JPS59111269A - 積層形燃料電池 - Google Patents

積層形燃料電池

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JPS59111269A
JPS59111269A JP57220872A JP22087282A JPS59111269A JP S59111269 A JPS59111269 A JP S59111269A JP 57220872 A JP57220872 A JP 57220872A JP 22087282 A JP22087282 A JP 22087282A JP S59111269 A JPS59111269 A JP S59111269A
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gas separation
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Kenro Mitsuta
憲朗 光田
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発鳴は、積層形燃料電池において電極周縁部に設け
たシール材と、凹凸状流路部金有するガス分離板との間
のシール効果の改善に関するものである。
従来、積層形燃料電池のガス分離板としては、第1図及
び第2図に示すものがあった。第2図は第1図を裏側か
ら見た平面図であり、(a)、(b)、(c〜(dJ・
は第1図と第2図とで同一の位置を示している。
図において、(IJは凹凸状流路部の凸部、(2)は凹
凸状流路部の四部、(3)はシール部分である。なお、
矢印は反応ガスの流nる方向を示す。
積層形燃料電池の積層は、燃料電極、電解質マトリック
ス及び酸化剤電極を有し、上記電極周縁部にシール材を
設けた単電池と上記ガス分離板とを交互に積増すること
により行なわnる。第8図は第2図のガス分離板の一部
?拡大して示す斜視図、第4図は第8図のガス分離板の
上に単電池を積層した状態金示す斜視図である。第8図
、第4図とも凹凸状流路部の凹凸の数を減して示す。図
において・(4)は単電池、(5)はシール材である。
リン酸形燃料電池の場合には、シール材(5)としては
、フッ素系のゴムや、カーボンペーパーに炭化硅素を充
填しリン酸金含浸させたものなどが用いられている。以
上のようにして積層された積層体には、第1図及び第2
図のa−b辺、b−c辺、c−d辺、d−a辺の位置に
反応ガスの供給排出のためのマニホールドが取り付けら
れ、酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給することにより積
層形燃料亀池の運転が行なわれる。リン酸を電解質とし
て使用するリン酸形燃料電池の場合には200C前後で
、また炭酸塩ケミ解質として使用する溶融炭酸塩形燃料
電池の場合には6500前後で運転される。
この動作温度の側倒のために、積層体には数層ごとに冷
却板の機能を兼ね備えたガス分離板が挿入され、液l@
または空冷による高度制御が盲なわれる。
次にガス分離板の機能について説明する。ガス分離板の
役割の一つは凹凸状流路部を通じて反応ガスの供給を行
なうことであり、凸部(1)、凹部(2)はこのための
ものである。また、ガス分離板のもう一つの役割は、単
電池(4)で生じた電池の流nる経路となることである
。したがって、ガス分離板は電子伝導性の良い材料が選
ば扛ているが、単電池(4)と直接に接する凹凸状流路
部の凸部(1)と単電池(4)との接触抵抗はできるだ
け小さくなければならない。さらに、ガス分離板の後一
つの役割は、単電池(4)周辺におけるガスのシールで
ある。このシールが不十分であると反応ガスが電池の外
部に測れたり、燃料ガスと酸化剤ガスが混ざるなどの事
故が起こり、爆発に至る危険性がある。また、反応ガス
の漏れや混合は電池の出カ會大きく低下させる。したが
ってデ全の面からも電池の出刃の面からも単電池(4)
周辺におけるガスのシールは重要な問題である。特にガ
ヌ分嘲板と単電池(4)周縁部のシール材【5)との接
触は十分なものでなければならない。従来のガス分離板
では第1図におけるb −c辺、d −a辺および第2
図にあ−けるb−a辺、d−c辺のシール部分(3)と
シール材+51との接触面は十分に確保することができ
る。しかし、その他の辺では凹凸状流路部と直交し、凹
部12)があるためシール材(5)との接触面に部分に
減少する。
したがって第1図b−C辺、d−a辺および第2図b−
a辺、d−c辺に比べてシール性は低下する。
このように、従来の積層形燃料電池におけるガス分離板
の欠点は、単電池(4)周辺におけるガスのシー/l/
性にあり、その原因は凹凸状流路部と直交する部分のシ
ー/l/性(5)との接触面積が、ガス分離板の凹凸C
2)、 (1)のため小さくなることであった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めに4されたもので、電極周縁部に設けらnたシール桐
に対向する凹凸状流路部に、上記シール付備が平滑なカ
バーを設けることにより、上配凹凸状流路部とシール材
とのシール性を高めることを目的としている。
以−ト、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第
5図、第6図はこの発明にかかわるガス分離板を示す平
面図である。(6)はシール材(5)側が平滑なカバー
であり、シール材(5)に対向する凹凸状流路部に設け
られている。第7図は第6図のカパ−fBl i除いて
、シール材f5+に対向する凹凸状流路部を拡大して示
す斜視図であり、凹凸状流路部においてカバー161が
設けられる部分の凸部(7)は切り欠いて他の凸部(1
)よりも低くしている。なお第7図では凹凸状流路部の
凹凸の数を減に示している。
tた、第8図は第7図のガス分離板にカバー(6)を挿
入し、周縁部にシール材(5)を有する単電池(4)を
積層した状態を一部切欠いて示している。ここで、カバ
ー(+−)とガス分#板とは電子云導件の接着剤により
接着するのが望ましい。
この実施例によると、従来の積層形燃料電池と異なりガ
ス分離板とシール材(5)との接触面には凹凸がなく接
M1面積が大きくなり、シール性が向上している。
ところで、積層形燃料電池の出力を大きくするためによ
り大きな面積の単電池(4)を用いることが望まnる。
しかし、大きな面積の単電池(4)を作るには大規模な
電極製造設備と多くの技術を要し、コストも高くなる。
そこで、小さな面積の燃料電極、酸化剤電極を何故か接
合して大面積の電棒体を乍り、これケもとに接合さ4た
単電池を作ν大面積化させれば望ましい。ところが、従
来のガス分離板の構造では凹凸のある箇所で単電池を接
合゛することになり、十分なシール性を確保′1−るこ
とかできない。
第9図、第10図はこの発明の他の実施例にかかわるガ
ス分離板を示す平面図で、シール材(5)側が平滑なカ
バー(6)全挿入する泣@全ガス分離板の中央部に設け
ることにより、2枚の単電池(4)全接合しようとする
ものである。@ 91MIは凹凸状流路部と山父するよ
うに唱眠池(4)のシール材(5)が対向する場合で、
凹凸状流路部の中央の凸部(1)を切り欠い゛Cカバー
(blを挿入している。第10図は凹凸状流路部に平イ
ーrにシール材(5)が対向する場合を示し、シー)v
桐’+51に当接する凹凸状流路部の凸部(8)の幅?
広くしている。十分なシール幅を得るためにこのような
?lIl造ヲとった。平らな面てかつ十分々シール幅が
あれば、単電池(4)の接合は容易に行なうことができ
る。
第11図、第12図はこの発明の他の実施例にかかわる
ガス分離板金示す平面図で、上記2つの実施例を組み合
わせて2枚の単電池(4ン′に接合しようとするもので
ある。
つまり、シール材(5)に対向する凹凸状流路部の中央
部及び端部に、シール材(5)側が平滑なカバー(8)
を設けている。第12図においては、シール材(5)に
対向する凹凸状流路部の中央の凸部(8)の幅を広くし
ている。これにより、2枚の単電池(4)の接会金行な
うことができ、かつ反応ガスの人口及び出口付近でのシ
ール性も向上する。
第18図、第14181はこの究明の他の実施例にかか
わるガス分離板を示す平面図で、4枚の単電池を接合し
ようとするものである。
以上の実施例ではいずれもカバー(61として主にシー
ル材(51側も反シール材側も平滑なものを用いた例を
示したが、シール材(5)に対向するガス分離板の凹凸
状流路部を切欠き、この部分に、シール柑f51側が平
滑であり、反シール柑側が流路ケ確保するように凹凸で
あるカバーを設けてもよい。
第16図はこの発明の他の実施例にかかわるガス分離板
を示す断面図である。シール材(5)に対向−する凹凸
状ガス流路部を切り欠いて平滑(9)にし・この部分に
、シー)v桐(5+ 1il11が平滑であり、反シー
ル材側か流路を確保するように凹凸であるカバー(61
を設けている。
上記実施例にかかわるガス分離板ではいずれも・カバー
+n+を挿入する箇所の反応ガス流路の断面積が油の流
路に比べてカバー(0)の厚さだけ小さくなる。
第16図はこの発明の他の実施例にががゎるガス分離板
を示す断面図であり、カバー(6)に形成した凸部の幅
を、ガス分離板に形成さnた凸部(1)の幅より狭くし
、流路の断面指金一定に保とうとするものである。なお
、カバー(6)を平板とした場合にも、カバー(5:を
仲人する箇所のガス分離板の凸部(1)の幅を狭くする
ことで流路の断面積を一定に保つことができる。また、
カバー(6タを挿入する箇所のffi路部を形成する凸
部の数Th 17ffらすことによっても同様の効果が
期待できる。
なお、上記実施例ではカバー(6)とシール材(5)と
は別々に形成したものを示したが、カバー(6)會シー
ル材〔5)に貼合せ、シーIL/祠(5ンと一体に形成
し°Cもよい。
また、上記製雄例では2枚及び4枚の単−池(4)全接
合した88を示したが、こnに限らず単電池(4)は何
枚でも接8することがlJJ能である。
以上のように、この発明にょ才tば戴極周緘部に設けら
rLフζシール月に対向する凹凸状rzg th部に、
上記シー/L’祠圓、が平滑なカバーを設けたので、上
記凹凸状流路部とシール材とのシーlV性を高めること
がでさた。°また、複数Nの電極で電極体が購成さ扛た
ものに対して・シール材に対向する凹凸状流路部の中央
部に上記シール付備が平滑なカノベーr設りるようにt
7″Lは、d!敞蘭の単電池を接合して大きな面積の禎
胎形燃相電池が得ら扛、しかも、シール性が十分達成で
きる効果かめる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2区は従来のガヌ分離板r示す平面(2)、
第3図は化2図のガス分離板の一部を拡大して示す斜視
図、第4図は第8はjのガス分離板の上に単電池を積層
した状態を示す斜視図、第5図、第6図はこの発明の一
実施例にかかわるガス分離板を示す平面図、第7図は第
6図のガス分離板のカバーを除い又、シール材に1j向
!る凹凸状流路部を拡大して示す斜視図、第8図は第7
図のガス分離板にカバーを挿入し単電池を積層した状態
を一部切欠いて示す斜視図、第9図・〜第14図はこの
発明の他の実施例にかかわるガス分離板を示す平面図、
第16図、¥is!81はこの発明の他の実施例にかか
わるカス分離板會示す鮎面図である。 図において、(1)は凹凸状流路部の凸部、(2)は凹
凸状流路部の四部、(4ンは単電池、(5)はシール材
、(6)はカバー−+7Jl +91はh凸状疏路部の
切りζいた部分である。 なお、図中同一符号は同一“または相当部分を示すもの
とする。 代理人 為野山− 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 1 2       6 第7図 第8図 3 第9図 第10図 第11図 第12図 第13図 6 第14図 第15図 第16図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  燃料電極、電解質マ) IJフックスび酸化
    剤電極を有し、上記電極周縁部にシール材を設けた単電
    池、並びに上記燃料電極に対向する面に複数の溝にて形
    成した凹凸状燃料ガス流路部及び上記酸化剤電極に対向
    する而に複数の溝にて形成した凹凸状酸化剤ガス流路部
    を有するガス分離板を備え、上記単電池とガス分離板と
    を交互に複数面積層し、上記単電池のシール材を上記ガ
    ス分離板の凹凸状流路部に対向させる積層形燃料電池に
    おいて、上記シール材に対向する上記凹凸状流路部に、
    上記シール材側が平滑なカバーを設けたことを特徴とす
    る積層形燃料電池。 (2)  シール桐に対向する凹凸状流路部を切欠き、
    この部分に、上記シール材側が平滑なカバーを設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1世紀戦の積層形燃料
    電池。 り3)  シール材に対向する凹凸状流路部を切欠き、
    この部分に・上記シール材側が平滑であり、反シール材
    側か流路を確保するように凹凸であるカバーを設けたこ
    と全特徴とする特許請求の範囲第1項記載の積層形燃料
    電池。 (4)複数面の電−をガスのシール材を介在させて接続
    した燃料電極体、電解質マトリックス、及び複数個の電
    極をガスのシール材を介在させて接続した酸化剤電極体
    を有する単電池、並びに上記燃料電極体に対向する面に
    複数の溝にて形成した凹凸状燃料ガス流路部及び上記酸
    化剤電極体に対向する面に複数の溝にて形成した凹凸状
    酸化剤ガス流路部を有するガス分離板1に@え、上記単
    電池とガス分離板とを交互に複数個積層し、上記単電池
    のシール材を上記ガス分離板の凹凸状流路部に対向させ
    る積層形燃料電池において、上記シール材に対向する上
    記凹凸状流路部の中央部に上記シール材側が平滑なカバ
    ーを設けたことを特徴とする積−形燃料電池。
JP57220872A 1982-12-14 1982-12-14 積層形燃料電池 Granted JPS59111269A (ja)

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