JPH0963598A - Separator for fuel cell - Google Patents

Separator for fuel cell

Info

Publication number
JPH0963598A
JPH0963598A JP7217537A JP21753795A JPH0963598A JP H0963598 A JPH0963598 A JP H0963598A JP 7217537 A JP7217537 A JP 7217537A JP 21753795 A JP21753795 A JP 21753795A JP H0963598 A JPH0963598 A JP H0963598A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
cathode
mask
gas
center plate
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.)
Granted
Application number
JP7217537A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3072032B2 (en
Inventor
Atsushi Tsuru
敦 都留
Nobuyuki Arima
信之 在間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP7217537A priority Critical patent/JP3072032B2/en
Publication of JPH0963598A publication Critical patent/JPH0963598A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3072032B2 publication Critical patent/JP3072032B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223Composites
    • H01M8/0228Composites in the form of layered or coated products
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a fuel cell, which is soft, high in flatness accuracy, capable of producing in large quantities, remarkably reducing cost, and remarkably reducing bypass flow flowing in a place other than a reaction part. SOLUTION: A separator for a fuel cell comprises an almost square flat plate-shaped cathode mask, a cathode collector, a center plate 13, an anode collector, and an anode mask, and they are stacked in order. The center plate 13 has an electrode recessed and projecting part 13a and a mask recessed and projecting part 13b formed by press working. The center plate 13 has through holes 16, 17 for the whole gases, a closed ring-shaped anode sealing part 13c which encloses an opening of the anode mask and swells on the anode side to support the anode mask, and a closed ring-shaped cathode sealing part 13d which swells on the cathode side to support cathode mask.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は燃料の有する化学エネル
ギーを電気エネルギーに直接変換する燃料電池用のセパ
レータに係わり、更に詳しくは、溶融炭酸塩型燃料電池
用の平行流内部マニホールド型セパレータに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell separator for directly converting chemical energy of a fuel into electric energy, and more particularly to a parallel flow internal manifold type separator for a molten carbonate fuel cell. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池(図6A)は、薄
い平板状の電解質板(タイル)1を燃料極(アノード)
2と空気極(カソード)3の平板状の電極で挟んだ単セ
ル4と、導電性のバイポーラプレート(セパレータ)5
とからなる。セパレータ5は、単セル1では電圧が低い
(0.8V程度)ため、これを多段に積層した電池とす
るために用いられる。積層した電池をスタックと呼ぶ。
2. Description of the Related Art In a molten carbonate fuel cell (FIG. 6A), a thin flat electrolyte plate (tile) 1 is used as a fuel electrode (anode).
2 and an air electrode (cathode) 3 sandwiched between flat electrodes 4, and a conductive bipolar plate (separator) 5
Consists of Since the voltage of the separator 5 is low (about 0.8 V) in the single cell 1, the separator 5 is used to form a battery in which these are stacked in multiple stages. Stacked batteries are called a stack.

【0003】スタック内の各セルの両面への燃料ガス
(アノードガス)6と酸化ガス(カソードガス)7の供
給方式には、図6Bに示すように、直交流(a)と平行
流(並流(b)と向流(c))があるが、燃料電池のプ
ロセスガス(アノードガス、カソードガス)による冷
却、およびセパレータに生じる熱応力の点から平行流、
特に並流(b)が有利であると考えられている。
As shown in FIG. 6B, the fuel gas (anode gas) 6 and the oxidizing gas (cathode gas) 7 are supplied to both sides of each cell in the stack as shown in FIG. 6B. There is a flow (b) and a counterflow (c), but there is a parallel flow in terms of cooling by the process gas (anode gas, cathode gas) of the fuel cell and thermal stress generated in the separator,
Particularly cocurrent (b) is considered to be advantageous.

【0004】更に、スタック内の各セルにプロセスガス
を供給する手段として、図6Cに示すように、スタック
の側面から直接プロセスガスを供給する外部マニホール
ド方式(a)と、セパレータ自体に垂直な貫通マニホー
ルド8を備え、このマニホールドを介して各セルにプロ
セスガスを供給する内部マニホールド方式(b)とがあ
るが、スタックの高さ変化やスタック側面の凹凸の影響
を受けない点で、内部マニホールド方式が優れていると
考えられている。
Further, as a means for supplying the process gas to each cell in the stack, as shown in FIG. 6C, an external manifold system (a) for directly supplying the process gas from the side surface of the stack and a through hole perpendicular to the separator itself are used. There is an internal manifold system (b) which is provided with a manifold 8 and supplies process gas to each cell via this manifold. However, the internal manifold system is not affected by a change in stack height or unevenness of the stack side surface. Are considered excellent.

【0005】本発明はかかる平行流内部マニホールド型
セパレータに関するものである。
The present invention relates to such a parallel flow internal manifold type separator.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように燃料電
池用セパレータは、アノードガスとカソードガスを仕
切る仕切板、各セルを接続する電流コレクタ、各セ
ルにアノードガスとカソードガスをそれぞれ供給するガ
スマニホールド、等の複数の機能をになっており、約
700℃以上の高温に耐える耐熱性、腐食性の高い溶
融炭酸塩に耐える耐食性、溶融した炭酸塩を含む電解
質板(タイル)により、セパレータ間にウェットシール
を形成する平面精度と柔軟性、電池の内部抵抗を下げ
る低い電気抵抗、等が要求される。かかるセパレータは
当初は、機械加工により製作されていたが、燃料電池に
よる発電コストの低減のため、セパレータの大幅なコス
トダウンが要望されている。
As described above, the fuel cell separator is composed of a partition plate for partitioning the anode gas and the cathode gas, a current collector for connecting the cells, and a gas for supplying the anode gas and the cathode gas to the cells, respectively. It has multiple functions such as a manifold, heat resistance to withstand high temperatures of about 700 ° C or higher, corrosion resistance to highly corrosive molten carbonate, and electrolyte plates (tiles) containing molten carbonate between separators. In addition, the flatness and flexibility of forming a wet seal, and low electric resistance that lowers the internal resistance of the battery are required. Although such a separator was initially manufactured by machining, a significant cost reduction of the separator has been demanded in order to reduce the power generation cost of the fuel cell.

【0007】かかる要望を実現するために、本願出願人
は、連続してコの字状に折り曲げたコルゲート材を用
い、このコルゲート材を平板状のセンタープレートの両
面に張り付けて流路を形成するセパレータを創案し、出
願した(特開平6−44980号)。コルゲート材を用
いたこのセパレータ(以下、単にコルゲートセパレータ
と呼ぶ)は、センタープレートとマスクプレートの間
に、可撓性のコルゲート材が介在するだけなので、セパ
レータ全体が柔軟性があり、かつ平面精度を高く保持す
ることができる特徴があり、かつ適切な材料を用いるこ
とにより、上述した耐熱性、耐食性、低電気抵抗等を満
たすことができる。
In order to realize such a demand, the applicant of the present application uses a corrugated material that is continuously bent in a U shape, and attaches the corrugated material to both sides of a flat center plate to form a flow path. A separator was invented and filed (JP-A-6-44980). This separator using corrugated material (hereinafter simply referred to as corrugated separator) has only a flexible corrugated material between the center plate and the mask plate, so that the separator as a whole has flexibility and planar accuracy. The heat resistance, corrosion resistance, low electric resistance and the like described above can be satisfied by using a suitable material.

【0008】しかし、かかるコルゲートセパレータは、
コルゲート材を種々の形状に切断する必要があり、かつ
多数の形状の異なるコルゲート材をセンタープレートの
両面に張り付ける必要があり、この切断と張り付けに、
費用と時間がかかり大量生産と大幅なコストダウンが本
質的に困難である問題点があった。また、かかるコルゲ
ートセパレータは、反応部の周囲にウェットシールを形
成するために、反応部以外のマスクプレートの下にもコ
ルゲート材を挿入する必要があり、この部分のコルゲー
ト材を通るガス流により、反応部以外に流れるバイパス
流が発生し、反応ガスの利用率が低下し、かつ流配性能
が低下する問題点があった。更に、このバイパス流を防
止するために、流れを阻止する防止板等を挿入する等の
対策が講じられるが、構造が更に複雑化して生産性が悪
化し、大量生産と大幅なコストダウンが益々困難になる
問題点があった。
However, such a corrugated separator is
It is necessary to cut the corrugated material into various shapes, and it is necessary to attach many different shaped corrugated materials to both sides of the center plate.
There is a problem that it is costly, time consuming, and it is essentially difficult to mass-produce and significantly reduce costs. Further, such corrugated separator, in order to form a wet seal around the reaction portion, it is necessary to insert the corrugated material also under the mask plate other than the reaction portion, gas flow through the corrugated material in this portion, There was a problem that a bypass flow was generated which flowed outside the reaction section, the utilization rate of the reaction gas was lowered, and the distribution performance was lowered. Furthermore, in order to prevent this bypass flow, measures such as inserting a blocking plate for blocking the flow are taken, but the structure is further complicated and productivity is deteriorated, and mass production and significant cost reduction are increasing. There was a problem that became difficult.

【0009】本発明は、かかる問題を解決するために創
案されたものである。すなわち本発明の目的は、柔軟性
があり、平面精度が高く、かつ大量生産が可能で大幅な
コストダウンができる燃料電池用セパレータを提供する
ことにある。更に、本発明の別の目的は、生産性や大幅
なコストダウンに反することなく、反応部以外に流れる
バイパス流を大幅に低減できる燃料電池用セパレータを
提供することにある。
The present invention was created to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a fuel cell separator which is flexible, has high planar accuracy, can be mass-produced, and can significantly reduce the cost. Further, another object of the present invention is to provide a fuel cell separator capable of significantly reducing a bypass flow flowing to a portion other than the reaction portion without contradicting productivity and significant cost reduction.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、それぞ
れほぼ矩形平板状のカソードマスク、カソードコレク
タ、センタープレート、アノードコレクタ、及びアノー
ドマスクを構成部品とし、これらが順次積層された燃料
電池用セパレータであって、前記各構成部品は、対向す
る2辺に沿ってそれぞれ複数のカソードガス用貫通孔と
アノードガス用貫通孔を有し、カソードマスクとアノー
ドマスクは、中央部にそれぞれ電極を収容する開口を有
し、カソードコレクタとアノードコレクタは、少なくと
も前記開口に対応する位置に多数の貫通孔を有し、セン
タープレートは、アノード及びカソードを支持する複数
の電極凹凸部と、カソードマスク及びアノードマスクを
支持する複数のマスク凹凸部とを有し、前記センタープ
レート、アノードマスク、及びカソードマスクのセパレ
ータ外周部と、センタープレート及びカソードマスクの
アノードガス用貫通孔の内端部と、センタープレート及
びアノードマスクのカソードガス用貫通孔の内端部が、
それぞれ互いに気密に連結されている、ことを特徴とす
る燃料電池用セパレータが提供される。
According to the present invention, a cathode mask, a cathode collector, a center plate, an anode collector, and an anode mask, each of which has a substantially rectangular flat plate shape, are components, and these are sequentially stacked for a fuel cell. The separator is a separator, each of which has a plurality of through holes for a cathode gas and a plurality of through holes for an anode gas along two opposing sides, and the cathode mask and the anode mask each house an electrode in a central portion thereof. The cathode collector and the anode collector have a large number of through holes at positions corresponding to at least the openings, and the center plate has a plurality of electrode irregularities for supporting the anode and the cathode, the cathode mask and the anode. A plurality of mask irregularities for supporting the mask, and the center plate and the anode mask. Click, and the separator outer peripheral portion of the cathode mask, and an inner end portion of the center plate and the cathode mask anode gas through-holes of the inner end portion of the cathode gas through-holes of the center plate and the anode mask,
There is provided a fuel cell separator, wherein the separators are airtightly connected to each other.

【0011】上記本発明の構成によれば、それぞれほぼ
矩形平板状のカソードマスク、カソードコレクタ、セン
タープレート、アノードコレクタ、及びアノードマスク
の5枚の構成部品を溶接等で連結するだけで、セパレー
タを完成させることができる。従って、コルゲートセパ
レータのように、コルゲート材を種々の形状に切断した
り、切断した形状の異なるコルゲート材をセンタープレ
ートの両面に張り付けたりする工程が不要であり、組立
に要する費用と時間を大幅に削減することができる。
According to the above-mentioned structure of the present invention, the separator is formed by simply connecting the five components of the substantially rectangular flat plate-shaped cathode mask, cathode collector, center plate, anode collector, and anode mask by welding or the like. Can be completed. Therefore, unlike the corrugated separator, there is no need to cut corrugated materials into various shapes or to attach corrugated materials with different cut shapes to both sides of the center plate, which significantly reduces the cost and time required for assembly. Can be reduced.

【0012】また、電極凹凸部とマスク凹凸部とを有す
るセンタープレートは、可撓性の高い薄板をプレス加工
することにより容易に成形することができるので、柔軟
性を保持し、平面精度を高めることができ、かつ生産性
が高く大量生産が可能で大幅なコストダウンができる。
Further, the center plate having the electrode uneven portion and the mask uneven portion can be easily formed by pressing a highly flexible thin plate, so that the flexibility is maintained and the plane accuracy is improved. In addition, it has high productivity, mass production is possible, and significant cost reduction is possible.

【0013】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
センタープレートは、全てのガス用貫通孔とアノードマ
スクの開口を囲み、かつアノード側に膨らんでアノード
マスクを支持する閉じたリング状のアノードシールリン
グ部と、該アノードシールリング部の外側に平行に延
び、かつカソード側に膨らんでカソードマスクを支持す
る閉じたリング状のカソードシールリング部と、を更に
有する。この構成によれば、反応ガスがリング状の各シ
ールリング部より外側に流れるのを防止することがで
き、かつこれらのシールリング部で反応部周囲のマスク
プレートを支持することができる。従って、各シールリ
ング部を各反応部に近接して設けておくことにより、生
産性やコストダウンに反することなく、反応部以外に流
れるバイパス流を大幅に低減できる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the center plate surrounds all the gas through holes and the openings of the anode mask, and bulges toward the anode side to support the anode mask. It further has a ring portion and a closed ring-shaped cathode seal ring portion that extends in parallel to the outside of the anode seal ring portion and bulges toward the cathode side to support the cathode mask. With this configuration, it is possible to prevent the reaction gas from flowing to the outside of each ring-shaped seal ring portion, and these seal ring portions can support the mask plate around the reaction portion. Therefore, by providing each seal ring portion in the vicinity of each reaction portion, it is possible to significantly reduce the bypass flow that flows to the portions other than the reaction portion without adversely affecting productivity and cost reduction.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図1は、本発明によるセパレータのカソード側平面
図であり、図2は図1のセパレータの分解図、図3はセ
パレータを構成するセンタープレートのカソード側平面
図である。なお、これらの図において、上側がカソード
側であり、下側がアノード側であるが、本発明はこれに
限られるものではなく、上側がアノード側で下側がカソ
ード側であっても良い。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 1 is a cathode side plan view of a separator according to the present invention, FIG. 2 is an exploded view of the separator of FIG. 1, and FIG. 3 is a cathode side plan view of a center plate constituting the separator. In these figures, the upper side is the cathode side and the lower side is the anode side, but the present invention is not limited to this, and the upper side may be the anode side and the lower side may be the cathode side.

【0015】図1において、本発明によるセパレータ1
0は、平行流内部マニホールド型セパレータであり、セ
パレータの両面中央部分にカソード3(及びアノード
2)を嵌め込む凹部分があり、図で上下部分にはセパレ
ータを貫通するアノードマニホールド8aとカソードマ
ニホールド8bが設けられている。この図において上部
のマニホールドが入口側であり、下部のマニホールドが
出口側であり、マニホールドから供給されたプロセスガ
ス(アノードガスとカソードガス)はカソード3(及び
アノード2)の下側(セパレータの内側)を上から下に
向かって流れるようになっている。なお、ガスの流れは
この実施形態に限定されず、両方のガス又と一方のガス
が下から上に向かって流れてもよい。
Referring to FIG. 1, a separator 1 according to the present invention.
Reference numeral 0 is a parallel-flow internal manifold type separator, which has a recessed portion into which the cathode 3 (and the anode 2) is fitted in the central portion of both surfaces of the separator, and the anode manifold 8a and the cathode manifold 8b which penetrate the separator in the upper and lower portions in the figure. Is provided. In this figure, the upper manifold is on the inlet side, the lower manifold is on the outlet side, and the process gas (anode gas and cathode gas) supplied from the manifold is below the cathode 3 (and the anode 2) (inside the separator). ) From top to bottom. Note that the gas flow is not limited to this embodiment, and both gases or one gas may flow from bottom to top.

【0016】図2に示すように、本発明のセパレータ1
0は、それぞれほぼ矩形平板状のカソードマスク11、
カソードコレクタ12、センタープレート13、アノー
ドコレクタ14、及びアノードマスク15を構成部品と
し、これらが順次積層されて構成されている。また、各
構成部品11,12,13,14,15は、対向する2
辺(図で上下の辺)に沿ってそれぞれ複数のカソードガ
ス用貫通孔16とアノードガス用貫通孔17を有する。
この図において、カソードガス用貫通孔16は、上下の
2辺にそれぞれ4つづつ設けられた大きい方の丸孔であ
り、アノードガス用貫通孔17は同様にそれぞれ2つづ
つ設けられた小さい方の丸孔である。なお、ガス用貫通
孔16,17の配列はこの図に限定されず、自由に設定
することができる。
As shown in FIG. 2, the separator 1 of the present invention.
0 is a substantially rectangular flat plate-shaped cathode mask 11,
The cathode collector 12, the center plate 13, the anode collector 14, and the anode mask 15 are used as components, and these are sequentially stacked. In addition, each of the component parts 11, 12, 13, 14, and 15 faces each other.
A plurality of cathode gas through holes 16 and a plurality of anode gas through holes 17 are provided along the sides (upper and lower sides in the figure).
In this figure, the cathode gas through holes 16 are larger round holes provided with four holes each on the upper and lower sides, and the anode gas through holes 17 are similarly provided with two small holes each. It is a round hole. The arrangement of the gas through holes 16 and 17 is not limited to this figure, and can be set freely.

【0017】また図2において、カソードマスク11と
アノードマスク15は、中央部にそれぞれ電極を収容す
る開口11a,15aを有し、この部分にカソード3及
びアノード2をそれぞれ嵌め込むようになっている。ま
た、カソードコレクタ12とアノードコレクタ14は、
少なくとも開口11a,15aに対応する位置に多数の
貫通孔を有し、マニホールド8a,8b(図1参照)か
らセンタープレート13の両面に供給されたプロセスガ
スを開口11a,15aに位置するカソード3及びアノ
ード2に供給するようになっている。
Further, in FIG. 2, the cathode mask 11 and the anode mask 15 have openings 11a and 15a for accommodating electrodes respectively in the central portion, and the cathode 3 and the anode 2 are fitted in these portions, respectively. . Further, the cathode collector 12 and the anode collector 14 are
A plurality of through holes are provided at least at positions corresponding to the openings 11a and 15a, and the process gas supplied from the manifolds 8a and 8b (see FIG. 1) to both surfaces of the center plate 13 is provided in the openings 3a and 15a. It is designed to be supplied to the anode 2.

【0018】図3に示すように、センタープレート13
は、アノード及びカソードを支持する4つの電極凹凸部
13aと、カソードマスク11及びアノードマスク15
を支持する2つのマスク凹凸部13bとを有する。電極
凹凸部13aは、この図において幅方向(図で横方向)
に波形にプレス成形された流路が上下方向に延びてい
る。また、マスク凹凸部13bは、各ガス用貫通孔1
6,17の周囲に放射状に設けられた凹凸部と、開口1
1a,15aのガス流出部に設けられた凹凸部からな
る。この構成により、上側のガス用貫通孔16,17か
ら下側のガス用貫通孔16,17に各プロセスガスを流
し、カソードコレクタ12とアノードコレクタ14の貫
通孔を通してプロセスガスを開口11a,15aに位置
するカソード3及びアノード2に供給することができ
る。
As shown in FIG. 3, the center plate 13
Are four electrode irregularities 13a supporting the anode and the cathode, the cathode mask 11 and the anode mask 15
And two mask concave and convex portions 13b for supporting the. The electrode concavo-convex portion 13a is in the width direction (horizontal direction in the figure) in this figure.
A flow path press-formed in a corrugated shape extends vertically. In addition, the mask concave-convex portion 13b has a through hole 1 for each gas.
Concavities and convexities radially provided around 6, 17 and the opening 1
It is composed of an uneven portion provided on the gas outflow portions 1a and 15a. With this configuration, each process gas is caused to flow from the upper gas through holes 16 and 17 to the lower gas through holes 16 and 17, and the process gas is passed through the through holes of the cathode collector 12 and the anode collector 14 to the openings 11a and 15a. It can be fed to the cathode 3 and the anode 2 located.

【0019】図4(A)(B)は、それぞれ図1のA断
面図とB断面図である。A断面図とB断面図は、上述し
た電極凹凸部13aの成形形状のみが相違する。図3に
示すように、センタープレート13は、全てのガス用貫
通孔16,17と両マスクの開口11a,15aを囲む
リング状のアノードシールリング部13cと、カソード
シールリング部13dとを更に有している。また、図4
に示すように、アノードシールリング部13cは、アノ
ードマスク15の開口15aを囲み、かつアノード側に
膨らんでアノードマスク15を支持しており、カソード
シールリング部13dは、アノードシールリング部13
cの外側に平行に延び、かつカソード側に膨らんでカソ
ードマスク11を支持している。また、これらのシール
リング部13c,13dは、図3に示したように閉じた
リング状にプレス成形されている。この構成により、反
応ガスがリング状の各シールリング部13c,13dよ
り外側に流れるのを防止することができ、かつこれらの
シールリング部13c,13dで反応部周囲のマスクプ
レート11,15を支持することができる。従って、各
シールリング部13c,13dを各反応部に近接して設
けておくことにより、生産性や大幅なコストダウンに反
することなく、反応部以外に流れるバイパス流を大幅に
低減できる。
FIGS. 4A and 4B are a sectional view taken along line A and a sectional view taken along line B of FIG. 1, respectively. The cross-sectional view A and the cross-sectional view B are different only in the molding shape of the above-mentioned electrode uneven portion 13a. As shown in FIG. 3, the center plate 13 further includes a ring-shaped anode seal ring portion 13c surrounding all of the gas through holes 16 and 17 and openings 11a and 15a of both masks, and a cathode seal ring portion 13d. are doing. Also, FIG.
As shown in, the anode seal ring portion 13c surrounds the opening 15a of the anode mask 15 and swells toward the anode side to support the anode mask 15, and the cathode seal ring portion 13d supports the anode seal ring portion 13d.
It extends parallel to the outside of c and swells to the cathode side to support the cathode mask 11. The seal ring portions 13c and 13d are press-molded into a closed ring shape as shown in FIG. With this configuration, the reaction gas can be prevented from flowing outside the ring-shaped seal ring portions 13c and 13d, and the mask plates 11 and 15 around the reaction portion can be supported by these seal ring portions 13c and 13d. can do. Therefore, by providing the seal ring portions 13c and 13d in close proximity to the reaction portions, it is possible to greatly reduce the bypass flow flowing to the portions other than the reaction portion without adversely affecting the productivity and the significant cost reduction.

【0020】図5(A)(B)は、図1のC断面図とD
断面図である。この図に示すように、センタープレート
13、アノードマスク15、及びカソードマスク11の
セパレータ外周部(図5のA部)と、センタープレート
13及びカソードマスク11のアノードガス用貫通孔1
7の内端部(図5のB部)と、センタープレート13及
びアノードマスク14のカソードガス用貫通孔16の内
端部(図5のC部)が、それぞれ互いに気密に連結され
ている。これらの連結は、任意の手段、例えば、溶接、
ロウ付け、接着、カシメ等によるのが良い。
5 (A) and 5 (B) are sectional views taken along line C and D of FIG.
It is sectional drawing. As shown in this figure, the separator outer peripheral portions (A in FIG. 5) of the center plate 13, the anode mask 15, and the cathode mask 11, and the anode gas through holes 1 of the center plate 13 and the cathode mask 11.
An inner end portion (B portion in FIG. 5) of 7 and an inner end portion (C portion in FIG. 5) of the through hole 16 for the cathode gas of the center plate 13 and the anode mask 14 are airtightly connected to each other. These connections may be made by any means, such as welding,
It is good to use brazing, adhesion, or caulking.

【0021】この構成により、カソードマニホールド8
bから供給されるカソードガスを、センタープレート1
3の上面とカソードマスク11の間に供給することがで
き、かつアノードマニホールド8aから供給されるアノ
ードガスを、センタープレート13の下面とアノードマ
スク15の間に供給することができる。また、センター
プレート13の上下面にそれぞれ供給されたカソードガ
スとアノードガスは、図1に示すように、センタープレ
ート13の電極凹凸部13a(図3参照)を下方に流
れ、カソードコレクタ12とアノードコレクタ14の貫
通孔を通して開口11a,15aに位置するカソード3
及びアノード2に達し、ここで反応して電気を発電す
る。また、未反応ガス及び反応生成物は、更に下方に流
れ、下側のマニホールド8a,8bからそれぞれ外部に
排出される。
With this configuration, the cathode manifold 8
The cathode gas supplied from b is supplied to the center plate 1
3 and the cathode mask 11, and the anode gas supplied from the anode manifold 8a can be supplied between the lower surface of the center plate 13 and the anode mask 15. Further, as shown in FIG. 1, the cathode gas and the anode gas respectively supplied to the upper and lower surfaces of the center plate 13 flow downward through the electrode uneven portion 13a (see FIG. 3) of the center plate 13, and the cathode collector 12 and the anode collector Cathode 3 located in openings 11a and 15a through the through hole of collector 14.
And reach the anode 2 where they react and generate electricity. Further, the unreacted gas and the reaction product flow further downward and are discharged to the outside from the lower manifolds 8a and 8b, respectively.

【0022】上述したように、本発明の構成によれば、
それぞれほぼ矩形平板状のカソードマスク11、カソー
ドコレクタ12、センタープレート13、アノードコレ
クタ14、及びアノードマスク15の5枚の構成部品を
溶接等で連結するだけで、セパレータ10を完成させる
ことができる。従って、コルゲートセパレータのよう
に、コルゲート材を種々の形状に切断したり、切断した
形状の異なるコルゲート材をセンタープレートの両面に
張り付けたりする工程が不要であり、組立に要する費用
と時間を大幅に削減することができる。
As described above, according to the configuration of the present invention,
The separator 10 can be completed by simply connecting the five components of the substantially rectangular flat plate-shaped cathode mask 11, cathode collector 12, center plate 13, anode collector 14, and anode mask 15 by welding or the like. Therefore, unlike the corrugated separator, there is no need to cut corrugated materials into various shapes or to attach corrugated materials with different cut shapes to both sides of the center plate, which significantly reduces the cost and time required for assembly. Can be reduced.

【0023】また、電極凹凸部とマスク凹凸部とを有す
るセンタープレート13は、可撓性の高い薄板をプレス
加工することにより容易に成形することができるので、
柔軟性を保持し、平面精度を高めることができ、かつ生
産性が高く大量生産が可能で大幅なコストダウンができ
る。なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿
論である。
Further, the center plate 13 having the electrode uneven portion and the mask uneven portion can be easily formed by pressing a highly flexible thin plate.
The flexibility can be maintained, the plane accuracy can be improved, the productivity is high, the mass production is possible, and the cost can be greatly reduced. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0024】[0024]

【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池用セ
パレータは、柔軟性があり、平面精度が高く、かつ大量
生産が可能で大幅なコストダウンができ、更に生産性や
大幅なコストダウンに反することなく、反応部以外に流
れるバイパス流を大幅に低減できる、等の優れた効果を
有する。
As described above, the fuel cell separator of the present invention is flexible, has high plane accuracy, can be mass-produced, and can significantly reduce the cost. Further, the productivity and the cost can be significantly reduced. It has an excellent effect that the bypass flow flowing to the portions other than the reaction part can be significantly reduced without violating the above.

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

【図1】本発明によるセパレータのカソード側平面図で
ある。
FIG. 1 is a cathode side plan view of a separator according to the present invention.

【図2】図1のセパレータの分解図である。FIG. 2 is an exploded view of the separator of FIG.

【図3】セパレータを構成するセンタープレートのカソ
ード側平面図である。
FIG. 3 is a plan view on the cathode side of a center plate forming a separator.

【図4】図1のA断面図とB断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A and the line B of FIG.

【図5】図1のC断面図とD断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line C and the line D of FIG.

【図6】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional molten carbonate fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電解質板(タイル) 2 燃料極(アノード) 3 空気極(カソード) 4 単セル 5 バイポーラプレート(セパレータ) 6 燃料ガス(アノードガス) 7 酸化ガス(カソードガス) 8 マニホールド 8a アノードマニホールド 8b カソードマニホールド 9 アノードガス用開口 10 セパレータ 11 カソードマスク 11a 開口 12 カソードコレクタ 13 センタープレート 14 アノードコレクタ 15 アノードマスク 15a 開口 16 カソードガス用貫通孔 17 アノードガス用貫通孔 1 Electrolyte Plate (Tile) 2 Fuel Electrode (Anode) 3 Air Electrode (Cathode) 4 Single Cell 5 Bipolar Plate (Separator) 6 Fuel Gas (Anode Gas) 7 Oxidizing Gas (Cathode Gas) 8 Manifold 8a Anode Manifold 8b Cathode Manifold 9 Anode gas opening 10 Separator 11 Cathode mask 11a Opening 12 Cathode collector 13 Center plate 14 Anode collector 15 Anode mask 15a Opening 16 Cathode gas through hole 17 Anode gas through hole

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれほぼ矩形平板状のカソードマス
ク、カソードコレクタ、センタープレート、アノードコ
レクタ、及びアノードマスクを構成部品とし、これらが
順次積層された燃料電池用セパレータであって、 前記各構成部品は、対向する2辺に沿ってそれぞれ複数
のカソードガス用貫通孔とアノードガス用貫通孔を有
し、 カソードマスクとアノードマスクは、中央部にそれぞれ
電極を収容する開口を有し、カソードコレクタとアノー
ドコレクタは、少なくとも前記開口に対応する位置に多
数の貫通孔を有し、 センタープレートは、アノード及びカソードを支持する
複数の電極凹凸部と、カソードマスク及びアノードマス
クを支持する複数のマスク凹凸部とを有し、 前記センタープレート、アノードマスク、及びカソード
マスクのセパレータ外周部と、センタープレート及びカ
ソードマスクのアノードガス用貫通孔の内端部と、セン
タープレート及びアノードマスクのカソードガス用貫通
孔の内端部が、それぞれ互いに気密に連結されている、
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
1. A fuel cell separator in which a cathode mask, a cathode collector, a center plate, an anode collector, and an anode mask, each of which has a substantially rectangular plate shape, are used as constituent parts, and these are sequentially stacked. , A plurality of through holes for the cathode gas and a plurality of through holes for the anode gas are provided along two opposite sides, and the cathode mask and the anode mask each have an opening for accommodating an electrode in the central portion, and the cathode collector and the anode The collector has a large number of through holes at least at positions corresponding to the openings, and the center plate has a plurality of electrode irregularities supporting the anode and the cathode and a plurality of mask irregularities supporting the cathode mask and the anode mask. The center plate, the anode mask, and the cathode mask. A regulator outer peripheral portion, and the inner end portion of the center plate and the anode gas through holes of the cathode mask, the inner end portion of the cathode gas through-holes of the center plate and the anode mask is coupled hermetically to each other,
A fuel cell separator characterized by the above.
【請求項2】 前記センタープレートは、全てのガス用
貫通孔とアノードマスクの開口を囲み、かつアノード側
に膨らんでアノードマスクを支持する閉じたリング状の
アノードシールリング部と、該アノードシールリング部
の外側に平行に延び、かつカソード側に膨らんでカソー
ドマスクを支持する閉じたリング状のカソードシールリ
ング部と、を更に有する、ことを特徴とする請求項1に
記載の燃料電池用セパレータ。
2. The center plate encloses all the gas through holes and the openings of the anode mask, and a closed ring-shaped anode seal ring portion which bulges toward the anode side to support the anode mask, and the anode seal ring. The fuel cell separator according to claim 1, further comprising: a closed ring-shaped cathode seal ring portion that extends in parallel to the outside of the portion and bulges toward the cathode side to support the cathode mask.
JP7217537A 1995-08-25 1995-08-25 Fuel cell separator Expired - Fee Related JP3072032B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7217537A JP3072032B2 (en) 1995-08-25 1995-08-25 Fuel cell separator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7217537A JP3072032B2 (en) 1995-08-25 1995-08-25 Fuel cell separator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0963598A true JPH0963598A (en) 1997-03-07
JP3072032B2 JP3072032B2 (en) 2000-07-31

Family

ID=16705813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7217537A Expired - Fee Related JP3072032B2 (en) 1995-08-25 1995-08-25 Fuel cell separator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3072032B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10201145A1 (en) * 2002-01-15 2003-07-31 H2 Interpower Brennstoffzellen Fuel cell or hydrolyser and method for manufacturing a fuel cell or hydrolyser
JP2005259676A (en) * 2003-11-19 2005-09-22 Nitto Denko Corp Fuel cell
CN115395040A (en) * 2022-09-20 2022-11-25 天津科技大学 Passive fuel cell anode current collecting plate

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10201145A1 (en) * 2002-01-15 2003-07-31 H2 Interpower Brennstoffzellen Fuel cell or hydrolyser and method for manufacturing a fuel cell or hydrolyser
JP2005259676A (en) * 2003-11-19 2005-09-22 Nitto Denko Corp Fuel cell
JP4643178B2 (en) * 2003-11-19 2011-03-02 アクアフェアリー株式会社 Fuel cell
CN115395040A (en) * 2022-09-20 2022-11-25 天津科技大学 Passive fuel cell anode current collecting plate

Also Published As

Publication number Publication date
JP3072032B2 (en) 2000-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8865362B2 (en) Gaskets and bipolar plates for PEM fuel cells
US5045413A (en) Fully internal mainfolded fuel cell stack
US4963442A (en) Internal manifolded molten carbonate fuel cell stack
JP5234446B2 (en) Structure to improve stackability of metal separator for fuel cell stack
EP1630892B1 (en) Separator and cell using the same for use in solid polymer electrolyte fuel cell
US6844101B2 (en) Separator with fluid distribution features for use with a membrane electrode assembly in a fuel cell
US8722283B2 (en) Fuel cell
CN101395751A (en) Cell stack and fuel cell with the same
US20080003483A1 (en) Fuel cell
CN104396069A (en) Solid oxide fuel cell
CN109473681B (en) Fuel cell bipolar plate with intermittent structure
US8221930B2 (en) Bipolar separators with improved fluid distribution
EP1685621B1 (en) Multi-cell fuel layer and system
US7824817B2 (en) Fuel cell
US8153330B2 (en) Fuel cell separator stacked on an electrolyte electrode assembly
KR20160136409A (en) Contacting method and arrangement for fuel cell or electrolyzer cell stack
JP3257757B2 (en) Fuel cell separator
EP2054965B1 (en) Bipolar separators with improved fluid distribution
JPH0963598A (en) Separator for fuel cell
US20230006237A1 (en) Cell unit and cell stack
JPH10154519A (en) Fuel cell separator
KR100546016B1 (en) Current collector for fuel cell, manufacturing method thereof and fuel cell having same
US10763518B2 (en) Plate member for a cell stack
CN217768450U (en) Solid oxide fuel cell device
JPH09115531A (en) Fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080526

Year of fee payment: 8

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080526

Year of fee payment: 8

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080526

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090526

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090526

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100526

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees