JPH06140056A - 集電率を増大した内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池 - Google Patents
集電率を増大した内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池Info
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- JPH06140056A JPH06140056A JP4312721A JP31272192A JPH06140056A JP H06140056 A JPH06140056 A JP H06140056A JP 4312721 A JP4312721 A JP 4312721A JP 31272192 A JP31272192 A JP 31272192A JP H06140056 A JPH06140056 A JP H06140056A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質燃料電池の容積を現状のままにし
て集電面積を拡大することにより集電効率を増大させた
内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池を提供す
る。 【構成】 固体電解質層４を挟むように燃料極５と空気
極６を配置してなる平板状単電池３と、隣接する単電池
を電気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化
剤ガスとを分配するセパレータ１とを交互に積層して構
成される内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池に
おいて、セパレータの集電面が複数列のガス流通溝１ｃ
からなる中央集電面と該中央集電面とセパレータの隅部
のガス給排気孔１ａとを連通するガス分配路１ｅ内に設
けた複数個の集電体２からなる端部集電面とを含み、か
つ単電池の燃料極と空気極がセパレータの集電面に対応
する面積を有する。
て集電面積を拡大することにより集電効率を増大させた
内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池を提供す
る。 【構成】 固体電解質層４を挟むように燃料極５と空気
極６を配置してなる平板状単電池３と、隣接する単電池
を電気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化
剤ガスとを分配するセパレータ１とを交互に積層して構
成される内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池に
おいて、セパレータの集電面が複数列のガス流通溝１ｃ
からなる中央集電面と該中央集電面とセパレータの隅部
のガス給排気孔１ａとを連通するガス分配路１ｅ内に設
けた複数個の集電体２からなる端部集電面とを含み、か
つ単電池の燃料極と空気極がセパレータの集電面に対応
する面積を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集電率を増大した内部マ
ニホールド構造の固体電解質燃料電池に関する。
ニホールド構造の固体電解質燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、酸素と水素をそれぞれ、酸化剤お
よび燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、
環境保護などの観点から注目されている。
よび燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、
環境保護などの観点から注目されている。
【０００３】イットリアなどをドープしたジルコニアを
電解質層として用い、ランタンクロマイト酸化物等をセ
パレータとして用いた固体電解質燃料電池は、作動温度
が高く、発電効率が高く、高温の廃熱の利用により総合
効率が高いので、研究開発が進んでいる。
電解質層として用い、ランタンクロマイト酸化物等をセ
パレータとして用いた固体電解質燃料電池は、作動温度
が高く、発電効率が高く、高温の廃熱の利用により総合
効率が高いので、研究開発が進んでいる。
【０００４】固体電解質燃料電池は固体電解質層を挟む
ように燃料極と空気極を配置してなる平板状単電池と、
隣接する単電池を電気的に直列に接続しかつ各単電池に
燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセパレータとを交互
に積層して複層のスタックに構成されたものである。
ように燃料極と空気極を配置してなる平板状単電池と、
隣接する単電池を電気的に直列に接続しかつ各単電池に
燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセパレータとを交互
に積層して複層のスタックに構成されたものである。
【０００５】内部マニホールド型固体電解質燃料電池は
セパレータ等の電池構成材料が酸化剤および燃料のガス
の給排気、分配および電気的接続の機能を兼ね備える一
体型の構造である。そのため、セパレータの周縁部にガ
スの給排気の孔が開けられ、この孔から単電池の両電極
面にガスが給排気され、さらに、両電極面の隅々にガス
を均等に分配するため、および、隣あう電池を直列に接
続するため両電極面にガス流通溝の加工が施されてい
る。一方、単電池の固体電解質層の電極が付いていない
部分にガス給排気の孔が開けられ、電池を積層する過程
でこの孔を連結し、出来上がったスタック内部に吸気ガ
ス通路と排気ガス通路を形成している。
セパレータ等の電池構成材料が酸化剤および燃料のガス
の給排気、分配および電気的接続の機能を兼ね備える一
体型の構造である。そのため、セパレータの周縁部にガ
スの給排気の孔が開けられ、この孔から単電池の両電極
面にガスが給排気され、さらに、両電極面の隅々にガス
を均等に分配するため、および、隣あう電池を直列に接
続するため両電極面にガス流通溝の加工が施されてい
る。一方、単電池の固体電解質層の電極が付いていない
部分にガス給排気の孔が開けられ、電池を積層する過程
でこの孔を連結し、出来上がったスタック内部に吸気ガ
ス通路と排気ガス通路を形成している。
【０００６】スタックの内部で燃料と酸化剤ガスが漏れ
て混合すると、燃料電池の効率が低下するのはもちろ
ん、混合により燃焼して局部的に温度上昇を生じ、熱応
力分布が不均一となり、スタックの寿命を短縮させる。
これを防止するために単電池とセパレータの間にスペー
サを介在させ、必要に応じてこれらの構成部材の間にシ
ール剤等の密封手段が施されている。
て混合すると、燃料電池の効率が低下するのはもちろ
ん、混合により燃焼して局部的に温度上昇を生じ、熱応
力分布が不均一となり、スタックの寿命を短縮させる。
これを防止するために単電池とセパレータの間にスペー
サを介在させ、必要に応じてこれらの構成部材の間にシ
ール剤等の密封手段が施されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】内部マニホールド構造
の固体電解質燃料電池を上記のような構成にする最大目
的は、ガスシールを容易にすることである。しかし、そ
のために同じ材料使用量での発電面積が小さくなってし
まう傾向が有った。
の固体電解質燃料電池を上記のような構成にする最大目
的は、ガスシールを容易にすることである。しかし、そ
のために同じ材料使用量での発電面積が小さくなってし
まう傾向が有った。
【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、固体電解質燃料電池の容積を現状のままにして集電
面積を拡大することにより集電効率を増大した内部マニ
ホールド構造の固体電解質燃料電池を提供することを目
的とする。
で、固体電解質燃料電池の容積を現状のままにして集電
面積を拡大することにより集電効率を増大した内部マニ
ホールド構造の固体電解質燃料電池を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は固体電解質層を挟むように燃料極と空気極
を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電気
的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガス
とを分配するセパレータとを交互に積層して構成される
内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池において、
前記セパレータの集電面が複数列のガス流通溝からなる
中央集電面と該中央集電面とセパレータの隅部のガス給
排気孔とを連通するガス分配路内に設けた複数個の集電
体からなる端部集電面とを含み、かつ前記単電池の燃料
極と空気極が前記セパレータの集電面に対応する面積を
有することを特徴とする。
め、本発明は固体電解質層を挟むように燃料極と空気極
を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電気
的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガス
とを分配するセパレータとを交互に積層して構成される
内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池において、
前記セパレータの集電面が複数列のガス流通溝からなる
中央集電面と該中央集電面とセパレータの隅部のガス給
排気孔とを連通するガス分配路内に設けた複数個の集電
体からなる端部集電面とを含み、かつ前記単電池の燃料
極と空気極が前記セパレータの集電面に対応する面積を
有することを特徴とする。
【００１０】
【作用】セパレータの集電面が複数列のガス流通溝から
なる従来の中央集電面の他に、中央集電面とセパレータ
の隅部のガス給排気孔とを連通する従来のガス分配路内
において、セパレータから複数個の集電体を突出させて
端部集電面を追加形成し、この端部集電面に対応して単
電池の空気極と燃料極のそれぞれの面積を広げ、各集電
体の先端面が電極面に接触するように構成したので、空
気極に酸化剤ガスを供給し燃料極に燃料ガスを供給する
と、中央集電面においては勿論のこと、上記端部集電面
においても単電池の固体電解質層と各電極との間で電池
反応が起こり、両電極間に電力が発生される。このよう
にして集電面全体の面積が端部集電面だけ増加したこと
となり、燃料電池の単位容積あたりの集電効率が増大す
る。
なる従来の中央集電面の他に、中央集電面とセパレータ
の隅部のガス給排気孔とを連通する従来のガス分配路内
において、セパレータから複数個の集電体を突出させて
端部集電面を追加形成し、この端部集電面に対応して単
電池の空気極と燃料極のそれぞれの面積を広げ、各集電
体の先端面が電極面に接触するように構成したので、空
気極に酸化剤ガスを供給し燃料極に燃料ガスを供給する
と、中央集電面においては勿論のこと、上記端部集電面
においても単電池の固体電解質層と各電極との間で電池
反応が起こり、両電極間に電力が発生される。このよう
にして集電面全体の面積が端部集電面だけ増加したこと
となり、燃料電池の単位容積あたりの集電効率が増大す
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１２】本発明の固体電解質燃料電池は固体電解質
層４を挟むように燃料極５と空気極６を配置してなる平
板状単電池３と、隣接する単電池３を電気的に直列に接
続しかつ各単電池３に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配す
るセパレータ１とを交互に積層して構成されている。
層４を挟むように燃料極５と空気極６を配置してなる平
板状単電池３と、隣接する単電池３を電気的に直列に接
続しかつ各単電池３に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配す
るセパレータ１とを交互に積層して構成されている。
【００１３】図１はセパレータ１の平面図、図２は図１
の線II−II断面図、図３は図１の線III −III 断面図で
ある。
の線II−II断面図、図３は図１の線III −III 断面図で
ある。
【００１４】セパレータ１はカルシウムドープランタン
クロマイトを加圧成型し空気中で焼成して得たほぼ矩形
の平板状焼結体である。セパレータ１の４隅にガスの給
排気孔１ａが開けられ、これらのガス給排気孔１ａで囲
まれる部分の中で、中央の四角形部は表と裏の中央集電
面となる。これらの中央集電面は、燃料電池がスタック
に組立てられたとき、単電池３の両側の電極面の隅々に
ガスを均等に分配するための複数列のガス流通溝１ｃが
施されている。溝１ｃと溝１ｃの間は、隣あう単電池３
を直列に接続するための複数列の突起１ｂとなっている
（図３）。
クロマイトを加圧成型し空気中で焼成して得たほぼ矩形
の平板状焼結体である。セパレータ１の４隅にガスの給
排気孔１ａが開けられ、これらのガス給排気孔１ａで囲
まれる部分の中で、中央の四角形部は表と裏の中央集電
面となる。これらの中央集電面は、燃料電池がスタック
に組立てられたとき、単電池３の両側の電極面の隅々に
ガスを均等に分配するための複数列のガス流通溝１ｃが
施されている。溝１ｃと溝１ｃの間は、隣あう単電池３
を直列に接続するための複数列の突起１ｂとなっている
（図３）。
【００１５】図１、２に示すように、表面の溝１ｃはガ
ス分配路１ｅを経て左右２個の対角線方向の給排気孔１
ａに連通し、また、裏面の溝１ｃはガス分配路１ｅを経
て、左右２個の対角線方向の別の給排気孔１ａに連通し
ている。セパレータ１の表面と裏面の周縁部１ｄは、ス
ペーサ（図示せず）や単電池３の固体電解質層４の周縁
部３ｄと重なってシールされる面となる。
ス分配路１ｅを経て左右２個の対角線方向の給排気孔１
ａに連通し、また、裏面の溝１ｃはガス分配路１ｅを経
て、左右２個の対角線方向の別の給排気孔１ａに連通し
ている。セパレータ１の表面と裏面の周縁部１ｄは、ス
ペーサ（図示せず）や単電池３の固体電解質層４の周縁
部３ｄと重なってシールされる面となる。
【００１６】上記ガス分配路１ｅは図１に示すように、
ほぼ台形をなし、セパレータ１の表側と裏側のガス分配
路１ｅが重なる部分は三角形をなしている（図１）。こ
の三角形部分に島状またはリブ状等の複数個の集電体２
をセパレータ１から一体に突出させている。この集電体
２の高さは前述の中央四角形部の集電面の突起１ｂの高
さと同一であり（図２）、集電体２と突起１ｂの頂面が
同時に単電池３の電極面に接触するようになっている。
また、集電体２の個数、形状や配置はガスの流通状態を
考慮して決める必要がある。このようにして、上記三角
形部分は上記中央集電面に接続拡張した端部集電面とな
り、中央集電面と共に集電作用を行う。図４は単電池３
の平面図、図５は図４の線V −V 断面図である。
ほぼ台形をなし、セパレータ１の表側と裏側のガス分配
路１ｅが重なる部分は三角形をなしている（図１）。こ
の三角形部分に島状またはリブ状等の複数個の集電体２
をセパレータ１から一体に突出させている。この集電体
２の高さは前述の中央四角形部の集電面の突起１ｂの高
さと同一であり（図２）、集電体２と突起１ｂの頂面が
同時に単電池３の電極面に接触するようになっている。
また、集電体２の個数、形状や配置はガスの流通状態を
考慮して決める必要がある。このようにして、上記三角
形部分は上記中央集電面に接続拡張した端部集電面とな
り、中央集電面と共に集電作用を行う。図４は単電池３
の平面図、図５は図４の線V −V 断面図である。
【００１７】単電池３は図５に示すように、固体電解質
層４を挟むように燃料極５としてＮｉ／ＹＳＺサーメッ
トを、空気極６として（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ をスクリ
ーン印刷などによりコーティングしたものである。固体
電解質層４はイットリアなどをドープしたジルコニア焼
結体（ＹＳＺ）で造られる。
層４を挟むように燃料極５としてＮｉ／ＹＳＺサーメッ
トを、空気極６として（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ をスクリ
ーン印刷などによりコーティングしたものである。固体
電解質層４はイットリアなどをドープしたジルコニア焼
結体（ＹＳＺ）で造られる。
【００１８】固体電解質層４は図４に示すように矩形を
なし、その４隅にガスの給排気孔３ａが開けられてい
る。このガス給排気孔３ａはセパレータ１の給排気孔１
ａの大きさおよび配置と同一である。固体電解質層４の
表面と裏面でガス給排気孔３ａに囲まれる部分に燃料極
５と空気極６が形成されている。燃料極５と空気極６は
図４に示すように、セパレータ１の表面と裏面の集電面
全体、すなわち中央集電面とこれに接続した端部集電面
との合計（図１）、に合致する形状と広さを有してい
る。なお、固体電解質層４の周縁部３ｄはセパレータ１
やスペーサと重ねてシール作用を行う面となる。
なし、その４隅にガスの給排気孔３ａが開けられてい
る。このガス給排気孔３ａはセパレータ１の給排気孔１
ａの大きさおよび配置と同一である。固体電解質層４の
表面と裏面でガス給排気孔３ａに囲まれる部分に燃料極
５と空気極６が形成されている。燃料極５と空気極６は
図４に示すように、セパレータ１の表面と裏面の集電面
全体、すなわち中央集電面とこれに接続した端部集電面
との合計（図１）、に合致する形状と広さを有してい
る。なお、固体電解質層４の周縁部３ｄはセパレータ１
やスペーサと重ねてシール作用を行う面となる。
【００１９】上述の構成要素等を複層のスタックに組み
立てて、本発明の固体電解質燃料電池を構成する。
立てて、本発明の固体電解質燃料電池を構成する。
【００２０】このようにしてスタックに構成された固体
電解質燃料電池に、その周縁部のガス給気孔から各ガス
を供給し、単電池３の両電極の表面に流し、周縁部のガ
ス排気孔から排出することにより、電力が発生する。試
験の結果、開回路電圧が１．０７ボルトの好成績を得る
ことができた。
電解質燃料電池に、その周縁部のガス給気孔から各ガス
を供給し、単電池３の両電極の表面に流し、周縁部のガ
ス排気孔から排出することにより、電力が発生する。試
験の結果、開回路電圧が１．０７ボルトの好成績を得る
ことができた。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体電解質燃料電池のセパレータに従来の中央集電面の他
に、端部集電面を従来のガス分配通路内に形成して集電
作用に寄与させるようにしたので、燃料電池の単位容積
当たりの集電効率が全体的に増加するという優れた効果
が得られる。
体電解質燃料電池のセパレータに従来の中央集電面の他
に、端部集電面を従来のガス分配通路内に形成して集電
作用に寄与させるようにしたので、燃料電池の単位容積
当たりの集電効率が全体的に増加するという優れた効果
が得られる。
【図１】本発明の固体電解質燃料電池に使用するセパレ
ータの平面図である。
ータの平面図である。
【図２】図１の線II−II断面図である。
【図３】図１の線III −III 断面図である。
【図４】本発明の固体電解質燃料電池に使用する単電池
の平面図である。
の平面図である。
【図５】図４の線V −V 断面図である。
１ セパレータ １ａ ガス給排気孔 １ｅ ガス分配路 ２ 集電体 ３ 単電池 ４ 固体電解質層 ５ 燃料極 ６ 空気極
Claims (1)
- 【請求項１】 固体電解質層を挟むように燃料極と空気
極を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電
気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガ
スとを分配するセパレータとを交互に積層して構成され
る内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池におい
て、前記セパレータの集電面が複数列のガス流通溝から
なる中央集電面と該中央集電面とセパレータの隅部のガ
ス給排気孔とを連通するガス分配路内に設けた複数個の
集電体からなる端部集電面とを含み、かつ前記単電池の
燃料極と空気極が前記セパレータの集電面に対応する面
積を有することを特徴とする集電率を増大した内部マニ
ホールド構造の固体電解質燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4312721A JPH06140056A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 集電率を増大した内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4312721A JPH06140056A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 集電率を増大した内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140056A true JPH06140056A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=18032624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4312721A Withdrawn JPH06140056A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 集電率を増大した内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06140056A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203301A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池スタック |
| KR100777240B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-11-29 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 연료전지용 분리판 |
| JP2008293758A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2014143192A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-08-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| US8911917B2 (en) | 2010-11-22 | 2014-12-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP4312721A patent/JPH06140056A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203301A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池スタック |
| KR100777240B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-11-29 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 연료전지용 분리판 |
| JP2008293758A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| US7736785B2 (en) | 2007-05-24 | 2010-06-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| US8911917B2 (en) | 2010-11-22 | 2014-12-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| JP2014143192A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-08-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
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