JPH1145727A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH1145727A JPH1145727A JP9200219A JP20021997A JPH1145727A JP H1145727 A JPH1145727 A JP H1145727A JP 9200219 A JP9200219 A JP 9200219A JP 20021997 A JP20021997 A JP 20021997A JP H1145727 A JPH1145727 A JP H1145727A
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- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料電池積層体のセル間に介装されるセパレー
タが低コストで量産化でき、かつガスが漏洩することな
く安定して使用できるものとする。 【解決手段】ニッケルークロム合金の円形状の薄板をプ
レス加工してセパレータ１を成形し、アノード電極側に
燃料ガスのマニホールド２、ガス流路４、ガス流路４に
連通する絞り溝６、および集電突起８を備え、また、反
対面のカソード電極側に、上記の集電突起８に相対して
酸化剤ガスのマニホールド３とガス流路５を、また上記
のマニホールド２とガス流路４に相対して集電突起９を
備え、側端部にガス流路５に連通する絞り溝７を備え
る。
タが低コストで量産化でき、かつガスが漏洩することな
く安定して使用できるものとする。 【解決手段】ニッケルークロム合金の円形状の薄板をプ
レス加工してセパレータ１を成形し、アノード電極側に
燃料ガスのマニホールド２、ガス流路４、ガス流路４に
連通する絞り溝６、および集電突起８を備え、また、反
対面のカソード電極側に、上記の集電突起８に相対して
酸化剤ガスのマニホールド３とガス流路５を、また上記
のマニホールド２とガス流路４に相対して集電突起９を
備え、側端部にガス流路５に連通する絞り溝７を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質を用い
て電気化学反応によってそのギブスの自由エネルギーを
電気エネルギーに変換する固体電解質型燃料電池に係わ
り、特に、発電特性および熱効率に優れ、信頼性の高い
平板型支持膜方式の固体電解質型燃料電池に関する。
て電気化学反応によってそのギブスの自由エネルギーを
電気エネルギーに変換する固体電解質型燃料電池に係わ
り、特に、発電特性および熱効率に優れ、信頼性の高い
平板型支持膜方式の固体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】イットリア安定化ジルコニア等の酸化物
固体電解質を用いる燃料電池は、作動温度が 800℃〜10
00℃という高温であるため発電効率が高く、触媒も不要
であり、改質系の簡略化も期待できるという利点を備え
ている。また、電解質が固体であるため取り扱いが容易
で、かつ長期的に安定性に優れるという特徴も備え、さ
らに、ガスタービン等との複合発電も期待されるなど次
世代の燃料電池としてその開発が有望視されている。
固体電解質を用いる燃料電池は、作動温度が 800℃〜10
00℃という高温であるため発電効率が高く、触媒も不要
であり、改質系の簡略化も期待できるという利点を備え
ている。また、電解質が固体であるため取り扱いが容易
で、かつ長期的に安定性に優れるという特徴も備え、さ
らに、ガスタービン等との複合発電も期待されるなど次
世代の燃料電池としてその開発が有望視されている。
【０００３】現在開発が進められている固体電解質型燃
料電池は、円筒型と平板型に大別され、平板型はセルの
構造上さらに２種類に分類される。一つは、焼結法等に
より作製した自立した電解質の両側にアノード電極とカ
ソード電極を形成してセルを構成する自立膜式の固体電
解質型燃料電池であり、もう一つは、多孔質基板上にア
ノード電極、電解質層、カソード電極を形成することに
よりセルを構成する支持膜方式の固体電解質型燃料電池
である。このうち、円筒型は、複雑なガス流路や集電突
起を備えたセパレータやガスシールを必要とせず、スタ
ック化が比較容易なため開発が進んでいるが、平板型と
比較して電池単位体積当たりの出力密度が低くなること
が指摘されている。これに対して、平板型支持膜方式
は、高出力密度が期待され、セルの大面積化が可能な燃
料電池として、国内外、官民を問わず、積極的に開発が
進められている。
料電池は、円筒型と平板型に大別され、平板型はセルの
構造上さらに２種類に分類される。一つは、焼結法等に
より作製した自立した電解質の両側にアノード電極とカ
ソード電極を形成してセルを構成する自立膜式の固体電
解質型燃料電池であり、もう一つは、多孔質基板上にア
ノード電極、電解質層、カソード電極を形成することに
よりセルを構成する支持膜方式の固体電解質型燃料電池
である。このうち、円筒型は、複雑なガス流路や集電突
起を備えたセパレータやガスシールを必要とせず、スタ
ック化が比較容易なため開発が進んでいるが、平板型と
比較して電池単位体積当たりの出力密度が低くなること
が指摘されている。これに対して、平板型支持膜方式
は、高出力密度が期待され、セルの大面積化が可能な燃
料電池として、国内外、官民を問わず、積極的に開発が
進められている。
【０００４】図５は、従来の平板型支持膜方式の固体電
解質型燃料電池の基本構成を示す断面図である。強度を
備えた円板形の多孔質基板１９の一方の主面にアノード
電極２０、固体電解質層２１を形成し、さらにその上に
ランタンマンガナイトからなるカソード電極２２を形成
したセルを、セパレータ２３を介装して順次積層するこ
とにより円柱状の燃料電池積層体が構成されている。セ
ルの内部の中央部の近傍にはそれぞれ二つの貫通孔が設
けられており、積層体中に燃料ガス入口マニホールド２
４と酸化剤ガス入口マニホールド２５を形成している。
なお、本構成では、このように内部にガス入口マニホー
ルドが配されているので、一般に内部マニホールド方式
と呼ばれる。
解質型燃料電池の基本構成を示す断面図である。強度を
備えた円板形の多孔質基板１９の一方の主面にアノード
電極２０、固体電解質層２１を形成し、さらにその上に
ランタンマンガナイトからなるカソード電極２２を形成
したセルを、セパレータ２３を介装して順次積層するこ
とにより円柱状の燃料電池積層体が構成されている。セ
ルの内部の中央部の近傍にはそれぞれ二つの貫通孔が設
けられており、積層体中に燃料ガス入口マニホールド２
４と酸化剤ガス入口マニホールド２５を形成している。
なお、本構成では、このように内部にガス入口マニホー
ルドが配されているので、一般に内部マニホールド方式
と呼ばれる。
【０００５】図６は、図５の固体電解質型燃料電池に用
いられているセパレータ２３の構成を示す平面図で、
（ａ）は多孔質基板１９の側から見た平面図、（ｂ）は
カソード電極２２の側から見た平面図である。セパレー
タ２３は、固体電解質型燃料電池の運転温度 800℃〜10
00℃に対して十分の耐熱性と耐酸化性を備えるものとし
て、ニッケルークロム合金を用いて形成された金属製の
セパレータである。図６（ａ）に見られるように、セパ
レータ２３の多孔質基板１９の側の面には、切削加工な
らびに放電加工によって、中央部の燃料ガス入口マニホ
ールド２４より導入口２９を通して導入された燃料ガス
を通流する複数のガス流路２６が備えられ、外周には外
部への排出口となる絞り部２５がそなえられている。燃
料ガスは、ガス流路２６を通流し、近接する多孔質基板
１９の細孔中を拡散してアノード電極２０へと達して電
気化学反応に寄与することとなる。酸化剤ガス入口マニ
ホールド２５の外周にはガスシール３０が組み込まれて
おり、本ガス流路への酸化剤ガスの混入を防止してい
る。また、発生した電気エネルギーを集電する機能を果
たす集電突起部２８は、同時に燃料ガスの流路を上記の
複数のガス流路２６に分割する役割を果たしている。一
方、セパレータ２３のカソード電極２２の側の面には、
燃料ガス入口マニホールド２４の外周にはガスシール３
２が、また、酸化剤ガス入口マニホールド２５には導入
口３１が配されており、この面に備えられたガス流路２
６には酸化剤ガスが通流され、隣接するカソード電極２
２に達して電気化学反応に寄与することとなる。
いられているセパレータ２３の構成を示す平面図で、
（ａ）は多孔質基板１９の側から見た平面図、（ｂ）は
カソード電極２２の側から見た平面図である。セパレー
タ２３は、固体電解質型燃料電池の運転温度 800℃〜10
00℃に対して十分の耐熱性と耐酸化性を備えるものとし
て、ニッケルークロム合金を用いて形成された金属製の
セパレータである。図６（ａ）に見られるように、セパ
レータ２３の多孔質基板１９の側の面には、切削加工な
らびに放電加工によって、中央部の燃料ガス入口マニホ
ールド２４より導入口２９を通して導入された燃料ガス
を通流する複数のガス流路２６が備えられ、外周には外
部への排出口となる絞り部２５がそなえられている。燃
料ガスは、ガス流路２６を通流し、近接する多孔質基板
１９の細孔中を拡散してアノード電極２０へと達して電
気化学反応に寄与することとなる。酸化剤ガス入口マニ
ホールド２５の外周にはガスシール３０が組み込まれて
おり、本ガス流路への酸化剤ガスの混入を防止してい
る。また、発生した電気エネルギーを集電する機能を果
たす集電突起部２８は、同時に燃料ガスの流路を上記の
複数のガス流路２６に分割する役割を果たしている。一
方、セパレータ２３のカソード電極２２の側の面には、
燃料ガス入口マニホールド２４の外周にはガスシール３
２が、また、酸化剤ガス入口マニホールド２５には導入
口３１が配されており、この面に備えられたガス流路２
６には酸化剤ガスが通流され、隣接するカソード電極２
２に達して電気化学反応に寄与することとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の平板型支持膜方
式の固体電解質型燃料電池においては、上記のごとく、
セルを、両面にガス流路２６を備えた金属製のセパレー
タ２３を介装して積層し、内部マニホールド方式の燃料
電池積層体を構成する方法が採られている。しかしなが
ら、このように形成した燃料電池積層体においても、セ
パレータ２３に用いられている耐熱性、耐酸化性を備え
たニッケルークロム合金は、高融点、高硬度のクロムや
タングステンを含んでおり、切削加工、放電加工等の機
械加工が困難で、加工コストが高いという難点があり、
量産化を含めた加工コストの低減が将来性を左右する大
きな課題となっている。
式の固体電解質型燃料電池においては、上記のごとく、
セルを、両面にガス流路２６を備えた金属製のセパレー
タ２３を介装して積層し、内部マニホールド方式の燃料
電池積層体を構成する方法が採られている。しかしなが
ら、このように形成した燃料電池積層体においても、セ
パレータ２３に用いられている耐熱性、耐酸化性を備え
たニッケルークロム合金は、高融点、高硬度のクロムや
タングステンを含んでおり、切削加工、放電加工等の機
械加工が困難で、加工コストが高いという難点があり、
量産化を含めた加工コストの低減が将来性を左右する大
きな課題となっている。
【０００７】また、上記の構成において、内部マニホー
ルドの部分に組み込まれるガスシールは高温で気密に保
持する必要があるため、高度の技術を必要とし、現状で
は必ずしも十分なシール性能を安定して保持するガスシ
ールは得られていない。したがって、ガスの漏洩によっ
て燃料電池積層体の各セルにガスが均一に分配されず、
発電性能が不十分となったり、セルの内部で燃料ガスと
酸化剤ガスのクロスリークが生じて、エネルギー変換効
率が大幅に低下してしまう等の不具合がしばしば生じる
という問題点があった。
ルドの部分に組み込まれるガスシールは高温で気密に保
持する必要があるため、高度の技術を必要とし、現状で
は必ずしも十分なシール性能を安定して保持するガスシ
ールは得られていない。したがって、ガスの漏洩によっ
て燃料電池積層体の各セルにガスが均一に分配されず、
発電性能が不十分となったり、セルの内部で燃料ガスと
酸化剤ガスのクロスリークが生じて、エネルギー変換効
率が大幅に低下してしまう等の不具合がしばしば生じる
という問題点があった。
【０００８】本発明は上記のごとき従来技術の難点を考
慮してなされたもので、本発明の目的は、セル間に介装
される金属セパレータが低コストで量産化でき、かつ燃
料電池積層体に供給される燃料ガスと酸化剤ガスがガス
漏洩を生じることなく互いに確実に分離されて通流さ
れ、安定した発電特性を示す平板型支持膜方式の固体電
解質型燃料電池を提供することにある。
慮してなされたもので、本発明の目的は、セル間に介装
される金属セパレータが低コストで量産化でき、かつ燃
料電池積層体に供給される燃料ガスと酸化剤ガスがガス
漏洩を生じることなく互いに確実に分離されて通流さ
れ、安定した発電特性を示す平板型支持膜方式の固体電
解質型燃料電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、多孔質基板上にアノード電
極、固体電解質層、カソード電極を形成してなる平板型
セルを金属セパレータを介装して積層し、金属セパレー
タのカソード電極側に酸化剤ガスを、またアノード電極
側に燃料ガスを通流して電気化学反応により電気エネル
ギーを得る平板型支持膜方式の固体電解質型燃料電池に
おいて、 （１）上記の金属セパレータを、凹凸加工を施した一体
の金属板で構成し、カソード電極側に形成された凹部を
酸化剤ガスのガス流路とし、またアノード電極側に形成
された凹部を燃料ガスのガス流路とし、カソード電極側
の凹部に相対して形成されたアノード電極側の凸部、お
よびアノード電極側の凹部に相対して形成されたカソー
ド電極側の凸部を電気エネルギーを集電するための集電
部材とすることとする。
めに、本発明においては、多孔質基板上にアノード電
極、固体電解質層、カソード電極を形成してなる平板型
セルを金属セパレータを介装して積層し、金属セパレー
タのカソード電極側に酸化剤ガスを、またアノード電極
側に燃料ガスを通流して電気化学反応により電気エネル
ギーを得る平板型支持膜方式の固体電解質型燃料電池に
おいて、 （１）上記の金属セパレータを、凹凸加工を施した一体
の金属板で構成し、カソード電極側に形成された凹部を
酸化剤ガスのガス流路とし、またアノード電極側に形成
された凹部を燃料ガスのガス流路とし、カソード電極側
の凹部に相対して形成されたアノード電極側の凸部、お
よびアノード電極側の凹部に相対して形成されたカソー
ド電極側の凸部を電気エネルギーを集電するための集電
部材とすることとする。
【００１０】（２）さらに、上記の金属セパレータのカ
ソード電極側の凹部に連通する酸化剤ガスの供給口と排
出口、およびアノード電極側の凹部に連通する燃料ガス
の供給口と排出口を、金属セパレータの側端部に配し一
体に成形して構成することとし、例えば、金属セパレー
タを凹凸加工を施した円形金属板より構成し、かつ、カ
ソード電極側に中心部を連通させて放射状に配された複
数の凹部のうちの一つの側端部に酸化剤ガスの供給口
を、また他のすべての凹部の側端部に酸化剤ガスの排出
口を配し、相対するアノード電極側に中心部を連通させ
て放射状に配された複数の凹部のうちの一つの側端部に
燃料ガスの供給口を、また他のすべての凹部の側端部に
燃料ガスの排出口を配することとする。
ソード電極側の凹部に連通する酸化剤ガスの供給口と排
出口、およびアノード電極側の凹部に連通する燃料ガス
の供給口と排出口を、金属セパレータの側端部に配し一
体に成形して構成することとし、例えば、金属セパレー
タを凹凸加工を施した円形金属板より構成し、かつ、カ
ソード電極側に中心部を連通させて放射状に配された複
数の凹部のうちの一つの側端部に酸化剤ガスの供給口
を、また他のすべての凹部の側端部に酸化剤ガスの排出
口を配し、相対するアノード電極側に中心部を連通させ
て放射状に配された複数の凹部のうちの一つの側端部に
燃料ガスの供給口を、また他のすべての凹部の側端部に
燃料ガスの排出口を配することとする。
【００１１】上記の（１）のごとく、金属セパレータを
凹凸加工を施した一体の金属板で構成し、酸化剤ガスの
ガス流路、燃料ガスのガス流路、集電部材を備えること
とすれば、例えば金型を用いたプレス加工により容易に
成形できるので、低コストで量産化できることとなる。
また、さらに上記の（２）のごとくとすれば、燃料ガス
および酸化剤ガスは側端部から側端部へと通流されるこ
ととなるので、従来のごとく中央部に内部マニホールド
を備える必要がなく、ガスシールも不要となったので、
従来生じていたガスのリークの危険性がなくなり、安定
した発電特性が得られることとなる。
凹凸加工を施した一体の金属板で構成し、酸化剤ガスの
ガス流路、燃料ガスのガス流路、集電部材を備えること
とすれば、例えば金型を用いたプレス加工により容易に
成形できるので、低コストで量産化できることとなる。
また、さらに上記の（２）のごとくとすれば、燃料ガス
および酸化剤ガスは側端部から側端部へと通流されるこ
ととなるので、従来のごとく中央部に内部マニホールド
を備える必要がなく、ガスシールも不要となったので、
従来生じていたガスのリークの危険性がなくなり、安定
した発電特性が得られることとなる。
【００１２】
＜実施例１＞図１は、本発明の固体電解質型燃料電池の
第１の実施例に用いられるセパレータの基本構成を示す
平面図で、（ａ）はアノード電極側より見た平面図、
（ｂ）はカソード電極側より見た平面図である。また、
図２は、このセパレータの斜視図で、（ａ）はアノード
電極側より見た斜視図、（ｂ）はカソード電極側より見
た斜視図である。
第１の実施例に用いられるセパレータの基本構成を示す
平面図で、（ａ）はアノード電極側より見た平面図、
（ｂ）はカソード電極側より見た平面図である。また、
図２は、このセパレータの斜視図で、（ａ）はアノード
電極側より見た斜視図、（ｂ）はカソード電極側より見
た斜視図である。
【００１３】セパレータ１は、耐熱性、耐酸化性のニッ
ケルークロム合金材料からなる円形状の薄板を金型を用
いたプレス加工により凹凸形状に成形したもので、アノ
ード電極側の表面に燃料ガスのマニホールド２、ガス流
路４、排出口となる絞り溝６および集電突起８が、ま
た、カソード電極側の表面に酸化剤ガスのマニホールド
３、ガス流路５、排出口となる絞り溝７および集電突起
９が備えられている。このうち、燃料ガスのマニホール
ド２とガス流路４はカソード電極側の集電突起９に相対
し、酸化剤ガスのマニホールド３とガス流路５はアノー
ド電極側の集電突起８に相対している。また、燃料ガス
のマニホールド２と酸化剤ガスのマニホールド３はその
ガス導入口が相対する側端に位置するよう配されてい
る。
ケルークロム合金材料からなる円形状の薄板を金型を用
いたプレス加工により凹凸形状に成形したもので、アノ
ード電極側の表面に燃料ガスのマニホールド２、ガス流
路４、排出口となる絞り溝６および集電突起８が、ま
た、カソード電極側の表面に酸化剤ガスのマニホールド
３、ガス流路５、排出口となる絞り溝７および集電突起
９が備えられている。このうち、燃料ガスのマニホール
ド２とガス流路４はカソード電極側の集電突起９に相対
し、酸化剤ガスのマニホールド３とガス流路５はアノー
ド電極側の集電突起８に相対している。また、燃料ガス
のマニホールド２と酸化剤ガスのマニホールド３はその
ガス導入口が相対する側端に位置するよう配されてい
る。
【００１４】本構成において、側端部のガス導入口より
マニホールド２へと導入された燃料ガスは、中央部分の
平坦部へと導かれ、複数のガス流路４へと分流されたの
ち、各ガス流路４の側端部に配された絞り溝６より外部
へと排出される。同様に、反対面の側端部のガス導入口
よりマニホールド３へと導入された酸化剤ガスは、中央
部分の平坦部へと導かれ、複数のガス流路５へと分流さ
れたのち、各ガス流路５の側端部に配された絞り溝７よ
り外部へと排出される。流路抵抗の大きい絞り溝６が配
されているので、複数のガス流路４への分流の等配率の
高い燃料ガスの流れが得られ、同様に、絞り溝７によっ
て、複数のガス流路５への分流の等配率の高い酸化剤ガ
スの流れが得られることとなる。また、上述のごとく、
燃料ガスと酸化剤ガスのガス導入口が相対する側端に配
されているので、この部に継ぎ手やガス供給管を溶接接
続することによりガスが供給されるので、従来の構成で
用いていたごときガスシール部が不要となり、ガスのリ
ークが回避され、クロスリークが防止されるので、優れ
た発電特性で安定して運転できることとなる。
マニホールド２へと導入された燃料ガスは、中央部分の
平坦部へと導かれ、複数のガス流路４へと分流されたの
ち、各ガス流路４の側端部に配された絞り溝６より外部
へと排出される。同様に、反対面の側端部のガス導入口
よりマニホールド３へと導入された酸化剤ガスは、中央
部分の平坦部へと導かれ、複数のガス流路５へと分流さ
れたのち、各ガス流路５の側端部に配された絞り溝７よ
り外部へと排出される。流路抵抗の大きい絞り溝６が配
されているので、複数のガス流路４への分流の等配率の
高い燃料ガスの流れが得られ、同様に、絞り溝７によっ
て、複数のガス流路５への分流の等配率の高い酸化剤ガ
スの流れが得られることとなる。また、上述のごとく、
燃料ガスと酸化剤ガスのガス導入口が相対する側端に配
されているので、この部に継ぎ手やガス供給管を溶接接
続することによりガスが供給されるので、従来の構成で
用いていたごときガスシール部が不要となり、ガスのリ
ークが回避され、クロスリークが防止されるので、優れ
た発電特性で安定して運転できることとなる。
【００１５】＜実施例２＞図３は、本発明の固体電解質
型燃料電池の第２の実施例に用いられるセパレータの基
本構成を示す平面図で、（ａ）はアノード電極側より見
た平面図、（ｂ）はカソード電極側より見た平面図であ
る。また、図４は、このセパレータの斜視図で、（ａ）
はアノード電極側より見た斜視図、（ｂ）はカソード電
極側より見た斜視図である。
型燃料電池の第２の実施例に用いられるセパレータの基
本構成を示す平面図で、（ａ）はアノード電極側より見
た平面図、（ｂ）はカソード電極側より見た平面図であ
る。また、図４は、このセパレータの斜視図で、（ａ）
はアノード電極側より見た斜視図、（ｂ）はカソード電
極側より見た斜視図である。
【００１６】第１の実施例が円形のセパレータ１を用い
る固体電解質型燃料電池の実施例であるのに対して、本
実施例は、方形のセパレータ１０を用いる固体電解質型
燃料電池の実施例である。すなわち、本実施例のセパレ
ータ１０は、ニッケルークロム合金材料からなる方形状
の薄板を金型を用いたプレス加工により凹凸形状に成形
したもので、アノード電極側の表面に燃料ガスのマニホ
ールド１１、ガス流路１３、排出口となる絞り溝１５お
よび集電突起１７が、また、カソード電極側の表面に酸
化剤ガスのマニホールド１２、ガス流路１４、排出口と
なる絞り溝１６および集電突起１８が備えられている。
このうち、燃料ガスのガス流路１３は反対面のカソード
電極側の集電突起１８に相対し、酸化剤ガスのガス流路
１４はアノード電極側の集電突起１７に相対している。
また、燃料ガスのマニホールド１１と酸化剤ガスのマニ
ホールド１２は互いに相対した反対面に配されている。
る固体電解質型燃料電池の実施例であるのに対して、本
実施例は、方形のセパレータ１０を用いる固体電解質型
燃料電池の実施例である。すなわち、本実施例のセパレ
ータ１０は、ニッケルークロム合金材料からなる方形状
の薄板を金型を用いたプレス加工により凹凸形状に成形
したもので、アノード電極側の表面に燃料ガスのマニホ
ールド１１、ガス流路１３、排出口となる絞り溝１５お
よび集電突起１７が、また、カソード電極側の表面に酸
化剤ガスのマニホールド１２、ガス流路１４、排出口と
なる絞り溝１６および集電突起１８が備えられている。
このうち、燃料ガスのガス流路１３は反対面のカソード
電極側の集電突起１８に相対し、酸化剤ガスのガス流路
１４はアノード電極側の集電突起１７に相対している。
また、燃料ガスのマニホールド１１と酸化剤ガスのマニ
ホールド１２は互いに相対した反対面に配されている。
【００１７】本構成において、側端部の導入口よりマニ
ホールド１１へ導入された燃料ガスは、左右に対称に配
された複数のガス流路１３へと分流し、側端に設けた絞
り溝１５より外部へと排出される。同様に、燃料ガスの
導入口と反対側の側端部の導入口よりマニホールド１２
へ導入された酸化剤ガスは、複数のガス流路１４へと分
流し、側端の絞り溝１６より外部へと排出される。絞り
溝１５，１６は、複数のガス流路１３あるいはガス流路
１４へのガスの等配率を向上させるために設けた絞りで
ある。また、この実施例においても、燃料ガスと酸化剤
ガスの導入口が相対する側端に配されているので、従来
の構成で用いていたごときガスシール部が不要となり、
ガスのリークが回避され、クロスリークが防止されるの
で安定して優れた発電特性が得られることとなる。
ホールド１１へ導入された燃料ガスは、左右に対称に配
された複数のガス流路１３へと分流し、側端に設けた絞
り溝１５より外部へと排出される。同様に、燃料ガスの
導入口と反対側の側端部の導入口よりマニホールド１２
へ導入された酸化剤ガスは、複数のガス流路１４へと分
流し、側端の絞り溝１６より外部へと排出される。絞り
溝１５，１６は、複数のガス流路１３あるいはガス流路
１４へのガスの等配率を向上させるために設けた絞りで
ある。また、この実施例においても、燃料ガスと酸化剤
ガスの導入口が相対する側端に配されているので、従来
の構成で用いていたごときガスシール部が不要となり、
ガスのリークが回避され、クロスリークが防止されるの
で安定して優れた発電特性が得られることとなる。
【００１８】
【発明の効果】上述のごとく、本発明によれば、 （１）平板型支持膜方式の固体電解質型燃料電池を、請
求項１に記載のごとくに構成することとしたので、燃料
電池積層体のセル間に介装される金属セパレータが、例
えば金型を用いたプレス加工により容易に低コストで量
産化できることとなり、経済性に優れ、量産化に適した
固体電解質型燃料電池が得られることとなった。
求項１に記載のごとくに構成することとしたので、燃料
電池積層体のセル間に介装される金属セパレータが、例
えば金型を用いたプレス加工により容易に低コストで量
産化できることとなり、経済性に優れ、量産化に適した
固体電解質型燃料電池が得られることとなった。
【００１９】（２）さらに、請求項２、３に記載のごと
くに構成することとすれば、金属セパレータが低コスト
で量産化できるばかりでなく、燃料電池積層体に供給さ
れる燃料ガスと酸化剤ガスがガス漏洩を生じることなく
互いに確実に分離されて通流されるので、経済的で、か
つ安定して優れた発電特性を示す固体電解質型燃料電池
が得られることとなる。
くに構成することとすれば、金属セパレータが低コスト
で量産化できるばかりでなく、燃料電池積層体に供給さ
れる燃料ガスと酸化剤ガスがガス漏洩を生じることなく
互いに確実に分離されて通流されるので、経済的で、か
つ安定して優れた発電特性を示す固体電解質型燃料電池
が得られることとなる。
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池の第１の実施例
のセパレータの基本構成を示す平面図で、（ａ）はアノ
ード電極側の平面図、（ｂ）はカソード電極の平面図
のセパレータの基本構成を示す平面図で、（ａ）はアノ
ード電極側の平面図、（ｂ）はカソード電極の平面図
【図２】上記の第１の実施例のセパレータの基本構成を
示す斜視図で、（ａ）はアノード電極側より見た斜視
図、（ｂ）はカソード電極側より見た斜視図
示す斜視図で、（ａ）はアノード電極側より見た斜視
図、（ｂ）はカソード電極側より見た斜視図
【図３】本発明の固体電解質型燃料電池の第２の実施例
のセパレータの基本構成を示す平面図で、（ａ）はアノ
ード電極側の平面図、（ｂ）はカソード電極の平面図
のセパレータの基本構成を示す平面図で、（ａ）はアノ
ード電極側の平面図、（ｂ）はカソード電極の平面図
【図４】上記の第２の実施例のセパレータの基本構成を
示す斜視図で、（ａ）はアノード電極側より見た斜視
図、（ｂ）はカソード電極側より見た斜視図
示す斜視図で、（ａ）はアノード電極側より見た斜視
図、（ｂ）はカソード電極側より見た斜視図
【図５】従来の平板型支持膜方式の固体電解質型燃料電
池の基本構成を示す断面図
池の基本構成を示す断面図
【図６】図５の固体電解質型燃料電池に用いられている
セパレータの構成を示す平面図で、（ａ）は多孔質基板
の側から見た平面図、（ｂ）はカソード電極の側から見
た平面図
セパレータの構成を示す平面図で、（ａ）は多孔質基板
の側から見た平面図、（ｂ）はカソード電極の側から見
た平面図
１ セパレータ ２ マニホールド ３ マニホールド ４ ガス流路 ５ ガス流路 ６ 絞り溝 ７ 絞り溝 ８ 集電突起 ９ 集電突起 １０ セパレータ １１ マニホールド １２ マニホールド １３ ガス流路 １４ ガス流路 １５ 絞り溝 １６ 絞り溝 １７ 集電突起 １８ 集電突起
Claims (3)
- 【請求項１】多孔質基板上にアノード電極、固体電解質
層、カソード電極を形成してなる平板型セルを金属セパ
レータを介装して積層し、金属セパレータのカソード電
極側に酸化剤ガスを、またアノード電極側に燃料ガスを
通流して電気化学反応により電気エネルギーを得る平板
型支持膜方式の固体電解質型燃料電池において、前記の
金属セパレータが、凹凸加工を施した一体の金属板から
なり、かつ、カソード電極側に形成された凹部を酸化剤
ガスのガス流路、またアノード電極側に形成された凹部
を燃料ガスのガス流路とし、カソード電極側の凹部に相
対して形成されたアノード電極側の凸部、およびアノー
ド電極側の凹部に相対して形成されたカソード電極側の
凸部を電気エネルギーを集電するための集電部材とした
ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１に記載の固体電解質型燃料電池に
おいて、前記の金属セパレータのカソード電極側の凹部
に連通する酸化剤ガスの供給口と排出口、およびアノー
ド電極側の凹部に連通する燃料ガスの供給口と排出口
が、金属セパレータの側端部に配されて一体に成形され
ていることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項２に記載の固体電解質型燃料電池に
おいて、前記の金属セパレータが円形金属板よりなり、
かつ、カソード電極側に中心部を連通させて放射状に配
された複数の凹部のうちの一つの側端部に酸化剤ガスの
供給口を、また他のすべての凹部の側端部に酸化剤ガス
の排出口を配し、相対するアノード電極側に中心部を連
通させて放射状に配された複数の凹部のうちの一つの側
端部に燃料ガスの供給口を、また他のすべての凹部の側
端部に燃料ガスの排出口を配してなることを特徴とする
固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9200219A JPH1145727A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9200219A JPH1145727A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1145727A true JPH1145727A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16420797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9200219A Pending JPH1145727A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1145727A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001041239A1 (en) * | 1999-12-06 | 2001-06-07 | Technology Management, Inc. | Electrochemical apparatus with reactant micro-channels |
| US6296962B1 (en) | 1999-02-23 | 2001-10-02 | Alliedsignal Inc. | Design for solid oxide fuel cell stacks |
| US6365295B1 (en) * | 1999-01-29 | 2002-04-02 | Aisin Takaoka Co., Ltd. | Fuel cell and separator comprising contact lugs with specific widths |
| US6696194B1 (en) | 1999-10-14 | 2004-02-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolytic fuel cell |
| WO2004051765A2 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-17 | Lynntech Power Systems,Ltd. | Self-aligning components for electrochemical cells |
| EP1480284A1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel cell assembly and method for controlling reaction equilibrium |
| KR100466096B1 (ko) * | 2002-07-05 | 2005-01-13 | 한국과학기술연구원 | 단일가스경로 구조를 가지는 원반형 분리판 및 이를이용한 용융탄산염 연료전지 스택 |
| WO2010110480A1 (en) | 2009-03-26 | 2010-09-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
-
1997
- 1997-07-25 JP JP9200219A patent/JPH1145727A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6365295B1 (en) * | 1999-01-29 | 2002-04-02 | Aisin Takaoka Co., Ltd. | Fuel cell and separator comprising contact lugs with specific widths |
| US6296962B1 (en) | 1999-02-23 | 2001-10-02 | Alliedsignal Inc. | Design for solid oxide fuel cell stacks |
| WO2002001661A1 (en) * | 1999-02-23 | 2002-01-03 | Alliedsignal Inc. | Interconnector design for solid oxide fuel cell stacks |
| US6696194B1 (en) | 1999-10-14 | 2004-02-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolytic fuel cell |
| WO2001041239A1 (en) * | 1999-12-06 | 2001-06-07 | Technology Management, Inc. | Electrochemical apparatus with reactant micro-channels |
| US6361892B1 (en) * | 1999-12-06 | 2002-03-26 | Technology Management, Inc. | Electrochemical apparatus with reactant micro-channels |
| US6878480B2 (en) | 1999-12-06 | 2005-04-12 | Technology Management, Inc. | Electrochemical apparatus with reactant micro-channels |
| KR100466096B1 (ko) * | 2002-07-05 | 2005-01-13 | 한국과학기술연구원 | 단일가스경로 구조를 가지는 원반형 분리판 및 이를이용한 용융탄산염 연료전지 스택 |
| WO2004051765A2 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-17 | Lynntech Power Systems,Ltd. | Self-aligning components for electrochemical cells |
| WO2004051765A3 (en) * | 2002-12-04 | 2006-09-21 | Lynntech Power Systems Ltd | Self-aligning components for electrochemical cells |
| EP1480284A1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel cell assembly and method for controlling reaction equilibrium |
| EP1575107A2 (en) * | 2003-04-30 | 2005-09-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel cell assembly and method for controlling reaction equilibrium |
| EP1575108A1 (en) * | 2003-04-30 | 2005-09-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel cell assembly and method for controlling reaction equilibrium |
| EP1575107A3 (en) * | 2003-04-30 | 2005-09-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel cell assembly and method for controlling reaction equilibrium |
| WO2010110480A1 (en) | 2009-03-26 | 2010-09-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| US8652700B2 (en) | 2009-03-26 | 2014-02-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
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