JPH07153472A - 燃料電池用集電板 - Google Patents

燃料電池用集電板

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JPH07153472A
JPH07153472A JP5297978A JP29797893A JPH07153472A JP H07153472 A JPH07153472 A JP H07153472A JP 5297978 A JP5297978 A JP 5297978A JP 29797893 A JP29797893 A JP 29797893A JP H07153472 A JPH07153472 A JP H07153472A
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Haruhiko Hirata
東彦 平田
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

(57)【要約】 【目的】 起電部での一様なガス流量の確保が可能な燃
料電池用の集電板の提供を目的とする。 【構成】 導電性金属平板を折り曲げ凹凸面9a,9b化し
て、この凹面領域9aもしくは凸面領域9bをガス流路とす
る燃料電池用集電板9であって、前記ガス流路を成す凹
領域領域9aもしくは凸面領域9bの側壁部と上面との折り
曲げ線に対して斜交する切り込み線9cが形設され、前記
折り曲げにより切り込み線部9cに形成されたガス支流路
を成す開口部9dを備えていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、積層構成される燃料
電池用集電板に係り、特にガス通流の性能向上を図った
集電板に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、燃料電池は、燃料および
酸化剤のもつ化学ポテンシャルと、それらの反応による
生成物のもつ化学ポテンシャルとの差のうち、ギブス自
由エネルギー分を直接電気エネルギーに変換するシステ
ムである。そして、この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、たとえば溶融炭酸塩など
から成る電解質板(層)を挟んで、両主面側に一対の電
極(アノード電極、カソード電極)を配設するととも
に、前記両電極側から酸化剤ガスと燃料ガスとを分けて
供給・接触させ、電解質板中のイオン移動を仲立ちとし
た電池反応を進め、電解質板中のイオンの流れを電池外
部に取り出し、起電力として得ることを基本構成として
いる。
【0003】しかしながら、前記単位燃料電池では、得
られる起電力が高々 1Vにも満たない低い値のため、高
出力の発電システムとしての利用においては、大容量化
に当たって、単位燃料電池面積の増大(たとえば1m×1
m)と、単位燃料電池複数個(たとえば数10〜 100個程
度)を直列に積層して、燃料電池積層体を構成し、起電
部温度を 600〜 700℃程度の高温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4は、前記位燃料電池積層体の要部構造
を展開して斜視的に、また図5は前記燃料電池積層体の
要部構造を断面的にそれぞれ示したもので、電解質板
(層)1の両主面に、アノード電極2aおよびカソード電
極2bを配設して成る単位燃料電池3間に、それぞれ集電
板4a,4bを介して、セパレータ部材5a,5b,5c(セパレ
ータ5を形成)を配設し、かつ電気絶縁性を有するマニ
ホールドリング(たとえばセラミック製)6を所要のセ
パレータ5に対し気密に接続する形に、マニホールド部
を形成しながら積層した構成を成している。ここで、前
記セパレータ5は、加工性,耐熱性,電解質に対する耐
蝕性などの要求から、一般的にステンレス鋼製であり、
通常、セパレータ部材5aにて仕切られ、一方の面側が第
1の単位燃料電池3の燃料系ガス流路7a(もしくは酸化
剤系ガス流路7b)、他方の面側が第2の単位燃料電池
3′の酸化剤系ガス流路7b(もしくは燃料系ガス流路7
a)を成すように区分する構成をなしている。また、前
記のセパレータ5は、積層方向の燃料系ガス流路もしく
は酸化剤系ガス流路としての機能を兼ねマニホールドリ
ング6に連接する貫通孔8が厚さ方向に設けられてい
る。なお、前記各セパレータ5同士が機械的な接触によ
って、電気的に短絡してはならないので、これらと機械
的に接続するマニホールドリング6には、電気絶縁性が
要求される。つまり、マニホールドリング6は、一般的
には絶縁性のセラミック製であるが、金属などを基気体
とし、表面を絶縁処理したものであってもよい。
【0005】そして、前記構成の積層型燃料電池におい
ては、起電に必要な燃料系ガスおよび酸化剤系ガスの供
給は、単位燃料電池3,3′の積層方向と、単位燃料電
池3,3′面内方向について行う必要があり、積層方向
にはマニホールドリング6、単位燃料電池3,3′の面
内方向にはセパレータ5が形成しているガス流路によっ
て、所要のガス供給が行われる。前記面内方向へのガス
供給において、集電板4a,4bは、ガス流路の確保と同時
に単位燃料電池3,3′で発生した電流を積層方向に取
り出す役割を果たす。したがって、集電板4a,4bは導電
可能な金属、たとえばステンレス鋼などで形成され、ガ
ス通流が可能な構造にされている。
【0006】図6および図7は、従来用いられている集
電板4a,4bの構造を示すもので、図6は斜視図、図7は
図6のA方向矢視の側断面図である。この集電板4a(4
b)は、ステンレス鋼平板をたとえばジグザク状に折り
曲げて、ほぼ一定の間隔で上面(平面)的にジグザグし
た突起部4a′(4b′)を形成することにより、図7に示
すように一定方向に開口部4a″(4b″)を具備させ、一
定方向に(図6中のx方向に)、容易にガス通流が可能
になっている。つまり、一定方向xには起電に関与する
もしくは関与したガスは容易に流れるが、この一定方向
xと直交する方向yについては開口がないため、図7中
のy方向へのガス通流はなくなるか、または著しく妨げ
られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に、燃料電池にお
いては起電部全域で、できる限り一様な電極反応を起こ
させることによって、電池の性能のみならず寿命も向上
する。また、電極反応は燃料系ガスおよび酸化剤系ガス
の流量に支配されており、一様な電極反応を起こさせる
ためには、起電部全域に亘ってできる限り一様なガス流
量を確保する必要がある。しかし、前述のように、従来
の集電板4a,4bではガス通流がはほぼ一方向に限られて
いるため、起電部の一部でガス流量の不足が生じ易く、
また実際にガス流量の不足を生じた場合、他の部分から
の流れ込みによって、ガス流量の不足を補うことができ
ない。つまり、アノード電極2a側もしくはカソード電極
2b側に、全体的に所要量のガスを一様な流量で流すこと
が難しいため、いわゆる起電部での発電機能が十分に発
揮されない場合が起こり、発電効率が損なわれ易いとい
う不都合、あるいは燃料電池の寿命が損なわれるという
問題を抱えている。
【0008】この発明は、上記問題に対処してなされた
もので、起電部での一様なガス流量の確保が可能な燃料
電池用の集電板の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る燃料電池
用集電板は、導電性金属平板を折り曲げ凹凸面化して、
この凹面領域もしくは凸面領域をガス流路とする燃料電
池用集電板であって、前記ガス流路を成す凹領域領域も
しくは凸面領域の側壁部と上面との折り曲げ線に対して
斜交する切り込み線が形設され、前記折り曲げにより切
り込み線部に形成されたガス支流路を成す開口部を備え
ていることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明に係る燃料電池用集電板は、ガス流路を
成す凹凸面化のための折り曲げ線に対し、斜交する形
(直角以外の角度を有する形)の切り込み部を形設・配
置した構成を採ることにより、折り曲げ線に沿った方向
のガス通流のみならず、折り曲げ線に直交する方向への
ガス通流も容易に行われる。したがって、起電部の一部
においてガス流量の不足が生じても、他の部分からの流
れ込みによってこれを補うことが可能となり、起電部に
おけるガス流の一様化が容易、かつ確実に図られ、燃料
電池の性能、寿命の向上が図られる。
【0011】
【実施例】以下、図1〜図3を参照して本発明の実施例
を説明する。
【0012】図1は本発明の一実施例の燃料電池用集電
板の構成例の要部を示す斜視図、図2は導電性金属平板
を折り曲げ、燃料電池用集電板を形成する実施態様を模
式的に示す平面図、図3は図1のB−B線に沿った断面
図である。
【0013】本発明は、導電性金属平板、たとえばステ
ンレス鋼平板10を折り曲げ、たとえばジグザグ状に凹凸
9a,9b化して、この凹面領域9a(もしくは凸面領域9b)
をガス流路とする燃料電池用集電板9であって、前記凹
凸面9a,9bの側壁部と上面とりに折り曲げ線に対して斜
交する形の切込み線9cを形設した構成を成している。す
なわち、本発明に係る燃料電池用集電板9は、前記切込
み線9cを形設した折り曲げ線に沿って折り曲げたとき、
前記切り込み線部に形成されるガス支流路9dを成す開口
部を備えた構成を成している。
【0014】そして、この燃料電池用集電板9は、次の
ようにして製造ないし形成し得る。すなわち、図2に実
施態様を模式的に示すごとく、たとえばステンレス鋼平
板10を用意し、このステンレス鋼平板10に、前記凹凸面
9a,9b化用の折り曲げ線 10a, 10a′を位置決め設定す
るとともに、この折り曲げ線 10aに対して斜めの角度有
する(斜交する)切り込み線 10bを設け、凸面9b化のた
めの立上がり折り曲げ線部 10a、凸面の上面を形成する
折り曲げ線部 10a′で、それぞれ折り曲げることにより
形成される。つまり、前記のごとく、折り曲げ線 10aの
所定位置に、切り込み線 10bを設けた後、ジグザグ状の
突起部(凸面化)9bを形成するため、所定位置の折り曲
げを行うと、前記切り込み線 10bに沿って側壁部が部分
的に開口して、突起部(凸面化)9b内を流れるガスが、
前記開口部9dを介して他の突起部(凸面化)9b側に連通
し、ガス流路(ガス支流路)としての機能を備えた集電
板9が得られる。
【0015】上記のごとく設定された折り曲げ線 10a,
10a′に沿って折り曲げ形成された突起部ないし凹凸面
部9a,9bは、前記図1に示すように、折り曲げ部 10a,
10a′および切込み線9cによる開口部9dとから形成され
ている。つまり、図1中のx方向には、図3に示すよう
な開口部9dを有するので容易に所要のガス流通が行わ
れ、一方凹凸面部9a,9bの側壁部(図1中のy方向)に
は、ガス流通が可能な切開口部9dが形成されるため、y
方向へのガス通流も容易になる。
【0016】このように、本発明に係る燃料電池用集電
板9においては、x方向のみならず、y方向へガス通流
が容易になるため、たとえば、x方向をガスの主流方向
とした場合に、起電部の一部でガス流量の不足が生じた
場合でも、主流方向に対して直角方向を成すy方向から
のガスの流れ込みによって不足分が補われ、ガス流量の
均一化が図れる。そして、この燃料電池用集電板9の構
成においては、折り曲げ線に対して直角以外の角度の切
り込み線 9c を施し、この切り込み線9cを基点として、
開口部9dが設けられており、前記切り込み線 9c の折り
曲げ線 に対する角度は、直角以外ならばいずれをも選
択できる。
【0017】なお、上記実施例では、集電板の材質とし
てステンレス鋼を例に説明したが、他の多くの導電性材
料を用いても、同様の効果を得ることができる。また、
突起部ないし凹凸面部を折り曲げによって形成するに当
たり、ガス流路の厚さを決定する突起部ないし凹凸面部
の高さを任意に選択することが可能であり、ガス流路の
圧力損失低減なども容易に図り得る。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る燃料
電池用集電板よれば、燃料電池の起電部で一様なガス流
を得ることが可能となり、これによって燃料電池の性
能、寿命を高めることができる。つまり、燃料電池の長
寿命化および高性能化などを容易に図り得るので、実用
上多くの利点をもたらすものといえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料電池用集電板の構成例の要部
を示す斜視図。
【図2】本発明に係る燃料電池用集電板の製造例におけ
る折り曲げ加工の実施態様を模式的に示す要部の平面
図。
【図3】図1のB−B線に沿った断面図。
【図4】従来の燃料電池の要部構成を展開して示す斜視
図。
【図5】従来の燃料電池要部構成を示す断面図。
【図6】従来の燃料電池用集電板の構成要部を示す斜視
図。
【図7】図6のA方向矢視の側断面図。
【符号の説明】
1…電解質板(層) 2a…アノード電極 2b…カソ
ード電極 3,3′…単位燃料電池 4a,4b,9…
集電板 4a′,4b′,9a,9b…凹凸面(突起部)
4a″,4b″,9d…開口部 5…セパレータ 5a,5
b,5c…セパレータ部材 6…マニホールドリング
7a,7b…ガス流路 8…貫通孔 9c, 10b…切り
込み線 9d…折り曲げにより切り込み線部が形成する
開口部 10…ステンレス鋼平板 10a, 10a′…折り曲げ線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性金属平板を折り曲げ凹凸面化し
    て、この凹面領域もしくは凸面領域をガス流路とする燃
    料電池用集電板であって、 前記ガス流路を成す凹領域領域もしくは凸面領域の側壁
    部と上面との折り曲げ線に対して斜交する切り込み線が
    形設され、前記折り曲げより切り込み線部に形成された
    ガス支流路を成す開口部を備えていることを特徴とする
    燃料電池用集電板。
JP5297978A 1993-11-29 1993-11-29 燃料電池用集電板 Withdrawn JPH07153472A (ja)

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