JPH0729580A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組立が容易で、単セルの配列を簡単に変える
ことが可能で、寸法がコンパクトで、高電圧を取り出す
ことができる燃料電池を提供することを目的とする。 【構成】 内部に少なくとも１枚の電解質板２と、その
表面に配されたアノード３・カソード４と、アノード３
・カソード４と電気的に接触する状態で配された２枚の
集電板５・６とを有し、外表面が２つの主表面と１つ以
上の側面から構成された単セル構造体１０の前記側面に
２つの端子電極１１・１２が設けられ、一方の集電板５
が一方の端子電極１１側へ延長されて該端子電極１１と
電気的に接続され、他方の集電板６が他方の端子電極１
２側へ延長されて該端子電極１２と電気的に接続され、
更に、単セル構造体１０の２つの主表面には、主表面外
方のアノードガス・カソードガスを単セル構造体１０内
部のアノード３・カソード４に供給するための窓が開設
されていることを特徴とする単セル１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単セルおよびその単セ
ルが複数個配置された燃料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は供給されるガスのエネルギー
を、直接電気エネルギーに変換する装置であり、現在で
はリン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子
膜型等の燃料電池の研究が盛んに行われており、高い発
電効率が期待されている。これらの燃料電池の発電の基
本単位は、電解質膜の両面にカソードとアノードとを配
した構成の単セルである。

【０００３】ところが、一個の単セルから得られる出力
電圧（Ｖ）、及び電流密度（mA／平方センチメートル）には制
限があるため、実用に供されている電池では、単セルを
複数個積層することによって、所望の出力電圧、及び電
流を得るようにしている。特に、単セルの出力電圧は
０.６Ｖ程度であるから、例えば１２０Ｖの電圧を得る
ためには、単セルを約２００個積層させる必要がある。
一般に燃料電池は、各単セルを電気的に直列に接続し、
単セル毎にセパレータを挿入してスタックを構成してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、単セルを
２００個積層させた場合には、セパレータの厚さを含め
ると、スタックの高さは２ｍ程度になる。その結果スタ
ックが積層方向に高くなるため、高さ方向のスペース上
の制約から燃料電池の設置が困難になる。また、四方に
マニホールドを取付けなければならないので、かなりの
大きさと重量を伴う。

【０００５】一方このような問題を解決するために、例
えば特開昭６２ー２００６６６に開示されているよう
に、電気絶縁性の基板に複数個の貫通孔を設け、これら
の貫通孔に単電池をはめ込み、単電池を電気的に直列又
は並列に接続するという構成の燃料電池も発明されてい
る。このような燃料電池は、１枚の基板に複数個の単電
池を配したので軽量、コンパクトで、高電圧を取り出す
ことができる。しかしながら基板の貫通孔の中に、単電
池を構成する電解質板などの部材を配置した構成をとっ
ているため、この単セルを組み立てる時に、貫通孔内に
きっちりと電解質膜などの部材をはめ込む必要がある
が、そこに技術的な難しさがある。例えば、固体高分子
膜型のように電解質板が柔らかい膜の場合は、貫通孔の
中にそれを設置するのは高度の技術を要するとともに、
燃料電池運転時に電解質膜にかかるアノードガス・カソ
ードガスの圧力によって膜状の電解質板がたるんだりガ
スが漏れたりしやすいという課題を有している。

【０００６】その上、基板に設けられた貫通孔の形態に
従って単セルの配列も決ってしまうため、配置する単セ
ルの数や形態を変えるには、新たな基板が必要になると
いう課題を有している。本発明は上記課題に鑑み、単セ
ルを複数個用いた燃料電池において、燃料電池の組立が
容易で、単セルの配列を簡単に変えることが可能で、寸
法がコンパクトで、高電圧を取り出すことができる燃料
電池を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、単セル、および単セルが複数個配置された燃
料電池において以下の構成を有することを特徴とする。 内部に少なくとも、１枚の電解質板と、その一方の
表面に配されたアノード、他方の表面に配されたカソー
ドと、前記アノード・カソードと電気的に接触する状態
で配された２枚の集電板とを有し、外表面が２つの主表
面と１つ以上の側面から構成された単セル構造体の前記
側面に２つの端子電極が設けられ、前記一方の集電板が
一方の端子電極側へ延長されて該端子電極と電気的に接
続され、前記他方の集電板が他方の端子電極側へ延長さ
れて該端子電極と電気的に接続され、更に、単セル構造
体の２つの主表面には、主表面外方のアノードガス・カ
ソードガスを単セル構造体内部の前記アノード・カソー
ドに供給するための窓が開設されている。

【０００８】 前記単セル構造体は更に各集電板の外
表面側に設けられた一対の絶縁性押え板を有し、前記窓
はこの絶縁性押え板と集電板とに形成されていることを
特徴とする記載の単セルである。 前記単セル構造体は更に前記一対の絶縁性押え板の
外方から該押え板、集電板、電解質板、アノード、カソ
ードを互いに圧接する方向に力を加えるための保持部材
を有することを特徴とする記載の単セルである。

【０００９】 前記端子電極が２つの主表面まで回り
込んだ断面コの字形に形成され、前記保持部材を兼用し
ていることを特徴とする記載の単セルである。 記載の単セルの複数個を、アノード・カソード面
を同一の向きに揃えつつ、隣合う単セルの所望の端子電
極同士を接触させて電気的な接続をなしながら、平面板
状に配置し、この平面板状の単セル集合の各主表面には
それぞれアノードガスマニホールドおよびカソードガス
マニホールドを設けたことを特徴とする燃料電池であ
る。

【００１０】ただし、単セルと単セルの間には、必要に
応じて絶縁性枠体などの絶縁材が挿入されてもよい。 記載の燃料電池において、前記アノードガスマニ
ホールドの内部に水素吸蔵合金を有し、カソードガスマ
ニホールドは大気中に開放されている。ただし、カソー
ドガスマニホールドを設置せず、上記単セル集合のカソ
ード側を大気中に開放してもよい。

【００１１】

【作用】前記記載の単セルの構成においては、アノー
ド・カソードが配された電解質板の両面に２枚の集電板
が配されて単セル構造体が構成され、この単セル構造体
の側面に２つの端子電極が設けられているので、当然な
がら従来のように基板の貫通孔中に電池部材を設置する
ような工程は必要ないし、電解質板が柔らかい膜の場合
であってもたるまないように固定しながら容易に単セル
を組み立てることができる。また、この２つの端子電極
は前記側面の所望の位置に配置することができるととも
に、前記一方の集電板が一方の端子電極側へ延長されて
該端子電極と電気的に接続され、前記他方の集電板が他
方の端子電極側へ延長されて該端子電極と電気的に接続
されているので、別個にリード線などで配線しなくても
アノード・カソードと該端子電極との接続がなされてい
る。したがって、電気的な接続という面においても簡素
で接続が容易である。

【００１２】このような単セルの構造的、電気配線的な
特徴は・・記載の単セルの構成においても同様で
ある。次に、単セル構造体を構成する各部材は、接着あ
るいは圧着などの手段により、所定の位置関係で固定さ
れなければならない。それと共に、燃料電池運転時に、
アノード・カソードを配した電解質板と２枚の集電板と
の間からアノードガス・カソードガスが漏れないように
シールすることが必要である。・記載の単セルにお
いては、更に一対の絶縁性押え板の外方から該押え板、
集電板、電解質板、アノード、カソードを互いに圧接す
る方向に力を加えるための保持部材を有しているので、
この保持部材が単セル構造体を固定すると共に、一対の
絶縁性押え板を通して集電板と電解質板を圧接すること
により、上記のシールを形成する作用を有する。さらに
記載の単セルにおいては、前記端子電極が２つの主表
面まで回り込んだ断面コの字形に形成され、前記保持部
材を兼用しているので、このような保持部材を兼ねた端
子電極を用いることによって、保持部材と端子電極とを
別々の部材で構成するよりも部材の数を少なくすること
ができる。例えば、保持部材４個と端子電極２個を用い
る代わりに保持部材２個と保持部材を兼用した端子電極
２個を用いることによって、部材の数を減らすことがで
きる。また場合によっては、このような２つの保持部材
を兼用した端子電極だけで単セル構造体を保持すること
も可能である。

【００１３】前記の構成においては、記載の単セル
の複数個を、アノード・カソード面を同一の向きに揃え
つつ、隣合う単セルの所望の端子電極同士を接触させて
電気的な接続をなしながら、平面板状に配置し、この平
面板状の単セル集合の各主表面にはそれぞれアノードガ
スマニホールドおよびカソードガスマニホールドを設け
ている。

【００１４】ここにおいて、記載の単セルは、単セル
構造体の側面に２つの端子電極が設けられ、かつその端
子電極の位置はこの側面の所望の位置に設けることがで
きるので、前記のようにアノード・カソード面を同一の
向きに揃えつつ隣合う単セルの所望の端子電極同士を接
触させて電気的な接続をなしながら、平面板状に配置す
ることが可能である。例えば、単セル構造体の側面の対
向する位置に端子電極を設けておけば、その単セル複数
個を、アノード・カソード面を同一の向きに揃えつつ直
線状に直列に配置することは容易である。そしてこのよ
うに直線状に配置した単セル集合を、さらに複数個並べ
て単セルの行列状集合を形成すれば容易に前記のような
平面板の単セル集合を構成することができる。したがっ
て、この燃料電池を組み立てる時に難しい工程は含まれ
ないし、隣合う単セルの間は、別個に配線しなくても上
記のように並べるだけで電気的な接続はなされている。
しかも、上記の行列状単セル集合を構成する場合に、自
由に行と列の単セルの数を選ぶことができる。

【００１５】すなわち、このような燃料電池は構造的に
も電気配線的にも、所望の形状を容易に作り上げること
が可能であり、コンパクトな高電圧な燃料電池を容易に
作ることができる。前記の構成においては、前記の
作用に加えて、さらにアノードガスマニホールド内の水
素吸蔵合金がアノードガスの供給源となり、大気がカソ
ードガスの供給源となる。そして、水素吸蔵合金が水素
を放出した後は、新しい水素吸蔵合金と入れ替え、使用
後水素吸蔵合金は再生して使用すればよい。このような
燃料電池は、別個に水素ボンベやポンプなどのアノード
ガス・カソードガス供給源が必要なく、あるいはカソー
ドガスマニホールドを設けなくてもよいという特徴を持
つので、の特徴に加えてさらにコンパクトの燃料電池
を供給することができる。

【００１６】

【実施例】

（第１実施例）図１は本発明の一実施例に係わる単セル
１の分解斜視図、図２はこの単セル１の斜視図、図３は
単セル１のＸ−Ｘ線断面図である。図１〜３で示すよう
に、四角柱状の単セル１は次のように構成されている。

【００１７】アノード３とカソード４とをそれぞれ表裏
面に配した四角形の固体高分子電解質膜２の両面に、ア
ノード３およびカソード４とそれぞれ電気的に接続され
た一対の四角形集電板５・６が積層されて電池部材７が
構成されている。さらにこの電池部材７を一対の四角形
絶縁性押え板８・９で挟むことよって四角柱単セル構造
体１０が構成されている。この四角柱単セル構造体１０
の対向する一対の側面には、集電板５・６にそれぞれ電
気的に接触した一対の端子電極１１・１２が配置され、
残りの側面には圧着部材１３・１４が配置されている。
この端子電極１１・１２は圧着機能も有し、これと圧着
部材１３・１４からなる保持部材は、単セル構造体１０
の側面を取り囲む枠体形状をなしながら単セル構造体１
０を圧着し固定している。

【００１８】固体高分子電解質膜２は、例えば大きさ１
０cm×１０cm、厚さ約０.２mmのフッ化炭素系イオン交
換膜（商品名：ナフィオン）であり、その表面および裏
面の中央部にはそれぞれ大きさ５cm×５cm程度、厚さ約
０.１mmで、白金を担持した黒鉛からなるアノード３と
カソード４が形成されている。集電板５・６は、固体高
分子電解質膜２とほぼ同じ形と大きさを持つ銅板（厚さ
０.５mm）であり、その中央部には、アノード３および
カソード４にアノードガスおよびカソードガスを供給す
る通路を確保するため、アノード３およびカソード４よ
り少しだけ小さい大きさ（４.５cm×４.５cm）の窓が開
設されている。このように窓を少しだけ小さくするの
は、積層された状態で、アノード３と集電板５およびカ
ソード４と集電板６がそれぞれ接触して、電気的に接続
されるためである。なお、この窓は、窓全体がくり抜か
れていてもよいが、網目状に複数の穴があけられていて
もよい。また、集電板５の端子電極１１側の端は単セル
構造体１０の側面よりさらに少し外方へ延設されてい
て、この延設された部分は側面に沿って曲げられてい
る。これは、集電板５が端子電極１１と接触し電気的に
接続されるためである。一方集電板５の端子電極１２側
の端は単セル構造体体１０の側面よりやや内側までしか
設けられていない。これは集電板５が端子電極１２と接
触しないためである。同様に、集電板６も、端子電極１
２側が延設されて、集電板６と端子電極１２は接触し、
集電板６と端子電極１１は接触しない。

【００１９】絶縁性押え板８・９は、集電板５・６と同
様の外形と窓を有し、セラミックあるいはプラスチック
などの絶縁材料からなり、電池部材７を挟んで固定する
のに適した厚さ（例えば１cm）を有するものである。そ
して、集電板５・６と絶縁性押え板８・９の間には、そ
れぞれアノードガス・カソードガスの漏れを防止するた
め、Ｏリング１５・１６が介在している。

【００２０】端子電極１１・１２は、全体が導電性の弾
性金属によって形成され、単セル構造体１０の一側面と
ほぼ等しい大きさと形状を持つ本体板１７の上辺および
下辺には、絶縁性押え板８・９の外表面の外周部分を上
下から圧着するための一対の舌片１８・１８が形成さ
れ、端子電極１１・１２の断面は図３に示すようにコの
字形となっている。また、圧着部材１３・１４は、セラ
ミックやプラスチックからなる絶縁性の弾性物質で形成
され、上記端子電極１１・１２と同様の形状を持つもの
であり、これらの端子電極１１・１２と圧着部材１３・
１４を組み合わせてなる保持部材１１〜１４は、単セル
構造体１０の側面を囲む枠体形状となるように形成され
ている。この単セル組立時には、端子電極１１・１２と
圧着部材１３・１４との接触面およびこの枠体と絶縁性
押え板８・９との接触面は、アノードガス・カソードガ
スが漏れないようにシールされている。

【００２１】このように四角柱状の単セル１を構成する
ことにより、電解質膜２は柔らかい膜であるにもかかわ
らず、たるむことなく、組立の容易な単セルを提供する
ことができる。尚、上記のような構成によって、端子電
極１１・１２はそれぞれアノード３・カソード４と接続
されているので、それぞれ陰極端子１１・陽極端子１２
となる。

【００２２】図４はこの単セル１を複数個用いて構成さ
れた燃料電池の要部斜視図である。この燃料電池は、適
数個（例えば１００個）の単セル１…が、アノード３…
を上、カソード４…を下にしながら、平面的に行列状
（例えば１０行×１０列）に並べられ、この行列状単セ
ル集合の外周全周および行と行の間には、絶縁性のＨ型
レール２０…が介在している。このように配置された単
セル１…の行列平面板の上側面全体は単セル１…のアノ
ード３…にアノードガスを供給するためのアノードガス
マニホールド（不図示）によって覆われ、下側面全体も
同様に単セル１…のカソード４…にカソードガスを供給
するためのカソードガスマニホールド（不図示）によっ
て覆われている。

【００２３】この行列状単セル集合の一つの行は、隣合
う単セル１・１の陰極端子１１と陽極端子１２が接し合
うように配列されており、図には示されないが、各行の
端の端子同士も配線によって直列に接続されることによ
って、全ての単セル１…が直列に接続されている。ま
た、燃料電池の外周全周および行と行の間に介在するＨ
型レール２０…はこの燃料電池の上記行列状単セル集合
の枠体を形成しており、Ｈ型レール２０…側面の凹部に
はめ込まれた各単セル１…を保持する役割を果たしてい
る。各単セル１…同士の接触面および単セル１…とＨ型
レール２０…との接触面はアノードガスとカソードガス
が漏れないようにシールされている。そして、上記アノ
ードガスマニホールドには、水素ボンベや水素給蔵タン
クなどの水素供給源から水素ガスが供給され、カソード
ガスマニホールドにはポンプで空気が供給される。

【００２４】なお、上記においては、電池部材や単セル
構造体を四角柱状に形成したが、例えば、これらを円柱
形状などに形成しても、端子電極１１・１２と圧着部材
１３・１４の形状を変えることによって、同様に四角柱
の単セルを構成することは可能であるので、上記と同様
に燃料電池を構成することができる。また、図５は、上
記単セル構造体１０を、一対の保持部材を兼ねた端子電
極２１・２２だけで保持してなる単セルを複数個用いて
組み立てた燃料電池の要部模式図である。

【００２５】この行列状単セル集合の構成は、前記行列
状単セル集合と同様であるが、Ｈ型レール３０…の側面
の凹部に単セル構造体１０の側面がはめ込まれている。
したがって、Ｈ型レールの側面の凹部は、単セル構造体
１０の高さ相当の高さを持つために、Ｈ型レール３０は
Ｈ型レール２０より高さが低く形成されている。また、
端子電極２１・２２は、端子電極１１・１２と同様の構
成であるが、隣合うＨ型レール３０・３０の上下辺の間
隙に相当する幅を有する。すなわち端子電極２１・２２
の本体板は、端子電極１１・１２の本体板１７と上下の
長さは同じであるが、単セル構造体１０がＨ型レール３
０の側面凹部にはまり込んだ分だけ横幅が短い長方形状
の本体板であり、その上辺および下辺には、舌片１８・
１８と同様に絶縁性押え板８・９の外表面の外周部分を
上下から圧着するための一対の長方形舌片が形成されて
いる。また、端子電極１１はアノード３と接触すること
によって陰極端子、端子電極２２はカソードと接触する
ことによって陽極端子となっている。このような単セル
構造体１０と一対の端子電極１１・１２からなる単セル
およびＨ型レール３０…を所定個数用いて、図５に示す
ような燃料電池を組み立てることができる。

【００２６】以上のように燃料電池を構成することによ
って、構造的にも電気配線的にも、所望の形状を容易に
作り上げることが可能であり、例えば上記のように単セ
ル１００個を直列接続すれば、配線も簡素で６０Ｖ程度
の高電圧を取り出すことができる。 （第２実施例）図６は本実施例に係わる単セル３１の分
解斜視図、図７は単セル３１の斜視図であり、図８はこ
の単セル３１を複数個用いて構成された燃料電池の要部
模式図である。

【００２７】図６・７で示すよう、六角柱状の単セル３
１は次のように構成されている。アノード３３とカソー
ド（図においては見えない）とを各面それぞれに配した
六角形の固体高分子電解質膜３２の両面に、アノード３
３およびカソードとそれぞれ電気的に接触した一対の集
電板３５・３６が積層されてなる六角柱状の電池部材３
７を、一対の絶縁性押え板３８・３９で挟んでなる六角
柱状の単セル構造体４０が構成されている。

【００２８】この六角柱状の単セル構造体体４０の対向
する一対の側面には、集電板３５・３６にそれぞれ電気
的に接触した一対の端子電極４１・４２が配置され、残
りの側面には圧着部材４３・４４・４５・４６が配置さ
れている。上記端子電極４１・４２は圧着機能も有して
おり、これと圧着部材４３〜４６からなる保持部材４１
〜４６は、４０の側面を取り囲む枠体形状をなしながら
単セル構造体４０を上下から圧着し固定している。

【００２９】固体高分子電解質膜３２は、大きさが例え
ば一辺が５cmの正六角形で、第１実施例と同様のイオン
交換膜であり、その表面および裏面の中央部にはそれぞ
れ大きさ一辺３cm程度の、厚さ約０.１mmで、白金を担
持した黒鉛からなるアノード３３とカソードが形成され
ている。集電板３５・３６は、第１実施例と同様、固体
高分子電解質膜３２とほぼ同じ形と大きさを持つ銅板で
あり、その中央部には、アノード３３およびカソードよ
り少しだけ小さい窓が開設されており、集電板３５の端
子電極１１側の端は単セル構造体４０の側面よりさらに
少し外方へ延設されていて、この延設された部分は側面
に沿って曲げられている。同様に、集電板３６も同様に
端子電極４２側が延設されて、集電板３６と端子電極４
２は接触している。

【００３０】絶縁性押え板３８・３９は、集電板３５・
３６と同様の外形と窓を有し第１実施例と同様、絶縁材
料からなり、集電板３５・３６と絶縁性押え板３８・３
９の間には、Ｏリング４５・４６が介在している。端子
電極４１・４２および圧着部材４３〜４６は、第１実施
例と同様の材質で断面コの字形に形成されており、組み
合わると六角柱形状の単セル構造体４０の側面を囲む枠
体形状の保持部材４１〜４６を形成することができる。

【００３１】このように六角柱状の単セル３１を構成す
ることにより、電解質膜３２は、たるむことなく、組立
の容易な単セルを提供することができ、端子電極４１・
４２はそれぞれ陰極端子４１・陽極端子４２となる。図
８はこの単セル３１を複数個用いて構成された燃料電池
の要部模式図である。この燃料電池は、適数個の単セル
３１…が、アノード３３…を上、カソードを下にしなが
ら、平面的に行列状（ハニカム状）に並べられ、この行
列状単セル集合は絶縁性枠体（不図示）によって固定さ
れている。この行列状単セル集合の上側面全体はアノー
ドガスマニホールド（不図示）によって覆われ、下側面
全体も同様にカソードガスマニホールド（不図示）によ
って覆われている。そしてアノードガスマニホールド・
カソードガスマニホールドにはそれぞれ水素ガス・空気
が供給されている。

【００３２】第１実施例と同様、この行列平面板の一つ
の行は、隣合う単セル３１・３１の陰極端子４１と陽極
端子４２が接し合うように直列に配列されており、すべ
ての単セル３１…が直列に接続されている。なお、図示
はしないが、隣合う各単セル３１…同士の接触面は、ア
ノードガスとカソードガスが漏れないように、適宜シー
ル材を介挿させながらシールされている。

【００３３】以上のように燃料電池を構成することによ
って、構造的にも電気配線的にも、所望の形状を容易に
作り上げることが可能であり、コンパクトで、配線も簡
素で高電圧を取り出すことができる燃料電池を提供する
ことができる。 （第３実施例）図９は本発明の一実施例に係わる燃料電
池の部分斜視図（一部断面）である。この燃料電池は、
上記第１実施例の構成による四角柱状の単セル１…が適
数個行列状に配置されてなる行列平面板のアノード側
（下側）の全面に、内部に水素吸蔵合金５１を有したア
ノードガスマニホールド５０が設置されて、カソード側
（上側）の面は大気中に開放されてなる燃料電池であ
る。なお、第１実施例では、アノード３が上側になって
いたが、本実施例においてはカソード４を上側にして配
置してある。これは、アノードガスマニホールド５０が
下側にくることによって、その内部に水素吸蔵合金５１
が保持されるようにするためである。

【００３４】アノードガスマニホールド５０は、単セル
１…が配置されてなる上記行列状単セル集合とほぼ等し
い大きさの四角形底板５２の各辺すなわち外周全体に、
側板５３…がこの底板５２に対して垂直に形成されてい
る。側板５３…の上部全体にはＨ型レール２０…の凹部
と係合する凸部５４…が形成されており、この凸部５４
…を上記行列状単セル集合外周のＨ型レール２０…外側
面凹部にはめ込むことによって、アノードガスマニホー
ルド５０が行列状単セル集合に装着される。なお、アノ
ードガスマニホールド５０の中には、所定量の水素給蔵
合金５１（貴土類金系ーニッケル系合金で室温で大気圧
以上の放出圧力を持つ粉末状の合金：例えばＭｍＮｉ4.
32Ｍｎ0.18Ａｌ0.1Ｆｅ0.1Ｃｏ0.3の組成を持つもの）
が入れられている。また、このマニホールド５０の強度
向上と上記行列状単セル集合の支えのために、マニホー
ルド５０内においてＨ型レール２０…に対応する位置
に、必要に応じて桟５５…が形成されている。

【００３５】このように、構成された燃料電池は、水素
給蔵合金５１からアノード３に供給される水素と、大気
からカソード４に供給される酸素によって、発電をおこ
なうことができる。また、水素吸蔵合金５１は使用後、
アノードガスマニホールド５０を脱着してその中の水素
吸蔵合金５１を交換し、水素吸蔵合金５１は再生して繰
り返し使うことができる。したがって、別個に水素ボン
ベやポンプなどのアノードガス・カソードガス供給源が
必要ない燃料電池、すなわち、非常にコンパクトで、高
電圧の燃料電池を供給することができる。

【００３６】［その他の事項］上記第１・第２実施例に
示すような、複数の単セルからなる行列状単セル集合を
さらに複数個用いて、各行列平面板のアノード側同士あ
るいはカソード側同士を対向させつつ、間にアノードガ
スマニホールドまたはカソードガスマニホールドを介在
させながら積層させることによって、単セルが３次元的
な行列状に配置された燃料電池を構成することも可能で
ある。ここで、例えば行列状単セル集合を電気的に直列
配線することによって全ての単セルを直列接続して、高
電圧燃料電池を構成することもできる。

【００３７】上記第１・第２実施例においては、各単セ
ルの一対の端子電極すなわち陰極端子と陽極端子は四角
形・六角形の対辺位置に設置されているが、これに限ら
ず例えば四角形・六角形の隣合う辺や六角形の斜め向い
の辺に一対の端子電極を設けた変形単セルを構成するこ
ともできる。ただし、一対の端子電極が隣合う場合、そ
の間に絶縁物を介入させて絶縁する必要がある。図１０
・図１１はこのような変形単セルを部分的に用いて電気
的に直列に接続するように構成した燃料電池の模式図で
ある。複数の単セルで行列平面板を構成する際、このよ
うに変形単セルを行列の行端において適宜用いて配置す
るだけで、別個に配線しなくてもすべての単セルを所望
の電気的接続することが可能である。

【００３８】上記実施例においては、固体高分子型の単
セルおよび燃料電池を示したが、固体電解質型、溶融炭
酸塩型などの燃料電池においても同様に実施することが
できる。

【００３９】

【発明の効果】以上の本発明によれば、組立の容易な単
セルと、その単セルを複数個用いた燃料電池において、
構造的にも電気配線的にも、所望の形状を容易に作り上
げることが可能であり、コンパクトで、配線も簡素で高
電圧を取り出すことができる燃料電池を提供することが
できる。

【００４０】このような燃料電池は、携帯に便利で、手
軽に取り扱えるとともに、一定の単セルの部材を準備し
ておけば、燃料電池の形状や単セルの電気的接続は種々
様々に展開が可能であるので、実用性に富んでいる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる単セル１の分解斜
視図である。

【図２】本発明の第１実施例に係わる単セル１の斜視図
である。

【図３】図２に示した単セル１のＸ−Ｘ線断面図であ
る。

【図４】単セル１を複数個用いて構成された燃料電池の
要部斜視図である。

【図５】本発明の第１実施例に係わる燃料電池の要部模
式図である。

【図６】本発明の第２実施例に係わる単セル３１の分解
斜視図である。

【図７】本発明の第２実施例に係わる単セル３１の斜視
図である。

【図８】単セル３１を複数個用いて構成された燃料電池
の要部模式図である。

【図９】本発明の第３実施例に係わる燃料電池の部分斜
視図（一部断面）である。

【図１０】本発明の第１実施例に係わる燃料電池で変形
単セルを部分的に用いた模式図である。

【図１１】本発明の第２実施例に係わる燃料電池で変形
単セルを部分的に用いた模式図である。

【符号の説明】

１ 単セル ２ 電解質膜 ３ アノード ４ カソード ５ 集電板 ６ 集電板 １０ 単セル構造体 １１ 端子電極 １２ 端子電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西沢 信好 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 堤 勝 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に少なくとも、１枚の電解質板と、
   その一方の表面に配されたアノード、他方の表面に配さ
   れたカソードと、 前記アノード・カソードと電気的に接触する状態で配さ
   れた２枚の集電板とを有し、 外表面が２つの主表面と１つ以上の側面から構成された
   単セル構造体の前記側面に２つの端子電極が設けられ、 前記一方の集電板が一方の端子電極側へ延長されて該端
   子電極と電気的に接続され、前記他方の集電板が他方の
   端子電極側へ延長されて該端子電極と電気的に接続さ
   れ、 更に、単セル構造体の２つの主表面には、主表面外方の
   アノードガス・カソードガスを単セル構造体内部の前記
   アノード・カソードに供給するための窓が開設されてい
   ることを特徴とする単セル。
2. 【請求項２】 前記単セル構造体は更に各集電板の外表
   面側に設けられた一対の絶縁性押え板を有し、前記窓は
   この絶縁性押え板と集電板とに形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の単セル。
3. 【請求項３】 前記単セル構造体は更に前記一対の絶縁
   性押え板の外方から該押え板、集電板、電解質板、アノ
   ード、カソードを互いに圧接する方向に力を加えるため
   の保持部材を有することを特徴とする請求項２記載の単
   セル。
4. 【請求項４】 前記端子電極が２つの主表面まで回り込
   んだ断面コの字形に形成され、前記保持部材を兼用して
   いることを特徴とする請求項３記載の単セル。
5. 【請求項５】 請求項１の単セルの複数個を、アノード
   ・カソード面を同一の向きに揃えつつ、隣合う単セルの
   所望の端子電極同士を接触させて電気的な接続をなしな
   がら、平面板状に配置し、この平面板状の単セル集合の
   各主表面にはそれぞれアノードガスマニホールドおよび
   カソードガスマニホールドを設けたことを特徴とする燃
   料電池。
6. 【請求項６】 前記アノードガスマニホールドの内部に
   水素吸蔵合金を有し、カソードガスマニホールドは大気
   中に開放されていることを特徴とする請求項５記載の燃
   料電池。