JPS62139271A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JPS62139271A
JPS62139271A JP60279984A JP27998485A JPS62139271A JP S62139271 A JPS62139271 A JP S62139271A JP 60279984 A JP60279984 A JP 60279984A JP 27998485 A JP27998485 A JP 27998485A JP S62139271 A JPS62139271 A JP S62139271A
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JP
Japan
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unit
plate
battery
stacked
fuel cell
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JP60279984A
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Japanese (ja)
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Hidekazu Fujimura
秀和 藤村
Shoji Ito
昌治 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62139271A publication Critical patent/JPS62139271A/en
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • HELECTRICITY
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Abstract

PURPOSE:To surely prevent leakage of electrolyte and reaction gas by joining one separator in a unit cell to the other separator faced each other to independently form a unit cell, and stacking a plurality of these unit cells. CONSTITUTION:A unit cell is stacked on an outer wall plate 13 so as to come in contact with plate 13 to constitute a fuel cell stack. The circumference of the unit cell is covered with a sealing member 12 to shut out an oxidizing agent gas passage 4 from the outside. The sealing member 12 having internal manifold is in contact with a square frame 5 and the oxidizing agent side outer wall plate 13. In the unit, cell, the sealing member 12, a square frame 5, and the outer wall plate 3 are united. When an electrolyte plate is baked, a gap exists between an oxidizing agent side sealing member 12A and a fuel gasside sealing member 12B, and these members are strongly bonded except for a region 10. Unit cells are stacked and compressed in a stacked direction to reduce contact resistance between unit cells and increase gas sealing ability.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融塩を電解質とする燃料電池に係り、特に
単位電池が個々、独立に構成され、この単位電池が複数
個積層されて電池スタックが構成してなる燃料電池に関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fuel cell using molten salt as an electrolyte, and in particular, to a fuel cell in which unit cells are individually and independently constructed, and a plurality of unit cells are stacked to form a battery. The present invention relates to a fuel cell constituted by a stack.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の溶融炭酸塩型燃料電池は、全体斜視図を示す第2
図、平面図を示す第3図、および断面図を示す第4図の
如くアノード電極6、カソード電極2、電解質板1、セ
パレータ34の個々の電池要素から構成されている(例
えば日立評論第66巻第2号第59頁)。電解質板1に
は溶融炭酸塩が含浸されており、この電解質板1をアノ
ード電極6およびカソード電極2で挾持している。電解
質板1を挾持してなるアノード電極6およびカソード電
極2は、それぞれ集電板(図示せず)を介してセパレー
タ34に密着されている。すなわち、セパレータ34は
アノード電極6およびカソード電極2を挾持するように
なっている。セパレータと各電極との間には、反応ガス
(酸化剤ガス4またはアノードガス8)を流通させるた
めのガス流路溝33が形成されている。このセパレータ
34で挾持された電解質板1および各電極、さらには集
電板からなる単位電池が構成される。単位電池には、各
ガス流路溝に反応ガスを導くためのガス供給孔9が設け
られている。
A conventional molten carbonate fuel cell is shown in the second figure, which shows an overall perspective view.
As shown in FIG. 3, which shows a plan view, and FIG. 4, which shows a cross-sectional view, it is composed of individual battery elements such as an anode electrode 6, a cathode electrode 2, an electrolyte plate 1, and a separator 34 (for example, Hitachi Hyoron No. 66 Volume 2, No. 59). The electrolyte plate 1 is impregnated with molten carbonate, and is sandwiched between an anode electrode 6 and a cathode electrode 2. The anode electrode 6 and the cathode electrode 2, which sandwich the electrolyte plate 1, are each closely attached to a separator 34 via a current collector plate (not shown). That is, the separator 34 is configured to sandwich the anode electrode 6 and the cathode electrode 2. A gas flow groove 33 is formed between the separator and each electrode to allow a reactive gas (oxidant gas 4 or anode gas 8) to flow therethrough. A unit battery is constituted by the electrolyte plate 1 held between the separators 34, each electrode, and a current collector plate. The unit cell is provided with a gas supply hole 9 for guiding a reactive gas to each gas flow groove.

電池スタック構成時には、各単位電池を複数個積層し、
上下から端板にて電池スタックを固定する。
When configuring a battery stack, multiple unit batteries are stacked,
Fix the battery stack with end plates from above and below.

上記電解質板とセパレータとの接触点には、ウェットシ
ールがなされている。そのために電解質板の必要面積は
、セパレータとほぼ同じ程度となっている。ウェットシ
ールは、マニホールド用の孔9の部分で行なわれる。
A wet seal is provided at the contact point between the electrolyte plate and the separator. Therefore, the required area of the electrolyte plate is approximately the same as that of the separator. Wet sealing is performed at the manifold hole 9.

ウェットシールは、単位電池が全部積層された時点で電
池スタックを加熱し、溶融炭酸塩である電解質を溶融さ
せることにより行う。このウェットシールにより反応ガ
スのリークを防止できる。
Wet sealing is performed by heating the battery stack when all unit batteries are stacked to melt the electrolyte, which is molten carbonate. This wet seal can prevent leakage of reaction gas.

ウェットシールの際の加熱時には、ウェットシール性能
を上げるため、電解質の漏れをなくすため。
To improve wet sealing performance and eliminate electrolyte leakage during heating during wet sealing.

その他に電極と集電板やセパレータ間の接触抵抗を良好
なものとするために、時間をかけて電池スタックに垂直
方向の荷重を加えている。この荷重は、一定の条件の下
に制御しながら行われる。例えば電極板や電解質板の割
れを防止するため等である。
In addition, in order to improve the contact resistance between the electrodes, current collector plates, and separators, a vertical load is applied to the battery stack over time. This loading is carried out in a controlled manner under certain conditions. For example, this is to prevent cracking of the electrode plate or electrolyte plate.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

現在のウェットシール技術では、このウェットシール部
50の面積を十分に確保しないと、シール性能が満足さ
れないことになる。したがって、内部マニホールド型燃
料電池では、電解質板面積が有効発電面積109の約1
.5倍にもなっている。したがって、燃料電池の大出力
化を図ろうとすると、勢い電解質板の面積を大きくしな
ければならない。このことは、電解質板製造時の乾燥焼
結時における大型電解質板に反りや割れが発生するおそ
れがある。
In the current wet seal technology, unless a sufficient area of the wet seal portion 50 is secured, the sealing performance will not be satisfied. Therefore, in an internal manifold type fuel cell, the electrolyte plate area is approximately 1 of the effective power generation area 109.
.. It has increased five times. Therefore, in order to increase the output of the fuel cell, the area of the electrolyte plate must be increased. This may cause warping or cracking in the large electrolyte plate during drying and sintering during manufacture of the electrolyte plate.

電解質板の割れが生じると、その電解質板を電池要素と
して使用することができない。一方、電解質板の反りは
、電池要素を積層した場合に大きな問題となる。第3図
のA−A’断面を第5図に示し、その問題について詳説
する。電解質板]、の両側にアノード電極6、カソード
電極2が設置さく4) れ、それをセパレータ34が両側から押え付けるように
なっている。この基本構造が順次繰り返され、積層電池
が構成される。ところが、この構造かられかるように、
電解質板1に反りが発生し、電極の厚さが均一でない場
合には、後述のような状態が電池構造に発生し、問題で
ある。
If an electrolyte plate cracks, it cannot be used as a battery element. On the other hand, warping of the electrolyte plate becomes a big problem when battery elements are stacked. FIG. 5 shows a cross section taken along the line AA' in FIG. 3, and the problem will be explained in detail. An anode electrode 6 and a cathode electrode 2 are installed on both sides of the electrolyte plate 4), and separators 34 press them from both sides. This basic structure is repeated in sequence to form a stacked battery. However, as you can see from this structure,
If warpage occurs in the electrolyte plate 1 and the thickness of the electrodes is not uniform, a situation as described below will occur in the battery structure, which is a problem.

第5図(A)は、電解質板1の反りと電極2゜6の厚さ
とから電解質板1と電極2,6との間にギヤツブへ菖が
発生した場合を示している。この状態では、セパレータ
端部のウェットシール部50において、セパレータ34
と電解質板1とが接触し、良好なシール性能が得られる
。しかし電極と電解質板との発電に有効な接触面積が減
少し、電解液の漏れ特性が低下することから、出力低下
をもたらす。一方、第4図(B)では、ウェットシール
部50でセパレータ34と電解質板1との間にギヤツブ
へ2が発生した場合を示す。この場合には、電極2,6
と電解質板1との接触は問題がなく、電池性能は良好と
なる。しかし、シール性能が低下し、燃料がシール部5
0から電池外へ漏れ、電池運転が継続不可能となる。
FIG. 5(A) shows a case where an irises are generated in the gear between the electrolyte plate 1 and the electrodes 2 and 6 due to the warpage of the electrolyte plate 1 and the thickness of the electrode 2.6. In this state, the separator 34 is
and the electrolyte plate 1 come into contact with each other, resulting in good sealing performance. However, the effective contact area for power generation between the electrode and the electrolyte plate is reduced, and the leakage characteristics of the electrolyte are reduced, resulting in a decrease in output. On the other hand, FIG. 4(B) shows a case where 2 occurs in the gear between the separator 34 and the electrolyte plate 1 in the wet seal portion 50. In this case, electrodes 2, 6
There is no problem in the contact between the battery and the electrolyte plate 1, and the battery performance is good. However, the sealing performance deteriorates and the fuel leaks into the seal part 5.
0 leaks out of the battery, making it impossible for battery operation to continue.

このように従来のウェットシール方式を有する燃料電池
では、電解質板の反りや電極の厚さ不均一等の寸法精度
の不良による電解質板と電極あるいは電解質板とシール
部材であるセパレータとのギャップが発生しやすく、か
つ発生した場合には有効な対策を講じることができずに
、非常に信頼性に欠けたものとなっていた。
As described above, in fuel cells that use the conventional wet seal method, gaps occur between the electrolyte plate and the electrode or between the electrolyte plate and the separator, which is a sealing member, due to poor dimensional accuracy such as warping of the electrolyte plate or uneven electrode thickness. However, in the event of an occurrence, it was not possible to take effective countermeasures, resulting in a very unreliable system.

その他にも次のような問題がある。すなわち、複数の単
位電池を積み重ねて電池スタックが構成された状態で、
ウェットシール部を形成するための加熱や加圧を行うこ
とは、技術的に相当困難である。これは、一度に多数の
単位電池のガスシール特性や濡れ特性、接触抵抗の改善
を高温下という厳しい条件の中で一度に達成しなければ
ならないことによるものである。したがって、電池スタ
ックの信頼性は十分なものとなっていない、しかも、電
池スタックの極く一部の単位セルに不良状態が発生した
場合には、積層電池全体の交換が必要となる。この結果
、大出力な産業用発電プラントに燃料電池を使用するこ
とを考えると、当然にメンテナンスの大幅な困難を生ず
ることに通じるものである。また、実用面からみても、
さらに発電コストの面からみても、メンテナンスのしや
すさは解決していかなければならない問題である。
There are other problems as well: In other words, when a battery stack is constructed by stacking multiple unit batteries,
It is technically quite difficult to apply heat and pressure to form a wet seal. This is due to the fact that the gas sealing properties, wetting properties, and contact resistance of many unit cells must be improved all at once under severe conditions such as high temperatures. Therefore, the reliability of the battery stack is not sufficient, and if a defective state occurs in a small number of unit cells in the battery stack, the entire stacked battery must be replaced. As a result, when considering the use of fuel cells in high-output industrial power plants, this naturally leads to significant maintenance difficulties. Also, from a practical point of view,
Furthermore, from the perspective of power generation costs, ease of maintenance is an issue that must be resolved.

上記問題点を解決するために、本発明は、電解液および
反応ガスの漏れを防止し、かつメンテナンスに優れ、高
積層化に際して信頼性の高い燃料電池を提供することを
目的とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a fuel cell that prevents leakage of electrolyte solution and reaction gas, is easy to maintain, and is highly reliable when stacked to a high degree.

〔問題点を解決するための実質的手段〕上記目的を達成
するために、本発明は、電解質板を挾持して相対向配置
された電解板と、当該電極板および電解質板を挾持して
相対向配置され、前記各電極板との間で反応ガス流路を
形成するセパレータとからなる単位電池の複数個を積層
してなる燃料電池において、前記単位電池を構成するセ
パレータの一方は、対向配置された他方のセパレータと
絶縁接合されることにより、前記単位電池が独立に構成
され、当該独立に構成された単位電池の複数個が積層さ
れてなることを特徴とする燃料電池である。
[Substantive Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides electrolytic plates that are arranged opposite to each other with an electrolyte plate sandwiched between them, and electrolytic plates that are arranged opposite to each other by sandwiching an electrolyte plate, and In a fuel cell formed by stacking a plurality of unit cells, each of which includes a separator arranged facing each other and forming a reaction gas flow path between each of the electrode plates, one of the separators constituting the unit cell is arranged facing each other. The fuel cell is characterized in that the unit cells are independently configured by being insulatively joined to the other separator, and a plurality of the independently configured unit cells are stacked.

〔作用〕[Effect]

上記本発明の構成において、電解質板の焼成時、電解質
板、電極板、セパレータを組み合わせて単位電池を個々
独立に構成でき、さらに従来の電解質板のウェットシー
ル部を絶縁接合、例えばセラミック接合で構成でき、セ
パレータとセパレータとがドライシールされる。したが
って、電極、電解質板の形状個体差をドライシール部で
吸収できるようになるため、反応ガスや電解質のシール
特性の良好な単位電池が一個一個独立に得られる。
In the above structure of the present invention, when the electrolyte plate is fired, the electrolyte plate, electrode plate, and separator can be combined to form a unit battery individually, and the conventional wet seal part of the electrolyte plate is formed by insulating bonding, for example, ceramic bonding. The separators are dry sealed. Therefore, individual differences in the shapes of the electrodes and electrolyte plates can be absorbed by the dry seal portion, so that unit cells with good sealing properties for reactant gas and electrolyte can be independently obtained.

このような単位電池を積層して燃料電池スタックが構成
されるので、その一部の単位電池に不良が発生した場合
には、この単位電池のみを取り換えることにより燃料電
池全体のメンテナンスを行うことが可能となる。
Since a fuel cell stack is constructed by stacking such unit cells, if a defect occurs in one of the unit cells, maintenance of the entire fuel cell can be performed by replacing only this unit cell. It becomes possible.

さらに、ウェットシールにより反応ガスのリーク等を防
止するのではなく、ドライシールを用いているために、
燃料電池のウェットシール時の加重負荷を避けることが
できる。したがって、電解響板や電極板の割れを防止す
ることができる。
Furthermore, since a dry seal is used instead of a wet seal to prevent reaction gas leaks,
It is possible to avoid heavy loads during wet sealing of fuel cells. Therefore, cracking of the electrolytic soundboard and electrode plates can be prevented.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明に係る燃料電池の好ましい各種実施例を添
付図面に従って説明する。第1図にその断面構成図を示
す。
Next, various preferred embodiments of the fuel cell according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows its cross-sectional configuration.

第1図において、電解質板1を挾んで酸化剤側のカソー
ド電極2および燃料側のアノード電極6が密着している
。さらに、それら電極の外側に、集電板3,7が電極に
密着している。この集電板3.7の外側には、酸化剤、
燃料ガスが流れる流路を形成するための矩形の薄板(短
形枠)5゜15がそれぞれ直交して当該集電板3,7に
接している。その矩形枠5,15はセパレータとしての
機能を有するものである。
In FIG. 1, a cathode electrode 2 on the oxidizer side and an anode electrode 6 on the fuel side are in close contact with each other with an electrolyte plate 1 in between. Furthermore, current collector plates 3 and 7 are in close contact with the electrodes on the outside of the electrodes. On the outside of this current collector plate 3.7, an oxidizing agent,
Rectangular thin plates (rectangular frames) 5.degree. 15 for forming flow paths through which fuel gas flows are orthogonal to each other and in contact with the current collector plates 3 and 7, respectively. The rectangular frames 5 and 15 have a function as a separator.

酸化剤ガス、燃料ガスは、それぞれ集電板3゜7と上記
矩形枠5,15で形成される空間4,8を、お互に直交
して流れるようになっている。電解質板1を中心として
図中上側の酸化剤側に着目すると、酸化剤ガスの流路を
形成する矩形枠5は、電池本体の外形を形成する外壁板
13とこの矩形枠5とが接するところで密着する構造と
なっている。この外壁平板13と接して当該外壁平板1
3の上に次の同様な単位電池が積み上げられ、燃料電池
スタックが構成される。
The oxidant gas and the fuel gas are arranged to flow orthogonally to each other through the spaces 4 and 8 formed by the current collector plate 3.7 and the rectangular frames 5 and 15, respectively. Focusing on the oxidizing agent side in the upper part of the figure with the electrolyte plate 1 as the center, the rectangular frame 5 that forms the flow path for the oxidizing gas is located at the point where the rectangular frame 5 contacts the outer wall plate 13 that forms the outer shape of the battery body. It has a close-fitting structure. The outer wall flat plate 1 is in contact with this outer wall flat plate 13.
The next similar unit cell is stacked on top of No. 3 to form a fuel cell stack.

酸化剤ガス流路4を外部と遮断するために、シール部材
12が単位電池全周を覆うように設けられている。この
シール部材12には、反応ガスの入口、出口部に連設す
る内部マニホールドのための流路9Aが設けられている
。燃料ガスがこの流路9Aを流通して、燃料ガス流路8
を通り電極6内で電気化学反応を惹起し、生成ガスが流
路11を通って入口と反対側に設けられた出口マニホー
ルド9Bを流通し、外部へ排出される。酸化剤ガス側の
マニホールドは図示されていないが、燃料ガスと直交す
る方向に当該マニホールドが設けられている。この内部
マニホールドを有するシール部材12は、先に示した矩
形枠5と、酸化剤側外壁平板13と接しており、これら
のシール部材12と矩形枠5と外壁平板3とが一体化し
た単位電池が形成される。同様に、燃料ガス側について
も矩形枠15、外壁平板14と燃料ガス側のシール部材
12とが一体化した構造となっている。
In order to isolate the oxidizing gas flow path 4 from the outside, a sealing member 12 is provided to cover the entire circumference of the unit cell. This sealing member 12 is provided with a flow path 9A for an internal manifold connected to the inlet and outlet portions of the reaction gas. Fuel gas flows through this flow path 9A, and the fuel gas flow path 8
An electrochemical reaction is caused within the electrode 6, and the generated gas passes through the flow path 11, flows through the outlet manifold 9B provided on the opposite side of the inlet, and is discharged to the outside. Although the manifold on the oxidizing gas side is not shown, the manifold is provided in a direction perpendicular to the fuel gas. The sealing member 12 having this internal manifold is in contact with the rectangular frame 5 and the oxidizing agent side outer wall flat plate 13 shown above, and a unit battery in which these sealing members 12, the rectangular frame 5, and the outer wall flat plate 3 are integrated is formed. is formed. Similarly, on the fuel gas side, the structure is such that the rectangular frame 15, the outer wall flat plate 14, and the seal member 12 on the fuel gas side are integrated.

電解質板焼成時には、酸化剤側シール部材12Aと、燃
料ガス側シール部材12Bとの間にはギャップが生じて
おり、この両者の向かい合っている領域10を除いては
堅固に密着していることになる。燃料電池では、シール
部材が向かい合っている領域でのガスシール電気絶縁性
が要求される。
When the electrolyte plate is fired, a gap is created between the oxidizer-side seal member 12A and the fuel gas-side seal member 12B, and they are firmly in contact with each other except for the region 10 where they face each other. Become. In fuel cells, gas seal electrical insulation is required in areas where seal members face each other.

この領域10は、従来の燃料電池でいうウェットシール
面に相当し、ウェットシールと同様な機能をもつところ
である。本実施例においては、予めシール部材12のシ
ール面である領域10にプラズマ溶接によってセラミッ
クのコーティングを施しておく、このシール部材間のギ
ャップに対して、先に施しておいたセラミックコーティ
ング面を新たにメタライジングして、金属面同志を75
0〜850℃の温度でロー付けあるいは拡散などにより
接合し、電解質板焼成時にガスシールを行う。
This region 10 corresponds to a wet seal surface in a conventional fuel cell, and has the same function as a wet seal. In this embodiment, a ceramic coating is applied in advance to the region 10, which is the sealing surface of the sealing member 12, by plasma welding, and the previously applied ceramic coating surface is newly applied to the gap between the sealing members. Metalized to 75% metal surface
They are joined by brazing or diffusion at a temperature of 0 to 850°C, and gas-sealed during firing of the electrolyte plate.

カソード2およびアノード6の間の電圧絶縁性に関して
は、前記したセラミックコーティングによす十分絶縁性
が得られている。このように、セラミック面にメタライ
ジングを施こし、接着面を固定したのは、シール部材間
の接着面での接触抵抗をなくすためである。なお、中央
部をメタライジングし、その周囲をセラミックコーティ
ングをしてシール部材を密着させることも可能である。
Regarding the voltage insulation between the cathode 2 and the anode 6, sufficient insulation is obtained by the ceramic coating described above. The reason why the ceramic surface is metallized and the bonding surface is fixed in this way is to eliminate contact resistance at the bonding surface between the sealing members. Note that it is also possible to metallize the central portion and apply ceramic coating to the periphery so that the sealing member is in close contact with the central portion.

本実施例に示す独立の単位電池(以下「パッケージ型電
池」ということがある)を積層し、積層方向に荷重をか
け、各単位電池間の接触抵抗の低減あるいはガスのシー
ル性能を向上させる。その結果、従来のウェットシール
を施こした燃料電池と比較し、高積層電池の組み立てが
容易で、しかも不良電池が発生した場合にも、単位電池
ごとに交換可能な燃料電池を提供できる。また、積層電
池の電気的抵抗を非常に小さくし、かつ積層電池間のガ
スシールを完全なものとするために、積層電池面13.
14を所定の温度で、例えば前記接合温度よりも少し低
い温度で接合し、接触抵抗をなくすことも可能である。
The independent unit batteries (hereinafter sometimes referred to as "packaged batteries") shown in this example are stacked and a load is applied in the stacking direction to reduce contact resistance between each unit battery or improve gas sealing performance. As a result, compared to conventional wet-sealed fuel cells, it is easier to assemble a highly laminated battery, and even if a defective battery occurs, it is possible to provide a fuel cell that can be replaced for each unit cell. In addition, in order to make the electrical resistance of the stacked battery extremely small and to ensure a perfect gas seal between the stacked batteries, the stacked battery surface 13.
It is also possible to eliminate contact resistance by bonding 14 at a predetermined temperature, for example at a temperature slightly lower than the bonding temperature.

次に、本発明に係る他の実施例について説明する、第6
図および第7図に、内部マニホールド型構造のパッケー
ジ型単位電池の積層面からのガスシール性能を向上させ
た実施例の一部断面構成図を示す。
Next, the sixth embodiment describes another embodiment according to the present invention.
7 and 7 are partial cross-sectional configuration diagrams of an embodiment in which the gas sealing performance from the stacked surface of a packaged unit cell with an internal manifold type structure is improved.

第6図において、電解質板1の両側に酸化剤ガス、燃料
ガス側電極2,6が密着し、その外側に集電板3,7が
密着されている。この集電板3゜7の両側にガス流路4
,8が形成されている。これらの点は第1図に示した実
施例と同様である。
In FIG. 6, oxidant gas and fuel gas side electrodes 2 and 6 are in close contact with both sides of an electrolyte plate 1, and current collector plates 3 and 7 are in close contact with the outside thereof. There are gas channels 4 on both sides of this current collector plate 3゜7.
, 8 are formed. These points are similar to the embodiment shown in FIG.

一方、内部マニホールド9の単位電池両端部には、凸部
22と凹部21が設けられている。一つの電池の凸部2
2が他方の単位電池の凹部21に嵌挿され、単位電池を
積層した積層電池が構成される。
On the other hand, a convex portion 22 and a concave portion 21 are provided at both ends of the unit cell of the internal manifold 9. Convex part 2 of one battery
2 is fitted into the recess 21 of the other unit battery, thereby forming a stacked battery in which the unit batteries are stacked.

このように凹部凸部を設け、単位電池が相互に嵌挿され
ていることにより、積層時の位置決めが容易になり、か
つ積層後の横ずれを防止することができる。横ずれが防
止できる結果、燃料電池スタックとしては、耐震性が向
上することになる。なお、第1図の実施例と同様の方法
により、接合面10で両シール部材が接合され、パッケ
ージ型車位電池が形成されていることは同様である。
By providing the concave and convex portions and inserting the unit batteries into each other in this manner, positioning during stacking becomes easy and lateral displacement after stacking can be prevented. As a result of preventing lateral slippage, the earthquake resistance of the fuel cell stack is improved. It should be noted that both seal members are joined at the joining surface 10 by the same method as in the embodiment shown in FIG. 1, and a packaged vehicle positioning battery is formed.

上記凹部および凸部を有するパッケージ型単位電池を複
数個積層する際、第7図に示すように、前記内部マニホ
ールドの凸部22を凹部20に嵌装する際、両者間にア
スベストあるいは銅チューブなどのシール材22を介し
て単位電池を積層することができる。この結果、積層面
13.14の電気伝導性が良好になり、ガスシールをさ
らに向上させることが可能となる。
When stacking a plurality of packaged unit batteries having the above-mentioned concave portions and convex portions, as shown in FIG. Unit batteries can be stacked with the sealing material 22 interposed therebetween. As a result, the electrical conductivity of the laminated surfaces 13, 14 becomes good, making it possible to further improve gas sealing.

第8図に本発明に係る燃料電池の他の実施例の一つとし
て、冷却セル30とパッケージ型単位電池が組み合わさ
れた燃料電池の断面構成図を示す。
FIG. 8 shows a cross-sectional configuration diagram of a fuel cell in which a cooling cell 30 and a packaged unit cell are combined, as another embodiment of the fuel cell according to the present invention.

電池の構成は第1図の実施例と同様であり、冷却セル3
0が単位電池の外側平板13.14の間に組み込まれて
いる点が異なる。この場合には、酸化剤ガス側のセパレ
ータ外側平板13に設けられた冷却孔31から矩形セパ
レータ5の溝部33へ冷媒32が噴出され、電解質板1
を冷却している。
The structure of the battery is the same as that of the embodiment shown in FIG.
The difference is that 0 is incorporated between the outer flat plates 13, 14 of the unit cell. In this case, the refrigerant 32 is ejected from the cooling hole 31 provided in the separator outer flat plate 13 on the oxidizing gas side into the groove 33 of the rectangular separator 5, and the electrolyte plate 1
is being cooled.

噴出された冷媒32は、溝部33の一端から排気ライン
(図示せず)へ戻される。また、冷却セル30と電池と
の接触面については、第6図、第7図のように凹凸およ
びパツキンを介する構造にし、シール性能の向上、電気
抵抗の低減を図ることもできる。
The ejected refrigerant 32 is returned from one end of the groove 33 to an exhaust line (not shown). Further, the contact surface between the cooling cell 30 and the battery can be structured with unevenness and a packing as shown in FIGS. 6 and 7 to improve sealing performance and reduce electrical resistance.

本実施例によれば、冷却性能の良好でかつガスシール性
能が良く、さらには不良電池の交換が容易な積層電池が
構成できる。また、電池の温度分布に合わせて、冷却孔
31の数を変更することにより、温度分布の均一な電池
が得られ、信頼性。
According to this embodiment, it is possible to construct a stacked battery that has good cooling performance and good gas sealing performance, and further allows easy replacement of defective batteries. In addition, by changing the number of cooling holes 31 according to the temperature distribution of the battery, a battery with a uniform temperature distribution can be obtained, improving reliability.

電池寿命の優れた積層電池が得られる。A laminated battery with excellent battery life can be obtained.

第9図に外部マニホールド型の溶融塩燃料電池の一実施
例断面構成図を示す。電池の構成は第5図に示した内部
マニホールド型の実施例と基本的には同じである1本実
施例では、燃料ガス23が外部マニホールドから流路8
に供給され、面34が外部マニホールドと積層電池との
シール面になる。
FIG. 9 shows a cross-sectional configuration diagram of an embodiment of an external manifold type molten salt fuel cell. The structure of the cell is basically the same as the internal manifold type embodiment shown in FIG.
The surface 34 serves as a sealing surface between the external manifold and the stacked battery.

〔効果〕〔effect〕

以上説明したように本発明の係る燃料電池によれば、単
位電池の対向するセパレータが互いに絶縁接合されてい
るために、電解液および反応ガスのリークを確実に防止
することができ、また発電に必要な電極の有効面積が大
きなものとなる。その結果、電池の発電効率が向上し、
さらには電池の信頼性も向上する。
As explained above, according to the fuel cell according to the present invention, since the opposing separators of the unit cells are insulated and bonded to each other, it is possible to reliably prevent leakage of the electrolyte and reaction gas, and also to improve power generation. The required effective area of the electrode becomes large. As a result, the power generation efficiency of the battery improves,
Furthermore, battery reliability is also improved.

また、単位電池ごとにシールがされており、これらが積
層されて電池スタックが構成されているために、不良単
位電池のみを交換することができる。したがって、メン
テナンス性に優れたものとなる。
Further, since each unit battery is sealed and these are stacked to form a battery stack, only the defective unit battery can be replaced. Therefore, it has excellent maintainability.

さらに、ウェットシールにより反応ガスのリークを防止
するのではなく、ドライシールを用いているために、ウ
ェットシール時の負荷を避けることができる。したがっ
て、電解質板や電極板の割れを防ぐことができる。
Furthermore, since a dry seal is used instead of a wet seal to prevent reaction gas leakage, the load during wet sealing can be avoided. Therefore, cracking of the electrolyte plate and the electrode plate can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る燃料電池の一実施例の単位電池断
面構成図、第2図は従来の燃料電池構成を示す全体斜視
図、第3図は第2図の平面図、第4図は第2図の断面図
、第5図は第3図のA−A′断面図、第6図および第7
図は本発明の他の実施例の内部マニホールド部の積層状
態を示す断面構成図、第8図は本発明の他の実施例であ
って、冷却セルが組み込まれた構造を示す断面構成図、
第9図は本発明の他の実施例であって、外部マニホール
ド型燃料電池の断面構成図である。 1・・・電解質板、3,7・・・集電板、2・・・カソ
ード電極、4,8・・・反応ガス流路、6・・・アノー
ド電極、10・・・接合面、20・・・凹部、22・・
・凸部。
FIG. 1 is a unit cell cross-sectional configuration diagram of an embodiment of the fuel cell according to the present invention, FIG. 2 is an overall perspective view showing a conventional fuel cell configuration, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view of FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line A-A' of FIG. 3, and FIGS.
FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram showing the laminated state of the internal manifold part of another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram showing a structure in which cooling cells are incorporated,
FIG. 9 is another embodiment of the present invention, which is a cross-sectional configuration diagram of an external manifold type fuel cell. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electrolyte plate, 3, 7... Current collector plate, 2... Cathode electrode, 4, 8... Reaction gas flow path, 6... Anode electrode, 10... Joint surface, 20 ... recess, 22...
・Protrusion.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電解質板を挾持して相対向配置された電極板と、当
該電極板および電解質板を挾持して相対向配置され、前
記各電極との間で反応ガス流路を形成するセパレータと
からなる単位電池の複数個を積層してなる燃料電池にお
いて、前記単位電池を構成するセパレータは対向配置さ
れた一方のセパレータと絶縁接合させることにより前記
単位電池が独立に構成され、当該独立に構成された単位
電池の複数個が積層されてなることを特徴とする燃料電
池。 2、特許請求の範囲第1項記載の燃料電池において、上
記絶縁接合部は凹部に凸部が嵌装するようになつている
ことを特徴とする燃料電池。
[Scope of Claims] 1. Electrode plates arranged opposite to each other while holding an electrolyte plate between them, and electrode plates arranged opposite to each other while holding the electrode plate and the electrolyte plate between each other, and a reaction gas flow path is formed between the electrodes and the respective electrodes. In a fuel cell formed by stacking a plurality of unit cells each comprising a separator, the separator forming the unit cell is insulatively joined to one of the separators disposed opposite to each other, so that the unit cell is independently configured, A fuel cell characterized in that a plurality of the independently configured unit cells are stacked. 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the insulating joint portion has a convex portion fitted into a concave portion.
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WO1996017396A1 (en) * 1994-11-28 1996-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Fuel cells and batteries made thereof

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