JPH07211332A - 燃料電池マニホールド一体型セパレータ - Google Patents

燃料電池マニホールド一体型セパレータ

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JPH07211332A
JPH07211332A JP3358055A JP35805591A JPH07211332A JP H07211332 A JPH07211332 A JP H07211332A JP 3358055 A JP3358055 A JP 3358055A JP 35805591 A JP35805591 A JP 35805591A JP H07211332 A JPH07211332 A JP H07211332A
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隆文 岡本
Manabu Tanaka
学 田中
Ichiro Baba
一郎 馬場
Hideo Kato
英男 加藤
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料電池そのものの厚さを薄くするととも
に、介装されるシール材の数量を激減してセルスタック
の厚さと容量とを低減するとともに、組立て工数を減少
させ、積層位置決め精度も向上させる。また、ガス区域
内の反応ガス流を円滑にして単位電池の発電機能を高め
る。 【構成】 方形平板状の本体周縁に対向した2組みのガ
ス流通孔21を穿設し、本体表裏の中央部分に中間隔離
板部26を介してガス区域27、28を設け、これらと
ガス流通孔とをそれぞれ連通する複数の平行溝29、3
1を刻設し、その隔壁30、32内端部をディフューザ
構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池のセルスタッ
クにおいて、マニホールド板の構造を表裏に形成したマ
ニホールド一体型セパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】図5に示すように、従来、反応ガスとし
て燃料ガスに水素H2 を、酸化剤ガスに酸素O2 を使用
する燃料電池Aは、単位電池01をシール材07、セパ
レータ08を介して複数個積層してセルスタック09を
形成し、マニホールドを兼ねる1組のエンドプレート1
0、10で上下から加圧挟持して構成している。
【0003】そして、単位電池01は、例えば図4に示
すように電極のアノード03とカソード04とに挟持さ
れた固体高分子電解質膜02により分けられた燃料ガス
区域05aと酸化剤ガス区域06aとをそれぞれ備える
燃料ガス側のマニホールド板05と酸化剤ガス側のマニ
ホールド板06とが互いに裏面どうしを対向させ、90
度位相を変えシール剤07を介して重ね合わされている
(図1参照)。なお、符号11、11は、前記ガス区域
05a、06aにそれぞれ嵌入される集電体(例えば、
多孔質炭素焼結体)である。また、他の従来技術として
は、特開昭57−158963号公報による冷却および
酸化用の空気O2 の各流路を形成する波状板と水素ガス
2 の各流路を形成する波板状とからなる分離板もあ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のセル
スタックの構造では、単位電池そのものの厚さが厚いば
かりか、セパレータの表裏に介装されるシール材の数も
多いため、セルスタックの積層方向の厚さも厚く、重量
も重い。そのうえ、組立て工数も多くかかり、積層位置
決めの精度も低い。
【0005】本発明は、このような従来技術の問題点を
背景になされたもので、単位電池そのものの厚さを薄く
するとともに、介装されるシール材の数量を激減してセ
ルスタックの高さと重量とを低減させ、組立て工数も減
少させるばかりか、積層位置決めの精度も向上し、かつ
ガス区域内面の反応ガスの流れを円滑にし、単位電池の
発電機能を高めるマニホールド一体型セパレータを提供
することを目的とする。
【0006】本発明は、2種類の反応ガスを用いる単位
電池を積層してなるセルスタックをマニホールドを兼ね
る1組のエンドプレートで加圧挟持して構成する燃料電
池において、平板状の本体周縁に表裏に貫通して穿設
し、導入用と排出用の1組と、位相を変えた同様の他の
組とする複数のガス流通孔と、本体表裏の中央部分に中
間隔離板部を介して形成される一方の反応ガス区域およ
び他方の反応ガス区域と、上記反応ガス区域と導入用ガ
ス流通孔、排出用ガス流通孔それぞれに連通する複数の
平行溝とから構成したことを特徴とする燃料電池マニホ
ールド一体型セパレータを提供するものである。
【0007】また、本発明は、前記平行溝を形成する隔
壁の内端部をディフューザ構造となした燃料電池マニホ
ールド一体型セパレータを提供するものである。
【0008】
【作用】このように構成してあるので、セルスタックを
構成するには、集電体を一体型セパレータの表裏のガス
区域にそれぞれはめ込み、シール材を介して固体高分子
電解質膜を載置して次の一体型セパレータを積層する。
この操作を繰り返して所要数を積層し、セルスタックを
構成する。次に、上下にシール材を介してエンドプレー
トを取りつけ、締めつけ具により緊締して燃料電池を得
る。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、従来例と同一の部材は、同一の符号
を用い、その説明は省略する。本発明の実施例の燃料電
池マニホールド一体型セパレータ20は、図1(a)に
その表面20a、同図(c)に裏面20bを示すよう
に、平面正方形の本体の四周縁に8個のガス流通孔21
を表裏に貫通して穿設しており、対向する1組のガス流
通孔21を燃料ガスとしての水素H2 用の導入用流通孔
22、22と排出用流通孔23、23としており、対向
する他の組のガス流通孔21を酸化剤ガスとしての酸素
2 用の導入用流通孔24、24と排出用流通孔25、
25としている。そして、本体中央部分に中間隔離板部
26を介在させて裏面20aに燃料ガス区域27と裏面
20bに酸化剤ガス区域28を形成している〔同図
(c)参照〕。さらに、燃料ガス区域27と導入用流通
孔22、排出用流通孔23とを連通する複数の平行溝2
9、29、ならびに酸化剤ガス区域28と導入用流通孔
24、排出用流通孔25とを連通する複数の平行溝3
1、31がそれぞれ隔壁30、32により区切られて設
けてある。なお、複数個の平行溝29、31には、同図
(d)にもみられるように、溝部保護用プレート33、
35が、被うように表面20a、裏面20bにそれぞれ
形成された凹部34、36に嵌着されていて、これらプ
レート33、35は組立てに際してエンドプレート1
0、10による押圧力Fを受けてシール材(フッ素ゴム
製ガスケットまたはテトラフルオロエチレンシート)0
7が展張し、平行溝29、31へ侵入しようとするのを
阻止し、本来の断面形状を維持している。また、隔壁3
0、32の内端部は、ディフューザ構造となっているの
で、水素H2 や酸素O2 のガス流れは、それぞれのガス
区域27、28内を乱流を生ずることなく、円滑に流通
する。
【0010】上記構成となっているので、セルスタック
09を構成するときには、図2に示すように、前記一体
型セパレータ20の燃料ガス区域27、酸化剤ガス区域
28にそれぞれ集電体11、11を入れて、表面、裏面
にシール材07を介して固体高分子電解質膜02をカソ
ード電極基材04とアノード電極基材03とで挟持して
載置し、次の一体型セパレータ20を積層し、この操作
を繰り返して所要数を積層し、セルスタック09を構成
したのち、上下にシール材07を介してエンドプレート
10、10を取りつけ、締めつけ具で緊締すれば、燃料
電池Aが出来上がる。
【0011】一体セパレータ20に対応する従来の組立
て方法を図3によりみると、マニホールド一体05、0
6が本実施例のこれらに対応する部分はそれぞれ4分の
3の厚さですむばかりか、セパレータ08を挟むシール
材07、07を排除できるため、全体の厚さも3分の2
となり、部品点数の減少による工数が著しく低減できる
ことが分かる。また、集電体11も薄くすることが可能
となるため、集電体厚み方向の電子導電性が向上し、ひ
いてはセルスタックの内部抵抗が低減する。さらに、マ
ニホールド05、06の重ね合わせが不要となるので、
積層位置決めの精度も向上する。そのうえ、隔壁32の
内端部のディフューザ構造により、ガス流の流れが乱流
を生ぜず、円滑に流れるため、発電機能も向上する。
【0012】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は、この実施例に必ずしも限定されることはなく、要
旨を逸脱しない範囲での設計変更などがあっても本発明
に含まれる。
【0013】
【発明の効果】本発明の燃料電池マニホールド一体型セ
パレータは、このように燃料ガス側マニホールド板と酸
化剤ガス側マニホールド板とを中間隔離部を間にして背
中合わせに形成して一体にした一体型セパレータを提供
したため、単位電池そのものの厚さが薄くなり、介装さ
れるシール材の数量も激減するので、燃料電池スタック
の厚さと重量とを低減させ、これにともなって組立て工
数も減少するだけでなく、単位電池の積層位置決め精度
も向上する。また、集電体の薄層化が可能となり、集電
体厚み方向の電子導電性も向上し、従ってセルスタック
の内部抵抗も低減する。さらに、平行溝の隔壁のディフ
ューザ構造の採用により、面内給排断面図のマスク部分
が著しく減少し、ガス流の流れが円滑となってガスの酸
化反応が活発化したため、前記の内部抵抗の低減ともあ
いまって燃料電池の発電機能が充分に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の燃料電池マニホールド一体型
セパレータを示す図で、同図(a)は表面側の平面図、
同図(b)は同図(a)のb−b線断面図、同図(c)
は底面図、同図(d)は同図(a)のd−d線断面図で
ある。
【図2】本発明の実施例の一体型セパレータの組立て方
法を示す説明図である。
【図3】従来の単位電池の組立て方法を示す説明図であ
る。
【図4】従来の燃料電池の全体構成を示す部分分解斜視
図である。
【符号の説明】
A 燃料電池 02 固体高分子電解質質膜 03 アノード電極基材 04 カソード電極基材 09 セルスタック 10 エンドプレート 20 燃料電池マニホールド一体型セパレータ 21 ガス流通孔 22 導入用流通孔 23 排出用流通孔 24 導入用流通孔 25 排出用流通孔 26 中間隔離板部 27 燃料ガス区域 28 酸化剤ガス区域 29 平行溝 30 隔壁 31 平行溝 32 隔壁
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の燃料電池マニホールド一体型
セパレータを示す図で、同図(a)は表面側の平面図、
同図(b)は同図(a)のb−b線断面図、同図(c)
は底面図、同図(d)は同図(a)のd−d線断面図で
ある。
【図2】本発明の実施例の一体型セパレータの組立て方
法を示す説明図である。
【図3】従来の単位電池の組立て方法を示す説明図であ
る。
【図4】従来の燃料電池の全体構成を示す部分分解斜視
図である。
【図5】従来の燃料電池の全体構成を示す分解斜視図で
ある。
【符号の説明】 A 燃料電池 02 固体高分子電解質質膜 03 アノード電極基材 04 カソード電極基材 09 セルスタック 10 エンドプレート 20 燃料電池マニホールド一体型セパレータ 21 ガス流通孔 22 導入用流通孔 23 排出用流通孔 24 導入用流通孔 25 排出用流通孔 26 中間隔離板部 27 燃料ガス区域 28 酸化剤ガス区域 29 平行溝 30 隔壁 31 平行溝 32 隔壁
【手続補正書】
【提出日】平成6年11月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 燃料電池マニホールド一体型セパ
レータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 英男 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2種類の反応ガスを用いる単位電池を積
    層してなるセルスタックをマニホールドを兼ねる1組の
    エンドプレートで加圧挟持して構成する燃料電池におい
    て、平板状の本体周縁に表裏に貫通して穿設し、導入用
    と排出用の1組と、位相を変えた同様の他の組とする複
    数のガス流通孔と、本体表裏の中央部分に中間隔離板部
    を介して形成される一方の反応ガス区域および他方の反
    応ガス区域と、上記反応ガス区域と導入用ガス流通孔、
    排出用ガス流通孔それぞれに連通する複数の平行溝とか
    ら構成したことを特徴とする燃料電池マニホールド一体
    型セパレータ。
  2. 【請求項2】 前記平行溝を形成する隔壁の内端部をデ
    ィフューザ構造となした請求項1記載の燃料電池マニホ
    ールド一体型セパレータ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6248466B1 (en) 1998-04-22 2001-06-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gas separator for a fuel cell, and fuel cell using the same gas separator for a fuel cell
JP2002252004A (ja) * 2001-02-15 2002-09-06 Asia Pacific Fuel Cell Technology Ltd 燃料電池用バイポーラー板
JP2006500743A (ja) * 2002-09-20 2006-01-05 パワーセル スヴェンスカ アーベー 燃料電池
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US7617330B2 (en) 2001-04-26 2009-11-10 The Boeing Company System and method for preloading a bus controller with command schedule

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