JPH0845531A

JPH0845531A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH0845531A
Application number: JP6177115A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Nakajima; 一嘉中島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】ガスマニホールドを取り外す作業を要する点検
や修理において、作業を容易にし且つセルを破損するこ
とのない、信頼性の高い燃料電池を提供する。【構成】電池本体１の側面にガス拡散電極へ燃料および
酸化剤をそれぞれ供給および排出するガスマニホールド
１０を配置し、このガスマニホールド１０と電池本体１
間をシールして構成された燃料電池において、ガスマニ
ホールド１０は、電池本体１の側面にシール材６を介し
て接合される枠部１１と、この枠部１１の開口部を閉塞
する蓋部１２とに分離可能に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリン酸型の燃料電池に係
り、特に電池本体の側面にガスマニホールドを配置した
燃料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、石炭，石油，天然ガスな
どの燃料中の水素と酸素から直接電気エネルギーを得る
装置として燃料電池がある。この燃料電池は通常、電解
質を保持するマトリックス層を挟んで一対の多孔質電極
を配置し、一方の電極の背面に燃料ガスを流通して接触
させるとともに、他方の電極の背面に空気などの酸化剤
ガスを流通して接触させて、このときに起こる電気化学
反応を利用して、上記電極間から電気エネルギーを取り
出すようにしたものである。また、上記電解質として
は、溶融炭酸塩，アルカリ溶液，酸性溶液，固体高分
子，固体酸化物などが挙げられるが、リン酸を用いたリ
ン酸型燃料電池が実用化に向けて開発が特に進んでい
る。

【０００３】図４はこの種の従来のリン酸型燃料電池の
一例を示す外観図、図５は図４の部分断面図である。図
４および図５において、電池本体１は単位セルを複数個
積層した積層セル１ａを有し、この積層セル１ａの単位
セルは空気の流通路および水素の流通路を有する一対の
ガス拡散電極を保持するマトリックス層を配して構成さ
れる。この単位セルにおいて、空気の流通路および水素
の流通路は互いに直交して形成される。

【０００４】また、積層セル１ａはその上下を集電板２
で挟み込み、この集電板２から電気エネルギーを取り出
している。さらに、この集電板２の上下を締付板３によ
って挟み、積層セル１ａを一定荷重で締め付けることに
より、積層部材間の接触抵抗を低減し、且つガスシール
性を保持している。このようにして電池本体１は、四角
柱形状に形成され、酸化剤および水素を供給・排出する
ために４側面にそれぞれガスマニホールド４が配設され
る。

【０００５】すなわち、電池本体１に酸化剤および水素
を供給および排気するには、電池本体１の側面にガスマ
ニホールド４と、フッ素ゴム系の成形パッキン５を配置
するとともに、電池本体１と成形パッキン５との間にフ
ッ素樹脂系のシール材６を介在させて固着し、各単位セ
ルに一括して燃料および酸化剤を供給・排気するように
構成している。なお、積層セル１ａは起動時に室温から
動作温度まで加熱し、且つ運転時に余剰熱を冷却・除去
して一定温度に維持する必要があることから、温度調節
体である冷却板７を数セル毎に挿入配置する構成となっ
ている。

【０００６】図６はガスマニホールド４の外観構成を示
す斜視図である。図６に示すように、ガスマニホールド
４は箱形形状に形成され、反応ガスの流通手段によって
は、内部にいくつかの仕切壁を設けてもよい。ガスマニ
ホールド４には、ガス配管を接続するための開口部４
ａ、下面にはドレン水を除去するための開口部４ｂ、お
よびセンサーなどを挿入するための図示しない開口部が
穿設されている。

【０００７】また、ガスマニホールド４は通常金属材料
で構成され、内壁面はリン酸による腐食を防止するた
め、耐リン酸性、耐熱性のコーティング材８が塗布され
ている。さらに、ガスマニホールド４をセル積層面に固
定するには、互いに隣り合うガスマニホールド４をばね
およびねじによって締め合うことにより固定する。この
時、ガスマニホールド４とセル積層面とに挟んだフッ素
樹脂系のシール材６は、ある程度押し潰されて変形し、
ガスシールとして機能する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なリン酸型燃料電池においては、運転中あるいは保管中
に空気の流通路または水素の流通路が異物によって閉塞
する問題や、電池本体１あるいはガスマニホールド４内
に設けたセンサーが不能となる問題、セル積層面にリン
酸液が漏出して液絡を起こす問題などが発生する場合が
ある。

【０００９】このような場合、ガスマニホールド４を取
り外して、電池本体１やセンサーの点検や修理を実施し
ていた。ガスマニホールド４を除去する際、セル積層面
とガスマニホールド４に挟まれるシール材は全て除去さ
れる。シール材を除去する作業においては、セル積層面
を破損することがあり、セルの一部が破損すると、シー
ル機能が失われ、セルの特性が低下するばかりでなく、
水素が電池外へ漏れ出るため、爆発する可能性も生ず
る。したがって、セル積層面に付着したシール材を除去
する作業は非常に慎重に行う必要がある。

【００１０】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、ガスマニホールドを取り外す作業を要する点検
や修理において、作業を容易にし且つセルを破損するこ
とのない、信頼性の高い燃料電池を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料電池
は、上述した課題を解決するために、電解質を保持する
マトリックス層を多孔質板により構成された一対のガス
拡散電極間に挟持し、この一対のガス拡散電極の背面を
燃料および酸素を流通させる流通路を設けた単位セルを
複数個積層して電池本体を構成し、この電池本体の側面
に前記ガス拡散電極へ燃料および酸化剤をそれぞれ供給
および排出するガスマニホールドを配置し、且つこのガ
スマニホールドと前記電池本体間をシールして構成され
た燃料電池において、前記ガスマニホールドは、前記電
池本体の側面に前記シール材を介して接合される枠部
と、この枠部の開口部を閉塞する蓋部とに分離可能に構
成されていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明においては、燃料電
池の点検や修理時においてガスマニホールドを開放する
場合、ガスマニホールドを枠部と蓋部とに分離可能に構
成したことで、蓋部を除去するだけで容易に点検や修理
作業を行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１は本発明に係る燃料電池の第１実施例
においてガスマニホールドの要部を示す平面図である。
なお、従来の構成と同一または対応する部分には図４〜
図６と同一の符号を用いて説明する。

【００１５】電池本体１は、従来と同様に電解質を保持
するマトリックス層を多孔質板により構成された一対の
ガス拡散電極間に挟持し、この一対のガス拡散電極の背
面を燃料および酸素を流通させる流通路を設けた単位セ
ルが複数個積層して構成され、この電池本体１の側面に
前記ガス拡散電極へ燃料および酸化剤をそれぞれ供給お
よび排出するガスマニホールド１０が配置されている。

【００１６】このガスマニホールド１０は、電池本体１
の側面のセル積層面に成形パッキン５およびフッ素樹脂
系のシール材６を介して接合される枠部１１と、この枠
部１１の開口部を閉塞するための蓋部１２とに分離可能
に構成されている。ここで、枠部１１および蓋部１２は
金属板を成形加工したものであり、その内壁面はリン酸
による腐食を防止するために耐リン酸性、耐熱性の塗料
が塗布されている。

【００１７】また、ガスマニホールド１０の下面には、
電池本体１から排出するガスが凝縮したドレンを排除す
るための開口部（図示せず）が穿設され、この開口部は
ドレンタンクと接続されている。そして、ガスマニホー
ルド１０には燃料および酸化剤を供給および排出する配
管と接続するための開口部（図示せず）が穿設されてい
る。

【００１８】枠部１１のセル積層面側にはこれらの間に
成形パッキン５およびシール材６を介装するためのシー
ル用フランジ１１ａが形成される一方、枠部１１の蓋部
１２側にはこれらの間にシール材１３を介装するための
シール用フランジ１１ｂが形成されている。同様に、蓋
部１２の枠部１１側にもシール材１３を介装するための
シール用フランジ１２ａが形成されている。シール材１
３は、枠部１１と蓋部１２との気密性を保持するための
ものであり、例えばフッ素樹脂系のシール材が用いられ
る。ここで、シール材１３に代えて、シール用フランジ
１１ｂとシール用フランジ１２ａとの互いに対向する面
に溝を形成し、この溝にフッ素ゴム系のＯリングを介装
するようにしてもよい。

【００１９】また、枠部１１のシール用フランジ１１ｂ
と蓋部１２のシール用フランジ１２ａには、それぞれ同
位置に貫通孔が穿設され、これら貫通孔に締付け金具１
４のボルト１４ａを挿入し、このボルト１４ａにナット
１４ｂを締め付けることで、枠部１１と蓋部１２とが固
定される。なお、締付け金具１４はガスマニホールド１
０の内圧に耐えるように規格寸法と本数が設定される。

【００２０】さらに、各ガスマニホールド１０の枠部１
１には、その基端部から斜め外方に突出するように接続
片１５が固定され、これらの接続片１５をねじ１６およ
びばね１７により固定することで、互いに隣接するガス
マニホールド１０を接続する。

【００２１】このように本実施例によれば、リン酸型燃
料電池の点検や修理において、ガスマニホールド１０を
開放する場合、蓋部１２と枠部１１とが分離可能なた
め、枠部１１を電池本体１の側面部から除去せずに蓋部
１２を取り外すことにより、作業を行うことができる。
そのため、セル積層面とガスマニホールド１０とのシー
ル材６を除去する必要がなくなり、セル積層面の破損を
未然に防止することができる。

【００２２】図２は本発明に係る燃料電池の第２実施例
においてガスマニホールドの要部を示す平面図である。
なお、前記第１実施例と同一の部分には同一の符号を付
して説明する。以下の実施例についても同様である。

【００２３】この実施例では、蓋部１８が金属板により
板形状に形成され、その周縁部には締付け金具１４のボ
ルト１４ａを挿入するための貫通孔が複数穿設されてい
るとともに、その内面はリン酸による腐食を防止するた
めの耐リン酸性、耐熱性の塗料が塗布されている。ま
た、蓋部１８には燃料および酸化剤を供給および排出す
る配管と接続するための開口部（図示せず）が穿設され
ている。

【００２４】このように本実施例によれば、蓋部１８が
板形状に形成されているので、蓋部１８の加工工数が削
減され、加工コストを低減することができる。その他の
構成および作用は前記第１実施例と同様であるのでその
説明を省略する。

【００２５】図３は本発明に係る燃料電池の第３実施例
におけるガスマニホールドを示す斜視図である。この実
施例では、蓋部１８を金属板により板形状に形成すると
ともに、枠部１１の前側部に蝶番１９を介して蓋部１８
が接続されている。このように構成することにより、枠
部１１から蓋部１８を開放したり、閉塞したりする場
合、着脱する締付け金具１４の数を減少でき、作業性を
大幅に向上させることができる。その他の構成および作
用は前記第１実施例と同様であるのでその説明を省略す
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る燃料
電池によれば、ガスマニホールドを、電池本体の側面に
シール材を介して接合する枠部と、この枠部の開口部を
閉塞する蓋部とに分離可能に構成したことにより、燃料
電池の点検や修理時においてガスマニホールドを開放す
る場合、蓋部を除去するだけで容易に点検や修理作業を
行うことができる。また、セル積層面とガスマニホール
ドとのシール材を除去する必要がないので、セル積層面
を破損することを未然に防止することができ、信頼性の
高い燃料電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料電池の第１実施例においてガ
スマニホールドの要部を示す平面図。

【図２】本発明に係る燃料電池の第２実施例においてガ
スマニホールドの要部を示す平面図。

【図３】本発明に係る燃料電池の第３実施例におけるガ
スマニホールドを示す斜視図。

【図４】従来のリン酸型燃料電池の一例を示す外観図。

【図５】図４の部分断面図。

【図６】図４のガスマニホールドの外観構成を示す斜視
図。

【符号の説明】

１電池本体１ａ積層セル２集電板３締付板５成形パッキン６シール材１０ガスマニホールド１１枠部１２蓋部１３シール材１４締付け金具１５接続片１８蓋部１９蝶番

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解質を保持するマトリックス層を多孔
質板により構成された一対のガス拡散電極間に挟持し、
この一対のガス拡散電極の背面を燃料および酸素を流通
させる流通路を設けた単位セルを複数個積層して電池本
体を構成し、この電池本体の側面に前記ガス拡散電極へ
燃料および酸化剤をそれぞれ供給および排出するガスマ
ニホールドを配置し、且つこのガスマニホールドと前記
電池本体間をシールして構成された燃料電池において、
前記ガスマニホールドは、前記電池本体の側面に前記シ
ール材を介して接合される枠部と、この枠部の開口部を
閉塞する蓋部とに分離可能に構成されていることを特徴
とする燃料電池。