JPH07153473A - Layered fuel cell - Google Patents

Layered fuel cell

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JPH07153473A
JPH07153473A JP5300227A JP30022793A JPH07153473A JP H07153473 A JPH07153473 A JP H07153473A JP 5300227 A JP5300227 A JP 5300227A JP 30022793 A JP30022793 A JP 30022793A JP H07153473 A JPH07153473 A JP H07153473A
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anode electrode
separator
electrolyte matrix
electrode
fuel cell
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隆雄 中垣
Kenji Murata
謙二 村田
Haruhiko Hirata
東彦 平田
Kenji Isobe
賢司 磯部
Tooru Kaiji
徹 海治
Yoichi Seta
曜一 瀬田
Yasushi Shimizu
康 清水
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Abstract

PURPOSE:To provide a layered fuel cell surely having a long life and capable of outputting stable performance by resolving the cross leak of the reaction gas used for power generation, or avoiding the occurrence of combustion caused by the cross leak. CONSTITUTION:This layered fuel cell is provided with a power generating mechanism layered and arranged in turn with a unit cell sandwiched with an electrolyte matrix by a fuel electrode and an oxidant electrode and a separator for guiding the fuel gas to the fuel electrode and the oxidant gas to an oxidant electrode respectively. The cross leak of the reaction gas used for power generation and the occurrence of the combustion caused by the cross leak are avoided, and a means invariably outputting the stable performance and having a long life is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電解質マトリックスを
アノード電極およびカソード電極で挟んだ構成を採る単
位電池と、前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電
極に酸化剤ガスをそれぞれ隔てて導くセパレータとを交
互に積層した構成で、所要の起電に作用する反応ガスの
クロスリークを確実に解消し、あるいはクロスリークに
伴う燃焼の発生などを回避して、長寿命でかつ安定した
性能を出力することを可能とした積層型燃料電池に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a unit cell having an electrolyte matrix sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and a separator for guiding a fuel gas to the anode electrode and an oxidant gas to the cathode electrode. By alternately stacking, the cross-leak of the reaction gas that acts on the required electromotive force is reliably eliminated, or the occurrence of combustion due to the cross-leak is avoided, and long-life and stable performance is output. The present invention relates to a laminated fuel cell that makes it possible.

【０００２】[0002]

【従来の技術】燃料電池は電極上で生じる電気化学的反
応で化学エネルギーを直接電気出力に変換する発電方式
であり、この反応を行わせるには、燃料ガスおよび酸化
剤ガスを、電解質マトリックスを挟んで対向配置した燃
料電極と酸化剤（空気）電極に、それぞれ分けて供給し
なければならない。こういった観点から、アノード電極
（燃料電極）、電解質マトリックスおよびカソード電極
（酸化剤電極）から成る単位電池を複数個積層して、積
層型燃料電池を構成する場合、単位電池の間に単位電池
同士を電気的に直列に接続する機能を併せもつセパレー
タが介装されている。2. Description of the Related Art A fuel cell is a power generation system in which chemical energy is directly converted into an electric output by an electrochemical reaction occurring on an electrode. To carry out this reaction, a fuel gas, an oxidant gas, and an electrolyte matrix are used. It is necessary to separately supply the fuel electrode and the oxidizer (air) electrode, which are arranged to face each other with the sandwiching therebetween. From this point of view, when stacking a plurality of unit cells including an anode electrode (fuel electrode), an electrolyte matrix and a cathode electrode (oxidizer electrode) to form a stacked fuel cell, the unit cells are placed between the unit cells. A separator having a function of electrically connecting them in series is also interposed.

【０００３】図18は積層型燃料電池の要部構成を展開し
て示す斜視図であり、また図19は図20のＡ−Ａ線に沿っ
て２個の単位電池を積層したときの構成を示す断面図で
ある。ここで、単位電池１は電解質マトリックス２と、
その両面に密着して配置されるアノード電極３およびカ
ソード電極４とから構成されている。また、セパレータ
５は、インターコネクタ６，アノードエッジ板７，カソ
ードエッジ板８，アノード集電板９，カソード集電板10
から成り、かつ単位電池１に密着して配設され、アノー
ド電極３側にに燃料ガスを、カソード電極４側に酸化剤
ガスを導く構成を採っている。FIG. 18 is an exploded perspective view showing the structure of the main part of a stacked fuel cell, and FIG. 19 shows the structure when two unit cells are stacked along the line AA of FIG. It is sectional drawing shown. Here, the unit battery 1 includes an electrolyte matrix 2 and
It is composed of an anode electrode 3 and a cathode electrode 4 which are arranged in close contact with both surfaces thereof. The separator 5 includes an interconnector 6, an anode edge plate 7, a cathode edge plate 8, an anode current collector plate 9, and a cathode current collector plate 10.
And is disposed in close contact with the unit cell 1 and has a configuration in which the fuel gas is guided to the anode electrode 3 side and the oxidant gas is guided to the cathode electrode 4 side.

【０００４】ところで、インターコネクタ６は燃料ガス
と酸化剤ガスとを隔て、両面側のエッジ板７，８ととも
に、それぞれのガス流路11，12を形成するものである。
また、両集電板９，10は、単位電池１に発生する電気を
単位電池１の外へ導くとともに、単位電池１をほぼ均等
な力で支持し、アノード電極３側およびカソード電極４
側に、それぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスを導くガス流
路11，12を形成している。そして、これら集電板９，10
は、アノード電極２およびカソード電極４にそれぞれ密
着する集電部分（集電板）と、対応するガスの流路11，
12を確保ながら集電部分を支持する部分（集電板サポー
ト）とに分けられていることもある。By the way, the interconnector 6 separates the fuel gas and the oxidant gas and forms the respective gas flow paths 11 and 12 together with the edge plates 7 and 8 on both sides.
Further, both current collecting plates 9 and 10 guide electricity generated in the unit battery 1 to the outside of the unit battery 1 and support the unit battery 1 with a substantially equal force, so that the anode electrode 3 side and the cathode electrode 4 are supported.
Gas flow paths 11 and 12 for guiding the fuel gas and the oxidant gas are formed on the sides, respectively. And these collector plates 9, 10
Is a current collecting portion (current collecting plate) that is in close contact with the anode electrode 2 and the cathode electrode 4, respectively, and the corresponding gas flow paths 11,
It may be divided into a part that supports the current collecting part while securing 12 (collector support).

【０００５】また、単位電池１とセパレータ５との接触
・対接構造にはいろいろあるが、一般的には図19で例示
するように、アノード電極３はアノード集電板９に、カ
ソード電極４はカソード集電板10にそれぞれ密着し、さ
らに、電解質マトリックス２がアノードエッジ板７およ
びカソードエッジ板８で挟まれて密着した構成を成して
いる。したがって、単位電池１を構成する部品のうち
で、電解質マトリックス２は、アノード電極３およびカ
ソード電極４よりも一回り大きく形成されている。 こ
のように、単位電池１とセパレータ５などとを交互に積
み重ね、燃料電池として発電に供されるが、このとき、
燃料ガスおよび酸化剤ガスは、マニホールド側に連接す
る燃料ガス流路11および酸化剤ガス流路12を介して、ア
ノード電極３とカソード電極４にそれぞれ供給される。
一方、上記マニホールドにおいては、隣接する上下のセ
パレータ５同士が、マニホールドリング13により気密に
接続されている。ここで、マニホールドリング13は、上
下接続部の間で電気絶縁性を有しており、ときには電解
質マトリックス２が、マニホールドまで延長してマニホ
ールドリング13と同等の機能を兼ねている場合もある。Although there are various contact / contact structures between the unit cells 1 and the separators 5, generally, as illustrated in FIG. 19, the anode electrode 3 is provided on the anode current collector 9 and the cathode electrode 4 is provided. Are in close contact with the cathode current collector plate 10, respectively, and the electrolyte matrix 2 is sandwiched between the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 and in close contact therewith. Therefore, among the components constituting the unit battery 1, the electrolyte matrix 2 is formed to be slightly larger than the anode electrode 3 and the cathode electrode 4. In this way, the unit cells 1 and the separators 5 and the like are alternately stacked and used as a fuel cell for power generation.
The fuel gas and the oxidant gas are supplied to the anode electrode 3 and the cathode electrode 4, respectively, through a fuel gas channel 11 and an oxidant gas channel 12 that are connected to the manifold side.
On the other hand, in the above-mentioned manifold, the adjacent upper and lower separators 5 are airtightly connected by the manifold ring 13. Here, the manifold ring 13 has an electrical insulating property between the upper and lower connecting portions, and the electrolyte matrix 2 sometimes extends to the manifold and has the same function as the manifold ring 13.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、燃料
電池の構成において、セパレータ部分の中央部において
は、２枚のインターコネクタ６間に、アノード集電板
９、アノード電極３、電解質マトリックス２、カソード
電極４およびカソード集電板10が介装されているのに対
して、その周縁部においては、２枚のインターコネクタ
６間にアノードエッジ板７、電解質マトリックス２、カ
ソードエッジ板８が介装されている。さらに、マニホー
ルドにおいては、アノードエッジ板７，マニホールドリ
ング13，カソードエッジ板８が介装される。したがっ
て、単位電池１とセパレータ５とを交互に積層して組み
立てたとき、以下に述べるような不都合が生じる。As described above, in the structure of the fuel cell, the anode current collector plate 9, the anode electrode 3, the electrolyte matrix 2 are provided between the two interconnectors 6 in the central portion of the separator portion. While the cathode electrode 4 and the cathode current collector plate 10 are interposed, the anode edge plate 7, the electrolyte matrix 2, and the cathode edge plate 8 are interposed between the two interconnectors 6 in the peripheral portion. It is equipped. Further, in the manifold, the anode edge plate 7, the manifold ring 13, and the cathode edge plate 8 are interposed. Therefore, when the unit batteries 1 and the separators 5 are alternately laminated and assembled, the following inconvenience occurs.

【０００７】すなわち、両電極３，４、両エッジ板７，
８および電解質マトリックス２の素材がそれぞれ違うた
めに、必然的に熱膨張差が生じる。そして、この熱膨張
差に起因して両電極３，４、および両エッジ板７，８に
それぞれ対接している電解質マトリックス２に力が作用
し、アノード電極３とアノードエッジ板７との隙間、カ
ソード電極４とカソードエッジ板８との隙間に接してい
る部分で、破損がしばしば発生する。特に、電解質マト
リックス２は、アノード電極３など他の構成部材に比
べ、材料強度が格段に弱いので破損し易い傾向がある。
ここで、電解質マトリックス２の部分的な破損発生は、
燃料ガス流路11と酸化剤ガス流路12との連接を意味し、
燃料ガスと酸化剤ガスとが直接反応するクロスリークを
引き起こして熱を発し、電池として機能を失墜すること
になる。That is, both electrodes 3, 4, both edge plates 7,
8 and the electrolyte matrix 2 are made of different materials, which inevitably causes a difference in thermal expansion. Due to this difference in thermal expansion, a force acts on the electrolyte matrix 2 that is in contact with the electrodes 3 and 4 and the edge plates 7 and 8, respectively, and a gap between the anode electrode 3 and the anode edge plate 7, Damage often occurs at the portion in contact with the gap between the cathode electrode 4 and the cathode edge plate 8. In particular, the electrolyte matrix 2 is much weaker in material strength than other constituent members such as the anode electrode 3, and therefore tends to be easily damaged.
Here, the occurrence of partial damage of the electrolyte matrix 2 is
Means the connection between the fuel gas channel 11 and the oxidant gas channel 12,
This causes a cross leak in which the fuel gas and the oxidant gas directly react with each other to generate heat, which causes the battery to lose its function.

【０００８】そこで、電解質マトリックス２を保護する
工夫がいくつか提案されているが、次に指摘するごと
く、未だ対策としては不十分な状態にある。Therefore, some measures for protecting the electrolyte matrix 2 have been proposed, but as pointed out below, they are still in an insufficient state as a countermeasure.

【０００９】(a) 上記したように、電解質マトリックス
２はアノード電極３およびカソード電極４と面接触する
と同時に、その周縁部においてはアノードエッジ板７、
カソードエッジ板８とそれぞ対接した構造を採ってい
る。ところで、電解質マトリックス２は剪断力などに対
する機械的強度が弱いために、構造的な面を工夫して、
電解質マトリックス２に応力や変形が発生し難くするこ
とも試みられている。たとえば、電解質マトリックス２
の破損を避けるために、単位電池１の製造組立後、電解
質マトリックス２を平面状に保持して、電解質マトリッ
クス２がアノード電極３あるいはカソード電極４に接す
る面と、アノードエッジ板７、カソードエッジ板８に接
する面との間において、段差が生じないようにしてい
る。すなわち、図20にカソード電極４側を断面的に例示
するごとく、カソード電極４およびカソード集電板10に
おける厚さ方向の寸法ａ，ｂとカソードエッジ板８にお
ける厚さ方向の寸法ｃについて、ａ＋ｂ＝ｃとなるよう
に構成する必要がある。しかしながら、これらの各構成
要素の寸法には製作上の偏差があることから、双方の段
差を零にすることは難しい。(A) As described above, the electrolyte matrix 2 is in surface contact with the anode electrode 3 and the cathode electrode 4, and at the same time, the anode edge plate 7,
The cathode edge plate 8 and the cathode edge plate 8 are in contact with each other. By the way, since the electrolyte matrix 2 has weak mechanical strength against shearing force, etc.
Attempts have also been made to make it difficult for stress and deformation to occur in the electrolyte matrix 2. For example, electrolyte matrix 2
In order to avoid damage of the unit cell 1, after the manufacturing and assembly of the unit cell 1, the electrolyte matrix 2 is held in a planar shape, and the surface where the electrolyte matrix 2 contacts the anode electrode 3 or the cathode electrode 4, the anode edge plate 7, and the cathode edge plate. A step is not formed between the surface contacting with 8. That is, as shown in the cross-sectional view of the cathode electrode 4 side in FIG. 20, the dimensions a and b of the cathode electrode 4 and the cathode current collector 10 in the thickness direction and the dimension c of the cathode edge plate 8 in the thickness direction are a + b. Must be configured so that = c. However, it is difficult to reduce the step difference between both components to zero because there are manufacturing deviations in the dimensions of these components.

【００１０】そこで、図21に断面的に例示するように、
カソード電極４とカソード集電板10における厚さ方向の
寸法ｄ，ｅとカソードエッジ板８における厚さ方向の寸
法ｆについて、各要素の寸法公差を見込み、必ずｄ＋ｅ
＜ｆとなるように各部材を製造し、カソードエッジ板８
の高さｆが自由に収縮できる構造とすればよいことにな
る。そして、単位電池１の製造組立後、カソードエッジ
板８は撓み、前記図20に図示するように厚さが揃い、ｄ
＋ｅ＝ｆとなる。こうした構成を採ることにより、カソ
ードエッジ板８とカソード電極４の上に位置する電解質
マトリックス２の破損を避けることができる。なお、図
21に例示した場合、カソードエッジ板８が撓んだ後も、
より確実に平面を形成できるように、カソードエッジ板
８とインターコネクタ６との間に形成される空隙に、た
とえば図22に断面的に例示するごとく、スプリング14を
介装・配置することにより、カソードエッジ板８の撓み
とともに、カソードスプリング14の厚さ方向への収縮作
用で段差を吸収することも試みられている。Therefore, as illustrated in a sectional view in FIG.
Regarding the dimensions d and e in the thickness direction of the cathode electrode 4 and the cathode current collector 10 and the dimension f of the cathode edge plate 8 in the thickness direction, the dimension tolerance of each element is assumed, and d + e
Each member was manufactured so that <f, and the cathode edge plate 8
It is sufficient to adopt a structure in which the height f of the can be freely contracted. Then, after manufacturing and assembling the unit cell 1, the cathode edge plate 8 bends to have a uniform thickness as shown in FIG.
+ E = f. By adopting such a configuration, it is possible to avoid damage to the electrolyte matrix 2 located on the cathode edge plate 8 and the cathode electrode 4. Note that the figure
In the case illustrated in FIG. 21, even after the cathode edge plate 8 is bent,
In order to more surely form a flat surface, by inserting and arranging the spring 14 in the space formed between the cathode edge plate 8 and the interconnector 6, as shown in a sectional view in FIG. 22, for example, It has been attempted to absorb the step due to the contraction of the cathode spring 14 in the thickness direction as well as the bending of the cathode edge plate 8.

【００１１】ところで、燃料電池は所要の反応用ガスを
供給する一方、燃料電池を所要の温度に昇温することに
より発電状態となる。そして、この種の燃料電池、たと
えば溶融炭酸塩型の燃料電池においては、カソードエッ
ジ板８がステンレス鋼を素材とし、カソード電極４がニ
ッケル多孔質体の酸化物などを素材としているので、こ
れら異なる材質製のカソードエッジ板８とカソード電極
４との間には、熱膨脹差が生じる。したがって、上記図
20〜図22に例示した構造において、カソードエッジ板８
を撓ませて酸化剤ガス流路12をシールし、かつ単位電池
１の電気的接触を採るために、積層電池全体を締め付け
ると、燃料電池の温度を上げた場合、当初は電解質マト
リックス２が平面状に保持されていても、カソード電極
４あるいはカソードエッジ板８が熱膨張するとき、電解
質マトリックス２は摩擦力で引き付けられ、カソード電
極４とカソードエッジ板８との熱膨張差によって、電解
質マトリックス２が両者の境界部で破損を起こす。この
ような現象はアノード電極３側についても全く同様であ
る。By the way, the fuel cell is brought into a power generation state by supplying a required reaction gas and raising the temperature of the fuel cell to a required temperature. In this type of fuel cell, for example, a molten carbonate fuel cell, the cathode edge plate 8 is made of stainless steel, and the cathode electrode 4 is made of nickel porous oxide or the like. A difference in thermal expansion occurs between the cathode edge plate 8 made of material and the cathode electrode 4. Therefore, the above figure
In the structure illustrated in FIGS. 20 to 22, the cathode edge plate 8
When the fuel cell temperature is raised, the electrolyte matrix 2 is initially flat when the whole laminated cell is tightened in order to bend the oxidant gas to seal the oxidant gas flow channel 12 and to make electrical contact with the unit cell 1. Even if held in a shape, when the cathode electrode 4 or the cathode edge plate 8 thermally expands, the electrolyte matrix 2 is attracted by frictional force, and the difference in thermal expansion between the cathode electrode 4 and the cathode edge plate 8 causes the electrolyte matrix 2 Causes damage at the boundary between the two. Such a phenomenon is exactly the same on the anode electrode 3 side.

【００１２】(b) 一般的に、電解質マトリックス２は、
次のようにして製造されている。すなわち、マトリック
ス構造を形成するグリーンシート状のリチウムアルミネ
ートと、電解質である炭酸塩とを、単位電池の製造・組
み立て時に各別に供給して、バインダーの揮散したグリ
ーンシートに、炭酸塩をその溶融時に浸透させることに
よって、イオン伝導性を有する電解質マトリックス２が
形成それる。ところで、前記図21に図示した構成で、ア
ノードエッジ板７とカソードエッジ板３の間に挟まれる
電解質マトリックス２のシール部は、バインダーの揮散
の際に、揮散するガスの拡散が両電極３，４に接してい
る起電部部分よりも遅いため、各電解質マトリックス２
ごとに揮散状況に分布が生じ、この揮散状況分布によっ
ても電解質マトリックス２が破損することもある。(B) Generally, the electrolyte matrix 2 is
It is manufactured as follows. That is, a green sheet-like lithium aluminate forming a matrix structure and a carbonate as an electrolyte are separately supplied at the time of manufacturing and assembling a unit battery, and the carbonate is melted on the volatilized green sheet of the binder. The electrolyte matrix 2 having ion conductivity is formed by being permeated at times. By the way, in the configuration shown in FIG. 21, the seal portion of the electrolyte matrix 2 sandwiched between the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 3 has a diffusion of the vaporized gas when the binder vaporizes. 4 is slower than the electromotive part in contact with each electrolyte matrix 2
A distribution occurs in the volatilization status for each, and the electrolyte matrix 2 may be damaged due to the distribution of the volatilization status.

【００１３】(c) さらに、前記燃料電池の組み立て製造
時で、電解質マトリックス２を形成する際の炭酸塩の供
給も問題となる。つまり、炭酸塩はバインダーの揮散し
た電解質マトリックス２に融解して浸み込んでゆくが、
このときセパレータ５内の温度が不均一であると、電解
質マトリックス２への含浸も部分的に行われ、炭酸塩の
含有部と非含有部とが生じ、それらの境界で破壊される
こともある。(C) Furthermore, the supply of carbonate when forming the electrolyte matrix 2 during assembly and production of the fuel cell also poses a problem. In other words, the carbonate melts and penetrates into the electrolyte matrix 2 in which the binder has volatilized,
At this time, if the temperature in the separator 5 is non-uniform, the impregnation into the electrolyte matrix 2 is also partially performed, and a carbonate-containing portion and a carbonate-free portion are generated, which may be destroyed at the boundary between them. .

【００１４】(d) また、一度運転温度に達した燃料電池
は、電解質マトリックス２の主要部を成す炭酸塩の凝固
温度よりも低い温度にまで降温し、再度運転温度まで上
げるといった熱サイクルをかけると、ガスシール部が固
着されていることに伴い、炭酸塩含浸済みの電解質マト
リックス２は、どこにも固着していないエッジ部と起電
部との境界の最も強度のない所で破断する恐れがある。(D) Further, the fuel cell once reaching the operating temperature is subjected to a thermal cycle in which the temperature is lowered to a temperature lower than the freezing temperature of the carbonate forming the main part of the electrolyte matrix 2 and then raised to the operating temperature again. As the gas seal portion is fixed, the carbonate-impregnated electrolyte matrix 2 may be broken at the weakest point of the boundary between the edge portion and the electromotive portion, which are not fixed anywhere. is there.

【００１５】上記のように、電解質マトリックス２は様
々な原因で、比較的強度の劣るエッジ部と起電部との境
界で破損し易く、破損した場合には、両電極３，４の反
応ガスがクロスリークを起こし、燃料電池の性能や寿命
に大きな影響を及ぼすという問題がある。As described above, the electrolyte matrix 2 is easily broken at the boundary between the edge portion and the electromotive portion, which are relatively inferior in strength, due to various causes. Causes cross-leakage, which greatly affects the performance and life of the fuel cell.

【００１６】本発明はこのような事情に対処してなされ
たもので、起電に作用する反応ガスのクロスリークを確
実に解消し、あるいはクロスリークに伴う燃焼の発生な
どを回避して、長寿命でかつ安定した性能を出力するこ
とが可能な積層型燃料電池の提供を目的とする。The present invention has been made in consideration of such a situation, and reliably eliminates cross leak of the reaction gas that acts on electromotive force, or avoids the occurrence of combustion due to the cross leak, and An object of the present invention is to provide a laminated fuel cell capable of outputting stable performance with a long life.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明に係る積層型燃料
電池は、電解質マトリックスを燃料電極および酸化剤電
極で挟んだ構成の単位電池と、前記燃料電極に燃料ガス
を、酸化剤電極に酸化剤ガスをそれぞれ隔てて導くセパ
レータとを交互に積層配置して成る発電機構を具備した
積層型燃料電池において、起電に作用する反応ガスのク
ロスリークやクロスリークに伴う燃焼の発生などを回避
して、長寿命でかつ安定した性能を常に出力する手段の
付設ないし構成を採用したものである。A laminated fuel cell according to the present invention comprises a unit cell having an electrolyte matrix sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a fuel gas to the fuel electrode and an oxidant electrode to oxidize the fuel gas. In a stacked fuel cell equipped with a power generation mechanism in which separators that guide the agent gas separately are alternately stacked, avoiding occurrence of cross leak of reaction gas that acts on electromotive force and combustion due to cross leak. In addition, a means for constantly outputting long-life and stable performance is attached or configured.

【００１８】そして、このような手段の付設ないし構成
は、具体的には次のように要約し得る。先ず第１の形態
は、前記単位電池のガスシール部を柔軟構造とし、かつ
ガスシール部に加わる接触面圧が起電部に加わる接触面
圧より小さく設定したことを特徴とする。The attachment or configuration of such means can be summarized as follows. The first mode is characterized in that the gas seal portion of the unit battery has a flexible structure and the contact surface pressure applied to the gas seal portion is set to be smaller than the contact surface pressure applied to the electromotive portion.

【００１９】第２の形態は、起電部およびガスシール部
を、ともに柔軟構造とすることにより、良好状態の電気
的接触性およびウェットシールに必要な接触面圧を確保
しながら、一方では熱膨張差に起因する電解質マトリッ
クスの破損を防止する構成である。In the second embodiment, both the electromotive section and the gas seal section have a flexible structure to ensure good electrical contact and contact surface pressure required for wet sealing, while at the same time providing heat This structure prevents damage to the electrolyte matrix due to the difference in expansion.

【００２０】第３の形態は、前記第２の形態において、
カソード電極をアノード電極より大型化することによ
り、燃料ガス側のシール信頼性を向上させる構造であ
る。The third form is the same as the second form,
By making the cathode electrode larger than the anode electrode, the structure is such that the sealing reliability on the fuel gas side is improved.

【００２１】第４の形態は、アノードエッジ板をアノー
ド電極面の上部まで延設し、その延設したアノードエッ
ジ板周縁面とアノード電極面とで形成する間隙に電解質
マトリックスを挿入・配置して、燃料ガスのシール性を
維持しながら、熱膨張差に起因する電解質マトリックス
の破損を防止する構成である。In the fourth embodiment, the anode edge plate is extended to the upper part of the anode electrode surface, and the electrolyte matrix is inserted and arranged in the gap formed by the extended peripheral edge surface of the anode edge plate and the anode electrode surface. The structure prevents the electrolyte matrix from being damaged due to the difference in thermal expansion while maintaining the sealing property of the fuel gas.

【００２２】第５の形態は、電解質マトリックスとアノ
ード電極、または電解質マトリックスとカソード電極と
の間に、パンチ加工などにより穴開けした導電性金属箔
を挿入することにより、ウェットシール形成において影
響のない部位以外では、熱膨脹差による電解質マトリッ
クスの破断が起こらない構成である。In the fifth embodiment, a conductive metal foil punched by punching or the like is inserted between the electrolyte matrix and the anode electrode, or between the electrolyte matrix and the cathode electrode, so that there is no influence in forming a wet seal. Except for the parts, the electrolyte matrix is not broken due to the difference in thermal expansion.

【００２３】第６の形態は、電解質マトリックスを２枚
以上で構成し、アノード電極に接触している電解質マト
リックスのアノード電極とセパレータエッジ部との境界
部に、また、カソード電極に接触している電解質マトリ
ックスのカソード電極とセパレータエッジ部との境界部
に、予め切り離し部を設けておき、熱膨張に伴い内側の
電解質マトリックスを滑らせることにより、クロスリー
クの可能性のある部位での破損を防止する構成である。In the sixth embodiment, two or more electrolyte matrices are formed, and the electrolyte matrix is in contact with the boundary portion between the anode electrode and the separator edge portion of the electrolyte matrix and the cathode electrode. A separate part is provided in advance at the boundary between the cathode electrode of the electrolyte matrix and the separator edge, and the inner electrolyte matrix is slid along with thermal expansion to prevent damage at the site where cross leak may occur. This is the configuration.

【００２４】第７の形態は、柔軟なガスシール部（セパ
レータエッジ部）に加わる接触面圧を起電部の接触面圧
それより小さくし、電解質マトリックスを滑らせること
により、昇温時の電解質マトリックスの破損を防止する
一方、適正なウェットシール状態を確保する構成であ
る。In the seventh embodiment, the contact surface pressure applied to the flexible gas seal portion (separator edge portion) is made smaller than that of the electromotive portion, and the electrolyte matrix is slid to allow the electrolyte at the time of temperature increase. The structure prevents damage to the matrix while ensuring a proper wet seal state.

【００２５】第８の形態は、セパレータのエッジシール
部面に、電解質マトリックスが比較的滑り易いセラミッ
クを溶射または接合することにより、昇温時において電
解質マトリックスを滑り易くし、電解質マトリックス破
断を回避する構成である。In the eighth embodiment, ceramics having a relatively slippery electrolyte matrix are sprayed or bonded onto the edge seal portion surface of the separator, thereby making the electrolyte matrix slippery at the time of temperature rise and avoiding electrolyte matrix breakage. It is a composition.

【００２６】第９の形態は、カソード電極を電解質マト
リックス端縁部まで延設することにより、異種材質の境
界をなくした形で電解質マトリックスを支持し、熱膨脹
差による電解質マトリックスの破断を防止する構成であ
る。In the ninth embodiment, the cathode electrode is extended to the edge portion of the electrolyte matrix to support the electrolyte matrix in a shape in which the boundary between different materials is eliminated and prevent the electrolyte matrix from being broken due to the difference in thermal expansion. Is.

【００２７】さらに第10の形態は、燃料電池を収納保護
する密閉型容器内の不活性ガスが、カソード電極側へリ
ークするのを許容する運転によって、カソード電極側の
シールが不十分な状態でも発電性能の低下を招来しない
構成である。Further, the tenth aspect is such that the inert gas in the hermetically sealed container for housing and protecting the fuel cell is allowed to leak to the cathode electrode side, so that the sealing on the cathode electrode side is insufficient. This is a configuration that does not cause a reduction in power generation performance.

【００２８】[0028]

【作用】本発明においては、単位電池のガスシール部を
柔軟構造とし、かつガスシール部に加わる接触面圧を起
電部に加わる接触面圧より小さく設定してある。このた
め、燃料電池の運転動作における昇温時などにおいて、
電解質マトリックスなどの熱膨張が吸収され易くなり、
いわゆる熱膨張差に起因する電解質マトリックスの破断
など確実に回避され、起電に作用する反応ガスのクロス
リークやクロスリークに伴う燃焼の発生などもなくな
り、長寿命でかつ安定した性能を出力することが可能と
なる。In the present invention, the gas seal portion of the unit cell has a flexible structure, and the contact surface pressure applied to the gas seal portion is set smaller than the contact surface pressure applied to the electromotive portion. Therefore, when the temperature rises during the operation of the fuel cell,
The thermal expansion of the electrolyte matrix is easily absorbed,
It is possible to reliably avoid breakage of the electrolyte matrix due to so-called difference in thermal expansion, eliminate cross-leakage of reaction gas that acts on electromotive force and combustion due to cross-leakage, and output long-life and stable performance. Is possible.

【００２９】[0029]

【実施例】以下図１〜図17を参照して本発明の実施例を
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【００３０】実施例１ 図１ (a)， (b)は本発明に係る燃料電池の要部構成例を
断面的に示したものである。すなわち、基本的には前記
図18に図示した構成を具備する燃料電池において、電解
質マトリックスの熱的な作用（影響）による破損などの
回避を図るため、アノード電極側およびカソード電極側
で採った手段である。そして、ここではカソード電極側
を例示しており、図１ (a)， (b)において、２は電解質
マトリックス、４はカソード電極、６はインターコネク
タ、８はカソードエッジ、10はカソード集電板、14はエ
ッジスプリングである。Example 1 FIGS. 1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views showing an example of the essential structure of a fuel cell according to the present invention. That is, basically, in the fuel cell having the structure shown in FIG. 18, means taken on the anode electrode side and the cathode electrode side in order to avoid damage due to thermal action (influence) of the electrolyte matrix. Is. 1 (a) and 1 (b), 2 is an electrolyte matrix, 4 is a cathode electrode, 6 is an interconnector, 8 is a cathode edge, and 10 is a cathode current collector plate. , 14 are edge springs.

【００３１】この構成において、電解質マトリックス２
を剛体と仮定すると、荷重Ｐがかけられていくと、図１
(a)に模式的に示すごとく、電解質マトリックス２は、
先ずカソードエッジ板８のみに接触し、柔なエッジスプ
リング14が荷重を受ける。そして、カソードエッジ板８
とカソード電極４との段差を吸収するように、エッジス
プリング14は変位し、距離ｄだけ変位したところでカソ
ード４に接触し、剛なカソード集電板10が荷重を受ける
ようになる。そして、図１ (b)に模式的に示すごとく、
カソード集電板10が十分に接触し、かつカソード電極４
が塑性変形を起こさない程度の圧力Ｐ（ただしＰ0 ＜Ｐ
＜Ｐ1 で、Ｐ0 は最低シール面圧、Ｐ1は塑性変形を起
こす最小圧力）をかけて、積層方向に締め付けて燃料電
池を組み立て構成してある。なお、このとき、図２に示
すような特性を持つエッジスプリング14を使用すれば、
電解質マトリックス２にかかる圧力が （カソードエッジ部８）＜（カソード電極（起電）部
４） となる燃料電池が構成される。この構成においては、前
記エッジスプリング14に、最低シール必要面圧Ｐ0 を満
すだけの面圧が加わっており、かつカソード電極４が塑
性変形を起越す圧力Ｐ1 より小さい面圧が加わっている
必要がある。In this structure, the electrolyte matrix 2
Assuming that is a rigid body, when a load P is applied,
As schematically shown in (a), the electrolyte matrix 2 is
First, only the cathode edge plate 8 is contacted, and the soft edge spring 14 receives the load. And the cathode edge plate 8
The edge spring 14 is displaced so as to absorb the step between the cathode electrode 4 and the cathode electrode 4, and comes into contact with the cathode 4 when displaced by the distance d, and the rigid cathode current collector plate 10 receives the load. Then, as schematically shown in FIG. 1 (b),
The cathode current collector plate 10 is in sufficient contact and the cathode electrode 4
Pressure P (where P 0 <P
<P 1 , where P 0 is the minimum sealing surface pressure and P 1 is the minimum pressure that causes plastic deformation), and the fuel cell is assembled and configured by tightening in the stacking direction. At this time, if the edge spring 14 having the characteristics shown in FIG. 2 is used,
A fuel cell is constructed in which the pressure applied to the electrolyte matrix 2 is (cathode edge portion 8) <(cathode electrode (electromotive force) portion 4). In this structure, the edge spring 14 is applied with a surface pressure sufficient to satisfy the minimum sealing required surface pressure P 0 , and is applied with a surface pressure smaller than the pressure P 1 at which the cathode electrode 4 undergoes plastic deformation. Need to be

【００３２】前記構成を採る燃料電池では、柔軟なカソ
ードエッジ板８部にかかる接触面圧がカソード電極（起
電）部４の接触面圧より小さいため、電解質マトリック
ス２を滑らせることが可能となり、昇温時の熱膨脹差に
よる電解質マトリックス２の破損を防止し、かつ、適正
なウェットシール状態を確保することができる。In the fuel cell having the above structure, since the contact surface pressure applied to the flexible cathode edge plate 8 is smaller than the contact surface pressure of the cathode electrode (electromotive force) part 4, the electrolyte matrix 2 can be slid. It is possible to prevent damage to the electrolyte matrix 2 due to the difference in thermal expansion at the time of temperature rise, and to secure an appropriate wet seal state.

【００３３】なお、本実施例では、カソード電極４側に
ついて説明したが、アノード電極３側でも同様の作用・
効果が得られる。Although the cathode electrode 4 side has been described in the present embodiment, the same operation / effect can be achieved on the anode electrode 3 side.
The effect is obtained.

【００３４】実施例２ 図３は本発明に係る燃料電池の他の要部構成例を断面的
に示したものである。すなわち、基本的には前記図18に
図示した構成を具備する燃料電池において、電解質マト
リックスの熱的な作用（影響）による破損などの回避を
図るため、アノード電極側およびカソード電極側で採っ
た手段である。図３に示すごとく、アノードエッジ板
７，カソードエッジ板８間、およびアノード電極（燃料
極）３，カソード電極（酸化剤極）４間に、３層の電解
質マトリックスを３を積層・挾持させて単位電池１を構
成した例である。図において、９はアノード集電板、10
はカソード集電板、14はエッジスプリングである。Embodiment 2 FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the essential structure of the fuel cell according to the present invention. That is, basically, in the fuel cell having the structure shown in FIG. 18, means taken on the anode electrode side and the cathode electrode side in order to avoid damage due to thermal action (influence) of the electrolyte matrix. Is. As shown in FIG. 3, three layers of electrolyte matrix 3 are sandwiched and sandwiched between the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 and between the anode electrode (fuel electrode) 3 and the cathode electrode (oxidizer electrode) 4. It is an example which constituted unit battery 1. In the figure, 9 is an anode current collector, 10
Is a cathode current collector, and 14 is an edge spring.

【００３５】この構成においては、アノード電極３に接
する電解質マトリックス2aおよびカソード電極４に接す
る電解質マトリックス2bは、アノードエッジ板７とアノ
ード電極３、およびカソードエッジ板８とカソード電極
４との境界部Ａ，Ａ′で予め切り離されており、中央部
に挾持された電解質マトリックス２は切断などを行わず
に、アノードエッジ板７，カソードエッジ板８の端部ま
で、それぞれ延ばして配置されている。In this structure, the electrolyte matrix 2a in contact with the anode electrode 3 and the electrolyte matrix 2b in contact with the cathode electrode 4 have a boundary portion A between the anode edge plate 7 and the anode electrode 3 and between the cathode edge plate 8 and the cathode electrode 4. , A ', which are separated in advance, and the electrolyte matrix 2 sandwiched in the center is extended to the ends of the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 without being cut.

【００３６】上記構成では、各エッジ板７，８と各電極
３，４との境界部Ａ，Ａ′に、切断面が設けてあるた
め、燃料電池の運転時における昇温中、構成部材の熱膨
脹によって外側への移動が生じても、電解質マトリック
ス2a，2bは切断部Ａ，Ａ′で離れ、中央部の電解質マト
リックス２との間は円滑に滑ることにより、割れ・破損
など容易に回避される。In the above structure, since the cut surfaces are provided at the boundary portions A and A'between the respective edge plates 7 and 8 and the respective electrodes 3 and 4, during the temperature rise during the operation of the fuel cell, the constituent members Even if the electrolyte matrix 2a, 2b moves outward due to thermal expansion, the electrolyte matrices 2a, 2b are separated at the cut portions A, A ', and smoothly slide with the electrolyte matrix 2 in the central portion, so that cracking or breakage can be easily avoided. It

【００３７】なお、本実施例では、３枚電解質マトリッ
クスを積層としたが、それ以上の複数枚積層において
も、前記の場合と同様、最も外側の電解質マトリックス
に同じ加工を施しておくことにより、同様の作用・効果
を得ることができる。In this embodiment, the three electrolyte matrices are laminated, but in the case of further lamination of a plurality of electrolyte matrices, the outermost electrolyte matrix is subjected to the same processing as in the above case, Similar actions and effects can be obtained.

【００３８】実施例３ 図４は本発明に係る燃料電池のさらに他の要部構成例を
断面的に示したものである。すなわち、基本的には前記
図18に図示した構成を具備する燃料電池において、電解
質マトリックスの熱的な作用（影響）による破損などの
回避を図るため、アノード電極側およびカソード電極側
で採った手段である。図４に示すごとく、アノード電極
３の端縁部までアノードエッジ板７を延設し、この延設
部に形成されたアノード電極３の端縁部とアノードエッ
ジ板７とが成す隙間に、シールマトリックス15を挿入・
配置した構成例である。図において、２は電解質マトリ
ックス、４はカソード電極、６はインターコネクタ、８
はカソードエッジ板、９はアノード集電板、10はカソー
ド集電板、14はエッジスプリングである。Embodiment 3 FIG. 4 is a sectional view showing still another example of the essential structure of a fuel cell according to the present invention. That is, basically, in the fuel cell having the structure shown in FIG. 18, means taken on the anode electrode side and the cathode electrode side in order to avoid damage due to thermal action (influence) of the electrolyte matrix. Is. As shown in FIG. 4, the anode edge plate 7 is extended to the edge of the anode electrode 3, and a seal is formed in the gap formed between the edge of the anode electrode 3 and the anode edge plate 7 formed in this extension. Insert Matrix 15
It is the example of composition arranged. In the figure, 2 is an electrolyte matrix, 4 is a cathode electrode, 6 is an interconnector, and 8
Is a cathode edge plate, 9 is an anode current collecting plate, 10 is a cathode current collecting plate, and 14 is an edge spring.

【００３９】通常、燃料電池においては、運転温度（発
電動作温度）が 650℃まで上昇したとき、起電部とエッ
ジ部との熱膨張差によって、バインダーが揮散して脆い
特性となっている電解質マトリックス２は、アノード電
極３あるいはカソード電極４とエッジ板７，８との境界
で破断され、クロスリークを引き起こし易いが、本実施
例の場合のごとく、アノード電極３の上部まで延設させ
たエッジ板８と、アノード電極３とが形成する隙間に、
電解質マトリックス２と概ね同一の材質から作られるシ
ールマトリックス15を装着・配置した構成を採ることに
よって、たとえ電解質マトリックス２に、前述のような
破損が発生したとしても、シールマトリックス15のウェ
ットシール機能によって、そのクロスリークを抑制する
ことが可能となる。Usually, in a fuel cell, when the operating temperature (power generation operating temperature) rises to 650 ° C., the binder volatilizes due to the difference in thermal expansion between the electromotive part and the edge part, and the electrolyte is brittle. The matrix 2 is easily broken at the boundary between the anode electrode 3 or the cathode electrode 4 and the edge plates 7 and 8 to easily cause cross leak. However, as in the case of the present embodiment, the edge extended to the upper part of the anode electrode 3 is used. In the gap formed by the plate 8 and the anode electrode 3,
By adopting the configuration in which the seal matrix 15 made of substantially the same material as the electrolyte matrix 2 is attached and arranged, even if the electrolyte matrix 2 is damaged as described above, the wet sealing function of the seal matrix 15 The cross leak can be suppressed.

【００４０】なお、本実施例ではアノード電極３側にシ
ールマトリックス15を設置した例を示したが、カソード
電極４側に設けてもよく、または両電極３，４側に設け
てもよいことは勿論である。In this embodiment, the seal matrix 15 is provided on the anode electrode 3 side, but it may be provided on the cathode electrode 4 side or on both electrodes 3, 4 side. Of course.

【００４１】実施例４ 本実施例も、基本的には前記図18に図示した構成を具備
する燃料電池において、電解質マトリックスの熱的な作
用（影響）による破損などの回避を図るため、アノード
電極側およびカソード電極側で採った手段である。Example 4 In this example as well, in the fuel cell basically having the structure shown in FIG. 18, in order to avoid damage due to thermal action (influence) of the electrolyte matrix, the anode electrode Side and the cathode electrode side.

【００４２】すなわち、この種の燃料電池において、セ
パレータ５が単位電池１と接触する周縁部に、エッジス
プリング14が配設され、このエッジスプリング14の収縮
作用によって、ウェットシールの締め付け圧が確保され
た構成の場合には、起電部が積層方向に締め付けられる
前に、単位電池１の周縁部が積層方向へ締め付けられ
る。したがって、単位電池１の起電部を締め付けたま
ま、単位電池の周縁部の締め付けを緩めることはできな
い。そのため、起電部を締め付けた状態で昇温運転を行
う過程では、エッジスプリング14によって、締め付けら
れている単位電池は、自由に動くことができず、ときに
は、セパレータ５の熱膨張に伴って引っ張られることに
なる。そして、この引張力によって、電解質マトリック
ス２は昇温過程で破断してしまう恐れが多分にある。こ
のような単位電池１周縁部の引張を防ぐためには、昇温
過程で単位電池１の起電部を締め付けながら、一方で
は、単位電池１の周縁部における締め付けを緩めておく
ことが一つの解決策である。That is, in this type of fuel cell, the edge spring 14 is arranged at the peripheral edge where the separator 5 contacts the unit cell 1, and the contracting action of the edge spring 14 ensures the tightening pressure of the wet seal. In the case of this configuration, the peripheral edge of the unit cell 1 is tightened in the stacking direction before the electromotive unit is tightened in the stacking direction. Therefore, the tightening of the peripheral portion of the unit battery cannot be loosened while the electromotive portion of the unit battery 1 is tightened. Therefore, in the process of performing the temperature raising operation with the electromotive portion clamped, the unit battery clamped by the edge spring 14 cannot move freely, and sometimes the separator 5 is pulled by the thermal expansion of the separator 5. Will be done. And, there is a possibility that the tensile force may cause the electrolyte matrix 2 to break during the temperature rising process. In order to prevent such pulling of the peripheral portion of the unit battery 1, it is one solution to tighten the electromotive portion of the unit battery 1 during the temperature rising process, while loosening the tightening of the peripheral portion of the unit battery 1. It is a measure.

【００４３】そこで、本実施例では、集電板９，10の一
部に起電部スプリング16を配設しておき、このスプリン
グ16の収縮の後、単位電池１の周縁部を積層方向に締め
付ける構成とする。図５ (a)， (b)は、この構成例の要
部を断面的に示したもので、エッジ部分にエッジスプリ
ング14を配設（装着）する一方、起電部分のアノード電
極３およびカソード電極４をそれぞれ支持する集電板
９，10の間に、起電部スプリング16が装着・設置してあ
る。そして、図５ (a)に示すごとく、単位電池１を含む
セル全体を積層方向に締め付けると、エッジスプリング
14および起電部スプリング16が収縮した状態をなす。ま
た、単位電池１を含むセル全体を積層方向に締め付けな
いと、図５ (b)に示すような状態を呈する。このとき、
起電部スプリング16はセルスタックの自重分の荷重が作
用するのみでほとんど収縮せず、両集電板９，10は、両
電極３，４とインターコネクタ６との間に隙間を形成し
た状態を成すが、エッジ部分は荷重を受けないのでエッ
ジスプリング14の収縮を起さない。ここで、セルを締め
付けていくと、起電部スプリング16は収縮して、エッジ
部分が接触して荷重を受けるようになり、さらにセルを
締め付けると、両集電板９，10が両電極３、４およびイ
ンターコネクタ６に接触して、前記起電部スプリング16
の収縮が止まる。同時に、エッジスプリング14の収縮も
止まり、セル全体の厚さが規定される。Therefore, in this embodiment, the electromotive section spring 16 is arranged in a part of the current collector plates 9 and 10, and after the spring 16 contracts, the peripheral edge of the unit battery 1 is oriented in the stacking direction. Tighten the structure. 5 (a) and 5 (b) are cross-sectional views showing the main part of this configuration example, in which the edge spring 14 is disposed (installed) at the edge portion while the anode electrode 3 and the cathode of the electromotive portion are provided. An electromotive section spring 16 is attached and installed between the current collector plates 9 and 10 which respectively support the electrode 4. Then, as shown in FIG. 5A, when the whole cell including the unit battery 1 is tightened in the stacking direction, the edge spring
14 and the electromotive section spring 16 are contracted. If the entire cell including the unit battery 1 is not tightened in the stacking direction, the state shown in FIG. At this time,
The electromotive part spring 16 is almost contracted only by the load corresponding to its own weight of the cell stack, and both collector plates 9 and 10 form a gap between the electrodes 3 and 4 and the interconnector 6. However, since the edge portion does not receive a load, the edge spring 14 does not contract. Here, when the cell is tightened, the electromotive portion spring 16 contracts so that the edge portions come into contact with each other to receive a load. When the cell is further tightened, both the current collecting plates 9 and 10 cause the two electrodes 3 to contact each other. 4 and the interconnector 6 to contact the electromotive part spring 16
Will stop shrinking. At the same time, the contraction of the edge spring 14 also stops, and the thickness of the entire cell is regulated.

【００４４】単位電池の起電部分について、前記構成を
採ることにより、燃料電池の起電部分を起電部スプリン
グ16を介して締め付けながら、エッジシール部分を締め
付けずに、ウェットシールの電解質マトリックス２が面
に沿った方向へ自由に動くことのできる状態を呈する。
したがって、両エッジ板７、８および電解質マトリック
ス２の熱膨張係数が異なっても、セルスタックの昇温時
と降温時にセルスタックをその状態に保持しても、電解
質マトリックス２の破断など回避される。By adopting the above-mentioned structure for the electromotive portion of the unit cell, the electrolyte matrix 2 of the wet seal can be obtained by tightening the electromotive portion of the fuel cell via the electromotive portion spring 16 without tightening the edge seal portion. Presents a state in which it can move freely in the direction along the surface.
Therefore, even if the edge plates 7 and 8 and the electrolyte matrix 2 have different coefficients of thermal expansion, and even when the cell stack is held in that state when the temperature of the cell stack is increased and decreased, the electrolyte matrix 2 is prevented from being broken. .

【００４５】図６は他の実施例をの要部構成例を断面的
に示したもので、前記図５に図示した構成例では、起電
部スプリング16を集電板９，10と並列に配設したのに対
し、この実施例の場合は、起電部スプリング16と集電板
９，10を厚さ方向に、積層的に配置配した構成を採って
いる。この構成を採った場合、エッジシール部分を積層
方向に締め付けずに、起電部分のみを積層方向に締め付
けたとき、集電板９，10も同時に締め付けられる。そし
て、この起電部スプリング16を集電板９，10面上に積層
した構成の燃料電池は、その運転動作時、つまり燃料電
池の昇温時および降温時に起電部分の接触が確実に保た
れ、セパレータ５各要素の電気的接触面の酸化防止を図
るうえから、より有効な構成といえる。しかしながら、
発電運転中、セルの高さを一定に保持する必要性から、
集電板９，10に積層配置した起電部スプリング16が、運
転中に高さを変えないように、積層方向のの締め付け圧
を適正に制御するか、起電部スプリング16を完全に収縮
させた状態で使用する必要がある。FIG. 6 is a sectional view showing an example of the construction of the main part of another embodiment. In the construction example shown in FIG. 5, the electromotive spring 16 is arranged in parallel with the collector plates 9 and 10. On the other hand, in the case of this embodiment, the electromotive section spring 16 and the current collecting plates 9 and 10 are arranged in a laminated manner in the thickness direction. In the case of adopting this structure, when the edge seal portion is not tightened in the stacking direction but only the electromotive portion is tightened in the stacking direction, the current collector plates 9 and 10 are also tightened at the same time. The fuel cell constructed by stacking the electromotive section springs 16 on the surfaces of the current collecting plates 9 and 10 reliably maintains the contact of the electromotive section during its operation, that is, when the fuel cell is heated and cooled. It can be said that the configuration is more effective in preventing the electrical contact surface of each element of the separator 5 from being oxidized. However,
Due to the need to keep the cell height constant during power generation,
The electromotive spring 16 stacked on the current collectors 9 and 10 controls the clamping pressure in the stacking direction appropriately so that the height does not change during operation, or the electromotive spring 16 is completely contracted. It is necessary to use it in the condition where it is made.

【００４６】実施例５ 本実施例も、基本的には前記図18に図示した構成を具備
する燃料電池において、電解質マトリックスの熱的な作
用（影響）による破損などの回避を図るため、アノード
電極３側およびカソード電極４側で採った手段である。Example 5 In this example as well, basically, in the fuel cell having the structure shown in FIG. 18, the anode electrode is arranged in order to avoid damage due to the thermal action (effect) of the electrolyte matrix. It is a means taken on the 3 side and the cathode electrode 4 side.

【００４７】すなわち、燃料電池の起動・停止時、換言
すると昇温時および降温時に、燃料電池のウェットシー
ル部の電解質マトリックス２が自由に動いて、熱膨張差
などによって破断を起こさないように、シール部に締め
付け圧がかからない状態に保つことは、同時に、ガスの
リークを抑えられない可能性がある。そして、燃料電池
を内装設置した外囲器内の雰囲気ガスに、起電反応に関
与する燃料ガスあるいは酸化剤ガスがリークしないよう
に、燃料ガスあるいは酸化剤ガスの圧力よりも雰囲気ガ
スの圧力を高くし保持している場合、ウェットシール部
分から雰囲気ガスが漏れ込む可能性がある。このとき、
雰囲気ガスが酸化性の場合、アノード電極３に触れると
容易に酸化反応を起こし、アノード電極３の機能を損な
うので好ましくない。That is, at the time of starting / stopping the fuel cell, in other words, at the time of temperature increase and temperature decrease, the electrolyte matrix 2 of the wet seal part of the fuel cell is free to move and is not broken due to thermal expansion difference or the like. Keeping the tightening pressure on the seal portion may not prevent gas leakage at the same time. Then, in order to prevent the fuel gas or the oxidant gas involved in the electromotive reaction from leaking to the atmosphere gas in the envelope in which the fuel cell is internally installed, the pressure of the atmosphere gas is set to be higher than the pressure of the fuel gas or the oxidant gas. If held high, atmospheric gas may leak from the wet seal. At this time,
When the atmospheric gas is oxidizable, it is not preferable because if it touches the anode electrode 3, an oxidative reaction easily occurs and the function of the anode electrode 3 is impaired.

【００４８】そこで、本実施例では、図７ (a)〜 (c)に
断面的に示すごとく、カソード電極４の大きさをアノー
ド電極３より一回り大きく形成・設定する一方、電解質
マトリックス２の周端面、カソード電極４周縁部および
アノージエッジスプリング14′が挟む電解質マトリック
ス２の周縁領域Ｂを形設した構造としている。この構成
例においては、電池セル全体を締め付けると、図７ (a)
のようにエッジスプリング14，14′および起電部スプリ
ング16が収縮した状態を示し、セル全体を締め付けない
ときは、図７ (b)のような状態を示し、セルを締め付け
ると図７ (c)の状態を経て図７ (a)の状態に至る。つま
り、セルを締め付けると、アノードエッジスプリング1
4′およびカソード電極４が噛み合い、この状態で燃料
電池を昇温や降温させると、起電部の接触は保たれま
ま、最も外側のウエットシール部の電解質マトリックス
２は、自由に動くことができるし、またこのとき燃料電
池（スタック）雰囲気ガスがアノード電極３に直接触れ
ることもない。Therefore, in this embodiment, as shown in the sectional views of FIGS. 7A to 7C, the size of the cathode electrode 4 is formed and set to be slightly larger than that of the anode electrode 3, while the size of the electrolyte matrix 2 is set. A peripheral region B of the electrolyte matrix 2 sandwiched between the peripheral end face, the peripheral portion of the cathode electrode 4 and the anodized edge spring 14 'is formed. In this configuration example, when the entire battery cell is tightened,
As shown in Fig. 7 (b), the edge springs 14 and 14 'and the electromotive part spring 16 are contracted. When the whole cell is not tightened, the state shown in Fig. 7 (b) is shown. The state of FIG. 7A is reached through the state of). That is, when you tighten the cell, the anode edge spring 1
When the 4'and the cathode electrode 4 are engaged with each other and the temperature of the fuel cell is raised or lowered in this state, the electrolyte matrix 2 of the outermost wet seal portion can move freely while the contact of the electromotive portion is maintained. At this time, the fuel cell (stack) atmosphere gas does not directly contact the anode electrode 3.

【００４９】このとき、アノードエッジスプリング14お
よびカソード４に挟まれた部分の電解質マトリックス２
は動きを拘束されるが、片面をカソード電極４で一面支
持されているので破断し難く、一方、ウェットシール部
の電解質マトリックス２は自由に動くことができるので
破断することがない。At this time, the electrolyte matrix 2 in the portion sandwiched between the anode edge spring 14 and the cathode 4
Although its movement is restricted, it is difficult to break because one surface is supported by the cathode electrode 4 on one side, while the electrolyte matrix 2 in the wet seal portion is free to move and therefore does not break.

【００５０】図８ (a)〜 (c)および図９は前記構成例の
場合と同様に、カソード電極４をアノード電極３より一
回り大きくした他の実施例である。8 (a) to 8 (c) and FIG. 9 show another embodiment in which the cathode electrode 4 is slightly larger than the anode electrode 3 as in the case of the above-described configuration example.

【００５１】この構成例では、カソード電極４を大きく
しつつ、アノード電極３側にのみ、前記図５ (a)に図示
した構成と同様に、並列に起電部スプリング16を挿入し
てある。そして、この構成の場合は、単位電池１を含む
積層セル全体を積層方向に締め付けたとき（運転時の締
め付けた状況）、図８ (a)に示すごとく、エッジスプリ
ング14および起電部スプリング16がともに収縮した状態
を示す。前記積層セルを締め付けが弱い状態にあって
は、図８ (b)に示すごとく、エッジスプリング14による
両エッジ板７，８の電解質マトリックス２に対する面接
触が開放される。したがって、最初の昇温で電解質マト
リックス２のバインダー揮散および電解質の含浸を行う
ときは、前記積層方向の締め付けを弱くした状態とする
こと、電解質マトリックス２は熱膨張係数がほぼ同じで
あるアノード電極３およびカソード電極４のみに挟み付
けられ、エッジの部分が自由に滑って動くことが可能と
なるので、熱膨脹差による割れが生じない。一方、締め
付けが弱くても、カソード電極４側の集電板10は、常に
インタコネクタ６に接しているため、両者の接触面に絶
縁性の被膜が生成する（形成される）こともない。な
お、電解質マトリックス２への電解質の含浸後は、図８
(a)に示す状態にすると、アノード集電板９とインタコ
ネクタ６は良好な接触状態となる。In this configuration example, the cathode electrode 4 is enlarged, and the electromotive portion spring 16 is inserted in parallel only on the side of the anode electrode 3 as in the configuration shown in FIG. 5 (a). In the case of this configuration, when the whole laminated cell including the unit battery 1 is tightened in the stacking direction (the tightened state during operation), as shown in FIG. 8A, the edge spring 14 and the electromotive part spring 16 are provided. Shows a state in which both contract. When the laminated cell is in a tightly tightened state, as shown in FIG. 8B, the surface contact between the edge plates 7 and 8 with the electrolyte matrix 2 is released by the edge spring 14. Therefore, when the binder volatilization of the electrolyte matrix 2 and the impregnation of the electrolyte are carried out at the first temperature rise, the tightening in the stacking direction should be weakened, and the electrolyte matrix 2 has the same coefficient of thermal expansion as the anode electrode 3 Since it is sandwiched between only the cathode electrode 4 and the edge portion can freely slide and move, cracks due to the difference in thermal expansion do not occur. On the other hand, even if the tightening is weak, the collector plate 10 on the cathode electrode 4 side is always in contact with the interconnector 6, so that an insulating film is not formed (formed) on the contact surface between the two. In addition, after impregnation of the electrolyte matrix 2 with the electrolyte, as shown in FIG.
In the state shown in (a), the anode current collector 9 and the interconnector 6 are in good contact.

【００５２】また、この構成の場合は、熱サイクルにお
ける燃料電池の降温時にも有効である。すなわち、降温
中においては、電解質の凝固前に締め付けを緩め、アノ
ード電極３側、カソード電極４側、および燃料電池収納
部のいずれにも不活性ガスを供給して降温すると、電解
質のリザーバとなっている多孔質体に接していない電解
質マトリックス２のエッジ部2aから、カソード４との境
界部2bまでの間の部分に多数の微小な割れが入り、境界
部2bには比較的大きな割れが生じるが、カソード電極４
に接している2b〜2cの間には比較的割れが少ない。した
がって、再昇温して締め付けを行い運転状態にすると、
2a〜2b間の微小な割れまたは2bでの大きな割れを通じ
て、雰囲気側からカソード電極４側へ多少ガスリークが
あっても、クロスリークは防止できる。つまり、雰囲気
を正圧とすれば、不活性ガスが多少カソード電極４側に
リークインすることはあっても、酸化剤ガスがアノード
電極３側へクロスリークして燃焼を起こすことはなくな
る。In addition, this structure is also effective when the temperature of the fuel cell is lowered during the heat cycle. That is, during the temperature decrease, the tightening is loosened before the solidification of the electrolyte, and the inert gas is supplied to all of the anode electrode 3 side, the cathode electrode 4 side, and the fuel cell housing portion to decrease the temperature. A large number of minute cracks are formed between the edge portion 2a of the electrolyte matrix 2 which is not in contact with the porous body and the boundary portion 2b with the cathode 4, and relatively large cracks are generated in the boundary portion 2b. But the cathode electrode 4
There are relatively few cracks between 2b and 2c in contact with. Therefore, when the temperature is raised again and tightening is performed to put it in the operating state,
Cross leakage can be prevented even if there is some gas leakage from the atmosphere side to the cathode electrode 4 side through minute cracks between 2a and 2b or large cracks at 2b. That is, if the atmosphere is positive pressure, the inert gas may leak into the cathode electrode 4 side to some extent, but the oxidant gas will not cross-leak to the anode electrode 3 side to cause combustion.

【００５３】さらに、図８ (c)，および図９はアノード
電極３もしくはアノード集電板９の構成を変えた例示で
あり、先ず図８ (c)は、アノード電極３にリブ3aを付
け、そのリブ3aの長手方向に、横断する一部切り欠きを
設けて、この切り欠き部に起電部スプリング16を配置し
た構成例をインタコネクタ６に接する側から見た斜視図
である。この構成例では締め付けが弱いときには、起電
部スプリング16の高さが、リブ3aよりも高くなるように
してある。一方、図９は、アノード集電板９に起電部ス
プリング16機能を一体化した構成を示す斜視図である。
この構成例では、集電板９の一部に設けた片持バリ状の
突起 16a， 16bがスプリング機能を果たす。 実施例６ 図10 (a)は他の構成例について、その要部を断面的に示
すもので、電解質マトリックス２は、約20μm 程度の厚
さを有するニッケル製の箔17を介してアノード電極３、
あるいはカソード電極４と接触し、周辺部ではアノード
エッジ板７およびカソードエッジ板８と電解質マトリッ
クス２との接触面間は、その接触面間に沁み出した電解
質液の存在によってウェットシールを形成している。こ
の構成において、電解質マトリックス２の両面側に配置
したニッケル箔17は、たとえば図10 (b)に斜視的に示す
ように、周辺部が無孔部 17aで、アノード電極３平面よ
り小さな中央領域においては表裏に貫通する無数の孔を
有する多孔部 17bが存在する構成を成しており、電解質
液がこれらの孔を介してアノード電極３、もしくはカソ
ード電極４との間を連続的に満たし、両電極３，４間で
のイオン移動が可能となっている。Further, FIGS. 8 (c) and 9 are examples in which the structure of the anode electrode 3 or the anode current collector plate 9 is changed. First, in FIG. 8 (c), the rib 3a is attached to the anode electrode 3, FIG. 6 is a perspective view of a configuration example in which a partial cutout is provided in the longitudinal direction of the rib 3a, and the electromotive force spring 16 is arranged in the cutout, as seen from the side in contact with the interconnector 6. In this configuration example, when the tightening is weak, the height of the electromotive section spring 16 is higher than that of the rib 3a. On the other hand, FIG. 9 is a perspective view showing a configuration in which the function of the electromotive section spring 16 is integrated with the anode current collector plate 9.
In this configuration example, the cantilevered burr-shaped protrusions 16a and 16b provided on a part of the current collector plate 9 fulfill a spring function. Example 6 FIG. 10 (a) is a cross-sectional view showing the main part of another configuration example. The electrolyte matrix 2 has an anode electrode 3 with a nickel foil 17 having a thickness of about 20 μm interposed therebetween. ,
Alternatively, a wet seal is formed between the contact surfaces of the cathode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 and the electrolyte matrix 2 in contact with the cathode electrode 4 due to the presence of the electrolyte solution leaked out between the contact surfaces. There is. In this structure, the nickel foils 17 arranged on both sides of the electrolyte matrix 2 have a non-perforated portion 17a in the peripheral portion and a central area smaller than the plane of the anode electrode 3 as shown in a perspective view in FIG. 10 (b). Has a porous portion 17b having innumerable holes penetrating the front and back, and the electrolyte solution continuously fills the space between the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 through these holes, Ions can be moved between the electrodes 3 and 4.

【００５４】この構成例の場合、電解質マトリックス２
が起電部においては、両電極３，４およびニッケル箔1
7、エッジ部では両エッジ板７，８に挟まれているた
め、これらの部材の強度によって補強され、亀裂などの
損傷を生じる恐れもない。また、起電部とエッジ部との
間においても、電解質マトリックス２の表面はニッケル
箔17で補強されるため、最も問題となる電解質マトリッ
クス２の表面からの亀裂の発生が回避される。さらに、
起電部とエッジ部との間において、仮に電解質マトリッ
クス２に亀裂を発生した場合でも、ニッケル箔17の存在
によって、アノード電極３側ガス流路11とカソード電極
４側ガス流路12とが連通することもなく、クロスリーク
は回避される。In the case of this configuration example, the electrolyte matrix 2
In the electromotive section, both electrodes 3, 4 and nickel foil 1
7. Since the edge portion is sandwiched between both edge plates 7 and 8, it is reinforced by the strength of these members and there is no fear of damage such as cracks. Further, even between the electromotive portion and the edge portion, the surface of the electrolyte matrix 2 is reinforced by the nickel foil 17, so that the most problematic crack generation from the surface of the electrolyte matrix 2 can be avoided. further,
Even if a crack is generated in the electrolyte matrix 2 between the electromotive part and the edge part, the presence of the nickel foil 17 allows the gas passage 11 on the anode electrode 3 side and the gas passage 12 on the cathode electrode 4 side to communicate with each other. Without doing so, cross leaks are avoided.

【００５５】図11 (a)は前記ニッケル箔17について他の
構成例を斜視的に示したもので、この構成例では、ニッ
ケル箔17はエッジ部を残して、内のりがアノード電極３
あるいはカソード電極４の平面より小さい枠型を成して
おり、起電部とエッジ部との間において電解質マトリッ
クス２を補強し、電解質マトリックス２での亀裂発生を
回避する構成を採っている。FIG. 11 (a) is a perspective view showing another configuration example of the nickel foil 17. In this configuration example, the nickel foil 17 has an edge portion and the inner portion is the anode electrode 3
Alternatively, it has a frame shape smaller than the plane of the cathode electrode 4, and has a structure in which the electrolyte matrix 2 is reinforced between the electromotive portion and the edge portion to prevent cracking in the electrolyte matrix 2.

【００５６】さらに、斜視的に示す図11 (b)も前記電解
質マトリックス２の補強に係るもので、この構成例の場
合は、蒸着などの方法によって、焼成前の電解質マトリ
ックス表裏の周辺部にニッケルを付着させ、焼成後の電
解質マトリックス２の周辺部の表面に、内周がアノード
電極３平面あるいはカソード電極４平面より小さく、外
周は電解質マトリックス２の外周より小さいニッケル層
17′を形成した構成を成している。そして、この構成例
の場合は、ニッケル層17′が電解質マトリックス２表面
に存在する微小な亀裂などを埋め、また電解質マトリッ
クス粒子間の結合を補強することにより、電解質マトリ
ックス２を補強し、起電部とエッジ部との間における亀
裂の発生が容易に回避される。Further, FIG. 11 (b) shown in perspective also relates to the reinforcement of the electrolyte matrix 2. In the case of this constitutional example, nickel is formed around the front and back surfaces of the electrolyte matrix before firing by a method such as vapor deposition. A nickel layer whose inner circumference is smaller than the anode electrode 3 plane or the cathode electrode 4 plane and whose outer circumference is smaller than the outer circumference of the electrolyte matrix 2 on the surface of the peripheral portion of the electrolyte matrix 2 after firing.
17 'is formed. In the case of this configuration example, the nickel layer 17 'fills in minute cracks and the like existing on the surface of the electrolyte matrix 2 and also strengthens the bond between the electrolyte matrix particles to reinforce the electrolyte matrix 2 and generate electromotive force. The occurrence of cracks between the edge and the edge is easily avoided.

【００５７】なお、これらの構成例において、金属箔も
しくは金属層の材質としてニッケルを例に説明したが、
電解質液に対して耐食性を有する他の多くの金属を用い
ても同様の効果を得ることができ、また、箔などの厚さ
も電解質マトリックス２の補強に十分であれば、ここで
示したものに限らずとも同様の効果を得ることができ
る。Although nickel has been used as an example of the material of the metal foil or the metal layer in these structural examples,
Similar effects can be obtained by using many other metals having corrosion resistance to the electrolyte solution, and if the thickness of the foil or the like is sufficient to reinforce the electrolyte matrix 2, the one shown here is used. The same effect can be obtained without limitation.

【００５８】実施例７ 図12に本実施例に関わる燃料電池の要部構成例を断面的
に示したもので、この構成例では両エッジ板７，８を、
エッジ板の構成材料（たとえば、SUS310S)よりも濡れ性
の悪いセラミック製などの枠18で挟み、この枠18と電解
質マトリックス２との間でウェットシールを形成させて
いる。このウエットシール形成においては、前記セラミ
ック製枠18とエッジ板７，８とは、電解質マトリックス
２と同等的な材質でシールするか、あるいはロウ付けな
どの方法で接合する。ここで、枠18は両エッジ板７，８
よりも電解質マトリックス２との滑りがよく、熱膨脹に
よる電解質マトリックス２の破損の可能性もほとんどな
いし、また、燃料電池の熱サイクルにおいて、溶融塩の
凝固・融解に対しても滑りの効果が期待できる。Embodiment 7 FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a main part structure of a fuel cell according to the present embodiment. In this structure example, both edge plates 7 and 8 are
It is sandwiched by a frame 18 made of ceramic or the like, which has a lower wettability than the constituent material of the edge plate (for example, SUS310S), and a wet seal is formed between the frame 18 and the electrolyte matrix 2. In forming the wet seal, the ceramic frame 18 and the edge plates 7 and 8 are sealed with a material equivalent to that of the electrolyte matrix 2 or joined by a method such as brazing. Here, the frame 18 is both edge plates 7 and 8
Is more slippery with the electrolyte matrix 2, there is almost no possibility of damage to the electrolyte matrix 2 due to thermal expansion, and a sliding effect can be expected for solidification / melting of the molten salt in the thermal cycle of the fuel cell. .

【００５９】なお、前記セラミック製の枠18の代わり
に、図13に要部構成例を断面的に示すごとく、セラミッ
クの吹き付け層18′を設けたエッジ板７，８を用いた場
合も、熱膨脹によって電解質マトリックス２が引張力を
受けても、前記吹き付け層18′の介在により同様な効果
が期待できる。It should be noted that, instead of the ceramic frame 18, when edge plates 7 and 8 provided with a ceramic spraying layer 18 'are used, as shown in the sectional view of the essential part of FIG. Therefore, even if the electrolyte matrix 2 receives a tensile force, the same effect can be expected due to the interposition of the spray layer 18 '.

【００６０】実施例８ 図14に本実施例に関わる燃料電池の要部構成例を断面的
に示したもので、この構成例では電解質マトリックス２
およびカソード電極４の外形寸法を同一とし、アノード
電極３の外形寸法をカソード電極４より小さく設定した
場合である。Example 8 FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of a main part structure of a fuel cell according to this example. In this structure example, an electrolyte matrix 2 is used.
And the outer dimensions of the cathode electrode 4 are the same, and the outer dimension of the anode electrode 3 is set smaller than that of the cathode electrode 4.

【００６１】２の他の面には、カソード４よりも面積の
小さいアノード３を配置する。この構成例では、カソー
ド電極４のみで、電解質マトリックス２を支持し、異質
材の境界をなくしたことに伴い、上下からの締め付け荷
重が負荷されたときでも、電解質マトリックス２に、ア
ノード電極３とアノードエッジ板７との境界に起因する
破断可能面が形成されるだけで、カソード電極４側に破
断面が生じないため、電解質マトリックス２が保護され
る。On the other surface of 2, the anode 3 having a smaller area than the cathode 4 is arranged. In this configuration example, the electrolyte matrix 2 is supported only by the cathode electrode 4 and the boundary between different materials is eliminated, so that even when a tightening load from above and below is applied, the electrolyte matrix 2 and the anode electrode 3 are Only the rupturable surface due to the boundary with the anode edge plate 7 is formed, and the fracture surface does not occur on the cathode electrode 4 side, so that the electrolyte matrix 2 is protected.

【００６２】さらに、この構成例の場合、別な効果とし
て、電解質マトリックス２のバインダーが揮散する過程
において、つまり、単位電池１を組み立て・製造する工
程での、グリーンシート状リチウムアルミネートについ
ての揮散プロセスガスが、拡散しやすいといったことも
挙げられる。より具体的には、電解質マトリックス２
は、主成分のアルミン酸リチウムの他に、有機バインダ
ーや可塑剤を含んでおり、これらを混合してシート化し
てある。そして、前記バインダー揮散過程は、これら有
機物質を揮散させ、炭酸塩の含浸準備をする過程であ
り、このとき、揮散プロセスガスは、主にカソード電極
４側から流入させ、カソード電極４内を拡散して電解質
マトリックス２に達し、バインダーに作用する。したが
って、カソード電極４を比較的大きく設定しておくと、
プロセスガスの拡散量が多くなってバインダーも揮散し
易いことになるので、電解質マトリックス２のバインダ
ー揮散時においても有効である。Further, in the case of this configuration example, as another effect, in the process of volatilizing the binder of the electrolyte matrix 2, that is, in the process of assembling and manufacturing the unit battery 1, volatilization of the green sheet-like lithium aluminate is performed. Another reason is that the process gas easily diffuses. More specifically, the electrolyte matrix 2
Contains an organic binder and a plasticizer in addition to the main component lithium aluminate, and these are mixed to form a sheet. The binder volatilization process is a process of volatilizing these organic substances to prepare for impregnation of carbonate. At this time, the volatilization process gas mainly flows from the cathode electrode 4 side and diffuses in the cathode electrode 4. Then, it reaches the electrolyte matrix 2 and acts on the binder. Therefore, if the cathode electrode 4 is set relatively large,
Since the diffusion amount of the process gas increases and the binder easily volatilizes, it is also effective when the binder of the electrolyte matrix 2 is volatilized.

【００６３】通常、燃料電池は不活性ガスでパージされ
た容器（外囲器）内で運転される。そして、容器内の圧
力は、燃料電池内の反応ガスの圧力より高くなってお
り、燃料電池のウェットシールが不完全であると、前記
パージガスが燃料電池内へリークインすることになる。
この対策としては、(1)リークインを許容するような運
転方法をとる、(2)カソード電極側にもシール機能を持
たせるなどの手段が考慮される。Normally, the fuel cell is operated in a container (enclosure) purged with an inert gas. The pressure in the container is higher than the pressure of the reaction gas in the fuel cell, and if the wet seal of the fuel cell is incomplete, the purge gas will leak into the fuel cell.
As measures against this, means such as (1) adopting an operating method that allows leak-in and (2) providing a sealing function also on the cathode electrode side are considered.

【００６４】図15 (a)， (b)は、前記リークインを許容
するような運転方法を説明する模式図であり、燃料電池
は通常、図15 (a)に示すごとく、密閉容器19内で運転さ
れる。密閉容器（外囲器）19内に装着・配置された構成
を採っており、燃料ガス入口20a、同出口 20b、酸化剤
ガス入口 21a、同出口 21b、パージガス入口 22a、同出
口 22bが配設されており、容器19の内圧は反応ガス圧力
よりも数十mmAqから数百mmAq程度高く設定されている。
燃料ガスの組成は、たとえば、水素／二酸化炭素／水蒸
気であり、酸化剤ガスの組成は、たとえば、空気／二酸
化炭素であり、パージガスの組成は、たとえば、窒素／
二酸化炭素である。FIGS. 15 (a) and 15 (b) are schematic diagrams for explaining an operation method for allowing the leak-in, and the fuel cell is usually placed in a closed container 19 as shown in FIG. 15 (a). Be driven. It is installed and placed in a closed container (enclosure) 19, and has a fuel gas inlet 20a, an outlet 20b, an oxidant gas inlet 21a, an outlet 21b, a purge gas inlet 22a, and an outlet 22b. The internal pressure of the container 19 is set higher than the reaction gas pressure by several tens mmAq to several hundreds mmAq.
The composition of the fuel gas is, for example, hydrogen / carbon dioxide / steam, the composition of the oxidant gas is, for example, air / carbon dioxide, and the composition of the purge gas is, for example, nitrogen /
It is carbon dioxide.

【００６５】ところで、前記図14に図示した構成例の場
合は、パージガスのカソード電極４へのリークイン（矢
印Ｃ）を考慮にいれなければならない。そして、リーク
イン（矢印Ｃ）したパージガスは、電池反応に対して
も、また電池部品の腐食に対しても不活性なガスである
ので、燃料電池の寿命に関しての影響はないが、酸化剤
ガスの組成変化による出力の低下が問題となってくる。
そこで、パージガスのリークイン（矢印Ｃ）のないとき
と同等の出力を得たい場合には、図15 (b)に示すよう
な、容器内圧と酸化剤ガスとの差圧と、リーク量の関係
を予め求めておき、酸化剤入口 21aのガス組成を、リー
ク量を考慮に入れたガス組成とすればよい。酸化剤入口
21aから供給されたガスは、リークイン（矢印Ｃ）した
パージガスと混合されて、リークのないときの酸化剤ガ
ス組成となる。このような運転方法あるいは酸化剤ガス
の組成を調整する調整器とその制御手段設けることによ
って、ある程度パージガスがリークインしても、所定の
出力を得ることができ、かつ、クロスリークのない長寿
命で高性能な電池を達成することができる。By the way, in the case of the configuration example shown in FIG. 14, the leak-in (arrow C) of the purge gas into the cathode electrode 4 must be taken into consideration. The leaked-in (arrow C) purge gas is an inert gas against the cell reaction and the corrosion of the cell parts, so that there is no effect on the life of the fuel cell, but the oxidant gas The decrease in output due to the composition change becomes a problem.
Therefore, in order to obtain the same output as when there is no leak-in (arrow C) of the purge gas, the relationship between the leak pressure and the pressure difference between the internal pressure of the container and the oxidant gas is shown in FIG. 15 (b). The gas composition of the oxidant inlet 21a may be obtained in advance and may be a gas composition that takes the leak amount into consideration. Oxidant inlet
The gas supplied from 21a is mixed with the leak-in (arrow C) purge gas to form the oxidant gas composition when there is no leak. By providing such an operating method or an adjuster for adjusting the composition of the oxidant gas and its control means, a predetermined output can be obtained even if the purge gas leaks in to some extent, and a long life without cross leak is provided. A high performance battery can be achieved.

【００６６】図16 (a)， (b)はカソード電極側にもシー
ル機能を持たせる場合、つまり、カソードガスシールを
強化した構成例の要部を示すものである。先ず、図16
(a)に断面的に示すように、カソード電極４の端縁部に
は、たとえばニッケル箔より成る断面コの字型の部材片
4aにて包み込んで端縁部のガスシールを形成し、カソー
ドガスがこの端縁部を通じて外部へ漏れたり、あるいは
外部からのパージガスの侵入を防止する構成を採ってい
る。また、ここでカソード電極４の端縁部を包み込み端
部シール構造を形成する部材片4aには、図16 (b)に示す
ごとく、カソード電極４の端部を包むだけの幅を有し、
かつカソードエッジ板８との界面に、電解質液にてウェ
ットシールを形成できるように溝4a′が多数設けられて
いる。このように、カソード電極４の端縁部に箔などの
シール部材4aを配置することにより、カソード電極４の
端面部からのガスリークを抑制することができ、かつこ
のシール部材4aが配置されたカソード電極４とカソード
エッジ板８との間の部分には、シール部材4aの溝4a′を
設けたことにより、電解質による良好なウェットシール
も形成される。FIGS. 16 (a) and 16 (b) show the main part of a configuration example in which the cathode electrode side is provided with a sealing function, that is, the cathode gas seal is strengthened. First, Fig. 16
As shown in a sectional view in (a), the cathode electrode 4 has an end edge portion with a U-shaped cross-section member made of, for example, nickel foil.
It is wrapped with 4a to form a gas seal at the edge portion, and the cathode gas is prevented from leaking to the outside through this edge portion or the purge gas from entering from the outside. Further, here, the member piece 4a that wraps around the edge of the cathode electrode 4 and forms the end seal structure has a width enough to wrap around the edge of the cathode electrode 4, as shown in FIG. 16 (b),
In addition, a large number of grooves 4a 'are provided at the interface with the cathode edge plate 8 so that a wet seal can be formed with the electrolyte solution. By disposing the seal member 4a such as a foil on the edge of the cathode electrode 4 as described above, gas leakage from the end surface of the cathode electrode 4 can be suppressed and the cathode on which the seal member 4a is disposed. By providing the groove 4a 'of the seal member 4a in the portion between the electrode 4 and the cathode edge plate 8, a good wet seal with the electrolyte is also formed.

【００６７】さらに図17は他の構成例の要部を断面的に
示したもので、前記図16 (a)に図示した構成にて、ニッ
ケル箔より成る断面コの字型のシール部材片4aにて、端
縁部を包み込んでガスシールを形成したカソード電極４
において、シール部材片4aとカソードエッジ板８との間
に、電解質マトリックス２と同様の材質で電解質を含浸
させた帯状のシールマトリックス15′を介挿・配置して
ウエットシールを形成する構造を採った場合は、カソー
ドガスのシールの信頼性をさらに向上することが可能で
ある。Further, FIG. 17 is a cross-sectional view showing the main part of another structural example. In the structure shown in FIG. 16 (a), the seal member piece 4a made of nickel foil and having a U-shaped cross section. At the cathode electrode 4 with the gas seal formed by wrapping around the edge.
In the above, a structure is adopted in which a band-shaped seal matrix 15 'impregnated with an electrolyte of the same material as the electrolyte matrix 2 is interposed and arranged between the seal member piece 4a and the cathode edge plate 8 to form a wet seal. In this case, the reliability of the cathode gas seal can be further improved.

【００６８】[0068]

【発明の効果】本発明に係る燃料電池においては、上述
したような構成を採ることにより、従来、燃料電池問題
になっていた電極とエッジ部の境界にて破損することの
多かった電解質マトリックスが、前記破損を生じ易いを
箇所ないし領域を適切に支持したり、または滑らせたり
することで容易かつ確実に保護することが可能となっ
た。そして、電解質マトリックスおよび各エッジ板の接
触は良好に保たれ、反応ガスの漏洩が抑えられたばかり
でなく、クロスリークも防止し、さらに単位電池と集電
板の接触も良好に保たれ、接触不良による電気抵抗を低
減することができる。つまり、性能および信頼性、特に
耐熱サイクル性が向上され、長寿命化の図られた燃料電
池が提供されることになる。EFFECTS OF THE INVENTION In the fuel cell according to the present invention, by adopting the above-mentioned structure, an electrolyte matrix which has been often damaged at the boundary between the electrode and the edge portion, which has been a problem of the fuel cell, is provided. As a result, it becomes possible to easily and surely protect the above-mentioned breakage easily by properly supporting or sliding the place or area. And, the contact between the electrolyte matrix and each edge plate was kept good, not only the leakage of the reaction gas was suppressed, but also the cross leak was prevented, and the contact between the unit cell and the current collector plate was kept good, resulting in poor contact. It is possible to reduce the electric resistance due to. That is, it is possible to provide a fuel cell having improved performance and reliability, particularly heat cycle resistance, and a long life.

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

【図１】本発明に係る燃料電池の要部構成例を断面的に
示すもので、 (a)は締め付け前の状態図、 (b)は締め付
け後の状態図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a main part of a fuel cell according to the present invention, in which (a) is a state diagram before tightening and (b) is a state diagram after tightening.

【図２】本発明に係る燃料電池の要部構成例においてセ
パレータの一部を形成するイターコネクタとエッジ板と
の間に介装させたスプリング特性図。FIG. 2 is a spring characteristic diagram interposed between an iter connector forming a part of a separator and an edge plate in a configuration example of a main part of a fuel cell according to the present invention.

【図３】本発明に係る燃料電池の他の要部構成例を断面
的に示すもので、電解質マトリックスに予め分断部を設
けておいた構成図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the structure of the main part of the fuel cell according to the present invention, in which a dividing part is provided in advance in the electrolyte matrix.

【図４】本発明に係る燃料電池のさらに他の要部構成例
を断面的に示すもので、アノード電極とアノードエッジ
板の間にシールマトリックスを挿入した構成図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another example of the main part configuration example of the fuel cell according to the present invention, in which a seal matrix is inserted between the anode electrode and the anode edge plate.

【図５】本発明に係る燃料電池で起電部スプリングを集
電板と並置した要部構成例を断面的に示すもので、 (a)
はセル全体を締め付けた際の状態図、 (b)はセル全体を
締め付けない際の状態図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a main part configuration in which an electromotive force spring is juxtaposed with a current collector plate in a fuel cell according to the present invention.
Is a state diagram when the whole cell is tightened, and (b) is a state diagram when the whole cell is not tightened.

【図６】本発明に係る燃料電池で起電部スプリングを集
電板と積層的に配置した要部構成例を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a main part of a fuel cell according to the present invention, in which an electromotive force spring and a current collector plate are laminatedly arranged.

【図７】本発明に係る燃料電池で起電部スプリングを集
電板に積層的に配置した他の要部構成例の断面的に示す
もので、 (a)はセル全体を締め付けた際の状態図、 (b)
はセル全体を締め付けない際の状態図、 (c)は締め付け
過程の状態図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the main part of the fuel cell according to the present invention, in which electromotive springs are stacked on a current collector plate, wherein (a) shows the result when the entire cell is tightened. State diagram, (b)
Is a state diagram when the whole cell is not tightened, (c) is a state diagram of the tightening process.

【図８】本発明に係る燃料電池で起電部スプリングを集
電板と並置した他の要部構成例を断面的に示すもので、
(a)はセル全体を締め付けた際の状態図、 (b)はセル全
体を締め付けない際の状態図、 (c)はアノード電極部の
斜視図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing another structural example of the main part of the fuel cell according to the present invention in which an electromotive force spring is arranged in parallel with a current collector plate.
(a) is a state diagram when the whole cell is tightened, (b) is a state diagram when the whole cell is not tightened, and (c) is a perspective view of the anode electrode part.

【図９】本発明に係る燃料電池で用いたスプリング機能
を備えた集電板の斜視図。FIG. 9 is a perspective view of a current collector plate having a spring function used in the fuel cell according to the present invention.

【図１０】(a)は本発明に係る燃料電池の他の要部構成
例を示す断面図、 (b)は電極と電解質マトリックスとの
間に介在させた補強体層の斜視図。10 (a) is a cross-sectional view showing another configuration example of the main part of the fuel cell according to the present invention, and FIG. 10 (b) is a perspective view of a reinforcement layer interposed between an electrode and an electrolyte matrix.

【図１１】(a)は図１０ (b)の変形例を示す斜視図、
(b)は図１０ (b)のの他の変形例を示す斜視図。11 (a) is a perspective view showing a modification of FIG. 10 (b),
10B is a perspective view showing another modified example of FIG. 10B.

【図１２】本発明に係る燃料電池のさらに他の要部構成
例を示す断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another example of the main part configuration of the fuel cell according to the present invention.

【図１３】本発明に係る燃料電池の別の要部構成例を示
す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view showing another example of the main part configuration of the fuel cell according to the present invention.

【図１４】本発明に係る燃料電池のさらに別の要部構成
例を示す断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view showing still another example of the main part configuration of the fuel cell according to the present invention.

【図１５】(a)は密閉型燃料電池のシステム図、 (b)は
差圧とリーク量の関係例を示す曲線図。15A is a system diagram of a sealed fuel cell, and FIG. 15B is a curve diagram showing an example of the relationship between the differential pressure and the leak amount.

【図１６】(a)は本発明に係る燃料電池のまた別の要部
構成例を示す断面図、 (b)はカソード電極端縁部シール
部材の構造例を示す平面図。16 (a) is a cross-sectional view showing a configuration example of still another main part of the fuel cell according to the present invention, and FIG. 16 (b) is a plan view showing a structural example of a cathode electrode edge sealing member.

【図１７】本発明に係る燃料電池のさらに他の要部構成
例を示す断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view showing still another example of the main part configuration of the fuel cell according to the present invention.

【図１８】従来の積層型燃料電池の要部構成を展開して
示す斜視図。FIG. 18 is an exploded perspective view showing a configuration of a main part of a conventional stacked fuel cell.

【図１９】従来の積層型燃料電池の要部構成を示す断面
図。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the structure of a main part of a conventional stacked fuel cell.

【図２０】従来の積層型燃料電池におけるセパレータの
厚さ方向に段差が生じる説明図。FIG. 20 is an explanatory diagram showing a step in the thickness direction of a separator in a conventional stacked fuel cell.

【図２１】従来の積層型燃料電池におけるセパレータの
厚さ方向に段差が生じる説明図。FIG. 21 is an explanatory diagram showing a step in the thickness direction of a separator in a conventional stacked fuel cell.

【図２２】従来の積層型燃料電池においてエッジ板とイ
ンタコネクタ間にエッジスプリングを介装したセパレー
タの要部構成を示す断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view showing the main configuration of a separator in which an edge spring is interposed between an edge plate and an interconnector in a conventional stacked fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…単位電池 ２…電解質マトリックス 2a…エッ
ジ部 2b…境界部 ３…アノード電極 3a…リブ ４…カソード電極
4a…シール部材 4a…シール部材層 ５…セパレータ ６…インタコ
ネクタ ７…アノードエッジ板 ８…スソードエッ
ジ板 ９…アノード集電板 10…カソード集電板
11…燃料ガス流路 12…酸化剤ガス流路 13…マニ
ホールドリング 14…スプリング 14′…アノードエッジスプリング
15，15′…シールマトリックス 16…起電部スプリ
ング 16a， 16b…片持バリ状突起 17，17′…ニ
ッケル箔（層） 18…セラミック製枠 18′…セラ
ミック吹き付け層 19…外囲器 20a…燃料ガス入
口 20b…燃料ガス出口 21a…酸化剤ガス入口
21b…酸化剤ガス出口 22a…バージンガス入口
22b…バージンガス出口1 ... Unit battery 2 ... Electrolyte matrix 2a ... Edge part 2b ... Boundary part 3 ... Anode electrode 3a ... Rib 4 ... Cathode electrode
4a ... Sealing member 4a ... Sealing member layer 5 ... Separator 6 ... Interconnector 7 ... Anode edge plate 8 ... Sword edge plate 9 ... Anode current collector plate 10 ... Cathode current collector plate
11 ... Fuel gas flow path 12 ... Oxidant gas flow path 13 ... Manifold ring 14 ... Spring 14 '... Anode edge spring
15, 15 '... Seal matrix 16 ... Electromotive part springs 16a, 16b ... Cantilever burr-like protrusions 17, 17' ... Nickel foil (layer) 18 ... Ceramic frame 18 '... Ceramic spraying layer 19 ... Enclosure 20a ... Fuel gas inlet 20b ... Fuel gas outlet 21a ... Oxidant gas inlet
21b ... oxidant gas outlet 22a ... virgin gas inlet
22b ... Virgin gas outlet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯部 賢司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 海治 徹 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 瀬田 曜一 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 清水 康 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株式 会社東芝京浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenji Isobe 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Toru Kaiji Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 2-4 Shares in Toshiba Keihin Office (72) Inventor Yoichi Seta 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture 2 Shares in Toshiba Keihin Office (72) Inventor Yasushi Shimizu 2 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No. 4 Stock company Toshiba Keihin office

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 電解質マトリックスをアノード電極およ
びカソード電極で挟んだ構成の単位電池と、 前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電極に酸化剤
ガスをそれぞれ隔てて導くためのセパレータとを交互に
積層配置して成る発電機構を具備した積層型燃料電池に
おいて、 前記単位電池のガスシール部を柔軟構造とし、かつガス
シール部に加わる接触面圧が起電部に加わる接触面圧よ
り小さく設定したことを特徴とする積層型燃料電池。1. A unit cell having a structure in which an electrolyte matrix is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and a separator for guiding a fuel gas to the anode electrode and a separator for guiding an oxidant gas to the cathode electrode, respectively, are alternately laminated and arranged. In the laminated fuel cell having the power generation mechanism configured as described above, the gas seal part of the unit cell has a flexible structure, and the contact surface pressure applied to the gas seal part is set to be smaller than the contact surface pressure applied to the electromotive part. Characteristic stacked fuel cell. 【請求項２】 電解質マトリックスをアノード電極およ
びカソード電極で挟んだ構成の単位電池と、 前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電極に酸化剤
ガスをそれぞれ隔てて導くためのセパレータとを交互に
積層配置して成る発電機構を具備した積層型燃料電池に
おいて、 前記単位電池の起電部およびガスシール部に対応するセ
パレータ領域を柔軟構造に形成したことを特徴とする積
層型燃料電池。2. A unit cell having a structure in which an electrolyte matrix is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and a separator for guiding a fuel gas to the anode electrode and a separator for guiding an oxidant gas to the cathode electrode, respectively, are alternately laminated and arranged. In the laminated fuel cell having the power generation mechanism as described above, a separator region corresponding to the electromotive portion and the gas seal portion of the unit cell is formed in a flexible structure. 【請求項３】 電解質マトリックスをアノード電極およ
びカソード電極で挟んだ構成の単位電池と、 前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電極に酸化剤
ガスをそれぞれ隔てて導くためのセパレータとを交互に
積層配置して成る発電機構を具備した積層型燃料電池に
おいて、 前記アノード電極に接するセパレータのアノードエッジ
板をアノード電極端縁部に延設し、このエッジ板延設部
およびアノード電極面が形成する空隙部に、シール部材
を挿入して成ることを特徴とする積層型燃料電池。3. A unit cell in which an electrolyte matrix is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and a separator for guiding a fuel gas to the anode electrode and a separator for guiding an oxidant gas to the cathode electrode are alternately laminated and arranged. In the laminated fuel cell having the power generation mechanism as described above, the anode edge plate of the separator that is in contact with the anode electrode is extended to the edge portion of the anode electrode, and the void portion formed by the edge plate extension portion and the anode electrode surface. A laminated fuel cell, characterized in that a seal member is inserted therein. 【請求項４】 電解質マトリックスをアノード電極およ
びカソード電極で挟んだ構成の単位電池と、 前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電極に酸化剤
ガスをそれぞれ隔てて導くためのセパレータとを交互に
積層配置して成る発電機構を具備した積層型燃料電池に
おいて、 前記電解質マトリックスに接するアノード電極およびカ
ソード電極の少なくともいずれか一方に、穴開けされた
導電性金属箔を介挿したことを特徴とする積層型燃料電
池。4. A unit battery having a structure in which an electrolyte matrix is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and a separator for guiding a fuel gas to the anode electrode and a separator for guiding an oxidant gas to the cathode electrode, respectively, are alternately laminated and arranged. In a laminated fuel cell having a power generation mechanism as described above, a perforated conductive metal foil is inserted into at least one of an anode electrode and a cathode electrode in contact with the electrolyte matrix. Fuel cell. 【請求項５】 少なくとも２枚の電解質マトリックスを
アノード電極およびカソード電極で挟んだ構成の単位電
池と、 前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電極に酸化剤
ガスをそれぞれ隔てて導くためのセパレータとを交互に
積層配置して成る発電機構を具備した積層型燃料電池に
おいて、 前記アノード電極に接する電解質マトリックスにおいて
はアノード電極およびセパレータのアノード電極側エッ
ジ部の境界部、カソード電極に接する電解質マトリック
スにおいてはカソード電極およびセパレータのカソード
電極側エッジ部の境界部に、それぞれ切り込み部を予め
設定しておくことを特徴とする積層型燃料電池。5. A unit cell having at least two electrolyte matrices sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and a separator for guiding a fuel gas to the anode electrode and an oxidant gas to the cathode electrode, respectively. In a laminated fuel cell having a power generation mechanism that is alternately laminated, in an electrolyte matrix in contact with the anode electrode, a boundary portion between the anode electrode and the edge portion of the separator on the anode electrode side, and a cathode in the electrolyte matrix in contact with the cathode electrode. A laminated fuel cell, characterized in that notches are set in advance at the boundaries of the edges of the electrodes and the cathode side of the separator. 【請求項６】 電解質マトリックスをアノード電極およ
びカソード電極で挟んだ構成の単位電池と、 前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電極に酸化剤
ガスをそれぞれ隔てて導くためのセパレータとを交互に
積層配置して成る発電機構を具備した積層型燃料電池に
おいて、 前記セパレータのエッジシール領域面がセラミック層で
被覆されていることを特徴とする積層型燃料電池。6. A unit cell having a structure in which an electrolyte matrix is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and a separator for guiding a fuel gas to the anode electrode and a separator for guiding an oxidant gas to the cathode electrode, respectively, are alternately laminated and arranged. In the laminated fuel cell having the power generation mechanism as described above, the edge seal region surface of the separator is covered with a ceramic layer. 【請求項７】 電解質マトリックスをアノード電極およ
びカソード電極で挟んだ構成の単位電池と、 前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電極に酸化剤
ガスをそれぞれ隔てて導くためのセパレータとを交互に
積層配置して成る発電機構と、 前記発電機構を内装して不活性ガスでパージする密封型
外囲器とを具備した積層型燃料電池において、 前記単位電池の電解質マトリックス端縁部までカソード
電極を延設させ、発電機構への密封型外囲器内不活性ガ
スのリークインに対して、前記酸化剤ガスの組成を調整
する制御手段を備えたことを特徴とする積層型燃料電
池。7. A unit cell having a structure in which an electrolyte matrix is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and a separator for guiding a fuel gas to the anode electrode and a separator for guiding an oxidant gas to the cathode electrode, respectively, are alternately laminated and arranged. And a hermetically sealed envelope for enclosing the power generation mechanism and purging with an inert gas, wherein a cathode electrode is extended to an edge portion of an electrolyte matrix of the unit cell. A laminated fuel cell comprising a control means for adjusting the composition of the oxidant gas with respect to the leak-in of the inert gas in the sealed envelope to the power generation mechanism.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1009062C2 (en) * 1998-05-04 1999-11-05 Stichting Energie Matrix plate / electrode seal.
JP2003068323A (en) * 2001-08-29 2003-03-07 Honda Motor Co Ltd Film/electrode structural body and fuel cell
JP2004348978A (en) * 2003-05-19 2004-12-09 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
WO2010113252A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ車体 株式会社 Fuel battery
WO2011099399A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 トヨタ車体 株式会社 Fuel cell

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1009062C2 (en) * 1998-05-04 1999-11-05 Stichting Energie Matrix plate / electrode seal.
WO1999057777A1 (en) * 1998-05-04 1999-11-11 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Seal for matrix plate electrode
JP2003068323A (en) * 2001-08-29 2003-03-07 Honda Motor Co Ltd Film/electrode structural body and fuel cell
JP2004348978A (en) * 2003-05-19 2004-12-09 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
WO2010113252A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ車体 株式会社 Fuel battery
US9160020B2 (en) 2009-03-31 2015-10-13 Toyota Shatai Kabushiki Kaisha Fuel cell
WO2011099399A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 トヨタ車体 株式会社 Fuel cell
JP2011165559A (en) * 2010-02-12 2011-08-25 Toyota Auto Body Co Ltd Fuel cell

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