JPH0529000A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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Publication number
JPH0529000A
JPH0529000A JP3004427A JP442791A JPH0529000A JP H0529000 A JPH0529000 A JP H0529000A JP 3004427 A JP3004427 A JP 3004427A JP 442791 A JP442791 A JP 442791A JP H0529000 A JPH0529000 A JP H0529000A
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JP
Japan
Prior art keywords
separator
end side
fuel cell
gas
fuel
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Withdrawn
Application number
JP3004427A
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English (en)
Inventor
Kenji Isobe
賢司 磯部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0529000A publication Critical patent/JPH0529000A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 単位電池間に介在するセパレータが、発電動
作過程で複雑な温度分布によって過大な熱変形を起こ
し、座屈変形が生じるのを防止して、常に安定した機能
を呈するようにする。 【構成】 電解質板を両主面側から一対の電極層で挟む
構成の単位電池間にセパレータ4′を介在させて積層し
て成る燃料電池において、セパレータ4′の一主面側に
燃料系ガスを一端側から供給し他端側から排出する流路
4′dを、他主面側に酸化剤系ガスを一端側から供給し
他端側から排出する流路4′eにそれぞれマニホールド
5′,6′を形設し、かつ起電部に対応する領域端部か
らマニホールド5′,6′形設領域にわたる少なくとも
一部に補強リブ4′mを一体的に形設した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の目的】
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池に係り、さらに
詳しくは単位燃料電池がセパレータを介して積層して構
成された燃料電池に関する。
【0003】
【従来の技術】化学エネルギーを直接電気エネルギーに
変換する燃料電池は、電解質板(層)の両主面に一対の
電極(正極、負極)を配設するとともに、前記正極、負
極の両電極側から酸化剤ガスと燃料ガスとを供給して反
応させ、起電力を得ることを基本構成としている。しか
しながら、前記単位燃料電池では得られる起電力が低い
ため、高出力の発電プラントとしての利用には、複数の
単位燃料電池を直列に積層して、燃料電池積層体を構成
し、たとえば起電部温度を650℃程度に保持して動作さ
せることによって、各単位電池の加算出力を得る方式が
採られている。
【0004】図6は、前記燃料電池積層体の要部構造を
断面的に示したもので、たとえば厚さ1 〜15mmの電解質
板(層)1の両主面にそれぞれ一対の電極2a、2bを
配設して成る互いに隣接する単位燃料電池3間に、たと
えば厚さ5 〜7mm 程度のセパレータ4を配設した構成を
成している。しかして、前記セパレータ4は、一般に一
方の面が一方の単位燃料電池3の燃料系ガス流路(もし
くは酸化剤系ガス流路)、他方の面が他方の単位燃料電
池3の酸化剤系ガス流路(もしくは燃料系ガス流路)を
成すように区分する構成をなしている。ここで、各セパ
レータ4同士は機械的な接触によって、電気的に短絡し
てはならず、また前記燃料系ガス流路と酸化剤系ガス流
路とは、それぞれ各ガスを供給・排出するに十分な間隔
を保持することが重要である。
【0005】図7は、前記燃料電池積層体の構成に用い
られているセパレータ4の要部構造を斜視的に示したも
ので、セパレータ4はエッジ板4a,4bによってセパ
レータ板4cを挟み込むように構成され、それぞれは外
周部で溶接もしくは接合などによって密封に結合されて
いる。この構成においては、厚さ0.5mm 程度の各エッジ
板4a,4bと厚さ0.5mm 程度のセパレート板4cとの
空間が燃料系ガス流路4dと酸化剤系ガス流路4eとを
形成し、電解質板1に接する領域面が開口した構成を成
している。また、この構成においては、前記の燃料系ガ
ス流路4dおよび酸化剤系ガス流路4eに、それぞれ所
要のガスを供給するため形設されたガス供給口4f,4
gとガス排出口4h,4iは、互いに隣接する同士が絶
縁物を介して密封結合されたマニホールド5,6が構成
されている。
【0006】つまり、前記エッジ板4a,4bとセパレ
ート板4cとの空間が成す燃料系ガス流路4dと酸化剤
系ガス流路4eは、互いに隔別した流路をなすととも
に、ガス供給口4f,4gとガス排出口4h,4iとに
おいても、混合しないようにそれぞれ共通する同士が気
密に分離・隔別されている。さらに、前記電解質板1に
接する両面の開口した領域(起電気部分に対応)に、仕
切り4jが突設されこの仕切り4jによって、接触抵抗
を下げるための締め付けをされた場合など、電解質板1
がセパレート板4cに対して支持される形になってい
る。なお、電解質板1は、前記エッジ板4a,4bの開
口部4k周辺にウエットシールされ、燃料系ガス、酸化
剤系ガス、雰囲気ガスなどの混合を防止するように配設
される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記燃料電
池積層体(積層型燃料電池)においても小形化が要望さ
れており、この小形化手段として、たとえば単位燃料電
池間に配設するセパレータ4の薄型化が図られている。
しかし、前記したようにセパレータ4は、比較的薄いエ
ッジ板4a,4bおよびセパレート板4cが用いられ、
外周部において密封結合させた構成を成すとともに、起
電部に対応する領域の両側にマニホールド5,6を有し
ている。このため、発電動作時においては周辺雰囲気へ
の放熱などによって、セパレータ4に温度分布が生じ
る。すなわち、概略的に起電部に対応する領域の温度が
最も高く、起電部に対応する領域から離れるほど温度は
低下する。しかもこの場合、マニホールド5,6内のガ
ス供給口4f,4g側には起電部に対応する領域に比べ
低温ガスが流れ、ガス排出口4h,4i側には起電部に
対応する領域で高温化された高温ガスが流れることにな
るため、セパレータ4の温度分布は一層複雑化する。
【0008】上記構成の燃料電池積層体おいては、前記
したようにセパレータ4各部、特にガス排出口4h,4
i側のマニホールド5,6を有する部分が周辺部などに
対して高温になるため、機械的な強度が低下してときに
は過大な熱変形ないし座屈変形など起こし、隣接するセ
パレータ4間での電気的な短絡、あるいはガス流路4
d,4eの閉鎖を招来し易いという問題がある。
【0009】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、発電動作過程での複雑な温度分布においても、過大
な熱変形が事前に防止され座屈変形を生じないように構
成されたセパレータを具備し、常に安定した機能を呈す
る燃料電池の提供を目的とする。
【0010】
【発明の構成】
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解質板を両
主面側から一対の電極層で挟む構成の単位電池間にセパ
レータを介在させて積層して成る燃料電池において、前
記セパレータは一主面側に燃料系ガスを一端側から供給
し他端側から排出する流路が、他主面側に酸化剤系ガス
を一端側から供給し他端側から排出する流路がそれぞれ
設けられ、これら流路は前記セパレータに形設されるマ
ニホールドに気密に連通し、かつ起電部に対応する領域
端部からマニホールド形設領域にわたる少なくとも一部
の領域に補強手段が一体的に配設されていることを特徴
とする。
【0012】
【作用】本発明によれば、積層体を成す単位燃料電池間
に介在(介装)されたセパレータの起電部に対応する領
域端部からマニホールド形設領域にわたる少なくとも一
部に補強リブが配設されている。つまり、発電動作過程
で起こる温度分布によって、強度が低減し易い領域を一
体的に配設された補強リブによって、形状剛性が増加さ
れている。このため、発電動作過程での複雑な温度分布
においても、過大な熱変形が事前に防止され座屈変形な
どの虞れも全面的に解消され、燃料電池積層体は常に安
定した機能を呈することになる。
【0013】
【実施例】以下図1〜図5を参照して本発明の実施例を
説明する。図1は本発明に係る燃料電池積層体の要部構
成例を展開して斜視的に示したもので、電解質板1を両
主面側から一対の電極2a,2b で挟む構成の単位電池間に
セパレータ4´を介在させて積層した基本構成を成して
いる。なお、図1において5´は燃料系ガスマニホール
ドを、また6´は酸化剤系ガスマニホールドをそれぞれ
示す。
【0014】しかして、本発明に係る燃料電池積層体
は、前記セパレータ4´の構成を、たとえば図2に斜視
的に、また図3に要部を断面的に示すようにしたことを
もって特徴付けられる。すなわち、一主面側に燃料系ガ
スを一端側から供給し他端側から排出する流路4´d
が、他主面側に酸化剤系ガスを一端側から供給し他端側
から排出する流路4´eがそれぞれ形成され、これら流
路4´d、4´eはセパレータ4´に形設されるマニホ
ールド5´,6´に気密に連通し、かつ起電部に対応す
る領域端部からマニホールド5´,6´形設領域にわた
る少なくとも一部に補強手段の一例として補強リブ4´
mが一体的に配設された構成を成している。なお、図2
において、4´a、4´bはエッヂ板を、4´cはセパ
レート板を、4´jは仕切りを、4´kは開口部を、4
´f,4´gはガス供給口を、4´h,4´iはガス排
出口をそれぞれ示し、この例では補強リブ4´mをガス
流路4´d,4´eとほぼ平行に形設されている。
【0015】ここで、前記補強リブ4´mの一体的な形
設は、たとえばエッヂ板4´a、4´bのプレス加工、
他の部材の機械的な固着などによって行うことができ、
この補強リブ4´mはセパレート板4´c側に突設させ
ず外側に突設させた構造としてもよい。また、前記補強
リブ4´mは、図4に断面的に示すように、セパレート
板4´cに接するように形設してもよい。この場合、ガ
ス流れのガイドとしも利用でき得る。あるいは図5に断
面的に示すごとく、エッヂ板4´a,4´bばかりでな
くセパレート板4´cにも形設した構成としてもよい。
セパレート板4´cに補強リブ4´mを形設した場合
は、セパレート板4´cの剛性向上に寄与し、その過大
な熱変形の防止も可能となる。
【0016】さらに、前記補強リブ4´mの形設位置、
方向、大きさ、高さ、数などは、セパレータ4´の大き
さ、ガス供給口4´f,4´gやガス排出口4´h,4
´iの大きさ、あるいは温度分布などによって決定され
るが、たとえば位置については起電部に対応する領域端
部(開口部4´k)からマニホールド5´,6´形設領
域にわたる位置内なら形設箇所数など特に限定されない
が、前記例示のように、温度分布が複雑となるガス排出
口4´h,4´i側に形設しておくことが望ましい。
【0017】
【発明の効果】上記したように本発明によれば、電解質
板を両主面側から一対の電極層で挟む構成の単位電池間
にセパレータを介在させて積層して成る燃料電池におい
て、前記セパレータは一主面側に燃料系ガスを一端側か
ら供給し他端側から排出する流路が、他主面側に酸化剤
系ガスを一端側から供給し他端側から排出する流路がそ
れぞれ設けられ、これら流路は前記セパレータに形設さ
れるマニホールドに気密に連通し、かつ起電部に対応す
る領域端部からマニホールド形設領域にわたる少なくと
も一部の領域にに補強手段が一体的に配設されている。
このため、前記セパレータは発電動作過程での複雑な温
度分布においても、過大な熱変形が事前にかつ確実に防
止され、座屈変形などの虞れも全面的に解消され、燃料
電池積層体は常に安定した機能を呈することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る燃料電池の要部構成例を示す斜
視図。
【図2】 本発明に係る燃料電池の構成に用いるセパレ
ータの要部構成例を示す斜視図。
【図3】 本発明に係る燃料電池の構成に用いるセパレ
ータに形設された補強手段の一構成例を示す断面図。
【図4】 本発明に係る燃料電池の構成に用いるセパレ
ータに形設された補強手段の他の構成例を示す断面図。
【図5】 本発明に係る燃料電池の構成に用いるセパレ
ータに形設された補強手段のさらに他の構成例を示す断
面図。
【図6】 燃料電池の要部構成を示す断面斜視図。
【図7】 従来の燃料電池の構成に用いるセパレータの
要部構成を示す斜視図。
【符号の説明】
1…電解質板(層) 2a、2b…一対の電極 3
…単位電池 4、4´…セパレータ 4a、4b、4´a、4´b
…エッヂ板 4c、4´C…セパレート板 4d、4´d…燃料系
ガス流路 4e、4´e…酸化剤系ガス流路 4f、4g、4´
f、4´g…ガス供給口4h、4i、4´h、4´i…
ガス排出口 4j、4´j…仕切り 4k、4´k
…開口部 4´m…補強リブ(補強手段) 5、
6、5´、6´ …マニホー ルド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 電解質板を両主面側から一対の電極層で
    挟む構成の単位電池間にセパレータを介在させて積層し
    て成る燃料電池において、 前記セパレータは一主面側に燃料系ガスを一端側から供
    給し他端側から排出する流路が、他主面側に酸化剤系ガ
    スを一端側から供給し他端側から排出する流路がそれぞ
    れ設けられ、これら流路は前記セパレータに形設される
    マニホールドに気密に連通し、かつ起電部に対応する領
    域端部からマニホールド形設領域にわたる少なくとも一
    部の領域に補強手段が配設されていることを特徴とする
    燃料電池。
JP3004427A 1991-01-18 1991-01-18 燃料電池 Withdrawn JPH0529000A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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