JPS617572A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPS617572A
JPS617572A JP59126953A JP12695384A JPS617572A JP S617572 A JPS617572 A JP S617572A JP 59126953 A JP59126953 A JP 59126953A JP 12695384 A JP12695384 A JP 12695384A JP S617572 A JPS617572 A JP S617572A
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JP
Japan
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sealing material
manifold
sealing
fuel cell
seal
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JP59126953A
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Osamu Yamamoto
修 山本
Koji Suzuki
弘二 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • 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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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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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、単位電池を柱状に積層した燃料電池積層体
の側面から燃料ガスおよび酸化ガスからなる反応ガスを
給気、排気するマニホールド蓋の開口フランジ面と、前
記電池積層体との間ζこ介装される燃料電池のマニホー
ルドシール材に関する。
〔従来技術とその問題点〕
燃料電池において電池積層体の側面tこ燃料ガスおよび
酸化ガスを互いに直交する方向に給気、排気するためマ
ニホールドが前記側面の四方に取付けられる。電池積層
体の側面に施されたシール層とマニホールド蓋の開口フ
ランジ面との間からの漏洩は、燃料電池の効率低下およ
び燃料ガス中の水素と酸化ガス中の酸素との爆発的反応
を誘起するので、電池積層体のシール層とマニホールド
蓋の開口フランジ面との間に漏洩を防止するシール構造
が必要であり、従来このためにパツキンを介装したシー
ル構造がとられて来た。以下従来技術について図面を用
いて説明する。第6図は燃料電池の分解斜視図、第7図
は平面図である。
第6図において、単位電池を柱状に積層した燃料電池積
層体1の側面には、酸化ガスの給気用マニホールド2と
排気用マニホールド3とが電池積層体1の対向する側面
に、またこれと直角方向の側面には燃料ガスの給気用マ
ニホールド4と排気用マニホールド5とが配置されてい
る。電池積層体1化は矢印A、B方向に設けられた複数
列の溝と、これに直角方向の矢印C,D方向に設けられ
た複数列の溝があり、矢印A、B方向に流れる酸化ガス
と矢印C,D方向に流れる燃料ガスとが単位電池内で電
気化学反応をして電気を発生させる。
上記マニホールド2.’3. 4. 5には、第2図に
示すようにそれぞれ酸化ガスの入口管2a、出口管3a
および燃料ガスの入口管4a、 出口管5aが取付けら
れている。第7図において、酸化ガスの給気、排気マニ
ホールド2.3および燃料ガスの給気、排気マニホール
ド4.5のマニホールド蓋の開口フランジ面と、電池積
層体1のシール層の施されたそれぞれの周縁部の側面と
の間にハ、パツキンが介装されており、マニホールド蓋
と電池積層体1とは図示されていない締付部材で締付け
られる。
燃料電池の運転時には酸化ガスは入口管2aより入り、
マニホールド2.電池積層体1.マニホールド3および
出口管3aを経由して排出される。
一方、燃料ガスは入口管4aより入り、マニホールド4
.電池積層体1.マニホールド5および出口管5aを経
由して排出される。従ってマニホールド蓋の開口フラン
ジ面と電池積層体の側面に施されたシール層との接合部
からこれらの反応ガスが漏洩しないよう防止する必要が
ある。
・ このような要求に対する従来の問題点は、マニホー
ルド吉シールされなければならない積層体の表面が積層
体側々の構成要素を製造する際に生じる公差、およびこ
れらの構成要素を組立てる際に生じる公差のため0.1
 =0.3cm程度の不連続部を有していることである
。したがってかかる用途へのシール材は、この程雇の不
連続面にも十分適合し得るものでなければならず、21
0 ’Cの温度においても電池の作動寿命の期間、シー
ル性を保持しなければならない、更に電池積層体構造の
簡素化及びコスト低減のために、シール材料は低圧縮力
にて気密性を維持できること、およびシール施工が容易
であることが望才しい。
このため従来のシール構造では、例えば第8図に示すよ
うにフッ素ゴムの水性塗料を積層体側面の不連続面に塗
布し、さらにこの上から平板状のゴムパツキン8を当て
てシールをしていた。しかしながらこの構造では、まず
フッ素系ゴムの塗布があり、この作業釦かなりの時間を
要していた。
またこの下地処理の不具合により不連続の凸凹が残って
いる場合、平板ゴムパツキン8の弾性では充分起伏を吸
収できずシールが確保できない虞れがあった。また第9
図に示すように、市販されているテトラフルオロエチレ
ンの押出し可能なロープ状シール材13を直接電池積層
体とマニホールドとの間に介装するものもあるが、テト
ラフルオロエチレンのみからなるシール材では硬すぎる
ために3〜101wf/d  の低い締付は圧では充分
なシール能力が得られなかった。
〔発明の目的〕
本発明は上述のような従来技術における問題点を解決し
て、低い締付圧で積層燃料電池側面の不連続面を吸収で
き、しかもシール施工の容易な信頼性の高いマニホール
ドシール材を得ることを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明によれば上述の目的は、ポリテトラフルオロエチ
レン100重量部に対し、分子量が5000以下のフッ
素系ゴム30〜80重量部添加したシール材を帯状また
はロープ状に成形することにより、達成される。フッ素
系ゴムの含有量は、本シール材のシール性を左右する重
要なものであるが、電池積層体側面の組立公差iこよる
不連続面0.1〜0.3cIILを吸収するには、分子
量が5000以下のフッ素系ゴムを30〜80重量部添
加するのが最適である。また本発明のシール材はこのよ
うな素材構成であるため、塑性変形を容易に起こし伸展
性がよい、そのために低締付圧にて十分なシール性が得
られる。
〔発明の実施例〕  ゛ 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第1図ないし第5図は本発明の実施例を示し、第6図な
いし第9図と同一の部分には同一の番号が付されている
。成形可能なシール材は、まずある配向性を持ったポリ
テトラフルオロエチレン(以下PTFEという)の微小
片100重量部に対し、分子量5000以下のフッ素ゴ
ムを30〜80重量部添加し、混線後ペースト押出しに
て成形する。
フッ素ゴムの量は、電池積層体側面の組立公差による不
連続面0.1〜0.312の場合は、30〜80重量部
がよく、その4町度は40〜5oを示す。フッ素ゴムの
量は添加量が増えるに従いイ固度が増えて柔らかくなり
、シール施工は容易になるが、低分子量のフッ素ゴムは
210℃付近で数チの加熱減量があるため、多量に添加
するこ(!:はシール寿命を縮めることになる。また締
付荷重の耐圧力が低下したり、不整合のスキマから外部
へ洩出したりしてシール能力が低下する。逆にフッ素ゴ
ムを30重量部以下にすると従来より問題となっている
ように初期的シールが得られない。次にこのようなシー
ル剤を電池積層体の側面とマニホールドとの間に介装し
た際の好昧しい実施例構造を説明する。
第1図は、マニホールドシール部の断面を示す。
また第2図は第1図のZ−Z断面を示す、1値電池積層
体であり、マニホールドフランジ面7には  ゛シール
部に相当する部分に半円形の溝15が加工され、その溝
15にシール材16がセットされ3〜104f /cI
Iで不整合面10に圧接されている。このため、シール
材16はフランジ面7の肩17にて外部へ伸展していく
ことが防止される。溝15は半円形に限らず、四角、三
角形でも適用可能である。さらにより効果的に外部への
伸展を防止する構成を第3図に示す、この構成では、第
1図の構成に加え、シール材10が外部へ伸展していく
のをより防止するためにマニホールドフランジ面7の溝
15の両側iこ溝18を設け、その溝には市販のPTF
Eのロープ状のシール材19を充填している。シール材
19はガスシール性を必要としないが適当な歪を有し伸
展性の少ないものがよい。
このようにシール面に溝を設けることにより、シール材
の長期的な塑性変形を低減することができる。
更に他の実施例として電池のメンテナンスを考慮した場
合の構造を第4図に示す。すなわち、電池積層体lとマ
ニホールド2,3.4または5は脱着が容易であること
が好ましい、このため、まf 積層体’lのマニホール
ドシール部lこシール材16を10kff/c++lで
圧接し充分ζこ積層体1の不整合面に馴染ませた後、板
厚が0.1−0.2 mの枠状にしたフッ素樹脂シート
20を貼付ける。マニホールド7側にも同様にシール材
16および枠状フッ素樹脂シート20を10kff/d
でマニホールドに圧接する。シール面21.22は予め
面出しされているのでかなりの平相度があり、そのまま
互いに圧接するのみでシールが可能となる。フッ素樹脂
シート20は非接着性であるため容易に脱着できる。ま
たシール面21.22との間にPTFEの多孔性シート
(例えば日東電気工業社製商品名シールテープ等)を挟
んでシールすることもできる。
第5図は電池積層体lとマニホールドフランジ7との間
に絶縁板を介してシール材16をシール部の不整合面1
0に圧接する構造である。絶縁板24は前述したと同様
にシール材16のはり出し現象を防止するために、凹形
状をしたものがよい。
7ランジ7とのシールは、絶縁板24の材質をフッ素系
ゴムを用いれば容易にシールすることができる。
また、絶縁板24を弾性体で構成するとシール材16を
より効果的に圧接することができる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、電池
積層体の側面に適度な柔軟性を有するシール材を配置し
て積層電池とマニホールド間のシールを行う構成とした
ので、低締付圧にて高いシール性が得られ、シール施工
コストが安価にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例の断面図、第2図は第1図の
z−zlir面である電池積層体側面の断面図、第3図
、第4図、第5図はこの発明の異なる実施例の断面図、
第6図は燃料電池の分解斜視図、第7図は燃料電池の平
面図、第8図、第9図は従来のマニホールドシール構造
の断面図である。 1;燃料電池積層体、7;マニホールドフランジ面、1
5:溝、16;シール材。 才1図 12図 才3図 寸4図 才5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電池積層体の側面とマニホールドとの間にシール材を介
    装し、このシール材を3〜10kgf/cm^2の締付
    圧にて挟持してなる燃料電池において、前記シール材は
    ポリテトラフルオロエチレン100重量部に対し、分子
    量が5000以下のフッ素系ゴムを30〜80重量部添
    加してなる混合物を帯状またはロープ状に成形してなる
    ことを特徴とする燃料電池のマニホールドシール材。
JP59126953A 1984-06-20 1984-06-20 燃料電池 Granted JPS617572A (ja)

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JPS617572A true JPS617572A (ja) 1986-01-14
JPH0450712B2 JPH0450712B2 (ja) 1992-08-17

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