JPS58161268A - 燃料電池のセルスタツク - Google Patents
燃料電池のセルスタツクInfo
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- JPS58161268A JPS58161268A JP57044136A JP4413682A JPS58161268A JP S58161268 A JPS58161268 A JP S58161268A JP 57044136 A JP57044136 A JP 57044136A JP 4413682 A JP4413682 A JP 4413682A JP S58161268 A JPS58161268 A JP S58161268A
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- Japan
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- cell
- electrode
- cells
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0223—Composites
- H01M8/0226—Composites in the form of mixtures
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は１例えばりん酸電解質形燃料電池に適用させ
るセルスタックの改良に関する。
るセルスタックの改良に関する。
この種の燃料電池として１反応ガス通路を仕切るリブ付
き多孔質電極基板に電極面を塗布形成した燃料電極と空
気電極との間に電解質を含浸させたマトリックスを挾持
して単電池となし、この単電池をガス分離用の導電性セ
パレート板を介して多数積層し、全体をエンドプレート
等の剛性板の間に挾持してセルスタックを組立構成した
ものが知られている。
き多孔質電極基板に電極面を塗布形成した燃料電極と空
気電極との間に電解質を含浸させたマトリックスを挾持
して単電池となし、この単電池をガス分離用の導電性セ
パレート板を介して多数積層し、全体をエンドプレート
等の剛性板の間に挾持してセルスタックを組立構成した
ものが知られている。
この考案は上記セルスタックを対象としたものであり、
まず従来におけるこの種のセルスタックの構造を第１図
に示す。図において】は単電池。
まず従来におけるこの種のセルスタックの構造を第１図
に示す。図において】は単電池。
２はセパレート板であり、単電池１とセパレート板２と
を交互に積み重ね、その上下端に冷却板のごときエンド
プレート３を当てがい図示されてないスタッドボルトを
介して全体を積層方向に締付けてセルスタックを組立構
成している。また、単池１は一方側の面にリブを備えた
多孔質電極基板の他方側面に電極層を塗布形成してなる
燃料電極】１および空気電極１２と、両電極間に挾持さ
れたマトリック１３とで構成されている。これに対し単
電池】の間に介挿されるセパレート板２はガス透過性の
ない気密なカーボン板あるいはタンタル板で作られてい
る。燃料、空気の反応ガスはリプの間に仕切られたガス
通路を通じて外部から供給され、多孔質電極基板の基質
内をガス拡散して電極層へ供給される。またセパレート
板２は燃料通路と空気通路の間を分離してシールすると
ともに、隣接する単電池の間を電気的につなぐ役目をす
る。
を交互に積み重ね、その上下端に冷却板のごときエンド
プレート３を当てがい図示されてないスタッドボルトを
介して全体を積層方向に締付けてセルスタックを組立構
成している。また、単池１は一方側の面にリブを備えた
多孔質電極基板の他方側面に電極層を塗布形成してなる
燃料電極】１および空気電極１２と、両電極間に挾持さ
れたマトリック１３とで構成されている。これに対し単
電池】の間に介挿されるセパレート板２はガス透過性の
ない気密なカーボン板あるいはタンタル板で作られてい
る。燃料、空気の反応ガスはリプの間に仕切られたガス
通路を通じて外部から供給され、多孔質電極基板の基質
内をガス拡散して電極層へ供給される。またセパレート
板２は燃料通路と空気通路の間を分離してシールすると
ともに、隣接する単電池の間を電気的につなぐ役目をす
る。
一方、上記のセルスタックは、組立状態で各単電池１の
相互間の接触抵抗を減じて所定の出力を得るように、単
電池の電極基板とセパレート板とが全面域で均一に加圧
接触していることが望まれる。しかしてカーボン粉末を
原料にバインダを加えて焼結成形法により作られた多孔
質電極基板は、リブ付きの複雑な形状も一要因となって
成形品には多少の反りが生じることが避けられず、また
寸法誤差による偏肉によって部分的にその厚さ寸法にば
らつきが生じ、結果的に電極基板は全面で均一な平坦面
でなくなる。このために図示のように組立構成されたセ
ルスタックは、第２図の部分拡大図で示すように、反り
１寸法誤差分がそのまま修正されずに残ってセパレート
板２と電極１１ないし１２とが全面で一様に接触せず、
局部的に非接触部分が生じる。なお第２図において１４
は反応ガス通路１５ｆ仕切るリプ、１６は電極基板に塗
布された電極層を示す。この結果、単電池１とセパレー
ト板２との間の接触抵抗が増して抵抗損失が犬となり、
セルスタック全体としての出力が低下するし、各単電池
でも電極面に加わる面圧が一様でなくなり、このために
特性にばらつきが生じて高い効率を得ることができない
。このことは第６図に示す実機運転試験による特性測定
結果からも確認されている。第６図において特性線Ａ。
相互間の接触抵抗を減じて所定の出力を得るように、単
電池の電極基板とセパレート板とが全面域で均一に加圧
接触していることが望まれる。しかしてカーボン粉末を
原料にバインダを加えて焼結成形法により作られた多孔
質電極基板は、リブ付きの複雑な形状も一要因となって
成形品には多少の反りが生じることが避けられず、また
寸法誤差による偏肉によって部分的にその厚さ寸法にば
らつきが生じ、結果的に電極基板は全面で均一な平坦面
でなくなる。このために図示のように組立構成されたセ
ルスタックは、第２図の部分拡大図で示すように、反り
１寸法誤差分がそのまま修正されずに残ってセパレート
板２と電極１１ないし１２とが全面で一様に接触せず、
局部的に非接触部分が生じる。なお第２図において１４
は反応ガス通路１５ｆ仕切るリプ、１６は電極基板に塗
布された電極層を示す。この結果、単電池１とセパレー
ト板２との間の接触抵抗が増して抵抗損失が犬となり、
セルスタック全体としての出力が低下するし、各単電池
でも電極面に加わる面圧が一様でなくなり、このために
特性にばらつきが生じて高い効率を得ることができない
。このことは第６図に示す実機運転試験による特性測定
結果からも確認されている。第６図において特性線Ａ。
Ｂ、Ｃはそれぞれセルスタックを構成する単電池群のう
ちの全単電池の平均特性、最高特性を示した単電池の特
性、および液底特性を示した琳電池の特性を表わしたも
のであり、この図から明らかなように単電池の相互での
出力特性に大きなばらつきがある。
ちの全単電池の平均特性、最高特性を示した単電池の特
性、および液底特性を示した琳電池の特性を表わしたも
のであり、この図から明らかなように単電池の相互での
出力特性に大きなばらつきがある。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、そ
の目的は従来のセルスタックの欠点を解消し、組立状態
における単電池相互間の接触抵抗の低減を図り、更に加
えて各単電池に加わる血圧をできるだけ均等にして全体
としての出力特性の向上が得られるようにした燃料電池
のセルスタックを提供することにある。
の目的は従来のセルスタックの欠点を解消し、組立状態
における単電池相互間の接触抵抗の低減を図り、更に加
えて各単電池に加わる血圧をできるだけ均等にして全体
としての出力特性の向上が得られるようにした燃料電池
のセルスタックを提供することにある。
かかる目的はこの発明により、単電池の間に介挿さｆｌ
、たセパレート板を導電性クッション材、あるいは導電
性のある剛性板を基板としてその両面に導電性クッショ
ン材を貼着した複合材料構造として構成したことにより
達成される。
、たセパレート板を導電性クッション材、あるいは導電
性のある剛性板を基板としてその両面に導電性クッショ
ン材を貼着した複合材料構造として構成したことにより
達成される。
以下この発明を内示実施例に基づき詳述する。
第３図において、セルスタックの基本構成は第１図と同
様である。ところでこの発明により、単電池】の間に介
挿されているセパレート板２０は−５＝ クッション性のあるセパレート板で作られている。
様である。ところでこの発明により、単電池】の間に介
挿されているセパレート板２０は−５＝ クッション性のあるセパレート板で作られている。
かかるセパレート板２０は、−例としてフッ素ゴムに黒
鉛、炭素繊維等を混入した気密な導電性シート材から作
られる。また他の実施例では、第５図のように導電性の
ある剛性板２１を基板としてその両面にカーボン繊維で
作られたカーボンペーパー等を貼着した複合材料構造の
ものが採用される。
鉛、炭素繊維等を混入した気密な導電性シート材から作
られる。また他の実施例では、第５図のように導電性の
ある剛性板２１を基板としてその両面にカーボン繊維で
作られたカーボンペーパー等を貼着した複合材料構造の
ものが採用される。
上記の構成により、セルスタックをエンドプレート３０
間に挾持して組立てた状態では、第４図の部分拡大図に
示されるように、電極基板の反り。
間に挾持して組立てた状態では、第４図の部分拡大図に
示されるように、電極基板の反り。
偏肉分を吸収してクッション性のあるセパｖ −４板２
０が弾性変形し、セパレート板２ｏとリプ付電極１１．
１２が全域で一様に接触する。したがって単電池相互間
の接触抵抗が減少し、セルスタック全体の出力特性を向
上できる。またスタッドボルトの締付けるよる押圧力は
各単電池の相互間に均等に加わるようになるし、更に各
単電池内部でもその電極面に加わる面圧分布が一様にな
る。この結果、セルスタックを構成している各単電池間
６− での出力特性のばらつきが軽減され、効率のよい燃料電
池が得られる。このことは燃料電池の実機試験の測定結
果からも確かめられている。すなわち第６図に示すよう
に従来電池の特性線Ａ、Ｂ。
０が弾性変形し、セパレート板２ｏとリプ付電極１１．
１２が全域で一様に接触する。したがって単電池相互間
の接触抵抗が減少し、セルスタック全体の出力特性を向
上できる。またスタッドボルトの締付けるよる押圧力は
各単電池の相互間に均等に加わるようになるし、更に各
単電池内部でもその電極面に加わる面圧分布が一様にな
る。この結果、セルスタックを構成している各単電池間
６− での出力特性のばらつきが軽減され、効率のよい燃料電
池が得られる。このことは燃料電池の実機試験の測定結
果からも確かめられている。すなわち第６図に示すよう
に従来電池の特性線Ａ、Ｂ。
Ｃはそれぞれ点線で示す特性線Ａｌ４３１．ＣＩのよう
に変わり、セルスタック内における各単電池相互間での
特性のばらつきが減少して全体として特性が改善されて
いる。
に変わり、セルスタック内における各単電池相互間での
特性のばらつきが減少して全体として特性が改善されて
いる。
上述のようにこの発明によれば、単電池間の接触抵抗の
低減化と併せて個々の単電池の特性のばらつきを減少き
せて、電池全体の出力特性の向上が図れるセルスタック
を提供することができる。
低減化と併せて個々の単電池の特性のばらつきを減少き
せて、電池全体の出力特性の向上が図れるセルスタック
を提供することができる。
第１図は従来のセルスタックの組立構成図、第２図は第
１図における要部の部分拡大図、第３図はこの発明によ
る実施例の組立構成図、第４図は第３図における要部の
部分拡大図、第５図は複合材料構造よりなるセパレート
板の断面図、第６図は従来およびこの発明の実施例の燃
料電池を対比はせた出力特性線図である。 １・・・単電池、１１・・・燃料電極、１２・・・空気
電極、１３・・・マトリックス、１４・・・リプ、１６
−０．電極層、２０・・・クッション性のあるセパレー
ト板、 ２ ］ ０．９剛性基板、２２・・・導電性
クッション材。
１図における要部の部分拡大図、第３図はこの発明によ
る実施例の組立構成図、第４図は第３図における要部の
部分拡大図、第５図は複合材料構造よりなるセパレート
板の断面図、第６図は従来およびこの発明の実施例の燃
料電池を対比はせた出力特性線図である。 １・・・単電池、１１・・・燃料電極、１２・・・空気
電極、１３・・・マトリックス、１４・・・リプ、１６
−０．電極層、２０・・・クッション性のあるセパレー
ト板、 ２ ］ ０．９剛性基板、２２・・・導電性
クッション材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）燃料通路を仕切るリブ付き多孔質電極基板に電極層
を設けた燃料電極と、電解質を含浸させたマトリックス
と、および空気通路を仕切るリブ付き多孔質電極基板に
電極層を設けた空気電極とからなる単電池をガス分離用
の導電性セパレート板を介して多数積層し、全体を積層
方向に締付けてセルスタックを組立構成したものにおい
て、前記セパレート板をクッション性のあるセパレート
板としたことを特徴とする燃料電池のセルスタック。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のセルスタックにおい
て、セパレート板が導電性クッション材で作られたもの
であることを特徴とする燃料電池のセルスタック。 ３）特許請求の範囲第１項に記載のセルスタックにおい
て、セパレート板が導電性のある剛性板を基板として、
その両面に導電性クッション材が貼着された複合材料構
造のものであることを特徴とする燃料電池のセルスタッ
ク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044136A JPS58161268A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 燃料電池のセルスタツク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044136A JPS58161268A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 燃料電池のセルスタツク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58161268A true JPS58161268A (ja) | 1983-09-24 |
Family
ID=12683208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57044136A Pending JPS58161268A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 燃料電池のセルスタツク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58161268A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59188673U (ja) * | 1983-06-01 | 1984-12-14 | 工業技術院長 | 燃料電池 |
| JPS60220571A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-11-05 | アメリカ合衆国 | 燃料電池セパレータ |
| JPS613671U (ja) * | 1984-06-13 | 1986-01-10 | 三洋電機株式会社 | 燃料電池の出力端子装置 |
| WO1994013860A2 (en) * | 1992-12-17 | 1994-06-23 | United Technologies Corporation | Elastomeric compression pad with both expansion and electrical pathways |
| WO1999016141A1 (en) * | 1997-09-19 | 1999-04-01 | Ucar Carbon Technology Corporation | Electrically conductive seal for fuel cell elements |
| WO2003005467A1 (fr) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Procede de recouvrement d'un separateur utilise dans une pile a combustible, et element de jonction film/electrode, ainsi que dispositif utilises a cet effet |
| WO2008089553A1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Hyteon Inc. | Fuel cell stack compression system |
| JPWO2008072657A1 (ja) * | 2006-12-14 | 2010-04-02 | パナソニック株式会社 | 加湿器用のセパレータ、加湿器、及びそれを備える燃料電池システム |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP57044136A patent/JPS58161268A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59188673U (ja) * | 1983-06-01 | 1984-12-14 | 工業技術院長 | 燃料電池 |
| JPH0341407Y2 (ja) * | 1983-06-01 | 1991-08-30 | ||
| JPS60220571A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-11-05 | アメリカ合衆国 | 燃料電池セパレータ |
| JPS613671U (ja) * | 1984-06-13 | 1986-01-10 | 三洋電機株式会社 | 燃料電池の出力端子装置 |
| WO1994013860A2 (en) * | 1992-12-17 | 1994-06-23 | United Technologies Corporation | Elastomeric compression pad with both expansion and electrical pathways |
| WO1994013860A3 (en) * | 1992-12-17 | 1994-08-04 | United Technologies Corp | Elastomeric compression pad with both expansion and electrical pathways |
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| WO2003005467A1 (fr) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Procede de recouvrement d'un separateur utilise dans une pile a combustible, et element de jonction film/electrode, ainsi que dispositif utilises a cet effet |
| US7828860B2 (en) | 2001-07-06 | 2010-11-09 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of laminating fuel cell-use separator and film/electrode junction element and device therefor |
| JPWO2008072657A1 (ja) * | 2006-12-14 | 2010-04-02 | パナソニック株式会社 | 加湿器用のセパレータ、加湿器、及びそれを備える燃料電池システム |
| JP4854747B2 (ja) * | 2006-12-14 | 2012-01-18 | パナソニック株式会社 | 加湿器用のセパレータ、加湿器、及びそれを備える燃料電池システム |
| WO2008089553A1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Hyteon Inc. | Fuel cell stack compression system |
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