JPH10214634A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH10214634A
JPH10214634A JP9033307A JP3330797A JPH10214634A JP H10214634 A JPH10214634 A JP H10214634A JP 9033307 A JP9033307 A JP 9033307A JP 3330797 A JP3330797 A JP 3330797A JP H10214634 A JPH10214634 A JP H10214634A
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JP
Japan
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lid
cell body
surface pressure
stack container
stack
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JP9033307A
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English (en)
Inventor
Kazuhide Totsuka
戸塚  和秀
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池は単セル1枚あたりの起電力が小さ
く、単セルを複数枚積層して積層セル体を構成し、所定
の起電力を得るが、単セル間の接触抵抗を低減するため
に、単セル間に面圧を加える必要がある。従来から、単
セルへの面圧の付与には、積層セル体の両端に端板を設
け、締め付けるもの、チューブ状の加圧層を設ける方
法、あるいはスタック容器内に収容した積層セル体を押
圧板により押圧する方法などがあるが、締め付けに不均
一が生じたり、部品点数が増大する、あるいは組立工程
が煩雑になるなどの問題があった。 【解決手段】 単セルが複数個積層された積層セル体を
スタック容器に収容し、底部に押圧部、側面部にネジ部
を有する蓋体を、蓋体のネジ部と対のネジ部を有するス
タック容器にネジのごとく締め込むことにより、その押
圧部で積層セル体の上面を押圧して単セル間に面圧を加
える。蓋体の締め込み量を調整することにより単セル間
に加わる面圧を調整する。また、スタック容器と蓋体と
の間にシール材を設け、流体の通過を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単純な構造で単セ
ル間に所定の面圧を付与する燃料電池に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は、図4に示すように電解質膜
22の一方に正極23、その他方に負極24を配し、酸
化ガスセパレータ25および燃料ガスセパレータ26で
狭持してなる単セル21を単位として発電をおこなう。
正極23および負極24には触媒が付与されており、酸
化ガスセパレータ25には酸化ガス供給路27が、燃料
ガスセパレータ26には燃料ガス供給路28がそれぞれ
設けられている。酸化ガス供給路27から正極23に酸
化ガス(酸素ガス、あるいは空気など)が供給され、燃
料ガス供給路28から負極24に燃料ガス(水素ガス、
あるいは水素リッチガスなど)が供給され、燃料ガスと
酸化ガスとの反応エネルギーが直接電気エネルギーに変
換される。
【0003】一般的に、燃料電池は単セル1枚あたりの
起電力が小さいために、実用的な電力を得るために上記
のような単セルを複数枚積層して積層セル体を構成し、
所定の起電力を得る。ところが、単セルが直列に接続さ
れたこの積層セル体は、単セル間に接触抵抗が生じ、電
池の内部抵抗となり、電池性能の低下をもたらす原因と
なる。この接触抵抗を低減するために、単セル間に面圧
を加える必要がある。
【0004】単セルへの面圧の付与は、上記積層セル体
の両端に設けたれた端板によっておこなわれることが一
般的に知られている(特開昭61−198572)。具
体的に説明すると、端板により面圧付与をおこなう場合
は、図5に示すように単セルが複数個積層された積層セ
ル体1の両端に端板29を設け、これを締付棒30で締
め付ける。締付棒30による締め付けは、締付棒30と
端板29との接続部分に設けられた締付具31のネジ締
めによりおこなわれ、この締付具31と締付棒30のネ
ジ締め量を変化させることにより単セルに加わる面圧の
大きさが調整される。
【0005】ところが、締付棒30を用いた場合、その
締め付けに不均一が生じ、積層セル体のある一部分に過
大な圧力が加わり単セルが破壊してしまうおそれがあ
る。また、単セルの破壊がおこらないように締付棒30
を均一に締め付ける工程は極めて煩雑なものである。単
セルの破壊を防ぐために締め付け圧を緩めると、面圧が
低下し単セル間の接触抵抗が増大して、電池性能の低下
が生じることもある。
【0006】単セル間に均一な面圧を付与するために、
図6に示すようなチューブ状の加圧層32を設ける方法
(特開昭58−163185)や図7に示すようなスタ
ック容器2内に収容した積層セル体1を押圧板34によ
り押圧する方法(特開平7−33524)を用いた燃料
電池が考案されている。前者は、チューブ状の袋である
加圧層32を積層セル体1の上部に設け、この加圧層3
2に加圧ガス33を供給し、これを膨張させることによ
り積層セル体1を加圧するようにしている。後者は、積
層セル体1をスタック容器2に収容し、このスタック容
器をシリンダとして摺動移動する押圧板34によって積
層セル体1を加圧するようにしている。
【0007】蓋体35、押圧板34およびスタック容器
2内壁面とから加圧室36を構成し、この加圧室36に
加圧ガス37を供給することにより押圧板34を加圧す
る。また、加圧室36の気密性を保つために、スタック
容器2の内壁面と押圧板34との間にOリング38およ
びスタック容器2と蓋体35との間にOリング39が配
されている。これらの構成とすることにより、締付棒3
0を用いて締め付けを加えた場合より積層セル体1に均
一な面圧を付与することが可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
58−163185号公報や特開平7−335243号
公報記載の燃料電池は、加圧手段がチューブ状の袋にガ
ス供給するようにしているために、チューブ状の袋を設
けること、並びにこのチューブを覆うためのケースが必
要となること、あるいは、加圧手段としての押圧板と蓋
体との空間にガス供給するようにしているために、押圧
板、蓋体、押圧板の摺動部分のシール材およびスタック
容器と蓋体との間のシール材が必要となること、また、
それぞれ加圧するためのガスを供給するために手段が必
要となることにより、部品点数が増大すること、および
組立工程が煩雑になることという問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池は、電
解質膜の片側に正極、その反対側に負極を配した構造体
をセパレータで狭持してなる単セルを複数個積層された
積層セル体と、この積層セル体を収容するスタック容器
と、スタック容器の蓋体とから構成され、蓋体は底部に
押圧部、側面部にネジ部を有し、スタック容器は蓋体の
側面部のネジ部と対のネジ部を有し、スタック容器の底
部と蓋体の押圧部とを平行に保ち、その間に積層セル体
を配置し、蓋体をスタック容器にネジのごとく締め込む
ことによりその押圧部で積層セル体の上面を押圧して単
セル間に面圧を加えることを特徴とする。蓋体の締め込
み量を調整することにより単セル間に加わる面圧を調整
する。また、スタック容器と蓋体との間にシール材を設
け、流体の通過を遮断することを特徴とする。
【0010】なお、本発明の燃料電池は、上記構成に加
えて、つぎのような構成を備えると好適である。
【0011】積層セル体の両端間の抵抗値を測定する抵
抗測定計を備え、スタック容器内に積層セル体を収容
し、蓋体を締め込むことによりスタック容器の底部と蓋
体の押圧部とで積層セル体を押圧するときの積層セル体
の抵抗値を測定し、その抵抗値が所定の値をしめしたと
きを積層セル体に所定の面圧が付与されたものとして、
蓋体に締め込みを停止するようにする。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明による燃料電池は、単セル
が積層された積層セル体をスタック容器内に収容し、ネ
ジ式の蓋体を締め込むことによって、蓋体の押圧部とス
タック容器の底部との間で積層セル体を押圧して単セル
間に所定の面圧を付与する。面圧は蓋体の締め込み量を
調整することにより行う。また、スタック容器と蓋体と
の間にシール材を設け、容器内が気密に保たれるように
する。このようにすることにより、積層セル体を構成す
る単セル間に所定の面圧が加えられる。また、スタック
容器の底部と蓋体の押圧部は平行が保たれているため
に、均一な面圧を加えることが可能となる。そして、対
となるネジ加工を施した当該スタック容器と蓋体という
簡素な構成であるために部品点数を著しく減少すること
が可能となり、煩雑な組立(締め付け)工程を簡略する
ことが可能となる。
【0013】当該スタック容器と蓋体との間にシール材
を設けることで流体のリークが防止できるため燃料ガス
や酸化ガスの系外への散逸を防止することができる。
【0014】
【実施例】図1は本発明の好適な第1実施例に関する燃
料電池の縦断面図である。この図1に示されているよう
に、本実施例に関する燃料電池は、電解質膜の片側に正
極、その反対側に負極を配する構造体をセパレータで狭
持してなる単セルを複数個積層した積層セル体1と、こ
の積層セル体1を収容するスタック容器2と、このスタ
ック容器を蓋する蓋体3とにおいて、この蓋体3は底部
に押圧部4と側面部にネジ部5を有し、スタック容器2
は容器側面部に前記蓋体のネジ部5と対のネジ部6を有
する。スタック容器2の底部7と押圧部4とは平行が保
たれており、この間に積層セル体1が収容されており、
スタック容器2と蓋体3との間にはOリング8が設けて
ある。
【0015】このような構成を有する第1実施例の燃料
電池において、蓋体3を締め込むと押圧部4が積層セル
体1の上部を押圧する。この押圧部4の押圧力は積層セ
ル体1を構成する単セル間の面圧となる。したがって、
第1実施例の燃料電池において、蓋体3を締め込むこと
により、単セル間に所定の面圧を加えることができる。
【0016】図2は図1のA−A断面図であり、図3は
その裏面図である。これらの図に示されているように、
第1実施例の燃料電池においては、スタック容器2の内
壁と積層セル体1との間に空間が形成され、この空間が
反応ガスを流通させるマニホールドとなる。本実施例に
おいては、スタック容器2の内壁と積層セル体1のそれ
ぞれの側面との間にマニホールド9、10、11および
12が形成される。スタック容器2の内壁と積層セル体
1の四隅との間にはガスケット13が設けられ、マニホ
ールド9、10、11および12を流通する反応ガスの
混合が防止されている。これらのマニホールドにより燃
料ガスと酸化ガスとの供給および排出とをおこなう。
【0017】燃料ガスは燃料ガス供給口14から供給さ
れ、マニホールド9を介して各単セルに供給される。各
セルからの排気ガスはマニホールド10を介して燃料ガ
ス排出口15から排出される。一方、酸化ガスは酸化ガ
ス供給口16から供給され、マニホールド11を介して
各単セルに供給され、各セルからの排気ガスはマニホー
ルド12を介して酸化ガス排出口17から排出せる。
【0018】ガスケット13は、たとえばシリコンゴム
やバイトンゴムのような絶縁性を有する弾性シール材を
用いることにより、スタック容器2の内壁への電気の伝
達および各単セル間の電気的な短絡を防止する。
【0019】スタック容器2は、金属のような導電性材
料(たとえばステンレスやアルミなど)や高分子のよう
な絶縁性材料(たとえばポリプロピレンやポリカーボネ
ートなど)あるいはガラス繊維強化樹脂のような複合材
料を用いることができる。
【0020】なお、導電性を有する材質や反応ガスや水
分によって腐食される材質を用いる場合、スタック容器
2の内面に電気絶縁性および耐食性を有する被膜を形成
することが好ましく、たとえばフッ素系の樹脂であるテ
フロンなどを用いることができる。
【0021】以上のように構成される第1実施例の燃料
電池において、スタック容器の蓋体に押圧部と締め付け
ネジ部とを一体に形成するようにしたために、積層セル
体への面圧付与に必要な部品点数を著しく減少すること
ができ、組立工程(締め付け工程)を簡略化することが
できる。
【0022】
【発明の効果】本発明の燃料電池において、積層セル体
をネジ部を有するスタック容器内に収容し、押圧部とネ
ジ部とを有する蓋体を締め付けることにより単セルに所
定の面圧を加えるようにしたことにより、面圧を加える
ために必要な部品点数を減少させることができ、組立工
程(締め付け工程)を簡略化することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料電池の一実施例を示す縦断面図
【図2】図1のA−A断面図
【図3】図2の裏面図
【図4】単セルの一般的な構成を示す図
【図5】従来の燃料電池のスタックの構成を示す図
【図6】均一な面圧を付与するために加圧層を設けた従
来の燃料電池の構成を示す図
【図7】均一な面圧を付与するために加圧室を設けた従
来の燃料電池の構成を示す図
【符号の説明】
1 積層セル体 2 スタック容器 3 蓋体 4 押圧部 5 蓋体ネジ部 6 スタック容器ネジ部 7 スタック容器の底部 8 Oリング 9 マニホールド 10 マニホールド 11 マニホールド 12 マニホールド 13 ガスケット 14 燃料ガス供給口 15 燃料ガス排出口 16 酸素ガス供給口 17 酸素ガス排出口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解質体の片側に正極、その反対側に負
    極を配した構造体をセパレータで狭持してなる単セルを
    複数個積層した積層セル体と、この積層セル体を収容す
    るスタック容器と、このスタック容器の蓋体とから構成
    される燃料電池であって、前記蓋体は底部に押圧部、側
    面部にネジ部を有し、前記スタック容器は前記蓋体の側
    面部のネジ部と対のネジ部を有し、前記スタック容器の
    底部と前記蓋体の押圧部との間に前記積層セル体を配し
    たことを特徴とする燃料電池。
  2. 【請求項2】 前記蓋体を前記スタック容器に締め込む
    ことにより前記押圧部で前記積層セル体の上面を押圧し
    て前記単セル間に面圧を加えることを特徴とする請求項
    1記載の燃料電池。
  3. 【請求項3】 前記蓋体の締め込み量を調整することに
    より前記単セル間に加わる面圧を調整することを特徴と
    する請求項1記載の燃料電池。
  4. 【請求項4】 前記スタック容器と前記蓋体との間にガ
    スケットを備え、容器内が気密に保たれることを特徴と
    する請求項1記載の燃料電池。
JP9033307A 1997-01-30 1997-01-30 燃料電池 Pending JPH10214634A (ja)

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