JPH0963599A - Separator for fuel cell - Google Patents

Separator for fuel cell

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JPH0963599A
JPH0963599A JP7217538A JP21753895A JPH0963599A JP H0963599 A JPH0963599 A JP H0963599A JP 7217538 A JP7217538 A JP 7217538A JP 21753895 A JP21753895 A JP 21753895A JP H0963599 A JPH0963599 A JP H0963599A
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cathode
anode
mask
separator
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敦 都留
Nobuyuki Arima
信之 在間
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    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a fuel cell capable of supporting the whole surface of a cell for performing cell reaction in the same portion, producing in large quantities by press working, and remarkably reducing the cost. SOLUTION: A separator for a fuel cell has a flow path which supports an electrode and lets gas flow along the surface of the electrode, formed with a press, and the inlet side and the outlet side of gas except for the flow path are symmetrically formed. The flow path is arranged from the inlet side to the outlet side in order, and consists of even numbered electrode recessed and projecting parts A, B, C, and D formed in wave form in the direction perpendicularly crossing to the flow of gas. Each electrode recessed and projecting part 13a, when the separators are stacked by alternately turning round the inlet side and the outlet side, positions the cell with the top of the wave form so as to support the cell between the separators in the same portion from upper and lower parts.

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7A)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. 7A), 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7B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. 7B, 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. 7B. 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7C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. 7C, 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。これらの要求を満た
すため、燃料電池用セパレータは従来、精密な機械加工
により製作されていたが、発電コストの低減のために、
燃料電池用セパレータの各構成部品をプレス加工で成形
することが要望されている。
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. In order to meet these requirements, fuel cell separators have conventionally been manufactured by precision machining, but in order to reduce power generation costs,
It is desired to mold each component of the fuel cell separator by press working.

【0007】しかし、プレス加工によるセパレータの流
路(反応部)は、通常、図8に示すような連続した波形
になるため、このセパレータを用いて積層電池(スタッ
ク)を構成すると、セル4を上下から同一箇所で支持で
きない問題点があった。すなわち、プレス加工による波
形部分は、山と谷の位置が各セパレータで一致するた
め、山の頂点でセル4を水平に支持しその中間位置の谷
部で押し付けて挟むことになる。そのため、使用状態で
非常に脆くなっているセル4(アノード、カソード、タ
イル)に曲げ力が作用し、これらに亀裂を生じさせるお
それがあった。
However, since the flow path (reaction part) of the separator formed by pressing usually has a continuous waveform as shown in FIG. 8, when a laminated battery (stack) is constructed using this separator, the cell 4 is There was a problem that it could not be supported in the same place from above and below. That is, in the corrugated portion formed by the press working, the positions of the peaks and the troughs are the same in each separator, so that the cells 4 are supported horizontally at the apex of the peaks and are pressed and sandwiched at the troughs at their intermediate positions. Therefore, the bending force may act on the cells 4 (anode, cathode, tile) that are extremely brittle in use, and cracks may occur in them.

【0008】この問題を解決するため、例えば、波形
の異なる2種のセパレータを準備する、1セル毎にセ
パレータを裏返す、等の手段も考えられるが、の手段
を実施するには、プレス加工用の金型を2組製造する必
要があり、金型製作に非常に費用がかかるばかりでな
く、2組の金型による成形形状を一致させることが実質
的に不可能である(成形精度は±0.1mm程度が要求
される)。また、の手段は、燃料電池の耐食性向上の
ため、アノード側とカソード側で異なる材料を用いる必
要があり、セパレータを裏返して使用できない問題点が
あった。
In order to solve this problem, it is conceivable that, for example, two kinds of separators having different waveforms are prepared, and the separators are turned over every one cell. Since it is necessary to manufacture two sets of molds, it is very expensive to manufacture the molds, and it is practically impossible to match the molding shapes of the two sets of molds (the molding accuracy is ± About 0.1 mm is required). In addition, in order to improve the corrosion resistance of the fuel cell, it is necessary to use different materials on the anode side and the cathode side, which means that the separator cannot be turned over and used.

【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、電池反
応を行うセル全面を上下から同一箇所で支持することが
でき、かつプレス加工により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。
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 capable of supporting the whole cell surface for cell reaction at the same position from above and below, capable of mass production by press working, and capable of significant cost reduction. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電極を
支持しその表面に沿ってガスが流れる流路がプレス成形
された燃料電池用セパレータにおいて、前記流路を除
き、ガスの入口側と出口側が対称に形成されており、前
記流路は、ガスの入口側から出口側に順次配置され、ガ
スの流れに直交する方向に波形に形成された偶数の電極
凹凸部からなり、各電極凹凸部は、セパレータを入口側
と出口側を交互に反転して積層した場合に、その間にセ
ルを上下から同一箇所で支持するように、波形が位置決
めされている、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, in a fuel cell separator in which a flow path for supporting an electrode and a flow of gas along the surface is press-molded, the gas inlet side is excluded except for the flow path. And the outlet side are formed symmetrically, and the flow path is composed of an even number of electrode irregularities that are sequentially arranged from the gas inlet side to the gas outlet side and are corrugated in the direction orthogonal to the gas flow. The concavo-convex portion is positioned in a corrugated shape so that when the separators are laminated by alternately inverting the inlet side and the outlet side, the corrugations are positioned so as to support the cells at the same position from above and below between them. A separator is provided.

【0011】本発明の構成によれば、流路を除き、ガス
の入口側と出口側が対称に形成されているので、セパレ
ータを入口側と出口側を交互に反転して積層しスタック
を構成することができる。また、この場合に、各電極凹
凸部の波形が、その間にセルを上下から同一箇所で支持
するように位置決めされているので、入口側と出口側を
交互に反転してスタックを構成することにより、電池反
応を行うセル全面を上下から同一箇所で支持することが
できる。
According to the structure of the present invention, the gas inlet side and the gas outlet side are formed symmetrically except for the flow path, so that the inlet side and the outlet side are alternately inverted and laminated to form a stack. be able to. Further, in this case, since the corrugations of each electrode uneven portion are positioned so as to support the cell at the same position from above and below between them, by alternately inverting the inlet side and the outlet side to form a stack, In addition, it is possible to support the entire surface of the cell that performs the battery reaction at the same location from above and below.

【0012】また、本発明の好ましい実施形態によれ
ば、入口側と出口側に複数の内部マニホールドを有し、
かつ該内部マニホールドは、セパレータを入口側と出口
側を交互に反転して積層できるように、入口側と出口側
で同一位置に設けられている。この構成により、セパレ
ータを入口側と出口側を交互に反転して積層しても、内
部マニホールドの位置がズレることなく、そのままスタ
ックを構成することができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, a plurality of internal manifolds are provided on the inlet side and the outlet side,
In addition, the internal manifold is provided at the same position on the inlet side and the outlet side so that the separators can be laminated by alternately inverting the inlet side and the outlet side. With this configuration, even when the separators are alternately inverted and laminated on the inlet side and the outlet side, the stack can be configured as it is without the position of the internal manifold being displaced.

【0013】また、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、該各ガス用貫通孔は、ガスの入口側と
出口側で同一位置に設けられており、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、各電極
凹凸部は、ガスの流れに直交する方向に波形にプレス成
形され、かつこの波形は、ガスの入口側から出口側に交
互に山谷が反転して位置決めされており、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。
Further, according to the present invention, there is provided 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 flat plate shape, are components and are sequentially stacked. , Each of the components has a plurality of through holes for cathode gas and through holes for anode gas along two opposing sides, and the through holes for gas are at the same position on the gas inlet side and the gas outlet side. 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 collector have a large number of through holes at least at positions corresponding to the openings, and The plate includes a plurality of electrode irregularities that support the anode and the cathode, and a plurality of electrodes that support the cathode mask and the anode mask. Each electrode uneven portion is press-formed into a waveform in a direction orthogonal to the gas flow, and this waveform is positioned by inverting the peaks and valleys alternately from the gas inlet side to the gas outlet side. The center plate, the anode mask, and the cathode mask have separator outer peripheral portions, the center plate and the cathode mask have anode gas through holes, and the center plate and the anode mask have cathode gas through holes. There is provided a fuel cell separator, characterized in that its ends are hermetically connected to each other.

【0014】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、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。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。
According to the structure of the present invention, the cathode mask, the cathode collector, the center plate, the anode collector, and the anode mask each having a substantially rectangular flat plate shape are provided.
The separator can be completed only by connecting the components of the sheet by welding or the like, and the cost and time required for assembly can be significantly reduced. 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 can be maintained and the plane accuracy can be improved. In addition, it is highly productive and can be mass-produced, resulting in a significant cost reduction.

【0015】更に、各ガス用貫通孔は、ガスの入口側と
出口側で同一位置に設けられており、各電極凹凸部は、
ガスの流れに直交する方向に波形にプレス成形され、か
つこの波形は、ガスの入口側から出口側に交互に山谷が
反転して位置決めされているので、セパレータを入口側
と出口側を交互に反転して積層してスタックを構成する
ことにより、内部マニホールドの位置がズレることな
く、そのままスタックを構成することができ、かつその
間に電池反応を行うセル全面を上下から同一箇所で支持
することができる。
Further, each gas through hole is provided at the same position on the gas inlet side and the gas outlet side, and each electrode uneven portion is
It is press-formed into a corrugated shape in the direction orthogonal to the gas flow, and this corrugated material is positioned so that the peaks and valleys are alternately inverted from the gas inlet side to the gas outlet side. By inverting and stacking to form a stack, it is possible to form the stack as it is without shifting the position of the internal manifold, and in the meantime, it is possible to support the entire cell where the battery reaction occurs from the top and bottom at the same location. it can.

【0016】[0016]

【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.

【0017】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。本発明のセパレータ
10は、セパレータ10を入口側と出口側を交互に反転
して積層できるように、後述する流路を除きガスの入口
側と出口側が対称に形成されている。また、アノードマ
ニホールド8aとカソードマニホールド8bも、入口側
と出口側で同一位置に設けられている。従って、この図
において以下の説明上、上部のマニホールドを入口側、
下部のマニホールドを出口側と呼ぶが、この図の上下を
反転し、下部のマニホールドを入口側、上部のマニホー
ルドを出口側とすることもできる。なお、ガスの流れ
は、両方のガスが同一方向に流れてもよく或いは対向し
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 the separator 10 of the present invention, the inlet side and the outlet side of the gas are formed symmetrically, except for the flow paths described later, so that the inlet side and the outlet side of the separator 10 can be alternately inverted and laminated. Further, the anode manifold 8a and the cathode manifold 8b are also provided at the same position on the inlet side and the outlet side. Therefore, in this figure, for the following explanation, the upper manifold is
The lower manifold is called the outlet side, but it is also possible to turn the figure upside down so that the lower manifold is the inlet side and the upper manifold is the outlet side. As for the gas flow, both gases may flow in the same direction or may flow in opposite directions.

【0018】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.

【0019】更に、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は、セパレータ10を入口側
と出口側を交互に反転して積層できるように、入口側と
出口側で同一位置に設けられている。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,1
5a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, the plurality of cathode gas through holes 16 and the plurality of anode gas through holes 17 are arranged at the same position on the inlet side and the outlet side so that the separator 10 can be laminated by alternately inverting the inlet side and the outlet side. It is provided. 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 portions, and the cathode 3 and the anode 2 are fitted into these portions, respectively. In addition, the cathode collector 12
And the anode collector 14 has at least the openings 11a, 1
5a has a large number of through holes at positions corresponding to 5a, and the process gas supplied to both surfaces of the center plate 13 from the manifolds 8a and 8b (see FIG. 1) is supplied to the cathode 3 and the anode 2 located in the openings 11a and 15a. It is supposed to do.

【0020】図3に示すように、センタープレート13
は、プレス加工により成形されたアノード及びカソード
を支持する偶数(この図で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、ガスの流れ(上から下)に直交する方向(横
方向)に波形にプレス成形されており、これによって、
電極を支持しその表面に沿ってガスが流れる流路が形成
されている。また、マスク凹凸部13bは、各ガス用貫
通孔16,17の周囲に放射状に設けられた凹凸部と、
開口11a,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16,1
7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
Is an even number (four in this figure) of electrode irregularities 13a supporting the anode and cathode formed by press working.
And two mask irregularities 13b supporting the cathode mask 11 and the anode mask 15. The electrode concavo-convex portion 13a is press-formed into a corrugated shape in a direction (lateral direction) orthogonal to the gas flow (from top to bottom).
A flow path is formed which supports the electrode and along which the gas flows. Further, the mask uneven portion 13b includes an uneven portion radially provided around each of the gas through holes 16 and 17, and
The openings 11a and 15a are formed of uneven portions provided at the gas outflow portions. With this configuration, the upper gas through holes 16 and 1
7 through the gas through holes 16 and 17 on the lower side, so that the cathode collector 12 and the anode collector 14
The process gas can be supplied to the cathode 3 and the anode 2 located in the openings 11a and 15a through the through holes.

【0021】更に、各電極凹凸部13aは、セパレータ
10を入口側と出口側を交互に反転して積層した場合
に、その間にセルを上下から同一箇所で支持するよう
に、波形が位置決めされている。すなわち、この図にお
いて、各電極凹凸部13aを、上からA,B,C,Dと
すると、A,B,C,Dの波形は、ガスの入口側から出
口側に交互に山谷が反転して位置決めされている。
Furthermore, when the separator 10 is laminated by alternately inverting the inlet side and the outlet side, the corrugated portions 13a are positioned so that the cells are supported at the same position from above and below between them. There is. That is, in this figure, assuming that the electrode concavo-convex portions 13a are A, B, C, and D from the top, the waveforms of A, B, C, and D are alternately inverted from the gas inlet side to the gas outlet side. Have been positioned.

【0022】図4(A)(B)は、それぞれ図1のA断
面図とB断面図であり、A断面図は、図3のA部に相当
し、B断面図は図3のD部に相当する。また、図5は、
本発明によるセパレータの使用状態を示す断面図であ
り、セパレータ10を入口側と出口側を交互に反転して
積層してスタック(積層電池)を構成した際の、図3の
A部とD部に挟まれたセル4(上がA部、下がD部)を
示している。
FIGS. 4A and 4B are a sectional view taken along the line A and a sectional view taken along the line B in FIG. 1, respectively. The sectional view A corresponds to the portion A in FIG. Equivalent to. In addition, FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a use state of the separator according to the present invention, which is a portion A and a portion D of FIG. 3 when the separator 10 is alternately inverted and laminated to form a stack (a laminated battery). The cell 4 (the upper part is the A part and the lower part is the D part) sandwiched between the two.

【0023】図4及び図5から明らかなように、カソー
ド3及びアノード2を支持する電極凹凸部13aのA,
D部の波形が、上述したように、山谷が反転して位置決
めされているので、Aが谷の位置で、Dが山となり、図
5のようにセパレータの上下面をそのままにして、セパ
レータ10を入口側と出口側を交互に反転して積層する
と、上がA部、下がD部の場合、図5に矢印で示すよう
に、A部の谷とD部の山でセルを挟持することになり、
かつA部とD部の山谷が反転しているので、セルの各部
分を上下から同一箇所で支持することができる。同様
に、B,Cの位置でも、Bの山とCの谷が一致し、セル
の各部分を上下から同一箇所で支持することができ、結
果として、電池反応を行うセル全面を上下から同一箇所
で支持することができる。
As is clear from FIGS. 4 and 5, A of the electrode uneven portion 13a supporting the cathode 3 and the anode 2 is
As described above, in the waveform of the D portion, the peaks and troughs are inverted and positioned, so that A is the position of the trough and D is the peak, and the upper and lower surfaces of the separator are left unchanged as shown in FIG. When the inlet side and the outlet side are alternately inverted and stacked, when the upper part is the A part and the lower part is the D part, the cell is sandwiched by the valley of the A part and the peak of the D part as shown by the arrow in FIG. And then
Moreover, since the peaks and valleys of the A section and the D section are reversed, each part of the cell can be supported at the same position from above and below. Similarly, at the positions of B and C, the peaks of B and the valleys of C coincide with each other, so that each part of the cell can be supported at the same position from above and below. Can be supported in place.

【0024】図6(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。
FIGS. 6 (A) and 6 (B) are sectional views taken along the 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.

【0025】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.

【0026】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、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 only by 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. The cost and time required for assembly can be significantly reduced.

【0027】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.

【0028】[0028]

【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、電池反応を行うセル全面を上下から同一箇
所で支持することができ、かつプレス加工により大量生
産が可能で大幅なコストダウンができる、等の優れた効
果を有する。
As described above, the fuel cell separator of the present invention can support the entire cell surface for cell reaction at the same position from the top and bottom, and can be mass-produced by press working, resulting in a significant cost reduction. It has excellent effects such as

【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】本発明によるセパレータの使用状態を示す断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a usage state of the separator according to the present invention.

【図6】図1のC断面図とD断面図である。6 is a cross-sectional view taken along the line C and the line D of FIG.

【図7】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional molten carbonate fuel cell.

【図8】従来のプレス加工によるセパレータの模式図で
ある。
FIG. 8 is a schematic view of a conventional separator manufactured by pressing.

【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 13a 電極凹凸部 13b マスク凹凸部 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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 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 13a Electrode uneven portion 13b Mask uneven portion 14 Anode collector 15 Anode mask 15a Opening 16 Cathode gas through hole 17 Anode gas through hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極を支持しその表面に沿ってガスが流
れる流路がプレス成形された燃料電池用セパレータにお
いて、 前記流路を除き、ガスの入口側と出口側が対称に形成さ
れており、 前記流路は、ガスの入口側から出口側に順次配置され、
ガスの流れに直交する方向に波形に形成された偶数の電
極凹凸部からなり、各電極凹凸部は、セパレータを入口
側と出口側を交互に反転して積層した場合に、その間に
セルを上下から同一箇所で支持するように、波形が位置
決めされている、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 flow path through which an electrode is supported and a gas flows along a surface of the electrode is press-molded, and a gas inlet side and a gas outlet side are formed symmetrically except the flow path, The flow path is sequentially arranged from the gas inlet side to the gas outlet side,
It consists of an even number of electrode concavo-convex portions formed in a waveform in the direction orthogonal to the gas flow. The fuel cell separator is characterized in that the corrugations are positioned so as to support the same at the same position.
【請求項2】 入口側と出口側に複数の内部マニホール
ドを有し、かつ該内部マニホールドは、セパレータを入
口側と出口側を交互に反転して積層できるように、入口
側と出口側で同一位置に設けられている、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. A plurality of internal manifolds are provided on the inlet side and the outlet side, and the internal manifolds are the same on the inlet side and the outlet side so that the separators can be laminated by alternately inverting the inlet side and the outlet side. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator is provided at a position.
【請求項3】 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、該各ガス用貫通孔は、ガスの入口側と出口側で同一
位置に設けられており、 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、各電極凹凸
部は、ガスの流れに直交する方向に波形にプレス成形さ
れ、かつこの波形は、ガスの入口側から出口側に交互に
山谷が反転して位置決めされており、 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。
3. A fuel cell separator in which a cathode mask, a cathode collector, a center plate, an anode collector, and an anode mask each having a substantially rectangular plate shape are used as constituent parts, and these are sequentially stacked. A plurality of cathode gas through-holes and anode gas through-holes are provided along two opposing sides, and each gas through-hole is provided at the same position on the gas inlet side and the gas outlet side, The cathode mask and the anode mask each have an opening for accommodating an electrode in the central portion, the cathode collector and the anode collector have a large number of through holes at least at positions corresponding to the openings, and the center plate includes the anode and the cathode. A plurality of electrode irregularities supporting the cathode mask and the anode mask. Each of the electrode concavo-convex portions is press-molded into a waveform in a direction orthogonal to the flow of gas, and the waveform is positioned such that peaks and valleys are alternately inverted from the gas inlet side to the gas outlet side, The separator, the outer peripheral portion of the plate, the anode mask, and the cathode mask, the inner end portion of the through hole for the anode gas of the center plate and the cathode mask, and the inner end portion of the through hole for the cathode gas of the center plate and the anode mask are respectively Airtightly connected,
A fuel cell separator characterized by the above.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1009062C2 (en) * 1998-05-04 1999-11-05 Stichting Energie Matrix plate / electrode seal.
US6544681B2 (en) 2000-12-26 2003-04-08 Ballard Power Systems, Inc. Corrugated flow field plate assembly for a fuel cell
US7687183B2 (en) 2004-08-25 2010-03-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrochemical fuel cell elements having improved compression over channels
CN103633343A (en) * 2012-08-24 2014-03-12 福特全球技术公司 Proton exchange membrane fuel cell with stepped channel bipolar plate
US10122025B2 (en) 2012-08-24 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Proton exchange membrane fuel cell with stepped channel bipolar plate
JP2020529721A (en) * 2017-08-11 2020-10-08 インテリジェント エナジー リミテッドIntelligent Energy Limited Bipolar plate with plastic frame assembly and penetrating fuel supply

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671426B1 (en) 2005-12-26 2007-01-19 재단법인 포항산업과학연구원 Separator for fuel cell
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1009062C2 (en) * 1998-05-04 1999-11-05 Stichting Energie Matrix plate / electrode seal.
WO1999057777A1 (en) * 1998-05-04 1999-11-11 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Seal for matrix plate electrode
US6544681B2 (en) 2000-12-26 2003-04-08 Ballard Power Systems, Inc. Corrugated flow field plate assembly for a fuel cell
US7687183B2 (en) 2004-08-25 2010-03-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrochemical fuel cell elements having improved compression over channels
CN103633343A (en) * 2012-08-24 2014-03-12 福特全球技术公司 Proton exchange membrane fuel cell with stepped channel bipolar plate
US10122025B2 (en) 2012-08-24 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Proton exchange membrane fuel cell with stepped channel bipolar plate
JP2020529721A (en) * 2017-08-11 2020-10-08 インテリジェント エナジー リミテッドIntelligent Energy Limited Bipolar plate with plastic frame assembly and penetrating fuel supply

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