JPH0615402Y2 - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JPH0615402Y2
JPH0615402Y2 JP1986120977U JP12097786U JPH0615402Y2 JP H0615402 Y2 JPH0615402 Y2 JP H0615402Y2 JP 1986120977 U JP1986120977 U JP 1986120977U JP 12097786 U JP12097786 U JP 12097786U JP H0615402 Y2 JPH0615402 Y2 JP H0615402Y2
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JP
Japan
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separator
flow path
fuel gas
tile
oxidizing gas
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JP1986120977U
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Japanese (ja)
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JPS6328251U (en
Inventor
実 堀田
良成 外山
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石川島播磨重工業株式会社
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    • 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

Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換す
る燃料電池のカソード側とアノード側とを仕切るために
用いるセパレータを改良した燃料電池に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a fuel cell having an improved separator used for partitioning a cathode side and an anode side of a fuel cell that directly converts chemical energy into electric energy. .

[従来の技術] 一般に燃料電池は第9図に示すような構造が知られてい
る。図示するようにタイル(電解質板)aをカソードb
とアノードcの両電極で両面から挟み、カソードb側に
作動流体としてCO2を含んだ空気dを供給すると共に、
アノードc側に作動流体としてH等の燃料ガスeを供
給することによりカソードbとアノードcとの間で発生
する電位差により発電が行われるようにしたユニット
を、セパレータfを介して多層に積層させて構成してい
る。
[Prior Art] Generally, a structure of a fuel cell as shown in FIG. 9 is known. As shown, tile (electrolyte plate) a is used as cathode b
It is sandwiched by both electrodes of the anode and the anode c from both sides, and the air d containing CO 2 as a working fluid is supplied to the cathode b side,
A unit in which a fuel gas e such as H 2 is supplied to the anode c side as a working fluid to generate power by a potential difference generated between the cathode b and the anode c is laminated in multiple layers via a separator f. Let me configure it.

そして、上記燃料電池に用いられているセパレータfと
しては、第10図及び第11図に一例を示す如く、周辺
部の一側に空気dの供給流路h,燃料ガスeの供給流路
iを開口させると共に、周辺部の他側に空気排出流路
j,燃料ガス排出流路kを形成し、かかる周辺部を除く
内部にエッチング或は切削加工等でガスの流路となる凹
凸gを形成させたものが通常であり、空気d及び燃料ガ
スeをセパレータf両面に沿い流すようにするため、ア
ノード側マニホールド板l及びカソード側マニホールド
板mがセパレータfの周縁部両面に重ね合わされて使用
されるようにしてある。
As the separator f used in the fuel cell, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, as one example, a supply passage h for air d and a supply passage i for fuel gas e are provided on one side of the peripheral portion. And an air discharge flow path j and a fuel gas discharge flow path k are formed on the other side of the peripheral portion, and an unevenness g serving as a gas flow passage is formed inside the area except the peripheral portion by etching or cutting. It is usually formed, and the anode side manifold plate 1 and the cathode side manifold plate m are used by being superposed on both sides of the peripheral edge portion of the separator f in order to allow the air d and the fuel gas e to flow along both sides of the separator f. It is done.

また、本出願人は先に特願昭60-121774号で「溶融炭酸
塩燃料電池」を出願した。
Further, the present applicant previously applied for “molten carbonate fuel cell” in Japanese Patent Application No. 60-121774.

これを第12図及び第13図を基に説明すると、タイル
aと平板状のセパレータfとの間に内部くり抜き部を有
するマニホールド板nを組み込んでカソードbとセパレ
ータfとの間及びアノードcとセパレータfとの間に各
々空間を形成し、各空間部に、作動流体の流路を形成し
且つ所定のばね特性をもたせた流路板o,pを介在さ
せ、カソードb及びアノードcを各流路板o,pでタイ
ルaに押し付けるよう構成している。
This will be described with reference to FIGS. 12 and 13. By incorporating a manifold plate n having an internal hollow portion between a tile a and a flat plate-shaped separator f, a manifold plate n is provided between a cathode b and a separator f and an anode c. Spaces are formed between the separators f, flow path plates o and p, which form a flow path of the working fluid and have a predetermined spring characteristic, are interposed in each space, and the cathode b and the anode c are respectively formed. The flow path plates o and p are configured to be pressed against the tile a.

[考案が解決しようとする課題] ところが、第9図〜第11図で説明した従来例にあって
は、次のような問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional examples described in FIGS. 9 to 11 have the following problems.

(1)セパレータfのガス流路をエッチング或は切削加工
で成形しているため製作コストが高い。
(1) Since the gas passage of the separator f is formed by etching or cutting, the manufacturing cost is high.

(2)エッチング或は切削加工によってガス流路を製作す
る場合自ら限界があり、セパレータfは肉厚になってし
まう。このため流路断面積を大きくできず圧力損失が大
きくなる。
(2) When the gas flow path is manufactured by etching or cutting, there is a limit in itself, and the separator f becomes thick. For this reason, the flow passage cross-sectional area cannot be increased, and the pressure loss increases.

(3)肉厚のセパレータf及びこのセパレータfの両側に
設けるマニホールド板l,mにより燃料電池全体の重量
が増大する。
(3) The weight of the entire fuel cell is increased by the thick separator f and the manifold plates 1 and m provided on both sides of the separator f.

(4)セパレータf及びマニホールド板l,mは剛体であ
るためその厚みにばらつきがあると、接合面に隙間が生
じガスリークを起こすだけでなく、カソードb及びアノ
ードcをタイルaに均一に押し付けることができなくな
り、タイルaが歪み、ヘアークラックを生じることがあ
る。本出願人が提案した「溶融炭酸塩燃料電池」では、
上述した問題点をほぼ解決しているが、この提案でもガ
スリーク及び燃料電池全体の重量軽減の面でまだ問題が
あった。
(4) Since the separator f and the manifold plates 1 and m are rigid bodies, if the thickness of the separator f varies, not only will a gap be created in the joint surface to cause gas leakage, but also the cathode b and the anode c will be pressed uniformly against the tile a. The tile a may be distorted and hair cracks may occur. In the "molten carbonate fuel cell" proposed by the applicant,
Although the above-mentioned problems have been almost solved, this proposal still has problems in terms of gas leakage and weight reduction of the entire fuel cell.

本考案はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、安価に製作でき、軽量でガスリ
ークを防止できる燃料電池を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell which can be manufactured at low cost, is lightweight, and can prevent gas leakage.

[課題を解決するための手段] 本考案は、上記の目的を達成するために、電解質タイル
を、そのタイルより面積の小さなをアノードとカソード
で挟んで電池ユニットを形成し、その電池ユニットの周
囲にスペーサを介して順次積層すると共に、その上下で
対向するユニットの間に、そのユニット間を仕切ると共
に表裏に燃料ガス流路と酸化ガス流路を形成するセパレ
ータを設けて多段に積層した燃料電池において、上記電
池ユニットの電解質タイルを積層方向上下で面積を異な
らせて大小の電池ユニットを形成すると共に面積の大き
な電解質タイルを上記スペーサの外周より突出するよう
に形成し、かつ面積の小さな電解質タイルをスペーサの
外周と略同じに形成し、上記セパレータを一枚の薄板で
形成し、そのセパレータの中央部に、上下で対向する大
小の電池ユニットのアノードとカソードにそれぞれ接触
する波状の流路部を形成し、その流路部のカソード側に
酸化ガス流路を形成すると共にアノード側に燃料ガス流
路を形成し、上記セパレータの周囲の内周側に、面積の
小さな電解質タイルと上記スペーサで挟まれる平面部を
形成すると共に外周側に、面積の大きな電解質タイルの
周囲と接するシール用段部を形成し、セパレータの上記
流路部の両側に位置した部分に、酸化ガス流路とつなが
る酸化ガス流出入室を形成すると共に燃料ガス流路とつ
ながる燃料ガス流出入室を形成し、さらに、上記流出入
室に位置したセパレータ及び大小の電池ユニットに、そ
れぞれ積層方向で整合し、酸化ガス流出入室とつながる
酸化ガス給排口と燃料ガス流出入室とつながる燃料ガス
給排口とからなる給排気部を形成したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention forms a battery unit by sandwiching an electrolyte tile having a smaller area than the tile between an anode and a cathode, and surrounding the battery unit. A fuel cell in which a plurality of layers are sequentially stacked with a spacer between them, and between the units facing each other vertically, a partition for partitioning the units and a separator for forming a fuel gas flow channel and an oxidizing gas flow channel on the front and back sides are provided. In the above, the electrolyte tiles of the battery unit are formed to have large and small battery units by varying the area in the vertical direction in the stacking direction, and the electrolyte tile having a large area is formed so as to protrude from the outer periphery of the spacer, and the electrolyte tile having a small area is formed. Is formed approximately the same as the outer circumference of the spacer, the separator is formed of a single thin plate, and the separator is To form a corrugated flow path that contacts the anode and cathode of the large and small battery units facing each other, and to form an oxidizing gas flow path on the cathode side of the flow path and a fuel gas flow path on the anode side. The inner peripheral side of the separator is formed with a flat surface portion sandwiched between the small area electrolyte tile and the spacer, and the outer peripheral side is formed with a sealing step portion that is in contact with the periphery of the large area electrolytic tile. In the portions located on both sides of the flow path part, forming an oxidizing gas inflow / outflow chamber connected to the oxidizing gas flow path and forming a fuel gas inflow / outflow chamber connected to the fuel gas flow path, and further, a separator positioned in the inflow / outflow chamber And the large and small battery units are aligned in the stacking direction, respectively, and an oxidizing gas supply / discharge port connected to the oxidizing gas inflow / outflow chamber and a fuel gas supply / exhaust connected to the fuel gas inflow / outflow chamber Air supply and exhaust part consisting of that obtained by the formation.

[作用] 以上のように、セパレータを一枚の薄板からプレス加工
で形成し、セパレータの中央に、波状に折り返され表裏
で酸化ガス流路と燃料ガス流路を形成する流路部を形成
すると共に酸化ガスと燃料ガスの各流路の出入口側に位
置して酸化ガスと燃料ガスの流出入室をそれぞれ形成
し、セパレータの周囲に、上下面積の異なる電解質タイ
ルと接触してシールするシール用段部とを形成し、さら
にセパレータに、各流出入室に位置して積層方向で整合
する酸化ガスと燃料ガスの給排気口を形成することで、
電池ユニットとセパレータとスペーサを積層するだけで
燃料電池が構成されるので、極めて軽量であると共に接
合加工や機械加工を要せずに製造することができる。従
って、製造コストの大幅な低減化が達成される。
[Operation] As described above, the separator is formed by pressing from a single thin plate, and the flow path portion that is folded back in a wave shape and forms the oxidizing gas flow path and the fuel gas flow path on the front and back is formed in the center of the separator. A sealing step for forming an inflow / outflow chamber for the oxidizing gas and the fuel gas at the inlet / outlet side of each flow path of the oxidizing gas and the fuel gas, respectively, and for contacting and sealing the electrolyte tiles having different vertical areas around the separator. And a separator, by further forming the supply and exhaust ports of the oxidizing gas and the fuel gas, which are located in the respective inflow and outflow chambers and are aligned in the stacking direction, in the separator,
Since the fuel cell is constructed only by stacking the cell unit, the separator and the spacer, the fuel cell is extremely lightweight and can be manufactured without the need for joining or machining. Therefore, a significant reduction in manufacturing cost is achieved.

またセパレータは、接合加工を用いないので、ろう付け
等の熱に起因する歪が発生せず、曲がりのない精巧なも
のが実現される。
In addition, since the separator does not use a joining process, distortion due to heat such as brazing does not occur, and an elaborate one without bending is realized.

また、セパレータは、剛体ではなく薄板から形成し、し
かもセパレータの周囲のシール用段部が面積の違う電解
質タイルの上下と同時に接触するので酸化ガスあるいは
燃料ガスの流路に隙間を生じにくく、従ってガスリーク
が防止される。
Further, the separator is formed from a thin plate rather than a rigid body, and since the sealing step around the separator is in contact with the upper and lower sides of the electrolyte tiles having different areas at the same time, it is difficult to form a gap in the flow path of the oxidizing gas or the fuel gas. Gas leaks are prevented.

[実施例] 以下、本考案の実施例を添付図面に従って説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本考案の燃料電池の一実施例を示す側断面図で
ある。
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the fuel cell of the present invention.

電池ユニット11は、タイル1の上面及び下面にそれぞ
れカソード2とアノード3が設けられて形成される。こ
の電池ユニット11は、面積の異なる2種類からなりそ
の大小面積の異なる電池ユニット11a,11bがスペ
ーサ7とセパレータ5を介して交互に多段に積層されて
燃料電池が形成される。この電池ユニット11a,11
bのカソード2a,2bとアノード3a,3bには、電
極保護のため、それぞれパンチメタル4a,4bを接合
する。
The battery unit 11 is formed by providing the cathode 2 and the anode 3 on the upper surface and the lower surface of the tile 1, respectively. The cell unit 11 is composed of two types having different areas, and the cell units 11a and 11b having different large and small areas are alternately stacked in multiple stages via the spacer 7 and the separator 5 to form a fuel cell. This battery unit 11a, 11
Punch metals 4a and 4b are bonded to the cathodes 2a and 2b of b and the anodes 3a and 3b, respectively, for electrode protection.

この積層は、面積の大きい電池ユニット11aのパンチ
メタル4aの周囲にスペーサ7を載せた状態で第3図に
示したセパレータ5を裏返して重ね、そのセパレータ5
上に、パンチメタル4bで挟まれた面積の小さな電池ユ
ニット11bを重ねた後、セパレータ5を重ね、そのセ
パレータ5にスペーサ7を載せた後、面積の大きな電池
ユニット11aを重ね、以後同様の順序で電池ユニット
11a,bとスペーサ7とを交互にかつセパレータ5を
交互に裏返して積層することで燃料電池が構成される。
In this stacking, the separator 5 shown in FIG. 3 is turned upside down and stacked with the spacer 7 placed around the punch metal 4a of the battery unit 11a having a large area.
After stacking the battery unit 11b having a small area sandwiched by the punched metal 4b thereon, the separator 5 is stacked thereon, the spacer 7 is placed on the separator 5, and the battery unit 11a having a large area is stacked thereon. Then, the fuel cell is configured by alternately stacking the cell units 11a and 11b and the spacers 7 and the separators 5 by turning them over.

ここで、セパレータ5をより詳細に説明する。Here, the separator 5 will be described in more detail.

第2図はセパレータ5の平面図、第3図,第4図及び第
5図はそれぞれ第2図のIII−III線,IV−IV線及びV−
V線矢視断面図である。
FIG. 2 is a plan view of the separator 5, and FIGS. 3, 4, and 5 are III-III line, IV-IV line, and V- line of FIG. 2, respectively.
It is a sectional view taken along line V.

セパレータ5はステンレス又はNi/SUSのクラッド鋼の薄
板をプレス加工して成形されており、矩形状の平面形状
を有している。
The separator 5 is formed by pressing a thin plate of stainless steel or Ni / SUS clad steel and has a rectangular planar shape.

セパレータ5は、その中央部に、酸化ガス流路と燃料ガ
ス流路を表裏に形成する波状の流路部5fが形成され、
周囲に、面積の異なる上下の電解質タイル1a,1bの
周囲と接触してシールするためのシール用段部5a,5
bが形成される。また上記流路部5fの出入口側に位置
したセパレータ5の表裏には、酸化ガスと燃料ガスの流
出入室5rが形成される。さらに流出入室5rに位置し
て酸化ガスと燃料ガスをそれぞれ独立して給排するため
の給排気部5eが形成される。
The separator 5 is provided with a corrugated flow passage portion 5f at the center thereof, which forms an oxidizing gas passage and a fuel gas passage on the front and back sides.
Sealing step portions 5a, 5 for contacting and sealing the periphery of the upper and lower electrolyte tiles 1a, 1b having different areas.
b is formed. In addition, an inflow / outflow chamber 5r for the oxidizing gas and the fuel gas is formed on the front and back sides of the separator 5 located on the inlet / outlet side of the flow path portion 5f. Further, a supply / exhaust portion 5e is formed in the inflow / outflow chamber 5r for supplying / discharging the oxidizing gas and the fuel gas independently.

この給排気部5eは、第2図に示すように、矩形の相対
向する流出入室5rに沿って燃料ガスHの供給口8
(又は排気口)と酸化ガスOの供給口9(又は排気
口)とからなり、これらが交互に複数個設けられている
と共に積層方向で接合するように設けられる。
As shown in FIG. 2, the air supply / exhaust portion 5e is provided with a fuel gas H 2 supply port 8 along rectangular inflow / outflow chambers 5r facing each other.
(Or an exhaust port) and an oxidizing gas O 2 supply port 9 (or an exhaust port), and a plurality of these are provided alternately and are provided so as to be joined in the stacking direction.

セパレータ5の中心部の流路部5fは、第3図に示すよ
うに波状に折り返されており、この流路部5fの上側
(アノード3側)に燃料ガス流路が形成され、下側(カ
ソード2側)に酸化ガス流路が形成される。またセパレ
ータ5が裏返された時は、裏返された時の上側がアノー
ド3と接触して燃料ガス流路を形成し、裏返された時の
下側がカソード2に接触して酸化ガス流路を形成する。
As shown in FIG. 3, the flow passage portion 5f at the center of the separator 5 is folded back in a wave shape, and a fuel gas flow passage is formed on the upper side (anode 3 side) of this flow passage portion 5f and the lower side ( An oxidizing gas channel is formed on the cathode 2 side). When the separator 5 is turned upside down, the upper side when turned upside down makes contact with the anode 3 to form a fuel gas flow path, and the lower side when turned upside down contacts the cathode 2 to form an oxidizing gas flow path. To do.

また、流路部5fの出入口側の流出入室5rは、その上
側に燃料ガスの流出入室が形成され、下側に酸化ガスの
流出入室が形成される。燃料ガスの給排口8を通る燃料
ガスはセパレータ5の上側の燃料ガスの流出入室5rに
つながるように、また酸化ガスの通る給排口9は、セパ
レータ5の下側の酸化ガスの流出入室5rにつながるよ
うになっている。
Further, the inflow / outflow chamber 5r on the inlet / outlet side of the flow path portion 5f has a fuel gas inflow / outflow chamber formed on the upper side thereof and an oxidizing gas inflow / outflow chamber formed on the lower side thereof. The fuel gas passing through the fuel gas supply / discharge port 8 is connected to the fuel gas inflow / outflow chamber 5r above the separator 5, and the oxidant gas supply / discharge port 9 is connected to the oxidant gas inflow / outflow chamber below the separator 5. It is connected to 5r.

これを、第4〜7図で説明する。This will be described with reference to FIGS.

第4図に示すようにセパレータ5に形成される燃料ガス
の給排口8の周縁部は低くされ、面積の小さな電解質タ
イル1bに接触するようにされることで、その上側の面
積の大きな電解質タイル1aと空間が形成されるため燃
料ガスの流出入室5rが形成される。また裏返された時
も同様に、面積の小さな電解質タイル1bに接触し、そ
の上部に燃料ガスの流出入室5rを形成する。
As shown in FIG. 4, the peripheral portion of the fuel gas supply / discharge port 8 formed in the separator 5 is lowered so as to come into contact with the electrolyte tile 1b having a small area, and thus the electrolyte having a large area above the electrolyte tile 1b. Since the space is formed with the tile 1a, the fuel gas inflow / outflow chamber 5r is formed. Similarly, when it is turned upside down, it comes into contact with the electrolyte tile 1b having a small area, and the fuel gas inflow / outflow chamber 5r is formed above it.

第6図は、セパレータ5と電池ユニット11a,11b
に積層方向で接合した給排口8で形成される燃料ガスの
給排気部5eから燃料ガスが流入室(又は流出室)を通
って流路部5fの上部に形成される燃料ガス流路を流れ
る状態を示したものである。
FIG. 6 shows the separator 5 and the battery units 11a and 11b.
A fuel gas flow path formed in the upper part of the flow path portion 5f from the fuel gas supply / exhaust portion 5e formed by the supply / discharge port 8 joined in the stacking direction to the fuel gas passage (or the outflow chamber). It shows the flowing state.

また図5に示すようにセパレータ5に形成される酸化ガ
スの給排口9の周縁部は高くされて電解質タイル1aに
接触するよう設けられ、その下側の面積の小さな電解質
タイル1b間で、酸化ガスの流出入室5rを形成する。
またこのセパレータ5を裏返した時も同様に下側の面積
の小さな電解質タイル1b間で、酸化ガスの流出入室5
rを形成する。
Further, as shown in FIG. 5, the peripheral portion of the supply / discharge port 9 for the oxidizing gas formed in the separator 5 is provided so as to be in contact with the electrolyte tile 1a, and between the electrolyte tiles 1b having a small area below the electrolyte tile 1a, An inflow / outflow chamber 5r for the oxidizing gas is formed.
Also, when the separator 5 is turned upside down, the oxidizing gas inflow / outflow chamber 5 is likewise formed between the electrolyte tiles 1b having a small area on the lower side.
to form r.

第7図は、セパレータ5と電池ユニット11a,11b
に積層方向で接合した給排口9で形成される酸化ガスの
給排部5eから酸化ガスが流入室(又は流出室)を通っ
て流路部5fの下部に形成される酸化ガス流路を流れる
状態を示したものである。
FIG. 7 shows the separator 5 and the battery units 11a and 11b.
The oxidant gas is formed from the oxidant gas supply / discharge port 5e formed in the stacking direction to the oxidant gas flow path formed in the lower part of the flow path portion 5f through the inflow chamber (or the outflow chamber). It shows the flowing state.

このようなセパレータ5を電池ユニット毎に裏返して用
い、第1図に示す燃料電池6を構成する。上述したよう
に、面積の大きな電池ユニット11aのパンチメタル4
aの周囲にスペーサ7が積層され、その電池ユニット1
1aとスペーサ7上に第4図に示したセパレータ5が裏
返しされて重ねられる。このセパレータ5の外周の段部
5aは下方の電解質タイル1aと接合するように、また
内周の段部5bの平面部はスペーサ7上に位置し、その
段部5bの平面部上にパンチメタル4bで挟まれた面積
の小さな電池ユニット11bの電解質タイル1bの下側
周囲が接合するように重ねられる。さらにこの電池ユニ
ット11bに第4図に示した状態のセパレータ5が重ね
られ、そのスペーサ5の段部5bの平面部が、ユニット
11bの電解質タイル1bの上側周囲と接合し、その上
部にスペーサ7が重ねられると共にパンチメタル4aを
介して面積の大きな電池ユニット11aが重ねられ、そ
の電池ユニット11aの周囲の電解質タイル1aがセパ
レータ5(第4図)の周囲段部5aと接合され以下順次
これを繰り返して燃料電池6が構成される。
Such a separator 5 is turned upside down for each cell unit and used to form a fuel cell 6 shown in FIG. As described above, the punch metal 4 of the battery unit 11a having a large area is used.
Spacer 7 is laminated around a and battery unit 1
The separator 5 shown in FIG. 4 is turned upside down and overlaid on the la and the spacer 7. The step 5a on the outer circumference of the separator 5 is joined to the electrolyte tile 1a below, and the flat surface of the step 5b on the inner circumference is located on the spacer 7, and the punch metal is formed on the flat surface of the step 5b. The battery unit 11b having a small area sandwiched by 4b is stacked so that the lower periphery of the electrolyte tile 1b is joined. Further, the battery unit 11b is overlaid with the separator 5 in the state shown in FIG. 4, the flat portion of the stepped portion 5b of the spacer 5 is joined to the upper periphery of the electrolyte tile 1b of the unit 11b, and the spacer 7 is placed on the upper portion thereof. And the battery unit 11a having a large area is stacked via the punched metal 4a, and the electrolyte tile 1a around the battery unit 11a is joined to the peripheral step 5a of the separator 5 (FIG. 4). The fuel cell 6 is repeatedly formed.

以下、この燃料電池の発電作用について述べる。The power generation operation of this fuel cell will be described below.

第6図及び第7図はそれぞれ上記燃料電池の燃料ガス供
給口8付近の側断面図及び酸化ガス供給口9付近の側断
面図である。各供給口8及び9の開口端は第8図のよう
な座金10よって嵌合保持されている。
6 and 7 are a side sectional view in the vicinity of the fuel gas supply port 8 and a side sectional view in the vicinity of the oxidizing gas supply port 9 of the fuel cell, respectively. The open ends of the supply ports 8 and 9 are fitted and held by a washer 10 as shown in FIG.

まず、燃料ガスH及び酸化ガスOがそれぞれ供給口
8及び9から電池内に供給され、燃料電池の運転が開始
される。燃料ガスHは座金10の間隙を通って各セパ
レータ5の上側、すなわちアノード3側の燃料ガス流路
を流れ、酸化ガスOは同様にして各セパレータ5の下
側、すなわちカソード2側の酸化ガス流路を流れる。
First, the fuel gas H 2 and the oxidizing gas O 2 are supplied into the cell through the supply ports 8 and 9, respectively, and the operation of the fuel cell is started. The fuel gas H 2 flows through the gap of the washer 10 in the fuel gas flow path on the upper side of each separator 5, that is, on the anode 3 side, and the oxidizing gas O 2 is similarly on the lower side of each separator 5, that is, on the cathode 2 side. Flow through the oxidizing gas flow path.

そして、燃料ガスH及び酸化ガスOが各電池ユニッ
トにおいて反応し起電力が発生する。
Then, the fuel gas H 2 and the oxidizing gas O 2 react in each cell unit to generate an electromotive force.

この電池反応において、燃料ガスと酸化ガスは給排気部
5eや流路部5fからリークしようとするが、セパレー
タ5の内外のシール用段部5a,5bは、その上下の面
積の異る電解質タイル1a,1bと接触しているため確
実なシールが達成できる。
In this cell reaction, the fuel gas and the oxidizing gas try to leak from the air supply / exhaust portion 5e and the flow passage portion 5f, but the sealing step portions 5a and 5b inside and outside the separator 5 are different from each other in the electrolyte tile having different upper and lower areas. Since it is in contact with 1a and 1b, a reliable seal can be achieved.

[考案の効果] 以上説明したように本考案によれば、次の如き優れた効
果を発揮する。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

(1)セパレータを一枚の薄板から成形するので軽量化が
達成され、その結果燃料電池全体の重量を軽減すること
ができる。
(1) Since the separator is formed from a single thin plate, weight reduction is achieved, and as a result, the weight of the entire fuel cell can be reduced.

(2)接合加工や機械加工を必要とせずにプレス加工のみ
でセパレータを製造することができるので、製造コスト
が低減化されると共に製造工程が簡略化される。
(2) Since the separator can be manufactured only by pressing without the need for joining or machining, the manufacturing cost is reduced and the manufacturing process is simplified.

(3)セパレータを剛体ではなく薄板により構成するの
で、セパレータの取付け部に隙間を生じにくく、よって
ガスリークが防止される。
(3) Since the separator is composed of a thin plate rather than a rigid body, a gap is unlikely to be formed in the attachment portion of the separator, and thus gas leakage is prevented.

(4)セパレータの周囲にシール用段部を形成し、この段
部を上下の電解質タイルに同時に接触させることで確実
なシールが行える。
(4) A sealing step is formed around the separator, and the step can be brought into contact with the upper and lower electrolyte tiles at the same time to ensure reliable sealing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の燃料電池の一実施例を示す側断面図、
第2図は本考案におけるセパレータの示す平面図、第3
図,第4図及び第5図はそれぞれ第2図のIII−III線,
IV−IV線及びV−V線矢視断面図、第6図及び第7図は
それぞれ燃料電池内での燃料ガス及び酸化ガスの流れを
示す側断面図、第8図は燃料電池に用いられた座金の平
面図、第9図は従来例を示す側断面図、第10図及び第
11図は従来のセパレータを示す斜視図、第12図は第
2の従来例を示す側断面図、第13図は第12図のXIII
−XIII線矢視断面図である。 図中、1は電解質タイル、2はカソード、3はアノー
ド、5はセパレータ、5eは給排気部、5fは流路部、
5fは給排気室、7はスペーサ、11aは面積の大きな
燃料電池ユニット、11bは面積の小さな燃料電池ユニ
ットである。
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the fuel cell of the present invention,
FIG. 2 is a plan view showing a separator according to the present invention, and FIG.
Fig. 4, Fig. 5 and Fig. 5 are respectively III-III line of Fig. 2,
IV-IV line and V-V line sectional views, FIGS. 6 and 7 are side sectional views showing the flow of fuel gas and oxidizing gas in the fuel cell, and FIG. 8 is used for the fuel cell. FIG. 9 is a side sectional view showing a conventional example, FIG. 10 and FIG. 11 are perspective views showing a conventional separator, and FIG. 12 is a side sectional view showing a second conventional example. Figure 13 is XIII in Figure 12
FIG. 6 is a sectional view taken along the line XIII of FIG. In the figure, 1 is an electrolyte tile, 2 is a cathode, 3 is an anode, 5 is a separator, 5e is an air supply / exhaust section, 5f is a flow path section,
Reference numeral 5f is an air supply / exhaust chamber, 7 is a spacer, 11a is a fuel cell unit having a large area, and 11b is a fuel cell unit having a small area.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】電解質タイルを、そのタイルより面積の小
さなアノードとカソードで挟んで電池ユニットを形成
し、その電池ユニットの周囲にスペーサを介して順次積
層すると共に、その上下で対向するユニットの間に、そ
のユニット間を仕切ると共に表裏に燃料ガス流路と酸化
ガス流路を形成するセパレータを設けて多段に積層した
燃料電池において、上記電池ユニットの電解質タイルを
積層方向上下で面積を異ならせて大小の電池ユニットを
形成すると共に面積の大きな電解質タイルを上記スペー
サの外周より突出するように形成し、かつ面積の小さな
電解質タイルをスペーサの外周と略同じに形成し、上記
セパレータを一枚の薄板で形成し、そのセパレータの中
央部に、上下で対向する大小の電池ユニットのアノード
とカソードにそれぞれ接触する波状の流路部を形成し、
その流路部のカソード側に酸化ガス流路を形成すると共
にアノード側に燃料ガス流路を形成し、上記セパレータ
の周囲の内周側に、面積の小さな電解質タイルと上記ス
ペーサで挟まれる平面部を形成すると共に外周側に、面
積の大きな電解質タイルの周囲と接するシール用段部を
形成し、セパレータの上記流路部の両側に位置した部分
に、酸化ガス流路とつながる酸化ガス流出入室を形成す
ると共に燃料ガス流路とつながる燃料ガス流出入室を形
成し、さらに、上記流出入室に位置したセパレータ及び
大小の電池ユニットに、それぞれ積層方向で整合し、酸
化ガス流出入室とつながる酸化ガス給排口と燃料ガス流
出入室とつながる燃料ガス給排口とからなる給排気部を
形成したことを特徴とする燃料電池。
1. An electrolyte tile is sandwiched between an anode and a cathode having an area smaller than that of the tile to form a battery unit, and the battery unit is sequentially laminated around the battery unit with a spacer interposed between the units facing each other above and below. In a fuel cell in which a separator for forming a fuel gas flow channel and an oxidizing gas flow channel is provided on the front and back sides while partitioning the units, and the fuel cells are stacked in multiple stages, the area of the electrolyte tiles of the battery unit is different in the stacking direction. A large and small battery unit is formed, and an electrolyte tile having a large area is formed so as to protrude from the outer periphery of the spacer, and an electrolyte tile having a small area is formed substantially the same as the outer periphery of the spacer, and the separator is a thin plate. The separator is formed in the center of the separator, and the anode and cathode of the large and small battery units facing each other vertically are formed respectively. Forming a flow path of the wave to be contacted,
An oxidizing gas flow path is formed on the cathode side of the flow path part and a fuel gas flow path is formed on the anode side, and a flat surface portion sandwiched between the electrolyte tile having a small area and the spacer is formed on the inner peripheral side around the separator. On the outer peripheral side together with forming a sealing step portion in contact with the periphery of a large area electrolyte tile, in the portions located on both sides of the flow path portion of the separator, the oxidizing gas inflow and outflow chamber connected to the oxidizing gas flow path A fuel gas inflow / outflow chamber that is formed and connected to the fuel gas flow path is formed.Furthermore, the separator and the large and small battery units located in the inflow / outflow chamber are aligned in the stacking direction, respectively, and are connected to the oxidizing gas inflow / outflow chamber. A fuel cell, characterized in that a supply / exhaust portion comprising a fuel gas supply / discharge port connected to a port and a fuel gas inflow / outflow chamber is formed.
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