JPH07153480A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH07153480A JPH07153480A JP5297134A JP29713493A JPH07153480A JP H07153480 A JPH07153480 A JP H07153480A JP 5297134 A JP5297134 A JP 5297134A JP 29713493 A JP29713493 A JP 29713493A JP H07153480 A JPH07153480 A JP H07153480A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- gas
- fuel cell
- contact
- manifold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】長時間の発電過程を通してマニホ−ルド部の電
気的絶縁性とガスシ−ル性の信頼性を向上させ、かつセ
ル積層時の製作性に優れた燃料電池を提供する。 【構成】本発明では、マニホ−ルド部分でガス流路ごと
に隣接するセパレ−タ１間に絶縁性リング９´を介して
構成し、この絶縁性リング９´と接触するセパレ−タ１
部にリング状溝１２を設けたり、あるいはそれらの間に
ガスケットなどの高流動抵抗素子を設けたり、あるいは
それらを締め付ける締付手段を設けてなることを特徴と
する燃料電池である。
気的絶縁性とガスシ−ル性の信頼性を向上させ、かつセ
ル積層時の製作性に優れた燃料電池を提供する。 【構成】本発明では、マニホ−ルド部分でガス流路ごと
に隣接するセパレ−タ１間に絶縁性リング９´を介して
構成し、この絶縁性リング９´と接触するセパレ−タ１
部にリング状溝１２を設けたり、あるいはそれらの間に
ガスケットなどの高流動抵抗素子を設けたり、あるいは
それらを締め付ける締付手段を設けてなることを特徴と
する燃料電池である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は単位電池をセパレータを
介して積層構成した燃料電池に関する。
介して積層構成した燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】化学エネルギ−を直接電気エネルギ−に
変換する燃料電池では、電解質板の両面に接して正・負
両電極が設けられ、それぞれ酸化剤ガス、燃料ガスを反
応させることによって単位電池が形成される。ところ
で、単位電池では得られる起電力が低いため高出力の発
電プラントを構成するには、複数の単位電池を直列に積
層して燃料電池積層体を構成し、各単位電池の加算出力
を得る必要がある。
変換する燃料電池では、電解質板の両面に接して正・負
両電極が設けられ、それぞれ酸化剤ガス、燃料ガスを反
応させることによって単位電池が形成される。ところ
で、単位電池では得られる起電力が低いため高出力の発
電プラントを構成するには、複数の単位電池を直列に積
層して燃料電池積層体を構成し、各単位電池の加算出力
を得る必要がある。
【０００３】一般に、燃料電池積層体は、隣り合う単位
電池間にセパレ−タが設けられ、一方の単位電池の燃料
ガス路（または酸化剤ガス路）と他方の単位電池の酸化
剤ガス路（または燃料ガス路）を区分する構成がとられ
ている。したがって酸化剤ガス路と燃料ガス路は交互に
積層されることになり、各ガスを供給するマニホ−ルド
では、各ガスが外部に漏れることなく、また各ガスが混
合することのないように給排路を形成することが重要と
なる。
電池間にセパレ−タが設けられ、一方の単位電池の燃料
ガス路（または酸化剤ガス路）と他方の単位電池の酸化
剤ガス路（または燃料ガス路）を区分する構成がとられ
ている。したがって酸化剤ガス路と燃料ガス路は交互に
積層されることになり、各ガスを供給するマニホ−ルド
では、各ガスが外部に漏れることなく、また各ガスが混
合することのないように給排路を形成することが重要と
なる。
【０００４】図１３は、従来の燃料電池積層体の横断面
を示したもので、セパレ−タ１、電解質板２が交互に積
層されスタックを形成している。積層体の両端部には、
酸化剤ガス・燃料ガスの給排出路であるマニホ−ルド
３、４が形成され、反応部５へ各ガスを循環させる役割
を担っている。
を示したもので、セパレ−タ１、電解質板２が交互に積
層されスタックを形成している。積層体の両端部には、
酸化剤ガス・燃料ガスの給排出路であるマニホ−ルド
３、４が形成され、反応部５へ各ガスを循環させる役割
を担っている。
【０００５】図１４は、図１３のＹ−Ｙ線に沿った断面
図である。酸化剤ガスは、マニホ−ルド３を経由して、
反応部である電解質板２の片面に供給され発電作用後に
排出される。なお、燃料ガスは図１３中のマニホールド
４を経由して、電解質板２の他の面に供給され発電作用
後に排出される。反応部５では、電解質板２を挟み込ん
で、カソード６、アノード７および図示していないガス
チャンネル等によって単位電池が構成され、各単位電池
はセパレ−タ板８によって区分されている。さらに、マ
ニホールド部では隣接するセパレータ間にセラミックス
などの絶縁性を有するリング９と一対の金属製薄肉板１
０とを接合などによって一体化したシール要素１１を両
セパレータ１と気密性を有する方法たとえば Tig溶接な
どによって構成している。ここで、シール要素１１は燃
料ガス流路では還元雰囲気に、酸化剤ガス流路では酸化
雰囲気にさらされている。
図である。酸化剤ガスは、マニホ−ルド３を経由して、
反応部である電解質板２の片面に供給され発電作用後に
排出される。なお、燃料ガスは図１３中のマニホールド
４を経由して、電解質板２の他の面に供給され発電作用
後に排出される。反応部５では、電解質板２を挟み込ん
で、カソード６、アノード７および図示していないガス
チャンネル等によって単位電池が構成され、各単位電池
はセパレ−タ板８によって区分されている。さらに、マ
ニホールド部では隣接するセパレータ間にセラミックス
などの絶縁性を有するリング９と一対の金属製薄肉板１
０とを接合などによって一体化したシール要素１１を両
セパレータ１と気密性を有する方法たとえば Tig溶接な
どによって構成している。ここで、シール要素１１は燃
料ガス流路では還元雰囲気に、酸化剤ガス流路では酸化
雰囲気にさらされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように多数の単位
電池が積層してなる燃料電池では、その寿命を通してマ
ニホールド部から各単位電池に燃料ガス・酸化剤ガスが
安定して供給されることが重要である。
電池が積層してなる燃料電池では、その寿命を通してマ
ニホールド部から各単位電池に燃料ガス・酸化剤ガスが
安定して供給されることが重要である。
【０００７】上記した従来技術では、マニホールド部の
構成は、絶縁性を有するリング部材と金属製薄肉板とを
ろう付け接合してなるシ−ル要素が隣接するセパレ−タ
間に溶接などによって密封して接合されている。ところ
で、この構成では発電過程における温度変化によって異
材接合よりなるシ−ル要素が過大な熱応力を受けること
が懸念され、損傷によりガスがリ−クする虞れがある。
さらに、電池（以後セルと呼ぶ）を積層する際、隣接す
るセパレ−タと溶接などの手法による接合が必要であ
り、この工程での製造コスト・アップが懸念されてい
る。
構成は、絶縁性を有するリング部材と金属製薄肉板とを
ろう付け接合してなるシ−ル要素が隣接するセパレ−タ
間に溶接などによって密封して接合されている。ところ
で、この構成では発電過程における温度変化によって異
材接合よりなるシ−ル要素が過大な熱応力を受けること
が懸念され、損傷によりガスがリ−クする虞れがある。
さらに、電池（以後セルと呼ぶ）を積層する際、隣接す
るセパレ−タと溶接などの手法による接合が必要であ
り、この工程での製造コスト・アップが懸念されてい
る。
【０００８】本発明は上記従来技術の課題を解決するた
めになされたもので、長時間の発電過程を通して健全な
マニホ−ルドを構成し、また、簡便にセルを積層するこ
とを可能とし、よって安価な燃料電池を提供することを
目的とする。
めになされたもので、長時間の発電過程を通して健全な
マニホ−ルドを構成し、また、簡便にセルを積層するこ
とを可能とし、よって安価な燃料電池を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】電解質板の両主面に接触
して挟む一対の正極および負極にそれぞれ接してガス路
を形成するガスチャンネル部を具備する単位電池間にセ
パレ−タを介在させて積層してなる燃料電池において、
前記ガス路にそれぞれ酸化剤ガス・燃料ガスを交互に供
給するマニホ−ルド部分でガス流路ごとに隣接するセパ
レ−タ間を絶縁性リングを介してガス流路を構成すると
ともに、前記絶縁性リングと相対するセパレ−タ部に一
つないし複数のリング状溝を形成している。
して挟む一対の正極および負極にそれぞれ接してガス路
を形成するガスチャンネル部を具備する単位電池間にセ
パレ−タを介在させて積層してなる燃料電池において、
前記ガス路にそれぞれ酸化剤ガス・燃料ガスを交互に供
給するマニホ−ルド部分でガス流路ごとに隣接するセパ
レ−タ間を絶縁性リングを介してガス流路を構成すると
ともに、前記絶縁性リングと相対するセパレ−タ部に一
つないし複数のリング状溝を形成している。
【００１０】あるいは絶縁性リングの上下あるいは内・
外周で隣接するセパレ−タ間に高流動抵抗素子を設置し
ている。あるいは、絶縁性リングと相対するセパレ−タ
面とを締め付ける機構を設けている。
外周で隣接するセパレ−タ間に高流動抵抗素子を設置し
ている。あるいは、絶縁性リングと相対するセパレ−タ
面とを締め付ける機構を設けている。
【００１１】あるいは、マニホールド部分の周囲をシー
ルするセラミックスシール要素と、該セラミックスシー
ル要素と相対するセパレ−タ面にセラミックス溶射など
により形成したセラミックス薄膜部とを備え、セラミッ
クスシール部とセラミックス薄膜部とをセラミックス系
接着剤で密封して接着している。
ルするセラミックスシール要素と、該セラミックスシー
ル要素と相対するセパレ−タ面にセラミックス溶射など
により形成したセラミックス薄膜部とを備え、セラミッ
クスシール部とセラミックス薄膜部とをセラミックス系
接着剤で密封して接着している。
【００１２】
【作用】本発明によればマニホ−ルド部分で隣接するセ
パレ−タ間を絶縁性リングを介してガス流路を構成する
ことによって、隣合うセパレ−タ間に必要な電気的絶縁
性能は確保され、また、この絶縁性リングと相対するセ
パレ−タ部のそれぞれの接触面で少なくとも一方にリン
グ状溝を形成することによって、この接触面を動作ガス
あるいは雰囲気ガスが通過しようとする場合すなわちリ
−クしようとする場合、各ガスは圧縮・膨張を繰り返す
ためその流動抵抗が増加し、よってこの部分でのシ−ル
性能は確保さる。しかもセル積層時の製作方法は順に定
位置へ置くだけでよく、簡便な製作性が可能となる。
パレ−タ間を絶縁性リングを介してガス流路を構成する
ことによって、隣合うセパレ−タ間に必要な電気的絶縁
性能は確保され、また、この絶縁性リングと相対するセ
パレ−タ部のそれぞれの接触面で少なくとも一方にリン
グ状溝を形成することによって、この接触面を動作ガス
あるいは雰囲気ガスが通過しようとする場合すなわちリ
−クしようとする場合、各ガスは圧縮・膨張を繰り返す
ためその流動抵抗が増加し、よってこの部分でのシ−ル
性能は確保さる。しかもセル積層時の製作方法は順に定
位置へ置くだけでよく、簡便な製作性が可能となる。
【００１３】さらに、絶縁性リングの上下あるいは内・
外周で隣接するセパレ−タ間にガスケットなどのような
高流動抵抗素子を設置してもこの部分でのガス通過性は
激減し、よって、シ−ル性能は確保され、同様に定位置
へ置くだけでセルの積層が可能となり製作性が向上す
る。
外周で隣接するセパレ−タ間にガスケットなどのような
高流動抵抗素子を設置してもこの部分でのガス通過性は
激減し、よって、シ−ル性能は確保され、同様に定位置
へ置くだけでセルの積層が可能となり製作性が向上す
る。
【００１４】加えて絶縁性リングと相対するセパレ−タ
面とを締め付け機構によって強い圧力で接触させること
によって接触面でのすき間は皆無となり、よって、シ−
ル性能は確保され、積層時にも簡便な製作性が得られ
る。
面とを締め付け機構によって強い圧力で接触させること
によって接触面でのすき間は皆無となり、よって、シ−
ル性能は確保され、積層時にも簡便な製作性が得られ
る。
【００１５】また、セラミックスシール要素と相対する
セパレ−タ面にセラミックス溶射などにより形成したセ
ラミックス薄膜部を備え、セラミックスシール部とセラ
ミックス薄膜部とをセラミックス系接着剤で密封して接
着しているので、接着剤の剥離も、セラミックスシール
要素の破損も生じること無く、ガスのシール性能が向上
する。
セパレ−タ面にセラミックス溶射などにより形成したセ
ラミックス薄膜部を備え、セラミックスシール部とセラ
ミックス薄膜部とをセラミックス系接着剤で密封して接
着しているので、接着剤の剥離も、セラミックスシール
要素の破損も生じること無く、ガスのシール性能が向上
する。
【００１６】以上のようにマニホ−ルド部に必要な絶縁
性とスタック内・外間でのシ−ル性は確保され、しかも
簡便な製作性が可能となり、発電過程を通して健全なマ
ニホ−ルドが構成され、また、簡便にセルを積層するこ
とを可能とし、よって安価な燃料電池が達成される。
性とスタック内・外間でのシ−ル性は確保され、しかも
簡便な製作性が可能となり、発電過程を通して健全なマ
ニホ−ルドが構成され、また、簡便にセルを積層するこ
とを可能とし、よって安価な燃料電池が達成される。
【００１７】
【実施例】以下図面を参照してこの発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の第１の実施例に係わるもので図１４
中の”Ａ”で示されるマニホ−ルド近傍を拡大したもの
である。隣接セパレ−タ１間には絶縁性リング９’を介
してガス流路３が構成されており、その接触部の各セパ
レ−タ側にはそれぞれ３条のリング状溝１２が形成され
ている。このように溝１２を設けた場合には、セパレー
タ１と絶縁性リング９´との接触面を動作ガスあるいは
雰囲気ガスが通過しようとする場合すなわちリ−クしよ
うとする場合、各ガスは溝１２により圧縮・膨張を繰り
返すためその流動抵抗が増加し、よってこの部分でのシ
−ル性能は確保さる。しかもセル積層時の製作方法は順
に定位置へ置くだけでよく、簡便な製作性が可能とな
る。
る。図１は本発明の第１の実施例に係わるもので図１４
中の”Ａ”で示されるマニホ−ルド近傍を拡大したもの
である。隣接セパレ−タ１間には絶縁性リング９’を介
してガス流路３が構成されており、その接触部の各セパ
レ−タ側にはそれぞれ３条のリング状溝１２が形成され
ている。このように溝１２を設けた場合には、セパレー
タ１と絶縁性リング９´との接触面を動作ガスあるいは
雰囲気ガスが通過しようとする場合すなわちリ−クしよ
うとする場合、各ガスは溝１２により圧縮・膨張を繰り
返すためその流動抵抗が増加し、よってこの部分でのシ
−ル性能は確保さる。しかもセル積層時の製作方法は順
に定位置へ置くだけでよく、簡便な製作性が可能とな
る。
【００１８】図２は、上記第１実施例の変形例を示すも
ので、溝１２を絶縁性リング９´に設けるようにしたも
のであり、溝１２の数は図１に示した第１実施例も含め
て１つでも複数でも良く、図２には１つの溝１２を設け
た例を図示している。このように溝１２を設けた場合に
も上記と同様な作用・効果が得られる。
ので、溝１２を絶縁性リング９´に設けるようにしたも
のであり、溝１２の数は図１に示した第１実施例も含め
て１つでも複数でも良く、図２には１つの溝１２を設け
た例を図示している。このように溝１２を設けた場合に
も上記と同様な作用・効果が得られる。
【００１９】また図３は、上記第１の実施例に基づく他
の変形例を示したもので、絶縁性リング９’は位置決め
用凹部１３内へ平面方向に適当なすき間をもって挿設し
たものである。ここで形成した溝１２はその条数を適宜
変更できることはもちろんであり、絶縁性リング９´側
へ設けてもかまわない。さらに、位置決め用に設けた凹
部１３は突起としても良く、また、絶縁性リング９´側
へ例えば内周をセパレ−タ部側より小さくするととも
に、突起を設けるようにしても良い。
の変形例を示したもので、絶縁性リング９’は位置決め
用凹部１３内へ平面方向に適当なすき間をもって挿設し
たものである。ここで形成した溝１２はその条数を適宜
変更できることはもちろんであり、絶縁性リング９´側
へ設けてもかまわない。さらに、位置決め用に設けた凹
部１３は突起としても良く、また、絶縁性リング９´側
へ例えば内周をセパレ−タ部側より小さくするととも
に、突起を設けるようにしても良い。
【００２０】図４は、本発明の第２の実施例に係わるも
ので、前図同様に図１４中の”Ａ”で示されるマニホ−
ルド近傍を拡大して示したものである。隣接セパレ−タ
１間には絶縁性リング９’とその上下面でセパレ−タと
の接触面には高流動抵抗を示すガスケット１４がサンド
イッチ状に挿入されている。このガスケット１４は、耐
熱性の絶縁部材が望ましく、例えばセラミックス等から
構成されている。このように構成された実施例において
もセパレータ１とガスケット１４との接触面を動作ガス
あるいは雰囲気ガスが通過しようとする場合すなわちリ
−クしようとする場合、各ガスの流動抵抗が増加し、よ
ってこの部分でのシ−ル性能は確保さる。しかもセル積
層時の製作方法は順に定位置へ置くだけでよく、簡便な
製作性が可能となる。
ので、前図同様に図１４中の”Ａ”で示されるマニホ−
ルド近傍を拡大して示したものである。隣接セパレ−タ
１間には絶縁性リング９’とその上下面でセパレ−タと
の接触面には高流動抵抗を示すガスケット１４がサンド
イッチ状に挿入されている。このガスケット１４は、耐
熱性の絶縁部材が望ましく、例えばセラミックス等から
構成されている。このように構成された実施例において
もセパレータ１とガスケット１４との接触面を動作ガス
あるいは雰囲気ガスが通過しようとする場合すなわちリ
−クしようとする場合、各ガスの流動抵抗が増加し、よ
ってこの部分でのシ−ル性能は確保さる。しかもセル積
層時の製作方法は順に定位置へ置くだけでよく、簡便な
製作性が可能となる。
【００２１】さらに図５では、第２の実施例に係わる他
の例を示したもので、絶縁性リング９’の外周部でセパ
レ−タ１間に高流動抵抗を示す絶縁性のパテ状あるいは
ウ−ル状の詰め物１５（例えばセラミックスウ−ル、セ
ラミックスファイバー等の熱により硬化しないものが望
ましい）を配設している。この実施例においてもセパレ
ータ１と詰め物１５との接触面を動作ガスあるいは雰囲
気ガスが通過しようとする場合すなわちリ−クしようと
する場合、各ガスの流動抵抗が増加し、よってこの部分
でのシ−ル性能は確保さる。しかもセル積層時の製作方
法は順に定位置へ置くだけでよく、簡便な製作性が可能
となる。
の例を示したもので、絶縁性リング９’の外周部でセパ
レ−タ１間に高流動抵抗を示す絶縁性のパテ状あるいは
ウ−ル状の詰め物１５（例えばセラミックスウ−ル、セ
ラミックスファイバー等の熱により硬化しないものが望
ましい）を配設している。この実施例においてもセパレ
ータ１と詰め物１５との接触面を動作ガスあるいは雰囲
気ガスが通過しようとする場合すなわちリ−クしようと
する場合、各ガスの流動抵抗が増加し、よってこの部分
でのシ−ル性能は確保さる。しかもセル積層時の製作方
法は順に定位置へ置くだけでよく、簡便な製作性が可能
となる。
【００２２】以上の各実施例では当然ながらマニホ−ル
ド部は積層方向に適当な締め付け圧を受けていることは
もちろんである。次に本発明に係わる第３の実施例につ
いて説明する。この実施例では、電気絶縁性のリベット
で絶縁性リング９´とセパレータ１とを締め付け、絶縁
性リング９´とセパレータ１との接触を保ちマニホール
ド部からのガスのリークを抑えるために、マニホールド
ごとにリベットで固定したものである。図６にこの実施
例に係わるマニホールド近傍の拡大図を示す。
ド部は積層方向に適当な締め付け圧を受けていることは
もちろんである。次に本発明に係わる第３の実施例につ
いて説明する。この実施例では、電気絶縁性のリベット
で絶縁性リング９´とセパレータ１とを締め付け、絶縁
性リング９´とセパレータ１との接触を保ちマニホール
ド部からのガスのリークを抑えるために、マニホールド
ごとにリベットで固定したものである。図６にこの実施
例に係わるマニホールド近傍の拡大図を示す。
【００２３】本図においてはセパレ−タ１は薄板で構成
されている例を示している。すなわち、セパレ−タ１は
カソ−ド側エッジ板、アノ−ド側エッジ板およびセパレ
−タ板８’の三枚で構成されることになる。隣接するセ
パレ−タ間には絶縁性リング９’が設置され、絶縁性リ
ング９´の上面ではセパレ−タ１を構成するセパレ−タ
板８’とエッジ板が、下面では他のセパレ−タ１のエッ
ジ板がリベット１６によって締め付けられている。さら
に、理解し易くするために絶縁性リング９´とそれに隣
接するセパレータ部分を要素ごとに離して斜視図として
図７に示す。
されている例を示している。すなわち、セパレ−タ１は
カソ−ド側エッジ板、アノ−ド側エッジ板およびセパレ
−タ板８’の三枚で構成されることになる。隣接するセ
パレ−タ間には絶縁性リング９’が設置され、絶縁性リ
ング９´の上面ではセパレ−タ１を構成するセパレ−タ
板８’とエッジ板が、下面では他のセパレ−タ１のエッ
ジ板がリベット１６によって締め付けられている。さら
に、理解し易くするために絶縁性リング９´とそれに隣
接するセパレータ部分を要素ごとに離して斜視図として
図７に示す。
【００２４】絶縁性リング９´に複数個の孔を設けて、
セパレータ１とともにリベット１６で締め付けている。
使用したリベット１６の形状を図８に詳細に示す。リベ
ット１６はセラミック製であり、通常のリベットと同様
に片端に頭をもっている。リベット１６を孔に差し込ん
だ後、残る片端に設けられた切り欠きにセラミック製の
止め具１７をはめる。通常のリベットを固定するために
は、リベットの片端を叩いて潰す必要があるが、セパレ
−タ板をアノード、カソード両エッジ板で挟んで一体化
したセパレータを積層しながらリベットで固定する場合
に、セル間の狭い隙間で片端を潰す操作が難しい。この
リベット１６では、止め具を差し込むだけで固定できる
ため組立て操作が極めて簡単になる効果を有している。
ただし、強く締め付けるためには、止め具とセパレータ
の間にスペーサーを設ける必要がある。このとき、止め
具は金属製であってもかまわない。
セパレータ１とともにリベット１６で締め付けている。
使用したリベット１６の形状を図８に詳細に示す。リベ
ット１６はセラミック製であり、通常のリベットと同様
に片端に頭をもっている。リベット１６を孔に差し込ん
だ後、残る片端に設けられた切り欠きにセラミック製の
止め具１７をはめる。通常のリベットを固定するために
は、リベットの片端を叩いて潰す必要があるが、セパレ
−タ板をアノード、カソード両エッジ板で挟んで一体化
したセパレータを積層しながらリベットで固定する場合
に、セル間の狭い隙間で片端を潰す操作が難しい。この
リベット１６では、止め具を差し込むだけで固定できる
ため組立て操作が極めて簡単になる効果を有している。
ただし、強く締め付けるためには、止め具とセパレータ
の間にスペーサーを設ける必要がある。このとき、止め
具は金属製であってもかまわない。
【００２５】図９は、上記第３の実施例に係わる他の例
について示したものである。セパレ−タ板とアノード、
カソード両エッジ板を一体化したセパレータを積層する
とき、絶縁性リング９´をリベットで固定するのでな
く、予め絶縁性リング９´を固定したセパレータ同士を
溶接する方法を採ることができる。この場合、セル間の
狭い隙間でリベットを潰す操作を必要としないため通常
のリベットを用いることができる。セパレータ１( エッ
ジ板) と金属製リング１８で絶縁性リング９’を挟みリ
ベット１６で固定する。セルを積層するときに、金属製
リング１８とその上に重なるセパレータ１とを溶接で接
合する。絶縁性リング９´を固定するときには、金属製
のリベットがセパレータと金属製のリングとを電気的に
導通させないための工夫が必要である。その工夫された
構造を図１０に示す。図１０に示すようにリベットには
絶縁性のワッシャー１９と絶縁管２０とを挿入して、絶
縁をとっている。絶縁管２０は絶縁性のテープに置き換
えることができる。また、リベットを予めセラミックで
コーティングしておき、絶縁性のワッシャーを挟んで片
端を潰すこともできる。セラミックのコーティングには
溶射を用いているが他の方法でもかまわない。
について示したものである。セパレ−タ板とアノード、
カソード両エッジ板を一体化したセパレータを積層する
とき、絶縁性リング９´をリベットで固定するのでな
く、予め絶縁性リング９´を固定したセパレータ同士を
溶接する方法を採ることができる。この場合、セル間の
狭い隙間でリベットを潰す操作を必要としないため通常
のリベットを用いることができる。セパレータ１( エッ
ジ板) と金属製リング１８で絶縁性リング９’を挟みリ
ベット１６で固定する。セルを積層するときに、金属製
リング１８とその上に重なるセパレータ１とを溶接で接
合する。絶縁性リング９´を固定するときには、金属製
のリベットがセパレータと金属製のリングとを電気的に
導通させないための工夫が必要である。その工夫された
構造を図１０に示す。図１０に示すようにリベットには
絶縁性のワッシャー１９と絶縁管２０とを挿入して、絶
縁をとっている。絶縁管２０は絶縁性のテープに置き換
えることができる。また、リベットを予めセラミックで
コーティングしておき、絶縁性のワッシャーを挟んで片
端を潰すこともできる。セラミックのコーティングには
溶射を用いているが他の方法でもかまわない。
【００２６】以上述べたように絶縁性リングをリベット
で締め付けることにより、上下に隣接するセパレータ同
士を絶縁しながら、マニホールドにおけるガスのシール
性を保つことができる。
で締め付けることにより、上下に隣接するセパレータ同
士を絶縁しながら、マニホールドにおけるガスのシール
性を保つことができる。
【００２７】図１１は、上記した第２の実施例と第３の
実施例を組み合わせた例を示している。隣接するセパレ
ータ１の間に絶縁性リング９´を挟んで締め付けるマニ
ホールド構造において、シール性を向上させることが要
求される。セラミックス製の絶縁性リング９´と金属製
のセパレータとの接触でガスシール性を保つことは、両
者の高い平面精度が要求されて難しい。そこで、絶縁性
リング９´とセパレータ１との間にガスケット１４を介
装している。このガスケット１４は柔軟性に富むため、
絶縁性リング９´とセパレータ１との両者に密着してガ
スシール性を向上させる効果がある。たとえば、石綿製
のガスケットは電気絶縁性があるので、絶縁性リング９
´を除いてもセパレータ１同士間の絶縁に有効である。
また、ガスケットは石綿製に限られるものではない。
実施例を組み合わせた例を示している。隣接するセパレ
ータ１の間に絶縁性リング９´を挟んで締め付けるマニ
ホールド構造において、シール性を向上させることが要
求される。セラミックス製の絶縁性リング９´と金属製
のセパレータとの接触でガスシール性を保つことは、両
者の高い平面精度が要求されて難しい。そこで、絶縁性
リング９´とセパレータ１との間にガスケット１４を介
装している。このガスケット１４は柔軟性に富むため、
絶縁性リング９´とセパレータ１との両者に密着してガ
スシール性を向上させる効果がある。たとえば、石綿製
のガスケットは電気絶縁性があるので、絶縁性リング９
´を除いてもセパレータ１同士間の絶縁に有効である。
また、ガスケットは石綿製に限られるものではない。
【００２８】なお、図では締め付け方法として上述した
リベットを用いているが、マニホールドの孔を貫通して
スタック全体を一括に締め付ける方法を用いてもその効
果は同様である。
リベットを用いているが、マニホールドの孔を貫通して
スタック全体を一括に締め付ける方法を用いてもその効
果は同様である。
【００２９】次に第４の実施例について図１２を参照し
て説明する。セパレータ１と絶縁性リング９´とをセラ
ミック接着剤で接合することはシール性を向上するため
に有効である。しかしながら、セパレータ１と絶縁性リ
ング９´の熱膨張係数が異なる場合には、接着面が剥離
するかあるいは絶縁性リング９´が破損して、シール性
を損なう虞れがある。そこで、セラミック接着剤の接着
性を向上させ、また、熱応力を緩和するために、セパレ
ータ１にセラミック溶射層などによる薄膜部２１を設け
ている。すなわち、セラミック接着剤２２を塗布する面
に、予めセラミックを溶射塗布したものである。セラミ
ック接着剤には、アルミナ、ジルコニア、マグネシアな
どを主成分とするものを用い、溶射するセラミックはそ
の成分に合わせたものが有効である。接着剤の剥離も、
絶縁性リングの破損も起こらず、ガスのシール性は向上
する。
て説明する。セパレータ１と絶縁性リング９´とをセラ
ミック接着剤で接合することはシール性を向上するため
に有効である。しかしながら、セパレータ１と絶縁性リ
ング９´の熱膨張係数が異なる場合には、接着面が剥離
するかあるいは絶縁性リング９´が破損して、シール性
を損なう虞れがある。そこで、セラミック接着剤の接着
性を向上させ、また、熱応力を緩和するために、セパレ
ータ１にセラミック溶射層などによる薄膜部２１を設け
ている。すなわち、セラミック接着剤２２を塗布する面
に、予めセラミックを溶射塗布したものである。セラミ
ック接着剤には、アルミナ、ジルコニア、マグネシアな
どを主成分とするものを用い、溶射するセラミックはそ
の成分に合わせたものが有効である。接着剤の剥離も、
絶縁性リングの破損も起こらず、ガスのシール性は向上
する。
【００３０】以上のように構成された本発明によれば、
発電過程を通してマニホ−ルド部で必要な電気的絶縁性
とガスシ−ル性は健全に保たれ、加えてセル積層時の製
作性は簡便となる。
発電過程を通してマニホ−ルド部で必要な電気的絶縁性
とガスシ−ル性は健全に保たれ、加えてセル積層時の製
作性は簡便となる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
ニホ−ルド部分で隣接するセパレ−タ間を絶縁性リング
を介してガス流路を構成することによって、隣合うセパ
レ−タ間に必要な電気的絶縁性能は確保され、また、こ
の絶縁性リングと相対するセパレ−タ部のそれぞれの接
触面で少なくとも一方にリング状溝を形成することによ
って、この接触面を動作ガスあるいは雰囲気ガスが通過
しようとする場合すなわちリ−クしようとする場合、各
ガスは圧縮・膨張を繰り返すためその流動抵抗が増加
し、よってこの部分でのシ−ル性能は確保さる。しかも
セル積層時の製作方法は順に定位置へ置くだけでよく、
簡便な製作性が可能となる。さらに、絶縁性リングの上
下あるいは内・外周で隣接するセパレ−タ間にガスケッ
トなどのような高流動抵抗素子を設置してもこの部分で
のガス通過性は激減し、よって、シ−ル性能は確保さ
れ、同様に定位置へ置くだけでセルの積層が可能となり
製作性が向上する。加えて絶縁性リングと相対するセパ
レ−タ面とを締め付け機構によって強い圧力で接触させ
ることによって接触面でのすき間は皆無となり、よっ
て、シ−ル性能は確保され、積層時にも簡便な製作性が
得られる。
ニホ−ルド部分で隣接するセパレ−タ間を絶縁性リング
を介してガス流路を構成することによって、隣合うセパ
レ−タ間に必要な電気的絶縁性能は確保され、また、こ
の絶縁性リングと相対するセパレ−タ部のそれぞれの接
触面で少なくとも一方にリング状溝を形成することによ
って、この接触面を動作ガスあるいは雰囲気ガスが通過
しようとする場合すなわちリ−クしようとする場合、各
ガスは圧縮・膨張を繰り返すためその流動抵抗が増加
し、よってこの部分でのシ−ル性能は確保さる。しかも
セル積層時の製作方法は順に定位置へ置くだけでよく、
簡便な製作性が可能となる。さらに、絶縁性リングの上
下あるいは内・外周で隣接するセパレ−タ間にガスケッ
トなどのような高流動抵抗素子を設置してもこの部分で
のガス通過性は激減し、よって、シ−ル性能は確保さ
れ、同様に定位置へ置くだけでセルの積層が可能となり
製作性が向上する。加えて絶縁性リングと相対するセパ
レ−タ面とを締め付け機構によって強い圧力で接触させ
ることによって接触面でのすき間は皆無となり、よっ
て、シ−ル性能は確保され、積層時にも簡便な製作性が
得られる。
【００３２】以上のようにマニホ−ルド部に必要な絶縁
性とスタック内・外間でのシ−ル性は確保され、しかも
簡便な製作性が可能となり、よって安価な燃料電池が達
成される。
性とスタック内・外間でのシ−ル性は確保され、しかも
簡便な製作性が可能となり、よって安価な燃料電池が達
成される。
【図１】 本発明の第１の実施例に係わるマニホ−ルド
部の拡大図である。
部の拡大図である。
【図２】 本発明の第１の実施例に係わる変形例を示す
マニホ−ルド部の拡大図である。
マニホ−ルド部の拡大図である。
【図３】 本発明の第１の実施例に係わる他の変形例を
示すマニホ−ルド部の拡大図である。
示すマニホ−ルド部の拡大図である。
【図４】 本発明の第２の実施例に係わるマニホ−ルド
部の拡大図である。
部の拡大図である。
【図５】 本発明の第２の実施例に係わる他の例を示す
マニホ−ルド部の拡大図である。
マニホ−ルド部の拡大図である。
【図６】 本発明の第３の実施例に係わるマニホ−ルド
部の拡大図である。
部の拡大図である。
【図７】 本発明の第３の実施例に基づくマニホ−ルド
部を要素ごとに離して示した斜視図である。
部を要素ごとに離して示した斜視図である。
【図８】 本発明の第３の実施例に基づくリベットの形
状の一例を示す斜視図である。
状の一例を示す斜視図である。
【図９】 本発明の第３の実施例に係わる他の例を示す
マニホ−ルド部の拡大図である。
マニホ−ルド部の拡大図である。
【図１０】 本発明の第３の実施例に係わる他の例を示
す締め付け部の拡大図である。
す締め付け部の拡大図である。
【図１１】 本発明の第２・第３の実施例の組合わせ例
に係わるマニホ−ルド部の拡大図である。
に係わるマニホ−ルド部の拡大図である。
【図１２】 本発明の第４の実施例に係わるマニホ−ル
ド部の拡大図である。
ド部の拡大図である。
【図１３】 従来の燃料電池に係わる模式図である。
【図１４】 図１３中のＹ−Ｙ線断面図である。
１ セパレータ ２ 電解質板 ３ 酸化剤ガスマニホールド ４ 燃料ガスマニホールド ９’ 絶縁性リング １２ リング状溝 １３ 位置決め用凹部 １４ ガスケット（高流動抵抗部材） １５ ウ−ル状・パテ状詰め物（高流動抵抗部材） １６ リベット（締付手段） ２０ 絶縁管 ２１ セラミック溶射層（セラミックス薄膜部） ２２ セラミック系接着剤
Claims (4)
- 【請求項１】電解質板と該電解質板の両主面にそれぞれ
接触する正極および負極を備えた単位電池をこれらの間
にセパレータを介在させて複数積層し、前記セパレータ
と正極との間に酸化剤ガスを供給し、前記セパレータと
負極との間に燃料ガスを供給するように構成した燃料電
池において、 前記セパレータのエッジ部分に該セパレータの積層方向
に沿って前記酸化剤ガスおよび燃料ガスの流路をそれぞ
れ構成すべく形成されたマニホールドと、隣接する前記
セパレータ同士にそれぞれ接触して設けられ前記マニホ
ールド部分の周囲をシールするとともに、前記隣接する
セパレータ間の電気的絶縁を確保すために絶縁機能を有
するシール部材と、このシール部材と前記セパレータと
の接触部分で前記シール部材あるいは前記セパレータの
少なくとも一方の面に前記マニホールド部分の周囲に沿
って形成された溝とを備えたことを特徴とする燃料電
池。 - 【請求項２】電解質板と該電解質板の両主面にそれぞれ
接触する正極および負極を備えた単位電池をこれらの間
にセパレータを介在させて複数積層し、前記セパレータ
と正極との間に酸化剤ガスを供給し、前記セパレータと
負極との間に燃料ガスを供給するように構成した燃料電
池において、 前記セパレータのエッジ部分に該セパレータの積層方向
に沿って前記酸化剤ガスおよび燃料ガスの流路をそれぞ
れ構成すべく形成されたマニホールドと、隣接する前記
セパレータ同士にそれぞれ接触して設けられ前記マニホ
ールド部分の周囲をシールするシール要素とを備え、こ
のシール要素は前記隣接するセパレータ間の電気的絶縁
を確保すための絶縁部材と、前記酸化剤ガスおよび燃料
ガスに対して流動抵抗の大きな高流動抵抗部材とから構
成されることを特徴とする燃料電池。 - 【請求項３】電解質板と該電解質板の両主面にそれぞれ
接触する正極および負極を備えた単位電池をこれらの間
にセパレータを介在させて複数積層し、前記セパレータ
と正極との間に酸化剤ガスを供給し、前記セパレータと
負極との間に燃料ガスを供給するように構成した燃料電
池において、 前記セパレータのエッジ部分に該セパレータの積層方向
に沿って前記酸化剤ガスおよび燃料ガスの流路をそれぞ
れ構成すべく形成されたマニホールドと、隣接する前記
セパレータ同士にそれぞれ接触して設けられ前記マニホ
ールド部分の周囲をシールするシール部材と、このシー
ル部材と該シール部材に相対するセパレ−タ面とを締め
付ける締付手段とを設けたことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項４】電解質板と該電解質板の両主面にそれぞれ
接触する正極および負極を備えた単位電池をこれらの間
にセパレータを介在させて複数積層し、前記セパレータ
と正極との間に酸化剤ガスを供給し、前記セパレータと
負極との間に燃料ガスを供給するように構成した燃料電
池において、 前記セパレータのエッジ部分に該セパレータの積層方向
に沿って前記酸化剤ガスおよび燃料ガスの流路をそれぞ
れ構成すべく形成されたマニホールドと、隣接する前記
セパレータ同士にそれぞれ接触して設けられ前記マニホ
ールド部分の周囲をシールするセラミックスシール要素
と、該セラミックスシール要素と相対する前記セパレ−
タ面にセラミックスの薄膜を形成したセラミックス薄膜
部とを備え、前記セラミックスシール部と前記セラミッ
クス薄膜部とをセラミックス系接着剤で密封して接着し
たことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5297134A JPH07153480A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5297134A JPH07153480A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153480A true JPH07153480A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=17842654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5297134A Pending JPH07153480A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07153480A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6231053B1 (en) | 1999-06-11 | 2001-05-15 | Nok Corporation | Gasket for fuel cell |
| US6337120B1 (en) | 1998-06-26 | 2002-01-08 | Nok Corporation | Gasket for layer-built fuel cells and method for making the same |
| WO2002017417A3 (de) * | 2000-08-19 | 2002-08-15 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Brennstoffzellenstapel |
| US7063911B1 (en) | 1999-07-13 | 2006-06-20 | Nok Corporation | Gasket for fuel cell and method of forming it |
| JP2007149393A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池、燃料電池システム及び燃料電池の製造方法 |
| DE10028395B4 (de) * | 1999-06-11 | 2008-05-15 | Nok Corp., Fujisawa | Anordnung, bestehend aus einem Polymer-Elektrolyt-Membranelement und einer Dichtung für Brennstoffzellen |
| JP2009019272A (ja) * | 2007-06-15 | 2009-01-29 | Toshiba Corp | 高温水蒸気電解装置 |
| EP2202833A2 (en) | 1999-05-20 | 2010-06-30 | NOK Corporation | Gasket for fuel cell and method of forming it |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5297134A patent/JPH07153480A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6337120B1 (en) | 1998-06-26 | 2002-01-08 | Nok Corporation | Gasket for layer-built fuel cells and method for making the same |
| US6649097B2 (en) | 1998-06-26 | 2003-11-18 | Nok Corporation | Method of making a gasket for layer-built fuel cells |
| EP2202833A2 (en) | 1999-05-20 | 2010-06-30 | NOK Corporation | Gasket for fuel cell and method of forming it |
| US6231053B1 (en) | 1999-06-11 | 2001-05-15 | Nok Corporation | Gasket for fuel cell |
| DE10028395B4 (de) * | 1999-06-11 | 2008-05-15 | Nok Corp., Fujisawa | Anordnung, bestehend aus einem Polymer-Elektrolyt-Membranelement und einer Dichtung für Brennstoffzellen |
| US7063911B1 (en) | 1999-07-13 | 2006-06-20 | Nok Corporation | Gasket for fuel cell and method of forming it |
| WO2002017417A3 (de) * | 2000-08-19 | 2002-08-15 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Brennstoffzellenstapel |
| US7459229B2 (en) | 2000-08-19 | 2008-12-02 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Reactant sealing for fuel cell stack |
| JP2007149393A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池、燃料電池システム及び燃料電池の製造方法 |
| JP2009019272A (ja) * | 2007-06-15 | 2009-01-29 | Toshiba Corp | 高温水蒸気電解装置 |
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