JPH06150946A - 燃料電池 - Google Patents
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- JPH06150946A JPH06150946A JP4298763A JP29876392A JPH06150946A JP H06150946 A JPH06150946 A JP H06150946A JP 4298763 A JP4298763 A JP 4298763A JP 29876392 A JP29876392 A JP 29876392A JP H06150946 A JPH06150946 A JP H06150946A
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- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
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- 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
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスヘッダを有する燃料電池スタックにおい
て、ガスヘッダに隣接する単位セルの性能の向上と長期
にわたる性能安定化を図り、さらに、ガスヘッダ近辺で
のガスシール性能の向上を図ることにより、燃料電池ス
タック全体の長期にわたる性能安定化を図る。 【構成】 ガスヘッダ１と端板３との間に熱変形吸収材
９を設置することにより、ガスヘッダ１、セパレータ
２、単板３、電解質板４のそれぞれの部品の熱変形状態
の相異を無効にして上記各部品間の接触状態を改善し、
ガスヘッダ１に隣接する単位セルの性能を安定化させ、
さらに、ガスヘッダ１の近辺でのガスシール性能を向上
させる。
て、ガスヘッダに隣接する単位セルの性能の向上と長期
にわたる性能安定化を図り、さらに、ガスヘッダ近辺で
のガスシール性能の向上を図ることにより、燃料電池ス
タック全体の長期にわたる性能安定化を図る。 【構成】 ガスヘッダ１と端板３との間に熱変形吸収材
９を設置することにより、ガスヘッダ１、セパレータ
２、単板３、電解質板４のそれぞれの部品の熱変形状態
の相異を無効にして上記各部品間の接触状態を改善し、
ガスヘッダ１に隣接する単位セルの性能を安定化させ、
さらに、ガスヘッダ１の近辺でのガスシール性能を向上
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に係り、特に
積層セルへ反応ガスを供給するためのガスヘッダを有す
る構造の燃料電池に関する。
積層セルへ反応ガスを供給するためのガスヘッダを有す
る構造の燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は一般的に、アノード、カソー
ド、電解質板からなる単位セルとセパレータとを交互に
積層した積層セルと、その積層セルへ反応ガスを供給排
出するためのガスヘッダとを積層した構造になってい
る。このような構造体を燃料電池スタックと呼ぶ。
ド、電解質板からなる単位セルとセパレータとを交互に
積層した積層セルと、その積層セルへ反応ガスを供給排
出するためのガスヘッダとを積層した構造になってい
る。このような構造体を燃料電池スタックと呼ぶ。
【０００３】その１例を図７に示す。図７は、電解質板
４をアノード５、カソード６で挟み、セパレータ２を重
ねたものを何段にも積層した積層セルブロック１４が２
個あり、その２個の積層セルブロック１４へ反応ガスを
供給排出するためのガスヘッダ１が３個、それぞれ、上
部、下部、および、２個の積層セルブロックの間に設置
された構造の燃料電池スタックを示す。２個の積層セル
１４、１４の間に設置したガスヘッダ１は特に中間ヘッ
ダ１１と呼んでいる。図８は、図７におけるガスヘッダ
近辺の詳細構造を示すものである。ガスヘッダには端板
３が溶接あるいはロウ付け等によって接合されており、
その端板３に電解質板４が重なり、さらにセパレータ
２、電解質板４……と順番に重ね合わされている。
４をアノード５、カソード６で挟み、セパレータ２を重
ねたものを何段にも積層した積層セルブロック１４が２
個あり、その２個の積層セルブロック１４へ反応ガスを
供給排出するためのガスヘッダ１が３個、それぞれ、上
部、下部、および、２個の積層セルブロックの間に設置
された構造の燃料電池スタックを示す。２個の積層セル
１４、１４の間に設置したガスヘッダ１は特に中間ヘッ
ダ１１と呼んでいる。図８は、図７におけるガスヘッダ
近辺の詳細構造を示すものである。ガスヘッダには端板
３が溶接あるいはロウ付け等によって接合されており、
その端板３に電解質板４が重なり、さらにセパレータ
２、電解質板４……と順番に重ね合わされている。
【０００４】電解質板の両側にはアノード５およびカソ
ード６が貼り付いた状態になっているが、非常に薄いも
のなので図８では省略している。セパレータ２の両側お
よび端板３の電解質板４側には、アノードおよびカソー
ドへ反応ガスを供給排出するためのガス流路１２、１３
がある。電解質板４のアノード側にあるのがアノードガ
ス流路１２であり、電解質板４のカソード側にあるのが
カソードガス流路１３である。燃料電池スタックにおい
ては、各積層部品間に圧縮力を加えて、各積層部品が接
合された状態にしている。これは、発電反応の内部抵抗
を小さくしセル性能を良好に保つためと、セパレータ
２、端板３内のガス流路に流れる反応ガスが外部に漏れ
出さないようにするためである。
ード６が貼り付いた状態になっているが、非常に薄いも
のなので図８では省略している。セパレータ２の両側お
よび端板３の電解質板４側には、アノードおよびカソー
ドへ反応ガスを供給排出するためのガス流路１２、１３
がある。電解質板４のアノード側にあるのがアノードガ
ス流路１２であり、電解質板４のカソード側にあるのが
カソードガス流路１３である。燃料電池スタックにおい
ては、各積層部品間に圧縮力を加えて、各積層部品が接
合された状態にしている。これは、発電反応の内部抵抗
を小さくしセル性能を良好に保つためと、セパレータ
２、端板３内のガス流路に流れる反応ガスが外部に漏れ
出さないようにするためである。
【０００５】燃料電池のこれまでの運転データによる
と、ガスヘッダに隣接する単位セルの性能が他のセルの
性能に比較して低く、また、経時劣化も他のセルに比較
して大きい場合が多いということが言える。場合によっ
ては、そのセルの性能が低くなり過ぎて、燃料電池スタ
ック全体の運転に支障を来たす場合もある。この原因に
ついては次のように考えられる。
と、ガスヘッダに隣接する単位セルの性能が他のセルの
性能に比較して低く、また、経時劣化も他のセルに比較
して大きい場合が多いということが言える。場合によっ
ては、そのセルの性能が低くなり過ぎて、燃料電池スタ
ック全体の運転に支障を来たす場合もある。この原因に
ついては次のように考えられる。
【０００６】燃料電池の運転温度は、その型式によって
も様々であるが、数百度という高温で運転されるものが
多い。特に、大規模発電設備として適している高温型の
燃料電池、即ち、溶融炭酸塩型燃料電池や固体電解質型
燃料電池においては、その作動温度が溶融炭酸塩型燃料
電池では６５０℃、固体電解質型燃料電池では約１００
０℃と非常に高い。ガスヘッダ１、セパレータ２、端板
３、電解質板４はそれぞれ形状が異なり、また、材質が
異なる場合もあるので、上記のような高温になるとガス
ヘッダ近辺の上記の各部品間の熱変形状態に差が生じ圧
縮力による接合状態がセル面内の部分部分によって異な
ってくると考えられる。そうすると、セル面内で発電性
能の良好な部分とそうでない部分が生じ、また、経時劣
化に対して有利な接合状態の部分とそうでない部分が生
じて、セル性能が低下することになる。さらにまた、ガ
スヘッダ近辺の各部品間の接合状態が悪くなるために、
反応ガスが燃料電池スタックの外部へ漏れだす場合もあ
り、そうなると燃料電池の発電効率が大幅に低下するこ
とになる。
も様々であるが、数百度という高温で運転されるものが
多い。特に、大規模発電設備として適している高温型の
燃料電池、即ち、溶融炭酸塩型燃料電池や固体電解質型
燃料電池においては、その作動温度が溶融炭酸塩型燃料
電池では６５０℃、固体電解質型燃料電池では約１００
０℃と非常に高い。ガスヘッダ１、セパレータ２、端板
３、電解質板４はそれぞれ形状が異なり、また、材質が
異なる場合もあるので、上記のような高温になるとガス
ヘッダ近辺の上記の各部品間の熱変形状態に差が生じ圧
縮力による接合状態がセル面内の部分部分によって異な
ってくると考えられる。そうすると、セル面内で発電性
能の良好な部分とそうでない部分が生じ、また、経時劣
化に対して有利な接合状態の部分とそうでない部分が生
じて、セル性能が低下することになる。さらにまた、ガ
スヘッダ近辺の各部品間の接合状態が悪くなるために、
反応ガスが燃料電池スタックの外部へ漏れだす場合もあ
り、そうなると燃料電池の発電効率が大幅に低下するこ
とになる。
【０００７】図９は、上記で述べた状態を模式的に示す
ものである。本図は、ガスヘッダ１の中央部が膨らん
で、ガスヘッダ１に溶接あるいはロウ付け等で完全に接
合されている端板３がガスヘッダ１に添って変形し、端
板の上部の電解質板４の脇の部分が端板３およびセパレ
ータ２と剥離した状態を示している。このように剥離し
た状態にまで行かなくても端板３とセパレータ２および
その間の電解質板４との接合状態はかなり悪い状態にな
ると考えられる。
ものである。本図は、ガスヘッダ１の中央部が膨らん
で、ガスヘッダ１に溶接あるいはロウ付け等で完全に接
合されている端板３がガスヘッダ１に添って変形し、端
板の上部の電解質板４の脇の部分が端板３およびセパレ
ータ２と剥離した状態を示している。このように剥離し
た状態にまで行かなくても端板３とセパレータ２および
その間の電解質板４との接合状態はかなり悪い状態にな
ると考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ガス
ヘッダに隣接する単位セルは、ガスヘッダとその近辺の
部品との熱変形状態の違いにより、接合状態が悪くなっ
ている。そのため、係る単位セルのセル面内の部分部分
で発電反応の状態が異なり性能が低下する。その性能低
下量が大きい場合には、燃料電池スタック全体の運転に
も支障を来たす。また、経時劣化にとって悪い接合状態
になっている部分が生じるため、係る単位セルの経時劣
化も他のセルに比較して大きくなる。さらにまた、係る
熱変形状態の違いが大きい場合には、反応ガスが燃料電
池スタックの外部に漏れだし、発電効率を低下させる。
ヘッダに隣接する単位セルは、ガスヘッダとその近辺の
部品との熱変形状態の違いにより、接合状態が悪くなっ
ている。そのため、係る単位セルのセル面内の部分部分
で発電反応の状態が異なり性能が低下する。その性能低
下量が大きい場合には、燃料電池スタック全体の運転に
も支障を来たす。また、経時劣化にとって悪い接合状態
になっている部分が生じるため、係る単位セルの経時劣
化も他のセルに比較して大きくなる。さらにまた、係る
熱変形状態の違いが大きい場合には、反応ガスが燃料電
池スタックの外部に漏れだし、発電効率を低下させる。
【０００９】本発明は、ガスヘッダに隣接する単位セル
の性能低下、経時劣化、および、その部分における反応
ガスの漏洩を防止し、燃料電池スタック全体の性能、発
電効率の向上、および、長期にわたる安定した運転を実
現させるためのものである。
の性能低下、経時劣化、および、その部分における反応
ガスの漏洩を防止し、燃料電池スタック全体の性能、発
電効率の向上、および、長期にわたる安定した運転を実
現させるためのものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ガスヘッダとそれに隣接する単位セルとの間に熱変
形吸収材を設置する。この熱変形吸収材は、ガスヘッダ
と単位セル構成部品との熱変形状態の差を吸収する機能
を持ち、さらに、反応ガス、即ち、アノードガス、カソ
ードガスを燃料電池スタックの外部へ漏洩させず、ま
た、アノードガス、カソードガスを混合させない機能、
即ち、ガスシール機能を持つものである。このような機
能を持つ熱変形吸収材として、燃料電池スタックの運転
に支障を来たす作用を持たない液体を含浸させた多孔質
体を用いることが好ましい。係る液体としては、電解質
板へ含浸させる電解質液でもよく、また、多孔質体の母
材は金属でも非金属でもよい。
に、ガスヘッダとそれに隣接する単位セルとの間に熱変
形吸収材を設置する。この熱変形吸収材は、ガスヘッダ
と単位セル構成部品との熱変形状態の差を吸収する機能
を持ち、さらに、反応ガス、即ち、アノードガス、カソ
ードガスを燃料電池スタックの外部へ漏洩させず、ま
た、アノードガス、カソードガスを混合させない機能、
即ち、ガスシール機能を持つものである。このような機
能を持つ熱変形吸収材として、燃料電池スタックの運転
に支障を来たす作用を持たない液体を含浸させた多孔質
体を用いることが好ましい。係る液体としては、電解質
板へ含浸させる電解質液でもよく、また、多孔質体の母
材は金属でも非金属でもよい。
【００１１】多孔質体そのものは、それを挟む部品の熱
変形の差異を吸収する機能を持ち、また、多孔質体へ含
浸させる液体はガスシール機能を有する。
変形の差異を吸収する機能を持ち、また、多孔質体へ含
浸させる液体はガスシール機能を有する。
【００１２】
【作用】このように構成することにより、本発明によれ
ば次の作用により上記の目的が達成される。多孔質体そ
のものは、それを挟む部品の熱変形の差異を吸収する機
能を持つ。多孔質体の周囲の部材が多孔質体に向かって
凸になる熱変形を生じる部分では、多孔質体の気孔が小
さくなることにより熱変形を吸収する。また、多孔質体
の周囲の部材が多孔質体に向かって凹になる部分ではそ
の部分以外に必ず多孔質体に向かって凸になる部分が生
じる、即ち、相対的な変形状態を見れば凹凸が必ず出来
るので、その凸の部分が燃料電池スタック全体に加えら
れた圧縮力により多孔質体の気孔をある程度押し潰し凹
の部分の隙間を埋める。
ば次の作用により上記の目的が達成される。多孔質体そ
のものは、それを挟む部品の熱変形の差異を吸収する機
能を持つ。多孔質体の周囲の部材が多孔質体に向かって
凸になる熱変形を生じる部分では、多孔質体の気孔が小
さくなることにより熱変形を吸収する。また、多孔質体
の周囲の部材が多孔質体に向かって凹になる部分ではそ
の部分以外に必ず多孔質体に向かって凸になる部分が生
じる、即ち、相対的な変形状態を見れば凹凸が必ず出来
るので、その凸の部分が燃料電池スタック全体に加えら
れた圧縮力により多孔質体の気孔をある程度押し潰し凹
の部分の隙間を埋める。
【００１３】また、多孔質体へ含浸させる液体はガスシ
ール機能を有する。即ち、係る液体は、電解質板におけ
る電解質液と同じようにウエットシールとしての機能を
持ち、反応ガスが燃料電池スタックの外部へ漏洩するの
を防止し、また、反応ガス同志、即ち、アノードガスと
カソードガスが混合するガスクロスという現象を防止す
る。
ール機能を有する。即ち、係る液体は、電解質板におけ
る電解質液と同じようにウエットシールとしての機能を
持ち、反応ガスが燃料電池スタックの外部へ漏洩するの
を防止し、また、反応ガス同志、即ち、アノードガスと
カソードガスが混合するガスクロスという現象を防止す
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
図１は、本発明の１実施例を説明するものであり、図９
と同様に、ガスヘッダ１の中央部が膨らむという熱変形
状態を示している。従来技術では、図９に示したように
ガスヘッダ１と端板３とは溶接あるいはロウ付け等で完
全に接合された状態であるが、本発明では、図１に示す
ようにガスヘッダ１と端板３との間に熱変形吸収材９を
設置している。この熱変形吸収材は、燃料電池スタック
の運転に支障を来たさない種類の液体を含浸させた多孔
質体である。係る液体としては、燃料電池スタックの構
成部品である電解質板４に含浸させる電解質液そのもの
を用いてもよい。また、係る多孔質体の母材としては、
金属でも非金属でもよい。そのような金属としては、Ａ
ｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、ＰｂＯ、Ａｌ、Ｔｉ、等が上げ
られる。また、非金属としては各種のセラミック材を用
いることが可能である。
図１は、本発明の１実施例を説明するものであり、図９
と同様に、ガスヘッダ１の中央部が膨らむという熱変形
状態を示している。従来技術では、図９に示したように
ガスヘッダ１と端板３とは溶接あるいはロウ付け等で完
全に接合された状態であるが、本発明では、図１に示す
ようにガスヘッダ１と端板３との間に熱変形吸収材９を
設置している。この熱変形吸収材は、燃料電池スタック
の運転に支障を来たさない種類の液体を含浸させた多孔
質体である。係る液体としては、燃料電池スタックの構
成部品である電解質板４に含浸させる電解質液そのもの
を用いてもよい。また、係る多孔質体の母材としては、
金属でも非金属でもよい。そのような金属としては、Ａ
ｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、ＰｂＯ、Ａｌ、Ｔｉ、等が上げ
られる。また、非金属としては各種のセラミック材を用
いることが可能である。
【００１５】燃料電池スタックから電流を取り出すため
の電流端子は、構造上の理由から、ガスヘッダ１に取付
けねばならない場合がある。そのような場合に、熱変形
吸収材９として非金属母材を用いる、あるいは、熱変形
吸収材９に含浸させる液体として電解質液のような電流
を流すと電気分解してしまうような物質を用いるとする
と、ガスヘッダ１と端板３とを電気的に接続しなければ
ならない。図２は、ガスヘッダ１と端板３とを電流ケー
ブル１０で電気的に接続した状態を示すものであり、上
記のような場合に対応するためのものである。
の電流端子は、構造上の理由から、ガスヘッダ１に取付
けねばならない場合がある。そのような場合に、熱変形
吸収材９として非金属母材を用いる、あるいは、熱変形
吸収材９に含浸させる液体として電解質液のような電流
を流すと電気分解してしまうような物質を用いるとする
と、ガスヘッダ１と端板３とを電気的に接続しなければ
ならない。図２は、ガスヘッダ１と端板３とを電流ケー
ブル１０で電気的に接続した状態を示すものであり、上
記のような場合に対応するためのものである。
【００１６】図３、図４は、本発明の他の実施例を示す
ものである。本実施例は、図１、図２に示すように特別
な熱変形吸収材を用いるものではなく、ガスヘッダ１に
隣接する単位セル、即ち、端板３に接する単位セルの電
解質板４そのものを発電に関与しない単なる熱変形吸収
材として用いるものである。特定の単位セルを発電に関
与させないようにするためには、アノードガスとカソー
ドガスの双方あるいはどちらか一方が供給されないよう
にすればよい。そのために、図３は、電解質板４（９）
のセパレータ２側の反応ガス流路（本図においてはアノ
ードガス流路１２）を閉塞した構造を示すものであり、
また、図４は、電解質板４（９）の端板３側の反応ガス
流路（本図においてはカソードガス流路１３）を閉塞し
た構造を示すものである。
ものである。本実施例は、図１、図２に示すように特別
な熱変形吸収材を用いるものではなく、ガスヘッダ１に
隣接する単位セル、即ち、端板３に接する単位セルの電
解質板４そのものを発電に関与しない単なる熱変形吸収
材として用いるものである。特定の単位セルを発電に関
与させないようにするためには、アノードガスとカソー
ドガスの双方あるいはどちらか一方が供給されないよう
にすればよい。そのために、図３は、電解質板４（９）
のセパレータ２側の反応ガス流路（本図においてはアノ
ードガス流路１２）を閉塞した構造を示すものであり、
また、図４は、電解質板４（９）の端板３側の反応ガス
流路（本図においてはカソードガス流路１３）を閉塞し
た構造を示すものである。
【００１７】このように構成することにより、本実施例
においては熱変形吸収材９として用いる電解質板４には
電流が流れないし、また、発電に必要な反応ガスは供給
されない。そのために、図２で説明したように、ガスヘ
ッダ１に電流を流す場合には、ガスヘッダ１と熱変形吸
収材９として用いる電解質板４に接するセパレータ２と
を電流ケーブル１０で接続する必要がある。
においては熱変形吸収材９として用いる電解質板４には
電流が流れないし、また、発電に必要な反応ガスは供給
されない。そのために、図２で説明したように、ガスヘ
ッダ１に電流を流す場合には、ガスヘッダ１と熱変形吸
収材９として用いる電解質板４に接するセパレータ２と
を電流ケーブル１０で接続する必要がある。
【００１８】一般に、燃料電池の種類によっては、最初
に燃料電池スタックを立ち上げる際に電解質板４に対し
焼成という作業を行わなければならないものがある。焼
成は、通常電解質板に焼成用のガスを供給しながら行う
ものであり、その焼成用のガスを供給するためのガス流
路として反応ガス流路、即ち、アノードガス流路１２お
よび／またはカソードガス流路１３が用いられる。換言
すれば、アノードガス流路１２および／またはカソード
ガス流路１３は、それが発電作用に機能しない場合であ
っても焼成の目的から燃料電池にとって必須の構成とな
る。
に燃料電池スタックを立ち上げる際に電解質板４に対し
焼成という作業を行わなければならないものがある。焼
成は、通常電解質板に焼成用のガスを供給しながら行う
ものであり、その焼成用のガスを供給するためのガス流
路として反応ガス流路、即ち、アノードガス流路１２お
よび／またはカソードガス流路１３が用いられる。換言
すれば、アノードガス流路１２および／またはカソード
ガス流路１３は、それが発電作用に機能しない場合であ
っても焼成の目的から燃料電池にとって必須の構成とな
る。
【００１９】しかしそのままの形状で、上記したように
熱変形吸収材９として用いる電解質板４に対して、アノ
ードガス流路１２、カソードガス流路１３の両方に反応
ガス、即ち、アノードガス、カソードガスを供給した場
合には、熱変形吸収材９として用いる電解質板４が発電
反応を起こしてしまう。その場合に、特に電解質板のア
ノード側とカソード側が電流ケーブル１０で接続されて
いるので、係る電解質板４（９）は無負荷で運転される
状態になり過大電流が流れる。そうなると、その電解質
板４（９）での反応ガスの消費量が他のセルよりもはる
かに大きくなり、他のセルへの反応ガスの供給が阻害さ
れ、燃料電池スタック全体の性能を低下させてしまう。
また、ガスヘッダ１、セパレータ２、単板３は導電体で
はあるが若干の電気抵抗を持っており、単位セル自体も
内部抵抗を持っているので、係る電解質板４（９）では
過大電流による発熱が他のセルよりもはるかに大きくな
り燃料電池スタック内の局部的な温度上昇を招き電池運
転に支障を来たす。
熱変形吸収材９として用いる電解質板４に対して、アノ
ードガス流路１２、カソードガス流路１３の両方に反応
ガス、即ち、アノードガス、カソードガスを供給した場
合には、熱変形吸収材９として用いる電解質板４が発電
反応を起こしてしまう。その場合に、特に電解質板のア
ノード側とカソード側が電流ケーブル１０で接続されて
いるので、係る電解質板４（９）は無負荷で運転される
状態になり過大電流が流れる。そうなると、その電解質
板４（９）での反応ガスの消費量が他のセルよりもはる
かに大きくなり、他のセルへの反応ガスの供給が阻害さ
れ、燃料電池スタック全体の性能を低下させてしまう。
また、ガスヘッダ１、セパレータ２、単板３は導電体で
はあるが若干の電気抵抗を持っており、単位セル自体も
内部抵抗を持っているので、係る電解質板４（９）では
過大電流による発熱が他のセルよりもはるかに大きくな
り燃料電池スタック内の局部的な温度上昇を招き電池運
転に支障を来たす。
【００２０】アノードガスとカソードガスの双方あるい
はいずれか一方が供給されなければ発電反応は生じない
ので、この実施例においては、反応ガス流路であるアノ
ードガス流路１２および／またはカソードガス流路１３
を閉塞して、係る電解質板４（９）には反応ガスが供給
されない構造として、上記の問題は解決している。特に
図示しないが、反応ガス流路を閉塞する具体的な手段と
しては、セパレータ２または端板３にもともと反応ガス
流路を設けない構造とする方法、反応ガス流路そのもの
は形成しても、対象となるガス流路の入口または出口あ
るいは入口および出口の双方をアロンセラミックス等の
電池反応温度においてガス閉塞機能を持つ物質で充填す
る方法などがある。
はいずれか一方が供給されなければ発電反応は生じない
ので、この実施例においては、反応ガス流路であるアノ
ードガス流路１２および／またはカソードガス流路１３
を閉塞して、係る電解質板４（９）には反応ガスが供給
されない構造として、上記の問題は解決している。特に
図示しないが、反応ガス流路を閉塞する具体的な手段と
しては、セパレータ２または端板３にもともと反応ガス
流路を設けない構造とする方法、反応ガス流路そのもの
は形成しても、対象となるガス流路の入口または出口あ
るいは入口および出口の双方をアロンセラミックス等の
電池反応温度においてガス閉塞機能を持つ物質で充填す
る方法などがある。
【００２１】図５は、燃料電池スタックのガスヘッダ１
としてその１部に中間ヘッダ１（１１）を持つ場合につ
いて本発明を適用する場合の実施例を示す。通常中間ヘ
ッダ１（１１）は積層セルブロック１４（図７に示す）
を電気的に接続する役割も持っているが、熱変形吸収材
９に電流を通せない場合、即ち、図２に示すような場合
には、図５に示すように中間ヘッダ１（１１）の上下の
端板３同志を電流ケーブル１０で接続し電流をバイパス
する必要がある。また、熱変形吸収板９にわずかの電位
差が加わってもいけないような場合には、図６に示すよ
うに、中間ヘッダ１（１１）の上下の端板３のどちらか
と中間ヘッダ１（１１）とを電流ケーブル２０でつなぐ
ことが推奨される。
としてその１部に中間ヘッダ１（１１）を持つ場合につ
いて本発明を適用する場合の実施例を示す。通常中間ヘ
ッダ１（１１）は積層セルブロック１４（図７に示す）
を電気的に接続する役割も持っているが、熱変形吸収材
９に電流を通せない場合、即ち、図２に示すような場合
には、図５に示すように中間ヘッダ１（１１）の上下の
端板３同志を電流ケーブル１０で接続し電流をバイパス
する必要がある。また、熱変形吸収板９にわずかの電位
差が加わってもいけないような場合には、図６に示すよ
うに、中間ヘッダ１（１１）の上下の端板３のどちらか
と中間ヘッダ１（１１）とを電流ケーブル２０でつなぐ
ことが推奨される。
【００２２】上記の説明は、本発明のいくつかの実施例
の説明にすぎず、他に多くの変形例が存在する。例えば
図３、図４には発電に使われる単位セルと同じ形態のセ
ルをそのガス流路を閉塞した状態で熱変形吸収材として
の機能を持たせるものについて説明したが、燃料電池の
構造上あるいは使用上の環境により、同じ形態のセルで
は熱変形を十分に吸収できないような場合においては、
用いる電解質板の厚みをより厚くするあるいは電解質の
組成そのものをより物理的変形量の大きいものに変える
ことは実用上好ましい態様である。
の説明にすぎず、他に多くの変形例が存在する。例えば
図３、図４には発電に使われる単位セルと同じ形態のセ
ルをそのガス流路を閉塞した状態で熱変形吸収材として
の機能を持たせるものについて説明したが、燃料電池の
構造上あるいは使用上の環境により、同じ形態のセルで
は熱変形を十分に吸収できないような場合においては、
用いる電解質板の厚みをより厚くするあるいは電解質の
組成そのものをより物理的変形量の大きいものに変える
ことは実用上好ましい態様である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガスヘッダに隣接する単位セルの性能を他のセル性能と
同レベルまで持ち上げることができ、各セル性能を均一
化することができる。また、係るセルの経時劣化を防ぎ
長期間にわたり安定した性能を維持することが出来る。
さらに、ガスヘッダ近辺でのガスシール性能を向上させ
ることができる。
ガスヘッダに隣接する単位セルの性能を他のセル性能と
同レベルまで持ち上げることができ、各セル性能を均一
化することができる。また、係るセルの経時劣化を防ぎ
長期間にわたり安定した性能を維持することが出来る。
さらに、ガスヘッダ近辺でのガスシール性能を向上させ
ることができる。
【図１】 ガスヘッダ１と端板３との間に変形吸収材９
を設置した構造図。
を設置した構造図。
【図２】 図１において、ガスヘッダ１と端板３とを電
流ケーブル１０で接続した場合の構造図。
流ケーブル１０で接続した場合の構造図。
【図３】 ガスヘッダ１に隣接する単位セルのアノード
流路１２を閉塞して焼成し、係る単位セルを発電に関与
しない単なる変形吸収材９として用いた場合の構造図。
流路１２を閉塞して焼成し、係る単位セルを発電に関与
しない単なる変形吸収材９として用いた場合の構造図。
【図４】 ガスヘッダ１に隣接する単位セルのカソード
流路１３を閉塞して焼成し、係る単位セルを発電に関与
しない単なる変形吸収材９として用いた場合の構造図。
流路１３を閉塞して焼成し、係る単位セルを発電に関与
しない単なる変形吸収材９として用いた場合の構造図。
【図５】 ガスヘッダ１として中間ヘッダ１１を用いる
燃料電池スタックに対して本発明を適用した場合の構造
図。
燃料電池スタックに対して本発明を適用した場合の構造
図。
【図６】 図５の実施例において、変形吸収材９として
電流を流してはならないものを用いた場合の構造図。
電流を流してはならないものを用いた場合の構造図。
【図７】 燃料電池スタックの一般的な構造図。
【図８】 図７におけるガスヘッダ近辺の構造図。
【図９】 図８における不具合点を示す図。
１…ガスヘッダ ２…セパレータ ３…端板 ４…電解質板 ５…アノード ６…カソード ７…アノードガス ８…カソードガス ９…変形吸収材、 １０…電流ケーブル １１…中間ヘッダ １２…アノードガス流路 １３…カソードガス流路 １４…積層セルブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高島 正 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (12)
- 【請求項１】 電解質板、アノード、カソード、から成
る単位セルとセパレータとを交互に複数個積層した積層
セルに対して反応ガスを供給するためのガスヘッダを積
層した燃料電池スタックにおいて、ガスヘッダとそれに
隣接するセルとの間に熱変形吸収材を設置することを特
徴とする燃料電池。 - 【請求項２】 ガスヘッダとそれに隣接する単位セルと
の間に設置する熱変形吸収材として、ウエットシール機
能を持つ液体を含浸させた多孔質体を用いることを特徴
とする請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項３】 ウエットシール機能を持つ液体がセル本
体に用いる電解質液であることを特徴とする請求項２に
記載の燃料電池。 - 【請求項４】 ガスヘッダとそれに隣接する単位セルと
の間に設置する熱変形吸収材として用いる多孔質体とし
て、金属多孔質体を用いることを特徴とする請求項１な
いし３いずれかに記載の燃料電池。 - 【請求項５】 ガスヘッダとそれに隣接する単位セルと
の間に設置する熱変形吸収材として用いる金属多孔質体
の金属材料として、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、ＰｂＯ、
Ａｌ、Ｔｉのいずれかを用いることを特徴とする請求項
４に記載の燃料電池。 - 【請求項６】 ガスヘッダとそれに隣接する単位セルと
の間に設置する熱変形吸収材として、セル本体に用いる
電解質液を含浸させた電解質板を用いることを特徴とす
る請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項７】 ガスヘッダに隣接する単位セルのアノー
ド、カソードのどちらか一方または両方へ反応ガスを供
給しない構造とし、かかる単位セルを発電に関与しない
単なる熱変形吸収材として用いることを特徴とする請求
項１に記載の燃料電池。 - 【請求項８】 ガスヘッダに隣接する単位セルのアノー
ド、カソードのどちらか一方または両方へ反応ガスを供
給しない構造が、セパレータまたは端板が反応ガス流路
を有しない構造であることを特徴とする請求項７記載の
燃料電池。 - 【請求項９】 ガスヘッダに隣接する単位セルのアノー
ド、カソードのどちらか一方または両方へ反応ガスを供
給しない構造が、セパレータまたは端板に形成した反応
ガス流路に電池反応温度においてガス閉塞機能を持つ物
質を配置する構造であることを特徴とする請求項７記載
の燃料電池。 - 【請求項１０】 ガスヘッダとそれに隣接する単位セル
とを電気的に接続したことを特徴とする請求項１ないし
９いずれかに記載の燃料電池。 - 【請求項１１】 燃料電池スタックは中間ヘッダを有し
ており、該中間ヘッダに隣接する両側の単位セル同志を
電流バイパス路で接続したことを特徴とする請求項１な
いし１０いずれかに記載の燃料電池。 - 【請求項１２】 電解質板、アノード、カソード、から
成る単位セルとセパレータとを交互に複数個積層し、か
つ反応ガスを供給するためのガスヘッダを積層した後、
焼成を行うようにした燃料電池の製造方法において、焼
成に際して、ガスヘッダに隣接する単位セルのアノー
ド、カソードのどちらか一方または両方へは焼成用のガ
スを供給しない状態で焼成することを特徴とする燃料電
池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298763A JP2500021B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298763A JP2500021B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06150946A true JPH06150946A (ja) | 1994-05-31 |
| JP2500021B2 JP2500021B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=17863911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4298763A Expired - Fee Related JP2500021B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500021B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005019223A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489154A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
| JPH01232669A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-18 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP4298763A patent/JP2500021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489154A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
| JPH01232669A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-18 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005019223A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| JP4572062B2 (ja) * | 2003-06-26 | 2010-10-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2500021B2 (ja) | 1996-05-29 |
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