JPS6010565A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPS6010565A
JPS6010565A JP58119304A JP11930483A JPS6010565A JP S6010565 A JPS6010565 A JP S6010565A JP 58119304 A JP58119304 A JP 58119304A JP 11930483 A JP11930483 A JP 11930483A JP S6010565 A JPS6010565 A JP S6010565A
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fuel
electrode
cell
sheet
air
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JP58119304A
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Tomoyoshi Kamoshita
友義 鴨下
Atsuo Watanabe
敦夫 渡辺
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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    • 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
    • H01M8/0271Sealing 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Electrochemistry (AREA)
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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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明はマトリックス型燃料電池のシール構造に関す
る。
燃料電池は、電気化学的反応を利用して燃料のもつ化学
エネルギーを直接電気エネルギーに変換する高効率発電
を指向するエネルギー変換装置としてよく知られている
ところである。また頭記したマ) IJラックス燃料電
池の基本をなす単電池は、例えはりん酸を電解質とする
電解質を含浸させたマトリックスと、このマトリックス
を挾んでその両側に配した一対の多孔質電極とからなシ
、これらの電極を通じて一方からは燃料ガス(一般には
水素ガスが使われる)を、他方からは酸化ガス(一般に
は空気が使われる)を供給し、両電極よシ直接電気エネ
ルギーを取出すように構成されている。この場合に上記
の単電池で得られる出力は1■以下であり、実用電源と
して所要の出力を得るには、単電池を必要数だけ直、並
列に組合わせて燃料電池本体としてのセルスタックを構
成している。
一方、上記電池本体を正常に作動させるためには、各単
電池ごとに均一に反応ガスを供給する必要があシ、この
ための具体的な構造としては、欠配のようなリプ付電極
形と、リプ付セパレータ形のものが開発されている。第
1図および第2図はこれらの各タイプの1セル分の電池
構造を示したものであシ、図中1が電解質を含浸保持す
るマトリックス、2が燃料電極、3が空気電極である。
第1図に示したリプ付電極形では、ガス透過性のある多
孔質のカーボン板で作られたリプ伺き、1極基材4,5
の板面にそれぞれ前記の燃料電極2゜空気電極3を成層
し、マトリックス1を挾んで電極基材4,5を重ね合わ
せて単を池6を構成している。そして電極先月4,5の
リプの間の溝通路へ矢印のように外部から燃料ガス、空
気を流して電極2,3へ反応ガスを供給する。甘たかか
るリプ付電極形では、積層し合う単電池の相互間で燃料
ガスと空気との混合を防ぎ、かつ単電池の相互を電気的
に接続する役目果すために、ガス不透過性の導電材で作
られたセパレート板7が脚接し合う単電池の間に介挿さ
れている。これに対し、第2図に示すリブ付セパレータ
形は、バイポーラプレートと呼ばれ、両面に互に直交し
合う反応ガス通路溝を有するガス不透過性のカーボン板
で作られたリブ付セパレータ8を用い、マトリックスと
、カーボンベーパ等のガス透過性の電極基材に電極を成
層した燃料電極および空気電極とからなる単電池6の組
立体を両側からサンドイッチ状に挾んで1セル分を構成
している。かかる燃料電池では、燃料と空気との混触、
−並びに電解質の洩れを防ぐために、単電池ごとにその
周縁部にシールが施されている。
〔従来技術とその問題点〕
次に前記したリブ付電極形単電池を例にしてセパレート
板と組合わせて積層したセルスタックの従来のシール構
造を第3図に示す。セルスタックは単電池6とセパレー
ト板7とを交互に積層し、さらにその上下両端に端板9
を配した上で全体を一体に締付けて組立構成されている
。かかるセルスタックに対し燃料および空気の反応ガス
を供給するために、セルスタックの周側面にパツキンを
介してマニホールド10が配置されている。なお、図示
のマニホールド10は燃料マニホールドを示し、紙面と
直角方向の前後端面には図示されてない空気マニホール
ドが配備されている。マニホールド10を通じて外部か
ら送られて来た燃料ガスは矢印のように燃料電池本体4
のリプ間に画成された燃料通路11を流れ、多孔質の電
極基材の中を拡散して燃料電極4の触媒層へ供給される
。なお符号12は空気電極側の空気通路を示している。
この場合に隣接し合う単電池の相互間では、セパレート
板7が燃料通路11とを気通路12との間を隔Paし、
tた単電池内部の正なシ面域では%解質を含浸保持した
マトリックス1が燃料と電気の混触を耐圧している。一
方、先記のように各電極基材4,5f′i、反応ガスの
ガス拡散供給機能を持つようにガス透過性のある多孔質
相で作られており、かつ図示のように燃料通路11と空
気通路12とが互に直交し合っているために、このit
では電極暴利4,5について反応ガス通路と平行な左右
端、面を通じてガスリークが生じ、燃料と突気の混触が
生じる。またマトリックス1の周縁部からも電%質の洩
れが生じる。これを防ぐ手段−とじて従来では図示のよ
うに燃料電極およびマトリックスを含めた空気電極側の
周縁部にそれぞれシールを施して前記したガスリークお
よび電解質の洩れを防ぐようにしている。このシール構
造として、従来は例えばフッ素樹脂系のコート制で電極
の周縁部を破缶してシール被膜13を形成しているか、
この力量では電極先月の表面が多孔質であるために、コ
ート栃が電極九拐の基質内に浸透しでし址すなど、シー
ル被膜の形成には1難を伴う。しかもこのようにして形
成場れたシール被膜も長期使用の間には、電極基材に浸
透し/ヒコート月の溶媒および電池の反応ガス等にさら
されて変質劣化し、ついにはシール被膜にブローホール
が生じてノールイ幾能が喪失する恐れが十分める。さら
に加えて上記従来方式のシール構造では、シール被膜の
厚さを均一にすることが技術的に困姐であpl シール
被膜が厚過ぎると電極とマトリックスの密着力・不十分
となって電池の出力特性が低下し、逆に薄遇きる場合に
は、シール被膜強度が小さくなシ耐差圧性が低下するな
ど、そのシール性に十分な信頼性が得られない線点があ
る。また電極基材の端面のシール被膜の厚さが不揃いで
あると、セルスタック組立体の周面が凹凸になって第2
図で述べたマニホールド10が完全に密着できず、この
部分のシールが不完全になを不具合を招く。
〔発明の目的〕
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、従
来構造の欠点を除去して信頼性の高いシール性能が得ら
れ、しかも製作2組立も容易な燃料電池のシール構造を
提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
上記目的を達成するために、この発明は従来のシール被
膜に代えて、単電池と交互に積層されるセパレート板の
側線にその板面よシ起立して燃料あるいは空気電極、お
よびマトリックスの両サイドをカバーする反応ガス通路
と平行な隔壁部を形成するとともに、該隔壁部と単電池
との間にまたがってその内周域が単電池の一方の電極と
マトリックスとの間に介挿された額縁形状のシートシー
ルを挟着し、このシートシールによシミ極の周縁部にお
ける燃料雰囲気の領域と、空気雰囲気の領域との間を隔
離するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
第4図および第5図はこの発明の一実施例を示すもので
アシ、マずセパレート板7の上面および下面側の側線に
は互に向きを90度変えてそれぞれ2条の肉厚なリプ状
の隔壁部14.15が板面よシ起立して形成されている
。このうち上面側の隔壁部14は空気電極暴利5の両サ
イド七カバーするように空気通路12と平行な左右両側
面に沿ってその外側に形成され、かつその謄出高さ寸法
は電極基材を含む空気電極とマトリックスとの積層体厚
さと同じもしくは僅かに低く定めである。もう一方の下
面側の隔壁部15は、前記の隔壁部14と90度向きを
変えて、燃料電極基材4の両サイドをカバーするように
その側面に沿って形成されている。その膨出高さ寸法は
電極基材を含む燃料′tJL&の厚さ寸法に合わせて定
めである。更に単電池内にはマトリックス1とこれに対
面する燃料電極2との間に蚊、符号16で示す額縁形状
のシートシールが介挿挟着されている。このシートシー
ルは後述のように燃料ガスと空気との混触を阻止するシ
ール機能と併せて電気絶縁機能をもたはフッ素コムシー
トとポリテトラフルオロエチレンシートの複合材料のシ
ート、もしくは前記材料を薄い金属シートの面にコーテ
ィングしたシートとして作られたものが用いられる。そ
してこの額縁形状のシートシール16は第4図に明示さ
れているように、一方においてその内周域がマトリック
ス1の上面周縁部に当接し、かつ外周域がセパレート板
7の隔壁部14の上面に密着するように両者にまたがっ
て配置され、この上面に当接する燃料電極基材4ないし
は1段上の化バレート板の下面側の隔壁部15との間で
挾持されている。
さて、上記のようにシートシール16を互に対向し合う
電極間の周縁部とカス不透過性のセパレート板7の隔壁
部14.15にまたがって介挿挟着させた構造によれば
、第5図のように空気%Lt?の空気通路と平行な左右
側面は、セパレート板7の隔壁部14とシートシール1
6とによってマニホールド10内の燃料ガス空間並びに
燃料電極基材4との間が完全に隔離される。また同様に
燃料電極基材4の燃料通路と平行な左右両側面も、七ノ
くレート板の隔離15とシートシール16とによって空
気側の雰囲気と完全に隔離され、これによって燃料ガス
と空気と混触が確実に防止され、併せてセパレート板の
隔壁部14.15の電気的絶縁も行われる。しかも前記
のように作られたシートシール16は、従来のように電
極基材の表面に直接コーティングして被膜を形成したも
のと較べて、ブローホール発生の恐れがなく、かつ耐差
圧性も高く、厚さも均一である。更、にこのシートシー
ル16は、電極基材と隔壁のわずかな隙間を介して一方
の電極暴利の側面から他方の電極へ流れるガスを遮断す
るという効果を有する。したがって信頼の島いシール機
能が得られるし、単電池内での電極の密着状態も均一と
なるので電池の出力特性ヲtMつことも゛ないO更にセ
ルスタックの周側面にはシールが露呈せず、かつセパレ
ート板の外周面は機械加工も可能であることから、従来
のような局面の不揃い問題が解消し、マニホールドとの
間のシール性を十分高めることができる。しかもかかる
シートシール16は安価に製作、入手でき、かつセル内
の組込みも多くの工数を吸さずに簡単に実施できる。
第6図は先に示した実施例の応用実施例を示すものであ
り、この実施例では燃料ガスを各単電池に均等配分する
だめの燃料マニホールドが、ガスシール性等を考慮して
セルスタックの内部で上下に貫通ずる孔として構成され
ている。すなわち、図示のように燃料電極基材4の前後
端には、先の*流側で述べたセパレート板7を延長して
燃料マニホールド部17が形成され、この部分に燃料電
極基材4の燃料通路11と連通し合う上下方向に貫通し
たマニホールド孔18があけである。更に前記のマニホ
ールド孔18に対応してシートシール16の両端部分に
も切欠き窓19が開口されておシ、このシートシール1
6を介して上下に重なシ合うセパレート板7のマニホー
ルド部170積層面のシールと電気絶縁を行っている。
上記した各実施例はいずれも第1図に述べたリプ付電極
形を対象とした実施例を示したものであるが、第2図に
示したリプ付セパレータ形の燃料電池についても同様に
実施できる。第7図および第8図は第6図に対応するリ
プ付セパレータ形燃料電池の実施例を示すものであシ、
互に直交する燃料通路11および空気通路12を両面に
画成′したリプ付セパレート板8の側縁には先の実施例
と同様に隔壁部14.15が膨出形成されておシ、左右
の隔壁部14の間にはガス透過性の電極暴利を含む空気
′電極3とマトリックス1との積層体が、また隔壁部1
5の間にはガス透過性の電極幕開を含む燃料電極2がは
まり込み、さらに各単電池ごとにセパレート板8と単電
池6との間にまたがるように額縁形状のシートシール1
6が介挿されている。この実施例も先に示した各実施例
と同等なシール効果を奏することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたようにこの発明によれば、セパレート板の側
縁に電極基材の端面を側方からカバーする隔壁部を起立
形成するとともに、この隔壁部にまたがって単電池内の
燃料電極と空気電極との間に額縁形状のシートシールを
介挿挟着したことによシ、多孔性電極基材の周縁部での
燃料と空気との混触を確実に阻止し、しかも剛久性、耐
差圧性にも優れた信頼性の高いシール構造を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれリブ付を横形およびリブ
付セパレータ形単電池の分解斜視図、第3図は従来にお
ける燃料電池のシール構造を示す机成断面図、第4図お
よび第5図はそれぞれこの発明の一実施例の構成を示す
分解余1視図および一部の組立断面図、第6図および第
7図はこの発明応用実施例の構成分解斜視図、第8図は
第7図の部分断面図である。 1・・・・・・マトリックス、4・・・・・・燃料電極
基材、5・・・・・・空気電極基材、6・・・・・・単
電池、7,8・・・・・・セパレート板、11・・・・
・・燃料通路、12・・・・・・空気通路5.14..
15・・・・・・隔壁部、16・・・・・・シートシー
ル、17・・・・・・マニホールド部、18・・・・・
・マニホールドす1図 才2図 す3図 才4図 1/L 75図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)燃料電極および空気電極と、電解質を含浸保持する
    マトリックスとを要素体としてなる単電池をガス不透過
    性のセパレート板を介して積層し、かつ電極基材あるい
    はセパレート板に形成された燃料および空気の反応ガス
    通路を通じて各電極へ反応ガスを供給する燃料電池にお
    いて、前記セパレート板の反応ガス通路と平行な側縁に
    その板面よシ起立して単電池の要素体の両サイドをカバ
    ーする隔壁部を形成するとともに、該隔壁部と単電池と
    の間にまたがシその内周域を単電池の一方の電極とマト
    リックスとの間に介挿した額縁状の電気絶縁性シートシ
    ールを前記隔壁部の積層面で挟着して燃料側と空気側の
    間を隔離することを特徴とする燃料電池のシール構造。 2、特許請求の範囲第1項記載のシール構造において、
    シートシールがフッ素ゴムまたはポリテト、ラフルオロ
    エチレンの単−側斜、あるいはフッ素ゴムとポリテトラ
    フルオロエチレンとの複合拐料で作られたシートである
    ことを特徴とする燃料電池のシール構造。 3)特許請求の範囲第1現記に記載のシール構造におい
    て、シートシールが金属シート上にフッ素ゴムまたはポ
    リテトラフルオロエチレンの単一材料、あるいはフッ素
    ゴムとポリテトラフルオロエチレンの複合材料をコーチ
    インク゛したシートであることを特徴とする燃料電池の
    シール構造。 4)q!f許請求の範囲第1項に記載のシール構造にお
    いて、セパレート板の周端部に電池内部の反応ガス通路
    と連通して上下方向に共通するマニホールド穴を開口し
    、このマニホールド孔を通じて単電池へ反応ガスの供給
    を行うようにしたことを特徴とする燃料電池のシール構
    造。
JP58119304A 1983-06-30 1983-06-30 燃料電池 Granted JPS6010565A (ja)

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JPH0421988B2 JPH0421988B2 (ja) 1992-04-14

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61216252A (ja) * 1985-03-22 1986-09-25 Hitachi Ltd 燃料電池
JPS61243660A (ja) * 1985-04-19 1986-10-29 Hitachi Ltd 燃料電池
JPS61279069A (ja) * 1985-06-04 1986-12-09 Hitachi Ltd 燃料電池の構成方法
JPS6240170A (ja) * 1985-08-14 1987-02-21 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池のシ−ル構造
JPS63112768U (ja) * 1987-01-16 1988-07-20
US5178968A (en) * 1991-03-18 1993-01-12 International Fuel Cells Corporation Extruded fuel cell stack shunt current prevention arrangement
EP1333514A1 (de) * 2002-01-31 2003-08-06 SFC Smart Fuel Cell AG Dichtrahmen für Brennstoffzellenstacks
EP1808922A1 (en) * 2006-01-11 2007-07-18 Samsung SDI Co., Ltd. Fuel cell with sealing frame comprising contacts for measuring cell voltage

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57143570U (ja) * 1981-03-02 1982-09-09
JPS5844762A (ja) * 1981-04-24 1983-03-15 Nec Corp 高電圧相補形mosインバ−タアレイの集積構造

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57143570U (ja) * 1981-03-02 1982-09-09
JPS5844762A (ja) * 1981-04-24 1983-03-15 Nec Corp 高電圧相補形mosインバ−タアレイの集積構造

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61216252A (ja) * 1985-03-22 1986-09-25 Hitachi Ltd 燃料電池
JPS61243660A (ja) * 1985-04-19 1986-10-29 Hitachi Ltd 燃料電池
JPS61279069A (ja) * 1985-06-04 1986-12-09 Hitachi Ltd 燃料電池の構成方法
JPS6240170A (ja) * 1985-08-14 1987-02-21 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池のシ−ル構造
JPS63112768U (ja) * 1987-01-16 1988-07-20
US5178968A (en) * 1991-03-18 1993-01-12 International Fuel Cells Corporation Extruded fuel cell stack shunt current prevention arrangement
EP1333514A1 (de) * 2002-01-31 2003-08-06 SFC Smart Fuel Cell AG Dichtrahmen für Brennstoffzellenstacks
WO2003065486A1 (de) * 2002-01-31 2003-08-07 Sfc Smart Fuel Cell Ag Dichtrahmen für brennstoffzellenstacks
EP1808922A1 (en) * 2006-01-11 2007-07-18 Samsung SDI Co., Ltd. Fuel cell with sealing frame comprising contacts for measuring cell voltage

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