JPH10154519A - Fuel cell separator - Google Patents

Fuel cell separator

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Publication number
JPH10154519A
JPH10154519A JP8315091A JP31509196A JPH10154519A JP H10154519 A JPH10154519 A JP H10154519A JP 8315091 A JP8315091 A JP 8315091A JP 31509196 A JP31509196 A JP 31509196A JP H10154519 A JPH10154519 A JP H10154519A
Authority
JP
Japan
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plate
fuel cell
anode
cathode
cell separator
Prior art date
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Application number
JP8315091A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Fujiwara
直樹 藤原
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
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP8315091A priority Critical patent/JPH10154519A/en
Publication of JPH10154519A publication Critical patent/JPH10154519A/en
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    • 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
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    • 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
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell separator in which structure strength design and passage design can be independently conducted, and pressure difference between an anode side and an cathode side can easily be optimized. SOLUTION: A center plate 22 having irregular part 22a and a corrugate plate 24 fitted to the cathode side of the center plate are provided in a reaction portion. The upper and lower faces of the corrugate plate 24 communicate and gas flows its inside, and thereby, a cathode passage is constructed inside the corrugate plate and between the same and the center plate so that pressure loss can be freely set by the thickness of the corrugate plate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は溶融炭酸塩型燃料電
池用のセパレータに関する。
The present invention relates to a separator for a molten carbonate fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池(図3A)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. 3A), a thin flat electrolyte plate (tile) 1 is provided with a fuel electrode (anode).
2 and a single cell 4 sandwiched between flat electrodes of an air electrode (cathode) 3 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. The stacked batteries are called a stack.

【0003】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3B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。
Further, as means for supplying the process gas to each cell in the stack, as shown in FIG. 3B, an external manifold system (a) for directly supplying the process gas from the side of the stack, and a through-hole perpendicular to the separator itself are used. There is an internal manifold system (b) in which a manifold 8 is provided and a process gas is supplied to each cell via the manifold.

【0004】上述した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。
The above-described fuel cell separator has a plurality of functions, such as a partition plate for separating anode gas and cathode gas, a current collector for connecting each cell, and a gas manifold for supplying anode gas and cathode gas to each cell. It has heat resistance to withstand high temperatures of about 700 ° C or more, corrosion resistance to withstand highly corrosive molten carbonates,
Due to the electrolyte plate (tile) containing molten carbonate, flatness and flexibility for forming a wet seal between separators, low electric resistance for lowering the internal resistance of the battery, and the like are required.

【0005】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、流路部をコルゲート板
で構成したコルゲート型セパレータと、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したプレス型セ
パレータが、既に開発されている。
In order to satisfy these requirements, fuel cell separators have conventionally been manufactured by precision machining. However, in order to reduce power generation costs, a corrugated separator having a flow path portion formed of a corrugated plate, A press-type separator in which each component of the fuel cell separator is formed by press working has already been developed.

【0006】コルゲート型セパレータは、中央の平板の
両面に、コルゲート板を張付けて流路を構成するため、
平面精度と柔軟性に富み大型化が容易である反面、コル
ゲート板の加工コスト及びセパレータの組立コストが高
く、安価に大量生産できない問題点がある。これに対し
て、プレス型セパレータは、両方の流路をプレス加工に
より一体に成形するため、加工コスト及び組立コストを
大幅に低減できる可能性が高い。このため、プレス加工
により大量生産が可能なプレス型セパレータが提案さ
れ、一部で既に実施されている(例えば、本願出願人に
よる特願平7−217538号、未公開)。
In the corrugated separator, a corrugated plate is attached to both sides of a central flat plate to form a flow path.
Although it is easy to increase the size due to its high flatness and flexibility, the cost of processing the corrugated plate and the cost of assembling the separator are high, and there is a problem that mass production is not possible at low cost. On the other hand, in the press-type separator, since both the flow paths are integrally formed by press working, there is a high possibility that the processing cost and the assembly cost can be significantly reduced. For this reason, a press-type separator which can be mass-produced by press working has been proposed and has already been partially implemented (for example, Japanese Patent Application No. 7-217538 by the applicant of the present invention, undisclosed).

【0007】特願平7−217538号のプレス型セパ
レータは、図4及び図5に示すように、3枚のプレス成
形品(センタープレート13、マスクプレート11及び
15)と2枚の穴開板(コレクタ12,14)とからな
り、3枚のプレス成形品の周囲とマニホールド部を接合
して一体化する構造になっている。なお、図4で、8
a,8bは内部マニホールドである。
As shown in FIGS. 4 and 5, a press-type separator disclosed in Japanese Patent Application No. 7-217538 has three press-formed products (center plate 13, mask plates 11 and 15) and two perforated plates (center plate 13). Collectors 12 and 14), and the structure is such that the periphery of the three press-formed products and the manifold portion are joined and integrated. In FIG. 4, 8
Reference numerals a and 8b denote internal manifolds.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図6は、このプレス型
セパレータの反応部の断面拡大図である。この図に示す
ように、プレス型セパレータでは、センタープレート1
3がアノードガスとカソードガスを仕切る仕切板として
機能し、センタープレート13とコレクタ12,14の
間にそれぞれカソードガス流路とアノードガス流路が形
成される。
FIG. 6 is an enlarged sectional view of a reaction section of the press type separator. As shown in this figure, the center plate 1
Reference numeral 3 functions as a partition plate for separating the anode gas and the cathode gas, and a cathode gas passage and an anode gas passage are formed between the center plate 13 and the collectors 12 and 14, respectively.

【0009】通常の燃料電池の運転(発電)状態におい
て、燃料電池のアノード側とカソード側では、ガス流量
が大きく異なり、カソード側はアノード側の5倍から1
0倍の流量が流れる。これに対して、図7に示すよう
に、センタープレート13によるアノード側とカソード
側の流路断面積はほぼ同じか、或いはカソード側の流路
面積が若干大きくなるような流路形状となっている。こ
のため、燃料電池の運転状態において、スタック内でア
ノードガス及びカソードガスをセルを挟んで流すと、ア
ノード側の圧力損失に比べてカソード側の圧力損失が大
きく、アノード/カソード間に大きな差圧(極間差圧)
が発生する問題があった。
In a normal fuel cell operation (power generation) state, the gas flow rates on the anode side and the cathode side of the fuel cell are greatly different, and the cathode side is five to one times the anode side.
A flow rate of 0 times flows. On the other hand, as shown in FIG. 7, the flow path cross-sectional area on the anode side and the cathode side by the center plate 13 is almost the same, or the flow path shape is such that the flow area on the cathode side is slightly larger. I have. For this reason, when the anode gas and the cathode gas are flowed across the cell in the stack in the operation state of the fuel cell, the pressure loss on the cathode side is larger than the pressure loss on the anode side, and a large differential pressure between the anode and the cathode. (Differential pressure between poles)
There was a problem that occurred.

【0010】この問題を解決するために、センタープレ
ートをカソード側が広くアノード側が狭い断面形状に変
更することが考えられるが、この断面形状の実現は現実
には非常に困難である。すなわち、アノード側とカソー
ド側は同一の流路高さを有するため、カソード側の流路
を大きくするためには、カソードコレクタの支持スパン
を大きくする必要がある。しかし、支持スパンを大きく
すると、それに対応してカソードコレクタを厚くして曲
げ剛性を高める必要が生じ、コレクタの製造コストが増
大するばかりか、セルの厚さが増し、スタックの全高が
増大してスタック全体が大型化し製造コストが増大する
ことになる。また、カソード側の支持スパンを大きくす
ると、その部分でのアノード側の反応がセンタープレー
トとの密着により阻害され、電池性能の低下をもたらす
おそれがある。更に、燃料電池は、電池の内部抵抗を下
げるために比較的高い面圧(例えば2〜3kg/c
2 )で締付けられるため、センタープレートは燃料電
池の運転温度(例えば約650℃〜700℃)でこの面
圧に長期間耐える必要がある。
In order to solve this problem, it is conceivable to change the center plate into a cross-sectional shape that is wider on the cathode side and narrower on the anode side, but it is actually very difficult to realize this cross-sectional shape. That is, since the anode side and the cathode side have the same flow path height, it is necessary to increase the support span of the cathode collector in order to increase the flow path on the cathode side. However, increasing the support span requires a correspondingly thicker cathode collector to increase bending stiffness, which not only increases the cost of manufacturing the collector, but also increases the thickness of the cell and the overall height of the stack. The whole stack becomes large and the manufacturing cost increases. In addition, when the support span on the cathode side is increased, the reaction on the anode side at that portion is hindered by the close contact with the center plate, and there is a possibility that the battery performance may be reduced. Further, the fuel cell requires a relatively high surface pressure (for example, 2-3 kg / c) in order to reduce the internal resistance of the cell.
m 2 ), the center plate needs to withstand this contact pressure for a long time at the operating temperature of the fuel cell (for example, about 650 ° C. to 700 ° C.).

【0011】これらの要望を満たすために、センタープ
レートの構造強度設計は綿密に行われており、燃料電池
の性能を保持し、かつコストの大幅な増大を回避するた
めには、アノード側とカソード側の流路断面積はほぼ同
じか、或いはカソード側の流路面積が若干大きくなる形
状とする必要がある。
In order to satisfy these demands, the structural strength of the center plate is carefully designed, and in order to maintain the performance of the fuel cell and to avoid a large increase in cost, the anode side and the cathode must be It is necessary that the flow path cross-sectional area on the side is substantially the same or that the flow path area on the cathode side is slightly larger.

【0012】そこで、センタープレートの断面形状を大
幅に変更することなくこの問題を解決するため、本発明
の発明者等は、カソードガス流路を構成する集電板(コ
レクタ)にガスの流れ方向に長孔を設けて流路の一部を
構成するようにした燃料電池を創案し出願した(特開平
7−192740号公報)。この燃料電池により、集電
板の長穴を流路として積極的に活用し、カソード側流路
面積を実質的に拡大することができる。
In order to solve this problem without largely changing the cross-sectional shape of the center plate, the inventors of the present invention have proposed a method in which a gas flow direction is set in a current collector plate (collector) constituting a cathode gas flow path. A fuel cell in which a long hole is provided in the fuel cell to constitute a part of the flow path was invented and filed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-192740). With this fuel cell, the long hole of the current collector plate can be positively utilized as a flow path, and the cathode-side flow path area can be substantially enlarged.

【0013】しかし、センタープレート流路部の高さ
(例えば3〜4mm)に対して集電板の厚さは薄い(例
えば0.5〜1.0mm)ため、集電板による流路面積
の拡大率は、最大でも2倍弱に過ぎない問題点があっ
た。また、集電板の厚さを更に増してこの拡大率を高め
ると、セパレータ厚さの増大,スタック全高の増大を招
き、スタック全体が大型化し製造コストが増大すること
になる。
However, since the thickness of the current collector is small (for example, 0.5 to 1.0 mm) with respect to the height of the center plate channel (for example, 3 to 4 mm), the flow path area of the current collector is reduced. There was a problem that the enlargement ratio was at most a little less than twice. Further, if the enlarging rate is increased by further increasing the thickness of the current collector plate, the thickness of the separator is increased and the overall height of the stack is increased, so that the entire stack is increased in size and the manufacturing cost is increased.

【0014】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、セパレ
ータ厚さ及びスタック全高を大幅に増大させることな
く、アノード側とカソード側間の極間差圧を容易に最適
化することができる燃料電池用セパレータを提供するこ
とにある。また、本発明の別の目的は、アノード及びカ
ソードを電池性能を保持する最適の支持ピッチで保持し
かつ所定の面圧に耐えるようにセンタープレートの流路
形状を決定する構造強度設計と、アノード側とカソード
側の流路設計とを独立して行うこと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 has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a fuel cell separator that can easily optimize the pressure difference between the anode side and the cathode side without significantly increasing the separator thickness and the total stack height. is there. Another object of the present invention is to provide a structural strength design for maintaining the anode and the cathode at an optimum support pitch for maintaining battery performance and determining the flow path shape of the center plate so as to withstand a predetermined surface pressure; It is an object of the present invention to provide a fuel cell separator capable of independently designing the flow path on the cathode side and the cathode side.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、両面に
カソードとアノードがそれぞれ取り付けられ、電解質板
を間に挟んで交互に複数積層して燃料電池を構成する燃
料電池用セパレータであって、反応部に凹凸部を有する
センタープレートと、該センタープレートのカソード側
に取り付けられるコルゲート板とを備え、該コルゲート
板は、上下面が連通しかつ内部をガスが流れるように構
成されており、これによりコルゲート板内部とこれとセ
ンタープレートとの間とにカソード流路が構成される、
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, there is provided a fuel cell separator comprising a fuel cell having a cathode and an anode mounted on both sides thereof and alternately stacking a plurality of layers with an electrolyte plate interposed therebetween. A center plate having an uneven portion in the reaction portion, and a corrugated plate attached to the cathode side of the center plate, the corrugated plate is configured such that upper and lower surfaces communicate with each other and gas flows inside, As a result, a cathode channel is formed between the inside of the corrugated plate and the center plate,
A fuel cell separator is provided.

【0016】この構成により、コルゲート板を単独に設
計・製作することができるので、センタープレートの構
造強度設計とコルゲート板を用いたカソード側の流路設
計とを独立して行うことができ、アノード側とカソード
側間の極間差圧を容易に最適化することができる。ま
た、これによりセンタープレートの凹凸部をアノードガ
スに適した低い高さに設定できるので、コルゲート板を
カソード側に用いても、セパレータ厚さ及びスタック全
高を十分小さくすることができる。
With this configuration, the corrugated plate can be designed and manufactured independently, so that the structural strength design of the center plate and the flow path design on the cathode side using the corrugated plate can be performed independently, The electrode-to-pole differential pressure between the cathode side and the cathode side can be easily optimized. In addition, since the unevenness of the center plate can be set to a low height suitable for the anode gas, the thickness of the separator and the overall height of the stack can be sufficiently reduced even if the corrugated plate is used on the cathode side.

【0017】また、センタープレートの凹凸部を波形に
することにより、プレス成形により容易に精度よく成形
することができる。
Further, by forming the corrugated portion of the center plate into a corrugated shape, it can be easily and accurately formed by press forming.

【0018】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
コルゲート板は、薄い金属板に切目を付けて折り曲げた
平板状部材であり、かつカソードを支持するように上下
面が平坦でありかつ十分小さい開口を有する。この構成
により、薄い板材(例えば0.1〜0.3mm程度)を
用いて、必要な厚さ(例えば1〜3mm程度)のコルゲ
ート板を自由に設計・製作でき、電流コレクタとして機
能を果たしながら、コルゲート内にカソードガスを低圧
損で流すことができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the corrugated plate is a plate-like member formed by cutting a thin metal plate and bending the plate, and the upper and lower surfaces are flat and sufficiently small to support the cathode. It has an opening. According to this configuration, a corrugated plate having a required thickness (for example, about 1 to 3 mm) can be freely designed and manufactured using a thin plate material (for example, about 0.1 to 0.3 mm), and while functioning as a current collector. The cathode gas can be caused to flow at a low pressure loss in the corrugate.

【0019】更に、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のコルゲート板と反対側に取
り付けられるアノードコレクタを備え、該アノードコレ
クタとセンタープレートとの間にアノード流路が構成さ
れ、センタープレートの凹凸部による流路高さは、アノ
ード流路がアノードガスを十分低い圧損で流せるように
設定されている。このアノードコレクタは細穴を有する
平板であるのがよい。この構成により、アノードを確実
に保持できると共に、センタープレートの凹凸部高さを
必要十分な高さに設定でき、セパレータ厚さ及びスタッ
ク全高を十分小さくすることができる。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an anode collector mounted on the opposite side of the center plate from the corrugated plate, and an anode flow path is formed between the anode collector and the center plate. The height of the flow path due to the uneven portion of the plate is set so that the anode flow path can flow the anode gas with a sufficiently low pressure loss. The anode collector is preferably a flat plate having fine holes. With this configuration, the anode can be securely held, the height of the uneven portion of the center plate can be set to a necessary and sufficient height, and the thickness of the separator and the overall height of the stack can be sufficiently reduced.

【0020】[0020]

【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反応部断面図で
ある。本発明の燃料電池用セパレータ20は、両面にカ
ソード3とアノード2がそれぞれ取り付けられ、電解質
板1を間に挟んで交互に複数積層して燃料電池を構成す
るようになっている。従って、多数のセパレータ20の
間に電解質板1を挟むことにより、多数のセルをセパレ
ータ20を介して電気的に直列に接続することができ、
高電圧化することができる。なお、この図では、カソー
ド3を上面にアノード2を下面に取り付けているが、上
下を逆に設定してもよい。
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 sectional view of a reaction part of a separator according to the present invention. The fuel cell separator 20 of the present invention is configured such that a cathode 3 and an anode 2 are attached to both surfaces thereof, and a plurality of the fuel cells are alternately stacked with the electrolyte plate 1 interposed therebetween to constitute a fuel cell. Therefore, by sandwiching the electrolyte plate 1 between a large number of separators 20, a large number of cells can be electrically connected in series via the separators 20,
High voltage can be achieved. In this figure, the cathode 3 is attached to the upper surface and the anode 2 is attached to the lower surface, but it may be set upside down.

【0021】本発明のセパレータ20は、反応部に凹凸
部22aを有するセンタープレート22と、センタープ
レート22のカソード側に取り付けられるコルゲート板
24とを備えている。また、図1の実施形態では、セン
タープレート22のコルゲート板24と反対側に取り付
けられたアノードコレクタ25を更に備えており、この
アノードコレクタ25とセンタープレート22との間に
アノード流路が構成されている。アノードコレクタ25
はアノード2を保持するように十分小さい細穴を有する
平板であるのがよい。
The separator 20 of the present invention includes a center plate 22 having an uneven portion 22a in a reaction portion, and a corrugated plate 24 attached to the center plate 22 on the cathode side. Further, in the embodiment of FIG. 1, an anode collector 25 is further provided on the opposite side of the center plate 22 from the corrugated plate 24, and an anode flow path is formed between the anode collector 25 and the center plate 22. ing. Anode collector 25
Is preferably a flat plate having small holes small enough to hold the anode 2.

【0022】センタープレート22の凹凸部22aは、
図1に示すように、波形に成形されている。この波形
は、アノード側とカソード側の流路断面積がほぼ同じ
か、或いはカソード側の流路面積が若干大きくなる形状
とするのが好ましい。またセンタープレート22の凹凸
部22aによる流路高さは、アノード流路がアノードガ
スを十分低い圧損で流せる範囲で十分小さく(低く)設
定されている。
The uneven portion 22a of the center plate 22
As shown in FIG. 1, it is shaped into a waveform. It is preferable that the waveform has a shape in which the cross-sectional area of the flow path on the anode side and the flow path on the cathode side are substantially the same, or the flow path area on the cathode side is slightly larger. The height of the flow path formed by the concave and convex portions 22a of the center plate 22 is set sufficiently small (low) within a range in which the anode flow path allows the anode gas to flow with sufficiently low pressure loss.

【0023】上述した構成により、センタープレート2
2の凹凸部をプレス成形により容易に精度よく成形する
ことができ、かつアノードを確実に保持できると共に、
センタープレートの凹凸部高さを必要十分な高さに設定
でき、セパレータ厚さ及びスタック全高を十分小さくす
ることができる。
With the above configuration, the center plate 2
The uneven portion 2 can be easily and accurately formed by press molding, and the anode can be securely held.
The height of the uneven portion of the center plate can be set to a necessary and sufficient height, and the thickness of the separator and the overall height of the stack can be sufficiently reduced.

【0024】図2は、コルゲート板とセンタープレート
の斜視図である。この図に示すように、コルゲート板2
4は、薄い金属板に切目を付けて折り曲げた平板状部材
であり、かつカソード3を支持するように上下面が平坦
でありかつ十分小さい開口を有している。この金属板
は、高い導電性と耐食性を有し、かつ約0.1〜0.3
mm程度の薄板であるのがよい。
FIG. 2 is a perspective view of the corrugated plate and the center plate. As shown in this figure, the corrugated plate 2
Reference numeral 4 denotes a flat plate-like member formed by cutting a thin metal plate with a notch, and has a flat upper and lower surface and a sufficiently small opening so as to support the cathode 3. This metal plate has high conductivity and corrosion resistance, and is about 0.1 to 0.3.
It is good to be a thin plate of about mm.

【0025】また、コルゲート板24の厚さは、コルゲ
ート板24の内部とこれとセンタープレート22との間
をカソード流路として構成した場合に、カソード側の圧
損がアノード側とほぼ等しくなるように設定するのがよ
い。
The thickness of the corrugated plate 24 is set so that when the inside of the corrugated plate 24 and the space between the corrugated plate 24 and the center plate 22 are formed as a cathode flow path, the pressure loss on the cathode side is substantially equal to that on the anode side. It is good to set.

【0026】上述した構成により、コルゲート板24
を、上下面が連通しかつ内部をガスが流れるように構成
することができ、かつカソード3を支持するように上下
面を平坦にしかつ十分小さい開口を備えたコルゲート板
24を折曲げ加工により、高精度かつ安価に製造するこ
とができる。また、薄い板材(例えば0.1〜0.3m
m程度)を用いて、必要な厚さ(例えば1〜3mm程
度)のコルゲート板24を自由に設計・製作でき、電流
コレクタとして機能を果たしながら、コルゲート内にカ
ソードガスを低圧損で流すことができる。
With the above structure, the corrugated plate 24
Can be configured so that the upper and lower surfaces communicate with each other and gas flows through the inside, and the corrugated plate 24 having flat openings and sufficiently small openings to support the cathode 3 is formed by bending. It can be manufactured with high precision and at low cost. In addition, a thin plate material (for example, 0.1 to 0.3 m
m), the corrugated plate 24 having a required thickness (for example, about 1 to 3 mm) can be freely designed and manufactured, and the cathode gas can be flowed into the corrugate at a low pressure loss while functioning as a current collector. it can.

【0027】更にコルゲート板24を単独に設計・製作
することができるので、センタープレート22の構造強
度設計とコルゲート板24を用いたカソード側の流路設
計とを独立して行うことができ、アノード側とカソード
側間の極間差圧を容易に最適化することができる。ま
た、これによりセンタープレート22の凹凸部をアノー
ドガスに適した低い高さに設定できるので、コルゲート
板24をカソード側に用いても、セパレータ厚さ及びス
タック全高を十分小さくすることができる。
Further, since the corrugated plate 24 can be designed and manufactured independently, the structural strength design of the center plate 22 and the flow path design on the cathode side using the corrugated plate 24 can be performed independently. The electrode-to-pole differential pressure between the cathode side and the cathode side can be easily optimized. In addition, since the uneven portion of the center plate 22 can be set to a low height suitable for the anode gas, the thickness of the separator and the overall height of the stack can be sufficiently reduced even if the corrugated plate 24 is used on the cathode side.

【0028】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。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

【0029】[0029]

【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、セパレータ厚さ及びスタック全高を大幅に
増大させることなく、アノード側とカソード側間の極間
差圧を容易に最適化することができ、かつアノード及び
カソードを電池性能を保持する最適の支持ピッチで保持
しかつ所定の面圧に耐えるようにセンタープレートの流
路形状を決定する構造強度設計と、アノード側とカソー
ド側の流路設計とを独立して行うことができる、等の優
れた効果を有する。
As described above, the fuel cell separator of the present invention easily optimizes the pressure difference between the anode and the cathode without greatly increasing the thickness of the separator and the overall height of the stack. And a structural strength design that determines the flow path shape of the center plate so that the anode and the cathode can be held at an optimal support pitch that maintains battery performance and that withstands a predetermined surface pressure. It has excellent effects such as that the design of the flow path can be performed independently.

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

【図1】本発明によるセパレータの反応部断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a reaction part of a separator according to the present invention.

【図2】コルゲート板とセンタープレートの斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view of a corrugated plate and a center plate.

【図3】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a conventional molten carbonate fuel cell.

【図4】先行出願にかかるセパレータの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a separator according to the prior application.

【図5】図4のセパレータの分解図である。FIG. 5 is an exploded view of the separator of FIG.

【図6】図4のセパレータの反応部断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a reaction part of the separator of FIG.

【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) 8 マニホールド 8a,8b 内部マニホールド 10 セパレータ 11 カソードマスク 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 20 燃料電池用セパレータ 22 センタープレート 22a 凹凸部 24 コルゲート板 25 アノードコレクタ Reference Signs List 1 electrolyte plate (tile) 2 fuel electrode (anode) 3 air electrode (cathode) 4 single cell 5 bipolar plate (separator) 8 manifold 8a, 8b internal manifold 10 separator 11 cathode mask 12 cathode collector 13 center plate 14 anode collector 15 anode Mask 20 Fuel cell separator 22 Center plate 22a Irregularities 24 Corrugated plate 25 Anode collector

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 両面にカソードとアノードがそれぞれ取
り付けられ、電解質板を間に挟んで交互に複数積層して
燃料電池を構成する燃料電池用セパレータであって、 反応部に凹凸部を有するセンタープレートと、該センタ
ープレートのカソード側に取り付けられるコルゲート板
とを備え、該コルゲート板は、上下面が連通しかつ内部
をガスが流れるように構成されており、これによりコル
ゲート板内部とこれとセンタープレートとの間とにカソ
ード流路が構成される、ことを特徴とする燃料電池用セ
パレータ。
1. A fuel cell separator comprising a plurality of fuel cells each having a cathode and an anode mounted on both surfaces thereof and alternately stacking a plurality of electrolyte plates with an electrolyte plate interposed therebetween. And a corrugated plate attached to the cathode side of the center plate. The corrugated plate is configured such that upper and lower surfaces communicate with each other and gas flows through the corrugated plate. A cathode flow path is formed between the fuel cell separator and the fuel cell separator.
【請求項2】 前記コルゲート板は、薄い金属板に切目
を付けて折り曲げた平板状部材であり、かつカソードを
支持するように上下面が平坦でありかつ十分小さい開口
を有する、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 corrugated plate is a plate-like member formed by cutting and bending a thin metal plate, and has flat upper and lower surfaces and a sufficiently small opening to support a cathode. The fuel cell separator according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記センタープレートのコルゲート板と
反対側に取り付けられるアノードコレクタを備え、該ア
ノードコレクタとセンタープレートとの間にアノード流
路が構成され、センタープレートの凹凸部による流路高
さは、アノード流路がアノードガスを十分低い圧損で流
せるように設定されている、ことを特徴とする請求項1
又は2記載の燃料電池用セパレータ。
3. An anode collector mounted on the opposite side of the center plate from the corrugated plate, wherein an anode passage is formed between the anode collector and the center plate, and the passage height due to the uneven portion of the center plate is The anode flow path is set so that anode gas can flow with a sufficiently low pressure loss.
Or the fuel cell separator according to 2.
【請求項4】 アノードコレクタは細穴を有する平板で
ある、ことを特徴とする請求項1乃至3に記載の燃料電
池用セパレータ。
4. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the anode collector is a flat plate having a small hole.
【請求項5】 センタープレートの凹凸部は波形に成形
されている、ことを特徴とする請求項1乃至3記載の燃
料電池用セパレータ。
5. The fuel cell separator according to claim 1, wherein an uneven portion of the center plate is formed in a corrugated shape.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006100086A (en) * 2004-09-29 2006-04-13 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell
JP2006164764A (en) * 2004-12-08 2006-06-22 Toyota Motor Corp Fuel cell
US7687183B2 (en) 2004-08-25 2010-03-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrochemical fuel cell elements having improved compression over channels
US8753784B2 (en) 2006-12-29 2014-06-17 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Separator for molten carbonate fuel cell
CN114556642A (en) * 2019-10-28 2022-05-27 托普索公司 Solid oxide cell stack with pressure difference between anode compartment and cathode compartment

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