JPS61128475A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS61128475A JPS61128475A JP59249734A JP24973484A JPS61128475A JP S61128475 A JPS61128475 A JP S61128475A JP 59249734 A JP59249734 A JP 59249734A JP 24973484 A JP24973484 A JP 24973484A JP S61128475 A JPS61128475 A JP S61128475A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell stack
- fluorine resin
- manifold
- resin plate
- seal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
［発明の技術分野］
本発明は燃料電池に係り、特にセルスタックとその外周
面に配置された反応ガス給排用マニホルドとの間のシー
ル部の改良に関する。
面に配置された反応ガス給排用マニホルドとの間のシー
ル部の改良に関する。
［発明の技術的背景］
従来、燃料の有しているエネルギを直接電気エネルギに
変換する装置として、燃料電池が知られている。この燃
料電池は、通常電解質を挟んで１対の多孔質電極を配置
すると共に、一方の電極の背面に水素等の気体燃料を接
触させ、他方の電極の背面には空気等の気体酸化剤を接
触させて、この時に起こる電気化学反応を利用して両電
極間から電気エネルギを取り出すように構成したもので
ある。
変換する装置として、燃料電池が知られている。この燃
料電池は、通常電解質を挟んで１対の多孔質電極を配置
すると共に、一方の電極の背面に水素等の気体燃料を接
触させ、他方の電極の背面には空気等の気体酸化剤を接
触させて、この時に起こる電気化学反応を利用して両電
極間から電気エネルギを取り出すように構成したもので
ある。
第３図、第４図は燃料電池の概略構成を示すもので、図
中１は素電池である。この素電池１は、電解質として例
えばリン１１ （Ｈ３ＰＯ４）が含浸されたマトリクス
を中央にして、その両側に触媒が付加された炭素材より
なる２枚の多孔質電極を配置して形成されている。そし
て、この素電池の両電極の背面側にはインタコネクタ２
が配置され、素電池１とインタコネクタ２との間に液体
燃料及び流体酸化剤の流路が形成されている。
中１は素電池である。この素電池１は、電解質として例
えばリン１１ （Ｈ３ＰＯ４）が含浸されたマトリクス
を中央にして、その両側に触媒が付加された炭素材より
なる２枚の多孔質電極を配置して形成されている。そし
て、この素電池の両電極の背面側にはインタコネクタ２
が配置され、素電池１とインタコネクタ２との間に液体
燃料及び流体酸化剤の流路が形成されている。
このインクコネクタ２は、グラファイトと熱硬化性樹脂
との混合結着体よりなるリプ付きプレートである。この
ような素電池１とインタコネクタ２を組合せたものを１
つの単位電池とし、このような単位電池が複数個積層さ
れている。そしてその上部、下部に集電板３が配置され
、絶縁スペーサ４を介して締付板５が配置され、締付金
具等により締付けて角形状のセルスタック６が構成され
ている。このセルスタック６の外周面には流体流通口が
設けられ、その外周四面には、フッソ樹脂ゴムパツキン
等の絶縁性シールパツキン７を介して、反応ガスを供給
又は排出する金属製のマニホルド８が取付けられている
。これらのマニホルド８は、セルスタック６の外周面と
の間に反応ガス流路を形成しているものであり、シール
パツキン７はマニホルド８内の気密性を保持し、更にセ
ルスタック６とマニホルドとの間を電気的に絶縁して、
安全性及び防食性を保持するためのものである。
との混合結着体よりなるリプ付きプレートである。この
ような素電池１とインタコネクタ２を組合せたものを１
つの単位電池とし、このような単位電池が複数個積層さ
れている。そしてその上部、下部に集電板３が配置され
、絶縁スペーサ４を介して締付板５が配置され、締付金
具等により締付けて角形状のセルスタック６が構成され
ている。このセルスタック６の外周面には流体流通口が
設けられ、その外周四面には、フッソ樹脂ゴムパツキン
等の絶縁性シールパツキン７を介して、反応ガスを供給
又は排出する金属製のマニホルド８が取付けられている
。これらのマニホルド８は、セルスタック６の外周面と
の間に反応ガス流路を形成しているものであり、シール
パツキン７はマニホルド８内の気密性を保持し、更にセ
ルスタック６とマニホルドとの間を電気的に絶縁して、
安全性及び防食性を保持するためのものである。
第５図はマニホルド８の取付部を示すもので、マニホル
ド８の周縁部にはセルスタック６に対する取付端部９が
形成されている。また、この取付縁部９には、セルスタ
ック６に対向する面に１又は複数条（図では２条の場合
を例示している）の突起１０が形成され、その突起１０
をシールパツキン７に圧接させて気密性を高めるように
している。
ド８の周縁部にはセルスタック６に対する取付端部９が
形成されている。また、この取付縁部９には、セルスタ
ック６に対向する面に１又は複数条（図では２条の場合
を例示している）の突起１０が形成され、その突起１０
をシールパツキン７に圧接させて気密性を高めるように
している。
［背景技術の問題点］
このような燃料電池おいて、セルスタック６の操作温度
は１７０℃〜２００℃もの高温になる。
は１７０℃〜２００℃もの高温になる。
このときセルスタック６と金属製マニホルド８とは材質
の相違により熱膨張係数も異なるので、セルスタック６
とシールパツキン７との間、及びマニホルド８とシール
パツキン７との間では相互の熱膨張量の差異により摺合
するようになり、そのときの接触摩擦によりシールパツ
キンには亀裂等の劣化が生じるおそれがあった。また、
電力用大形燃料電池ともなるとセルスタック６の高さが
３ｍはどもあるため、セルスタック６と７ニホルド８と
の高さ方向の熱膨張量の差が２０〜４０ｍｍにも達する
と予想され、その結果、シールパツキン７がマニホルド
８の取付縁部から外れて気密性が損われてしまうおそれ
があった。
の相違により熱膨張係数も異なるので、セルスタック６
とシールパツキン７との間、及びマニホルド８とシール
パツキン７との間では相互の熱膨張量の差異により摺合
するようになり、そのときの接触摩擦によりシールパツ
キンには亀裂等の劣化が生じるおそれがあった。また、
電力用大形燃料電池ともなるとセルスタック６の高さが
３ｍはどもあるため、セルスタック６と７ニホルド８と
の高さ方向の熱膨張量の差が２０〜４０ｍｍにも達する
と予想され、その結果、シールパツキン７がマニホルド
８の取付縁部から外れて気密性が損われてしまうおそれ
があった。
一方、マニホルド８内の反応ガスがセルスタック６の内
部に流入して酸化剤と燃料とが混合することのないよう
に、セルスタック６の内部には窒素ガスが充填され、し
かもマニホルド内部より若干高圧にして反応ガスの流入
を防止するようにしている。従って、シールパツキン７
が劣化するとセルスタック６内の窒素ガスがマニホルド
８へ流出し、出力が低下したりシールパツキンを交換し
なければならない事態となり、更に燃料電池の寿命短縮
につながるおそれもあった。
部に流入して酸化剤と燃料とが混合することのないよう
に、セルスタック６の内部には窒素ガスが充填され、し
かもマニホルド内部より若干高圧にして反応ガスの流入
を防止するようにしている。従って、シールパツキン７
が劣化するとセルスタック６内の窒素ガスがマニホルド
８へ流出し、出力が低下したりシールパツキンを交換し
なければならない事態となり、更に燃料電池の寿命短縮
につながるおそれもあった。
［発明の目的］
本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
その目的は、セルスタックとマニホルドとの間の気密性
を維持し、高性能かつ長寿命で信頼性の＾い燃料電池を
提供することにある。
その目的は、セルスタックとマニホルドとの間の気密性
を維持し、高性能かつ長寿命で信頼性の＾い燃料電池を
提供することにある。
［発明の概要］
本発明の燃料電池は、セルスタックの外周面とマニホル
ドの周縁部との間にシールパツキンずれ ゝ防止用溝ま
たは突起を両面に有する硬質のフッソ樹脂板を配置し、
このフッソ樹脂系の両面にフッソ樹脂系のシールパツキ
ンを介挿してシール構造を三層構造したものである。こ
れによりセルスタックとマニホルドとの熱膨張差により
生ずる摺動を、フッソ樹脂板とこの両面のシールパツキ
ンとの間でのみ行わせるようにしたものである。
ドの周縁部との間にシールパツキンずれ ゝ防止用溝ま
たは突起を両面に有する硬質のフッソ樹脂板を配置し、
このフッソ樹脂系の両面にフッソ樹脂系のシールパツキ
ンを介挿してシール構造を三層構造したものである。こ
れによりセルスタックとマニホルドとの熱膨張差により
生ずる摺動を、フッソ樹脂板とこの両面のシールパツキ
ンとの間でのみ行わせるようにしたものである。
［発明の実施例］
第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中１０１は
素電池、インタコネクタ等を複数積層して形成された角
形状のセルスタックである。このセルスタック１０１の
外周四面には、耐熱性、耐食性、電気絶縁性に優れた無
端状のフッソ樹脂系シールパツキン１０２．１０３が、
両面に溝を有するフッソ樹脂板１０４を挟んで配置され
ている。
素電池、インタコネクタ等を複数積層して形成された角
形状のセルスタックである。このセルスタック１０１の
外周四面には、耐熱性、耐食性、電気絶縁性に優れた無
端状のフッソ樹脂系シールパツキン１０２．１０３が、
両面に溝を有するフッソ樹脂板１０４を挟んで配置され
ている。
このときフッソ樹脂板１０４の溝に、シールパツキンｊ
０２，１０３は充分に埋込まれている。このようにシー
ルパツキンとフッソ樹脂板とによる三層シール構造を介
して反応ガス供給用の金属性マニホルド１０５が配置さ
れて燃料電池が構成される。
０２，１０３は充分に埋込まれている。このようにシー
ルパツキンとフッソ樹脂板とによる三層シール構造を介
して反応ガス供給用の金属性マニホルド１０５が配置さ
れて燃料電池が構成される。
第２図は、第１図に示したセルスタック１０１とマニホ
ルド１０５との間のシール構造１０２〜１０４の詳細を
示すもので、セルスタック１０１に接するシールパツキ
ン１０２としては柔軟性のある例えばスポンジ状又はマ
シュマロ状のものが使用される。このシールパツキン１
０２には、フッソ樹脂板１０４に接する面にフッソ樹脂
板１０４の溝部に取合する係合突起１０６が予め形成さ
れている。一方、マニホルド１０５に接するシールパツ
キンも、セルスタック側と全く同様にフッソ樹脂板１０
４の溝部に嵌合する係合突起１０７が予め形成されてい
る。
ルド１０５との間のシール構造１０２〜１０４の詳細を
示すもので、セルスタック１０１に接するシールパツキ
ン１０２としては柔軟性のある例えばスポンジ状又はマ
シュマロ状のものが使用される。このシールパツキン１
０２には、フッソ樹脂板１０４に接する面にフッソ樹脂
板１０４の溝部に取合する係合突起１０６が予め形成さ
れている。一方、マニホルド１０５に接するシールパツ
キンも、セルスタック側と全く同様にフッソ樹脂板１０
４の溝部に嵌合する係合突起１０７が予め形成されてい
る。
このようにシール構造の一部に硬質のフッソ樹脂板を使
用するのは、マニホルド１０５が圧接した状態でセルス
タック１０１内のインタコネクタとの間に電気的な絶縁
間隔を確保すると共に、温度変化に伴ってシール構造の
圧縮力が変動しても、シール構造に永久変形が生じにく
くするためである。
用するのは、マニホルド１０５が圧接した状態でセルス
タック１０１内のインタコネクタとの間に電気的な絶縁
間隔を確保すると共に、温度変化に伴ってシール構造の
圧縮力が変動しても、シール構造に永久変形が生じにく
くするためである。
以上の構成によれば、シールパツキン１０２と１０３と
に挟まれるフッソ樹脂板１０４にパツキン位置ずれ防止
用溝が設けられ、この溝部にシールパツキン１０２及び
１０３の係合突起１０６及び１０７を嵌合させているの
で、シールパツキン１０２及び１０３の位置ずれは生じ
ない・。もちろんセルスタック１０１とシールパツキン
１０２、シールパツキン１０３とマニホルド１０５の気
密性は充分に保たれると共に、特にシールパツキン１０
２や１０３とフッソ樹脂板１０４との間の気密性は突起
と溝による嵌合のため高度に保持される。
に挟まれるフッソ樹脂板１０４にパツキン位置ずれ防止
用溝が設けられ、この溝部にシールパツキン１０２及び
１０３の係合突起１０６及び１０７を嵌合させているの
で、シールパツキン１０２及び１０３の位置ずれは生じ
ない・。もちろんセルスタック１０１とシールパツキン
１０２、シールパツキン１０３とマニホルド１０５の気
密性は充分に保たれると共に、特にシールパツキン１０
２や１０３とフッソ樹脂板１０４との間の気密性は突起
と溝による嵌合のため高度に保持される。
従って、セルスタック１０１とマニホルド１０５との熱
膨張量の差異によりシールパツキン１０２．１０３はこ
れらの間に挟まれたフッソ樹脂板の面で摺動することに
なるが、シールパツキン１０２．１０３はフッソ樹脂系
であるため、フッソ樹脂板１０４との摺動はきわめて円
滑に行なわれる。そしてこの摺動は密着状態で行なわれ
るので気密性が損われることはなく、まして、亀裂等の
劣化が生じることはない。またセルスタック１０１及び
シールパツキン１０２との間、マニホルド１０５及びシ
ールパツキン１０３との間にもそれぞれの熱膨張量の差
異があるが、これらの差異はシールパツキン１０２．１
０３の弾性によりそれぞれ吸収されるので問題はない。
膨張量の差異によりシールパツキン１０２．１０３はこ
れらの間に挟まれたフッソ樹脂板の面で摺動することに
なるが、シールパツキン１０２．１０３はフッソ樹脂系
であるため、フッソ樹脂板１０４との摺動はきわめて円
滑に行なわれる。そしてこの摺動は密着状態で行なわれ
るので気密性が損われることはなく、まして、亀裂等の
劣化が生じることはない。またセルスタック１０１及び
シールパツキン１０２との間、マニホルド１０５及びシ
ールパツキン１０３との間にもそれぞれの熱膨張量の差
異があるが、これらの差異はシールパツキン１０２．１
０３の弾性によりそれぞれ吸収されるので問題はない。
更にシールパツキン１０２や１０３のパツキン位置ずれ
防止のための溝をセルスタック１０１やマニホルド１０
５に設けることも考えられるが、本発明のようにシール
パツキン１０２及び１０３に介装するフッソ樹脂板にパ
ツキン位置ずれ防止用溝を設ければ溝加工の点からはる
かに容易となる。
防止のための溝をセルスタック１０１やマニホルド１０
５に設けることも考えられるが、本発明のようにシール
パツキン１０２及び１０３に介装するフッソ樹脂板にパ
ツキン位置ずれ防止用溝を設ければ溝加工の点からはる
かに容易となる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、硬質のフッソ樹脂板に溝の代りに突起を設け、シール
パツキン側に溝状の係合部を設けることも可能である。
、硬質のフッソ樹脂板に溝の代りに突起を設け、シール
パツキン側に溝状の係合部を設けることも可能である。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、セルスタックとマニホル
ドとの間にシールパツキン位置ずれ防止用溝を両面に有
する硬質のフッソ樹脂板を挟み込み、このフッソ樹脂板
の両面の溝又は突起に嵌合する係合部を持ったシールパ
ツキンによる三層シール構造としたことにより、セルス
タック側とシールパツキンとマニホルド側のシールパツ
キンはそれぞれフッソ樹脂板の両面でのみ摺動すること
になり、セルスタックとマニホルドとの気密性を維持す
ることができ、高性能かつ長寿命で信頼性の高い燃料電
池を提供することができる。
ドとの間にシールパツキン位置ずれ防止用溝を両面に有
する硬質のフッソ樹脂板を挟み込み、このフッソ樹脂板
の両面の溝又は突起に嵌合する係合部を持ったシールパ
ツキンによる三層シール構造としたことにより、セルス
タック側とシールパツキンとマニホルド側のシールパツ
キンはそれぞれフッソ樹脂板の両面でのみ摺動すること
になり、セルスタックとマニホルドとの気密性を維持す
ることができ、高性能かつ長寿命で信頼性の高い燃料電
池を提供することができる。
第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は燃料電池の平面図、第２図はセルスタックと７ニ
ホルドとの間のシール部を示す横断面図である。第３図
ないし第５図は従来例を示すもので、第３図は縦断面図
、第４図は平面図、第５図はセルスタックとマニホルド
との間のシール部を示す横断面図である。 １・・・素電池、２・・・インタコネクタ、３・・・集
電板、４・・・絶縁スペーサ、５・・・締付板、６．１
０１・・・セルスタック、７，１０２，１０３・・・シ
ールパツキン、１０４・・・フッソ樹脂板、１ｏ５・・
・マニホルド、１０６．１０７・’Ｓ起。 （７３１υ代理人 弁理士 間近 憲佑（外１名）第１
図 ｊ１２図 第３図 第 ４１１ 第５図
１図は燃料電池の平面図、第２図はセルスタックと７ニ
ホルドとの間のシール部を示す横断面図である。第３図
ないし第５図は従来例を示すもので、第３図は縦断面図
、第４図は平面図、第５図はセルスタックとマニホルド
との間のシール部を示す横断面図である。 １・・・素電池、２・・・インタコネクタ、３・・・集
電板、４・・・絶縁スペーサ、５・・・締付板、６．１
０１・・・セルスタック、７，１０２，１０３・・・シ
ールパツキン、１０４・・・フッソ樹脂板、１ｏ５・・
・マニホルド、１０６．１０７・’Ｓ起。 （７３１υ代理人 弁理士 間近 憲佑（外１名）第１
図 ｊ１２図 第３図 第 ４１１ 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 素電池、インタコネクタ等を複数積層して形成された角
柱状のセルスタックと、このセルスタックの外周四面に
それぞれシールパッキンを介して配置すると共に、前記
セルスタックの外周面との間に反応ガス流路を形成した
４個の反応ガス給排用マニホルドを有する燃料電池にお
いて、 前記マニホルドの周縁部と前記セルスタックの外周面と
の間に、両面に溝又は突起を有する無端状の硬質フッソ
樹脂板と、このフッソ樹脂板の両面にそれぞれ前記溝又
は突起に嵌合する係合部を有する無端状のフッソ樹脂系
シールパッキンを配置して、三層シール構造を形成した
ことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59249734A JPS61128475A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59249734A JPS61128475A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128475A true JPS61128475A (ja) | 1986-06-16 |
Family
ID=17197408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59249734A Pending JPS61128475A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61128475A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008133256A1 (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池スタックの締結構造 |
-
1984
- 1984-11-28 JP JP59249734A patent/JPS61128475A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008133256A1 (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池スタックの締結構造 |
| JP2008269936A (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Toyota Motor Corp | 燃料電池スタック |
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