JPH0660903A - 燃料電池用中間ホルダー - Google Patents

燃料電池用中間ホルダー

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JPH0660903A
JPH0660903A JP4235200A JP23520092A JPH0660903A JP H0660903 A JPH0660903 A JP H0660903A JP 4235200 A JP4235200 A JP 4235200A JP 23520092 A JP23520092 A JP 23520092A JP H0660903 A JPH0660903 A JP H0660903A
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三生 大坪
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料電池のガス流配性能を向上させ、且つ上
下の温度差をなくし熱変形を防止する。 【構成】 厚板を用いて中間ホルダー本体20とする。
中間ホルダー本体20の周辺部一側と他側に、酸化ガス
及び燃料ガスの各給排用マニホールド7,9及び8,1
0を設ける。各給排用マニホールド7,9、8,10に
ヘッダー21,22、23,24をそれぞれ接続させ
る。中間ホルダー本体20の中央部に複数のヒータピン
穴30を平行に並べて設ける。このヒータピン穴30に
ヒータピン29を挿入し、中間ホルダー本体20を加熱
できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃料の有する化学エネル
ギーを電気エネルギーに変換させるエネルギー部門で用
いる燃料電池を構成するためのセルを多層に積層すると
きに用いる中間ホルダーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】燃料電池のうち、溶融炭酸塩型燃料電池
は、図3に一例を示す如く、電解質として溶融炭酸塩を
多孔質物質にしみ込ませてなる電解質板1を、カソード
(酸素極)2とアノード(燃料極)3の両電極で両面か
ら挟み、カソード2側には酸化ガスOGを供給すると共
にアノード3側に燃料ガスFGを供給するようにしたも
のを1セルCとし、各セルCをセパレータ4を介し積層
してスタックとするようにしてある。5は電極位置とな
る中央部分を切り抜いて周辺部のみとしたマスク板、6
は電極を均一に電解質板1に接触させるために用いてい
るパンチ板である。
【0003】又、上記溶融炭酸塩型燃料電池において内
部マニホールド型のものは、図3に示す如く、電解質板
1、マスク板5及びセパレータ4の周辺部一側に、酸化
ガスOGの供給用マニホールド7と燃料ガスFGの供給
用マニホールド8を設けると共に、反対側の周辺部に酸
化ガスOGの排出用マニホールド9と燃料ガスFGの排
出用マニホールド10を設け、セパレータ4の表裏両面
に形成されているガス通路11に沿い酸化ガスOGと燃
料ガスFGが平行流で流されるようにしてある。
【0004】かかる構成の燃料電池で高出力が得られる
ようにするために、セルCの積層数を多くして高積層化
を図ろうとする場合には、図4に示す如く、上下のホル
ダー12と13で挾持させた状態の高積層のスタックS
を下部ボルスタ15上に載置させ、上部ホルダー12上
には、燃料電池の組立て後に行う含浸処理時にスタック
Sの大きな収縮量に追従させるよう大きな伸び量を有す
る金属製のベローズ16を載せて、その上に上部ボルス
タ14を配置し、上下のボルスタ14,15同士を締付
ロッド17、ナット18にて締め付けることによりベロ
ーズ16を介してスタックSに所定の締付力を付与させ
るようにするのが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図4のよう
に高積層とした燃料電池の場合、セルの積層段数が高く
なると、上層部と下層部とで締付面圧がスタックS自体
の自重で異なり、下層部では締付面圧が高くなって電極
のクリープ現象が激しくなって来て電池の寿命に悪影響
を与えることになると共に、各段のセルへのガスの流配
が不均一になって電池性能の不均等を招く、等の問題が
出て来るおそれがある。
【0006】そこで、本発明は、スタックの高積層化に
伴い発生する上述の問題を解消するためにスタックの中
間部に配置してこの中間ホルダーを支持することで上層
部と下層部との締付面圧の差を少なくできるようにする
と共に、上下間のセルにおける流量配分性能を向上さ
せ、燃料電池の運転開始前に行う脱脂、含浸のための昇
温を助けることができるようにした中間ホルダーを提供
しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、厚板とした中間ホルダー本体の周辺部の
一側と他側に、内部マニホールド型の燃料電池の周辺部
の一側と他側に設けられている酸化ガスと燃料ガスの各
給排用マニホールドに連通し得るよう、酸化ガスと燃料
ガスの各給排用マニホールドを設け、且つ該酸化ガスの
給排用マニホールドと燃料ガスの給排用マニホールド
に、各々酸化ガスの供給側及び排出側のヘッダーと燃料
ガスの供給側と排出側のヘッダーとを接続し、更に、マ
ニホールド位置よりも内側位置で且つ厚さ方向の中央部
に複数本のヒータピンを挿入配置してなる構成とする。
【0008】
【作用】中間ホルダーを厚板とすることでスタックの自
重を支持でき、この中間ホルダーを境にしてスタックを
上下に分割して支持することとなるため、スタックの上
層部と下層部の締付面圧の差を小さくすることができ、
且つ中間ホルダーから上下のスタックへガスを給排させ
ることから、ガスの流配の不均一を解消することができ
る。又、脱脂、含浸時の電池内の温度上昇をヒータによ
る加熱で助けることができ、この際、ヒータピンの挿入
位置が厚さ方向(上下方向)の中央部であるため、上下
方向に対称的に昇温でき、中間ホルダー自体の変形の防
止が図れる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0010】図1及び図2は本発明の一実施例を示すも
ので、図3及び図4に示してある例と同様に、電解質板
1をカソード2とアノード3の両電極で両面から挾持し
てなるセルをセパレータ4を介し多層に積層して構成さ
れているスタックSの中間位置に挟み込んでスタックを
上部スタックS1と下部スタックS2に分けて支持させ
るようにする本発明の中間ホルダー19を、下記の構成
とする。
【0011】すなわち、厚板を矩形状に成形してなる中
間ホルダー本体20の周辺部一側に、酸化ガスの供給用
マニホールド7と燃料ガスの供給用マニホールド8を交
互に並べて設けると共に、周辺部の他側に、酸化ガスの
排出用マニホールド9と燃料ガスの排出用マニホールド
10を交互に並べて設け、上記酸化ガスの各供給用マニ
ホールド7と各排出用マニホールド9は、別々に配して
ある酸化ガスの供給側ヘッダー21と排出側ヘッダー2
2に各々連絡流路25と26を介して接続し、又、上記
燃料ガスの各供給用マニホールド8と各排出用マニホー
ルド10は、同じく別々に配してある燃料ガスの供給側
ヘッダー23と排出側ヘッダー24に各連絡流路27と
28を介して接続し、各供給側ヘッダー21,23から
供給された酸化ガス及び燃料ガスは、上記供給用マニホ
ールド7及び8から中間ホルダー本体20の上下両側に
分配されるようにし、一方、排出側では、中間ホルダー
本体20の上下両側から酸化ガスと燃料ガスが各々の排
出用マニホールド9と10に入り、各々排出側ヘッダー
22,24へ導かれるようにする。
【0012】又、上記中間ホルダー本体20の中央部、
すなわち、スタックS1,S2の中央部の電池反応部に
対応する範囲には、昇温のためのヒータピン29を挿入
できるようにする。ヒータピン29の挿入位置は、中間
ホルダー本体20の厚さ方向の中央部分に、幅方向へ複
数のヒータピン穴30を平行に穿設し、該各ヒータピン
穴30にヒータピン29を挿入し、上下方向へ対称的に
伝熱されて中間ホルダー本体20が熱変形するのを防止
できるようにする。
【0013】上記のようにして構成された本発明の中間
ホルダー19を使用するときは、図2に一例を示す如
く、中間ホルダー19を脚31付きとして床上に固定で
きるようにし、中間ホルダー19を挟んで上下両側に、
分割した上部スタックS1と下部スタックS2を、図3
に示す如き周辺部の各マニホールド7,8,9,10が
中間ホルダー19の各マニホールド7,8,9,10に
合致するように配置し、上部スタックS1上には、上部
ホルダー12、金属製ベローズ16、上部ボルスタ14
を順に載置して、中間ホルダー19に固定した締付ロッ
ド17aとナット18にて締付力を与えるようにし、下
部スタックS2も同様に、下部ホルダー13、ベローズ
16を介し下部ボルスタ15を締付ロッド17bとナッ
ト18にて締付けることにより締付力を与えるようにす
る。
【0014】図2のように中間ホルダー19をスタック
S1とS2の間に置いて、両スタックS1,S2を中間
ホルダー19に支持させた状態に組立てられると、燃料
電池の運転開始前に、各スタックS1,S2における各
セルの電解質板1を製造するときに添加された有機物を
除去する脱脂処理と、電解質板1に炭酸塩を溶融させて
しみ込ませる含浸処理とが行われる。かかる脱脂、含浸
処理は、電池内に不活性ガス等を流しながら電池内を昇
温させて行うが、中間ホルダー19の中央位置に配置し
たヒータにより上下のスタックS1,S2を昇温させる
ことができるので、初期の脱脂、含浸のための昇温の助
けをヒータにより行わせることができる。この際、ヒー
タピン29は中間ホルダー19の中央部にあるので、熱
の伝達は上下対称的に行われる結果、上下で温度差がつ
かず、中間ホルダー19自体を熱変形させるおそれがな
くなる。
【0015】燃料電池の運転が開始されると、酸化ガス
及び燃料ガスを各スタックS1,S2の供給用マニホー
ルド7,8(図3参照)に導いてカソード2側及びアノ
ード3側に供給させるようにするが、中間ホルダー19
に酸化ガス及び燃料ガスの各給排用マニホールド7,
8,9,10が設けてあり、且つこれらがそれぞれ供給
側及び排出側のヘッダー21,23及び22,24に接
続されているため、中間ホルダー19から上部スタック
S1及び下部スタックS2へガスの給排を行うことがで
き、上下スタックS1,S2のいずれか一方から他方へ
ガスの給排を行わせる場合に比して、ガスの流配性能を
向上させることができる。この場合、各連絡流路25,
26,27,28の径を変えることにより流配性能のコ
ントロールが可能となる。
【0016】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、たとえば、ヘッダー21,22,2
3,24をすべて中間ホルダー本体20の外側に配して
連絡流路25,26,27,28でつないだ場合を例示
したが、中間ホルダー本体20の周辺部の内部に孔をあ
けてこれをヘッダーとして用いるようにしてもよいこ
と、又、本発明の中間ホルダーを上下のホルダーとして
用いるようにしてもよいこと、更に、中間ホルダーの支
持を脚31を用いず締付ロッド17bを用いてもよいこ
と、更に又、中間ホルダーを支持せず、締付ロッドを中
間ホルダー部で固定しないで下部の締付ベローズ16を
なくした構造としてもよいこと、その他本発明の要旨を
逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
【0017】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の燃料電池用中
間ホルダーによれば、内部マニホールド型燃料電池の高
積層セルスタックの中間に位置し、且つ中間から上下の
スタックにガスの給排を行わせるように酸化ガス及び燃
料ガスの給排用マニホールドを設けているので、スタッ
クの上層部と下層部の締付面圧の差を半減もしくは更に
小さくすることができて、下層部でもガスを均等に流す
ことができると共に、中間ホルダーから上下のスタック
へガスの供給を行わせることから流配性能の向上が図
れ、電池性能のより均等な維持が可能となり、更に、中
央部にヒータピンが挿入配置してあって、スタックの加
熱ができるようにしてあるため、燃料電池組立て後、脱
脂、含浸のための昇温に用いることができ、しかもヒー
タピンは中央部にあることから、上下に温度差がつくこ
とがなく、熱変形の防止が図れる、等の優れた効果を奏
し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料電池用中間ホルダーの一実施例を
示す平面図である。
【図2】本発明の燃料電池用中間ホルダーを用いてスタ
ックを支持している状態を示す概略側面図である。
【図3】燃料電池の一部を分解して示す斜視図である。
【図4】高積層した燃料電池を締め付けている状態を示
す概略側面図である。
【符号の説明】
7 酸化ガス供給用マニホールド 8 燃料ガス供給用マニホールド 9 酸化ガス排出用マニホールド 10 燃料ガス排出用マニホールド 19 中間ホルダー 20 中間ホルダー本体 21 酸化ガスの供給側ヘッダー 22 酸化ガスの排出側ヘッダー 23 燃料ガスの供給側ヘッダー 24 燃料ガスの排出側ヘッダー 25,26,27,28 連絡流路 29 ヒータピン S1 上部スタック S2 下部スタック

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 厚板とした中間ホルダー本体の周辺部の
    一側と他側に、内部マニホールド型の燃料電池の周辺部
    の一側と他側に設けられている酸化ガスと燃料ガスの各
    給排用マニホールドに連通し得るよう、酸化ガスと燃料
    ガスの各給排用マニホールドを設け、且つ該酸化ガスの
    給排用マニホールドと燃料ガスの給排用マニホールド
    に、各々酸化ガスの供給側及び排出側のヘッダーと燃料
    ガスの供給側と排出側のヘッダーとを接続し、更に、マ
    ニホールド位置よりも内側位置で且つ厚さ方向の中央部
    に複数本のヒータピンを挿入配置してなることを特徴と
    する燃料電池用中間ホルダー。
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WO2002054519A1 (fr) 2000-12-28 2002-07-11 Mitsubishi Materials Corporation Module de pile a combustible et structure pour l'alimentation en gaz de cette pile a combustible
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