表面から高さ方
向へ大きく変化し、電極表面の反応ガス濃度はかなり低
くなる。したがって、燃料ガス出口部の発電性能が大幅
に低下する結果となる。一方、図４（ｂ）の本発明の実
施例では、入り口部で反応ガス濃度はｙ軸（高さ方向）
に一様であり、発電により反応ガスが消費され、生成ガ
スが流入するため下流に行くにしたがって絶対的な濃度
は低下するが、電極表面から高さ方向への濃度変化はガ
ス混合効果により非常に小さくなっている。
【００１３】以上のように、本実施例によれば、燃料ガ
ス流路中の反応ガスと、発電に伴う生成ガスとの混合が
完全に行なわれるため、電極表面の反応ガス濃度が高く
なり、電池の燃料ガス出口部での発電性能向上が達成さ
れる。図５は本発明の他の実施例を示している。この実
施例においては、多数の穴を有する波板１を酸化剤ガス
側のガス流路にも用い、さらに、酸化剤ガスのガス流れ
方向を、隣接するすなわち上下に位置する各単位電池と
は互いに逆方向となるように各単位電池を積層している
。すなわち、図５（ａ）に示すように酸化剤ガスが図に
おいて上方から下方に流れる構成のカソードＡ面を持つ
単位電池と、図５（ｂ）に示すように下方から上方に流
れる構成のカソードＢ面を持つ単位電池とを交互に積層
して積層電池を形成する。そして、各セパレータには、
前記の実施例と同様に、本発明による多数の穴を有する
波板１をそれぞれその溝列がガス流とは直交方向となる
ように位置させて設けるとともに波板１の周囲には図示
のようにガス流入用マニホールド１５とガス排出用マニ
ホールド１７とをそれぞれ対角線方向に位置させて形成
する。従来のセパレータにおいてはマニホールドをこの
ような位置関係に置くとガス流が均一に分布しないこと
から実用的てなく、結果としてこの実施例のように、各
単位電池ごとに酸化剤ガスの流れが逆方向となるように
各単位電池を積層することができなかった。
ス流路中の反応ガスと、発電に伴う生成ガスとの混合が
完全に行なわれるため、電極表面の反応ガス濃度が高く
なり、電池の燃料ガス出口部での発電性能向上が達成さ
れる。図５は本発明の他の実施例を示している。この実
施例においては、多数の穴を有する波板１を酸化剤ガス
側のガス流路にも用い、さらに、酸化剤ガスのガス流れ
方向を、隣接するすなわち上下に位置する各単位電池と
は互いに逆方向となるように各単位電池を積層している
。すなわち、図５（ａ）に示すように酸化剤ガスが図に
おいて上方から下方に流れる構成のカソードＡ面を持つ
単位電池と、図５（ｂ）に示すように下方から上方に流
れる構成のカソードＢ面を持つ単位電池とを交互に積層
して積層電池を形成する。そして、各セパレータには、
前記の実施例と同様に、本発明による多数の穴を有する
波板１をそれぞれその溝列がガス流とは直交方向となる
ように位置させて設けるとともに波板１の周囲には図示
のようにガス流入用マニホールド１５とガス排出用マニ
ホールド１７とをそれぞれ対角線方向に位置させて形成
する。従来のセパレータにおいてはマニホールドをこの
ような位置関係に置くとガス流が均一に分布しないこと
から実用的てなく、結果としてこの実施例のように、各
単位電池ごとに酸化剤ガスの流れが逆方向となるように
各単位電池を積層することができなかった。
【００１４】この実施例におけるガスの流れ方向は、図
５（ａ）のカソードＡ面については、図において右上方
のガス流入用マニホールド１５から流入した酸化剤ガス
は波板１を通過１４して左下方に位置するガス排出用マ
ニホールド１７へと流れ、図５（ｂ）のカソードＢ面に
ついては右下に位置するガス流入用マニホールド１５’
から流入した酸化剤ガスは波板１を通過１４して右上方
に位置するガス排出用マニホールド１７’へと流れる。 この場合に、この実施例においても、多数の穴を有する
波板１の多穴部３をガス流路としているので、ガス流入
用マニホールドが一側辺部に偏位しているにも係わらす
酸化剤ガスのセパレータ内への拡散が良好となり、セパ
レータ全面へガスが供給されるようになる。
５（ａ）のカソードＡ面については、図において右上方
のガス流入用マニホールド１５から流入した酸化剤ガス
は波板１を通過１４して左下方に位置するガス排出用マ
ニホールド１７へと流れ、図５（ｂ）のカソードＢ面に
ついては右下に位置するガス流入用マニホールド１５’
から流入した酸化剤ガスは波板１を通過１４して右上方
に位置するガス排出用マニホールド１７’へと流れる。 この場合に、この実施例においても、多数の穴を有する
波板１の多穴部３をガス流路としているので、ガス流入
用マニホールドが一側辺部に偏位しているにも係わらす
酸化剤ガスのセパレータ内への拡散が良好となり、セパ
レータ全面へガスが供給されるようになる。
【００１５】このような構造にすることにより、前記実
施例で説明した燃料ガス側のガス混合による電池性能の
向上という効果の他に、後記するように積層電池全体の
温度分布を一様化するという効果がある。すなわち、例
えば、従来のガスフローパターンのようにガスの流れ方
向が一方向からの場合、ガスの入り口部と出口部では大
きな温度差がある。この温度差は積層電池全体について
もいえることであり、電池内の温度分布が不均一になる
。電池内の温度分布が不均一になると、電池の性能、寿
命、信頼性を考えた場合、反応分布の不均一に伴う性能
低下や、熱応力の増大、材料腐食要因の増加などの種々
の問題が生じる。そこで、この温度分布を一様化する手
段として、本実施例の電池構造が有効となる。
施例で説明した燃料ガス側のガス混合による電池性能の
向上という効果の他に、後記するように積層電池全体の
温度分布を一様化するという効果がある。すなわち、例
えば、従来のガスフローパターンのようにガスの流れ方
向が一方向からの場合、ガスの入り口部と出口部では大
きな温度差がある。この温度差は積層電池全体について
もいえることであり、電池内の温度分布が不均一になる
。電池内の温度分布が不均一になると、電池の性能、寿
命、信頼性を考えた場合、反応分布の不均一に伴う性能
低下や、熱応力の増大、材料腐食要因の増加などの種々
の問題が生じる。そこで、この温度分布を一様化する手
段として、本実施例の電池構造が有効となる。
【００１６】図６は本実施例におけるカソード面のガス
流れ方向の温度と、積層電池の温度変化を示す図である
。図の破線（ａ）は図５（ａ）のカソードＡ面での温度
変化であり、上記したようにガスの入り口、出口間で大
きな温度差が生じ、この単位電池の温度分布は不均一と
なる。一方図５（ｂ）に示すようにカソードＢ面ではカ
ソードＡ面とは逆方向にガスが流れているのでカソード
Ａ面と隣合うカソードＢ面は破線（ｂ）で示したような
温度変化となる。積層電池の各単位電池で、交互に逆方
向の流れとすることにより、図６に示すように、高温領
域と低温領域が重なり合うため、相互の熱移動により、
積層電池全体としては図の実線で示すように、入り口、
出口間で一様な温度変化となり、温度分布の一様な燃料
電池とすることができる。なお、この実施例において、
燃料ガス流路側に本発明による波板を位置させることは
必ずしも必須でないことは容易に理解されよう。
流れ方向の温度と、積層電池の温度変化を示す図である
。図の破線（ａ）は図５（ａ）のカソードＡ面での温度
変化であり、上記したようにガスの入り口、出口間で大
きな温度差が生じ、この単位電池の温度分布は不均一と
なる。一方図５（ｂ）に示すようにカソードＢ面ではカ
ソードＡ面とは逆方向にガスが流れているのでカソード
Ａ面と隣合うカソードＢ面は破線（ｂ）で示したような
温度変化となる。積層電池の各単位電池で、交互に逆方
向の流れとすることにより、図６に示すように、高温領
域と低温領域が重なり合うため、相互の熱移動により、
積層電池全体としては図の実線で示すように、入り口、
出口間で一様な温度変化となり、温度分布の一様な燃料
電池とすることができる。なお、この実施例において、
燃料ガス流路側に本発明による波板を位置させることは
必ずしも必須でないことは容易に理解されよう。
【００１７】以上のように、本実施例によれば、前記実
施例の持つ効果に加え、積層電池全体の温度分布を一様
化することが可能となり、性能、寿命、信頼性の優れた
燃料電池を得ることができる。なお、上記の説明では、
波板としてその全面に円形の穴を開けそれを波板状に成
形したものを示したが、以上の説明から明らかなように
該穴はガス流路としての機能を奏するものであればその
穴の形状は方形、楕円形など任意の形状でよく、また、
穴を設ける位置は少なくともガス流に乱流を生じさせる
位置に形成されていれはよく、例えば図３において該波
板が酸化剤電極、燃料電極に接しているような部分には
必ずしも設ける必要がなく、また穴の数、大きさも適宜
選択しうるものである。
施例の持つ効果に加え、積層電池全体の温度分布を一様
化することが可能となり、性能、寿命、信頼性の優れた
燃料電池を得ることができる。なお、上記の説明では、
波板としてその全面に円形の穴を開けそれを波板状に成
形したものを示したが、以上の説明から明らかなように
該穴はガス流路としての機能を奏するものであればその
穴の形状は方形、楕円形など任意の形状でよく、また、
穴を設ける位置は少なくともガス流に乱流を生じさせる
位置に形成されていれはよく、例えば図３において該波
板が酸化剤電極、燃料電極に接しているような部分には
必ずしも設ける必要がなく、また穴の数、大きさも適宜
選択しうるものである。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、電池内の燃料、酸化剤
ガスと発電による生成ガスとが積極的に混合されること
により、電池のガス出口部においても電極表面の燃料、
酸化剤ガス濃度が実質的に高くなるため、発電性能の向
上が達成できる。また、積層電池の各単位電池のガス流
れ方向を逆方向とすることにより、積層電池全体の温度
分布一様化が図られ、性能、寿命、信頼性の優れた燃料
電池を得ることができる。
ガスと発電による生成ガスとが積極的に混合されること
により、電池のガス出口部においても電極表面の燃料、
酸化剤ガス濃度が実質的に高くなるため、発電性能の向
上が達成できる。また、積層電池の各単位電池のガス流
れ方向を逆方向とすることにより、積層電池全体の温度
分布一様化が図られ、性能、寿命、信頼性の優れた燃料
電池を得ることができる。
【図１】本発明による多数の穴を有する波板の一実施例
を示す斜視図。
を示す斜視図。
【図２】本発明による波板を設けた単位電池の部分断面
図。
図。
【図３】図２のＡ−Ａ線による断面図。
【図４】ガス流路内の反応ガス濃度分布を示す図。
【図５】本発明の他の実施例におけるガス流れ方向を示
す説明図。
す説明図。
【図６】電池内ガス温度と積層電池の温度変化を示す図
。
。
１：多数の穴を有する波板 ３：流路としての穴
５：波板 ７：電界質板 ８：酸化剤電極 ９：燃料電極
１０：燃料ガス １１：酸化剤ガス １２：生成ガス
５：波板 ７：電界質板 ８：酸化剤電極 ９：燃料電極
１０：燃料ガス １１：酸化剤ガス １２：生成ガス
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料ガス流路と酸化剤ガス流路を有し
かつ燃料ガスと酸化剤ガスとの混合を防止する燃料電池
のセパレータであって、燃料ガス流路および／または酸
化剤ガス流路を、多数の穴を有する波板の該溝列方向を
ガスの流れ方向に対して直交方向に位置させて構成した
ことを特徴とする燃料電池のセバレータ。 - 【請求項２】 溶融炭酸塩を保持した電解質板、電解
質板を両側からはさむアノ−ドおよびカソ−ド、および
その外側に位置し燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を有
しかつ燃料ガスと酸化剤ガスとの混合を防止するセパレ
−タとから構成される単位電池を複数個積層した燃料電
池において、該セパレータはその燃料ガス流路および／
または酸化剤ガス流路を、多数の穴を有する波板の該溝
列方向をガスの流れ方向に対して直交方向に位置させて
構成したことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項３】 多数の穴を有する波板を少なくとも酸
化剤ガス側のガス流路に設けるとともに、各単位電池の
酸化剤ガスのガス流れ方向を隣接する単位電池ごとに逆
方向としたこと特徴とする、請求項２記載の燃料電池。 - 【請求項４】 各単位電池での酸化剤ガス側の供給用
マニホールドおよび排出用マニホールドとがセパレータ
の対角線方向にそれぞれ位置して設けられていることを
特徴とする、請求項２記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3092030A JPH081806B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 燃料電池のセパレータおよびそれを用いた燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3092030A JPH081806B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 燃料電池のセパレータおよびそれを用いた燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322062A true JPH04322062A (ja) | 1992-11-12 |
| JPH081806B2 JPH081806B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=14043139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3092030A Expired - Fee Related JPH081806B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 燃料電池のセパレータおよびそれを用いた燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081806B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173163A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Honda Motor Co Ltd | 反応ガス用加湿装置 |
| JP2012124019A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Honda Motor Co Ltd | 平板型固体電解質燃料電池 |
| US8318380B2 (en) | 2007-02-05 | 2012-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and vehicle having fuel cell |
| CN105226303A (zh) * | 2014-06-11 | 2016-01-06 | 现代自动车株式会社 | 燃料电池隔板及包含该隔板的燃料电池 |
| CN105226304A (zh) * | 2014-06-12 | 2016-01-06 | 现代自动车株式会社 | 燃料电池 |
| WO2018141319A1 (de) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Bipolarplatte mit verbesserter strömungsverteilung für eine brennstoffzelle |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP3092030A patent/JPH081806B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173163A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Honda Motor Co Ltd | 反応ガス用加湿装置 |
| JP4695978B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2011-06-08 | 本田技研工業株式会社 | 反応ガス用加湿装置 |
| US8318380B2 (en) | 2007-02-05 | 2012-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and vehicle having fuel cell |
| JP2012124019A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Honda Motor Co Ltd | 平板型固体電解質燃料電池 |
| CN105226303A (zh) * | 2014-06-11 | 2016-01-06 | 现代自动车株式会社 | 燃料电池隔板及包含该隔板的燃料电池 |
| CN105226304A (zh) * | 2014-06-12 | 2016-01-06 | 现代自动车株式会社 | 燃料电池 |
| JP2016004778A (ja) * | 2014-06-12 | 2016-01-12 | 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ | 燃料電池 |
| US9806352B2 (en) | 2014-06-12 | 2017-10-31 | Hyundai Motor Company | Fuel cell |
| WO2018141319A1 (de) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Bipolarplatte mit verbesserter strömungsverteilung für eine brennstoffzelle |
| JP2019536240A (ja) * | 2017-01-31 | 2019-12-12 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲーＳｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ | 流動分布が改善された燃料電池用のバイポーラプレート |
| US11189847B2 (en) | 2017-01-31 | 2021-11-30 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Bipolar plate with improved flow distribution for a fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH081806B2 (ja) | 1996-01-10 |
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|---|---|---|---|
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