JPS62208558A - 燃料電池用セパレ−タ - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池にお
いて酸素極側と燃料極側とを仕切るために用いるセパ−
レータに関するものである。

［従来の技術］ 現在までに提案されている溶融炭酸塩型の燃料電池とし
ては、たとえば、第６図に示す如く、電解質板ａを酸素
極すと燃料極Ｃの両電極で両面から挾み、酸素極す側に
作動流体としてＣＯ２を含んだ空気ｄを供給すると共に
、燃料極Ｃ側に作動流体としてＨ２等の燃料Ｏを供給す
ることにより酸素極すと燃料極Ｃとの間で発生する電位
差により発電が行われるようにユニットを、セパレータ
ｆを介して多層に積層させ、適当な締付力で固定させる
゛ようにした構成のものがある。

上記燃料電池に用いられるセパレータｆとしては、第７
図に示す如く、周辺部の一側に空気ｄの供給流路孔ｈ、
燃料の供給流路孔ｉを設けると共に、周辺部の他側に空
気排出流路孔ｊ、燃料の排出流路孔ｋを設け、且つ上記
周辺部を除く内部に凹凸ｇを形成させて表裏両面に各々
ガスの通路を一体に形成させたものが通常である。又、
上記セパレータｆの両面に沿い空気ｄ及び燃料ｅを流す
ようにするため、第７図に示す如く、周辺部の一側およ
び他側に上記セパレータｆに設けた各供給流路孔り、ｉ
および排出流路孔ｊ、ｋに合致するように設けると共に
内部をくり扱いてなるディスタンスピース！とｍを用い
、酸素極側のディスタンスピース！は、空気の供給流路
孔りと排出流路孔ｊを内部くり抜き部に開口させる扇状
の切欠部ｎをそれぞれ形成し、又、燃料極側のディスタ
ンスピースｍは、燃料の供給流路孔ｉと排出流路孔ｋを
内部くり抜き部に開口させる扇状の切欠部Ｏをそれぞれ
形成し、これら各ディスタンスピース１．ｍをセパレー
タｆの周辺部両面に重ね合わせて使用し、セパレータ「
の表裏両面の凸部を電極に当接させるようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、従来の燃料電池に用いられるセパレータｆは
、所要の厚さを有するプレートの周辺部を除く部分にプ
レス等で凹凸ｑを形成したものであるため、凹凸ｇ部は
単にガス通路を形成するだけのものであり、ガスの流況
が効果的に行われていない。ガスの流況を良くするため
には、セパレータｆの凹凸ｇを複雑なものにしなければ
ならないが、セパレータ自体の製作が大変である。又、
凹凸９形成部は上述のように周辺部と一体でおるため、
互換性がなく、ガス通路のデザインを変更する場合でも
セパレータ全体を変更しなければならない。

そこで、本発明は、電極と接し且つガス通路を形成する
部分をセパレータ本体とは別体とすることによって、量
産、コスト低減、互換性を可能にし、且つガスの流況を
効果的に行えるようにした燃料電池用セパレータを提供
しようとするものでおる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、周辺部の一側と他側に空気及び燃料の各供給
流路孔と排出流路孔とを有し、片面に空気を、又、反対
面に燃料をそれぞれ流すようにした内部マニホールド型
燃料電池用セパレータにおいて、プレート状のセパレー
タ本体の周辺部を除く部分の表裏両面に、各々２枚のパ
ンチングメタルを合孔をずらして交互にガスが流れるよ
うに重ねてなるガス分配板を配し、該ガス分配板の周辺
を取り囲むように内部くり仮き部を有するディスタンス
ピースを、上記セパレータ本体の周辺部の表裏両面に重
ね、且つ上記ディスタンスピースの外側に上記ガス分配
板を保持するマスクを重ねてなる構成とする。

［作　　用］ セパレータ本体と電極との間には孔の位置をずらして２
枚のパンチングメタルを重ねて配し、１枚のパンチング
メタルの孔が他のパンチングメタルの複数の孔に部分的
に重なってガス通路が複雑に形成されるので、ガスの流
況が効果的に行われる。又、パンチングメタルはセパレ
ータ本体とは別体であるから、セパレータ本体はそのま
まにして２枚のパンチングメタルを交換することにより
ガス通路の形式を変えることができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示すもので、電
解質板１の両面を酸素極２と燃料極３とで挾んでなる燃
料電池ユニットをセパレータ４を介して多層に積層させ
る積層型燃料電池において、上記セパレータ４を、セパ
レータ本体５と、該セパレータ本体５の両側面側に重ね
るディスタンスピース６ａ、　６ｂと、２枚のパンチン
グメタル８，９を重ねて用いてなるガス分配板７ａ、７
ｂと、マスク１０ａ、　１０ｂとを一体的に組み付けた
構成とする。すなわち、セパレータ本体５は、電解質板
１と同じ大きさとしたプレートの周辺部−側に空気の供
給流路孔１１と燃料の供給流路孔１２を交互に複数個設
けると共に、周辺部他側に空気の排出流路孔１３と燃料
の排出流路孔１４を交互に複数個設けた構成とする。

ディスタンスピース６ａ、　６ｂは、周辺部の一側及び
他側に上記と同様に各流路孔１１，１２及び１３゜１４
を有し且つ内部をくり扱いた構成としてあり、燃料極３
側のディスタンスピース６ａには、第２図及び第５図に
示す如く内部くり抜き部１５に燃料供給流路孔１２及び
燃料排出流路孔１４を開口させるための扇状の切欠部１
６を設け、酸素極２側のディスタンスピース６ｂには、
第３図に示す如く内部くり抜き部１５に空気供給流路孔
１１及び排出流路孔１３を開口させるための扇状の切欠
部１７を設ける。

上記ガス分配板７ａ、　７ｂは、上記ディスタンスピー
ス６ａ、　６ｂの各切欠部１６，１７から入るガスを電
極に沿わせて流すためのもので、いずれも多数の孔８ａ
、９ａを有する２枚のパンチングメタル８．９を、その
孔８ａ、９ａの位置がずれるように重ね合わせて１組と
してなり、上記ディスタンスピース６ａ、　６ｂの各内
部くり抜き部１５及び切欠部１６．１７内に余裕をもっ
て入り得る大きざにしである。すなわち、上記２枚が１
組とされるパンチングメタル８，９は、重ね合わせたと
きにパンチングメタル８の孔８ａとパンチングメタル９
の孔９ａとが第５図に示す如く互にずれて、一方のパン
チングメタルの孔８ａ又は９ａが他方のパンチングメタ
ルの複数の孔９ａ又は８ａに同時に連通しているように
重ね合わせて使用し、上下のパンチングメタル８，９の
番孔８ａ、９ａをガスが交互に流れて拡散されるように
する。

マスク１０ａ、１０ｂは、ディスタンスピース６ａ及び
６ｂの内部くり抜き部１５に嵌めた２枚１組のパンチン
グメタル８，９を各々セパレータ本体５に保持させるた
めのもので、上記パンチングメタル８．９の大きさより
もやや小さい寸法の内部くり抜き部１８を有し、且つ周
辺部には前記空気及び燃料の各供給流路孔１１，１２な
らびに排出流路孔１３．１４を設けた構成としている。

本発明のセパレータ４は、セパレータ本体５の両面の周
辺部にディスタンスピース６ａと６ｂを重ね、内部くり
汰き部１５に各々２枚のパンチングメタル８．９を重ね
てなるガス分配板７ａと７ｂを入れてその外側にマスク
１０ａと１０ｂを重ね、セパレータ本体５とディスタン
スピース６ａ、６ｂの重合部、ディスタンスピース６ａ
及び６ｂとマスク１０ａと１０ｂの各重合部をそれぞれ
ロウ付けして第１図の如く一体構造とし、空気は供給流
路孔１１からディスタンスピース６ｂの切欠部１７を通
って２枚のパンチングメタル８，９の番孔８ａ、９ａを
交互に流れて第５図の如く任意の方向へ拡散され、同様
に燃料も供給流路孔１２からディスタンスピース６ａの
切欠部１６を通って２枚のパンチングメタル８，９の番
孔８ａ、９ａを交互に流れるようにする。

本発明のセパレータ４を用いて積層燃料電池を組み立て
るときは、第１図に示す如く、電解質板１を酸素極２と
燃料極３とで挾んでなる燃料電池ユニットを、本発明の
セパレータ４を介して多層に積み重ね、外周部を所定の
締付力で締め付りることによって一体化された燃料電池
を組み立てる。この場合、酸素極２及び燃料極３の各電
極は、マスク１０ａ、　１０ｂの内部くり抜き部１８内
に入り得る大きざとして、燃料電池として組み立てたと
き、第１図に示すように上記各電極２，３がマスク１０
ａ、１０ｔ）の各内部くり抜き部１８に位置して、ガス
分配板７ａ、７ｂを構成する２枚のパンチングメタル８
，９のうちパンチングメタル８が両電極２，３をそれぞ
れ電解質板１に押し付けているようにしである。

この状態で空気及び燃料を供給すると、空気は、各段の
セパレータ４における酸素極側ディスタンスピース６ａ
により酸素極２側のガス分配板７ｂに導かれ、該ガス分
配板７ｂを構成する２枚重ねのパンチングメタル８，９
の番孔を交互に通りながら流れる。この際、パンチング
メタル９の孔９ａからパンチグメタル８の孔８ａに空気
が流れるとき吹き上げ効果により空気は酸素極２に接し
、該パンチングメタル８の孔８ａに出た空気は第５図の
如く連通しているパンチングメタル９の別の複数の孔９
ａに入って再びパンチングメタル８の別の複数の孔８ａ
に入る。空気は順次同様な流れをしながら反対側に開口
する排出流路孔１３により排出される。一方、燃料は、
各段のセパレータ４における燃１１極側ディスタンスピ
ース６ａにより燃料極３側のガス分配板７ａに導かれ、
該ガス分配板７ａを構成する２枚重ねのパンチングメタ
ル８，９の合孔８ａ、９ａを前記空気の場合と同様に交
互に流れ、反対側に開口する排出流路孔１４より排出さ
れる。

上記空気及び燃料の流れにおいて、酸素極２及び燃料極
３の部分では各々２枚のパンチングメタル８，９の合孔
８ａ、９ａが一部において通じているようにずらしであ
るため、空気及び燃料の流れは効果的に拡散されて流況
を均一化させることができる。

なお、本発明のセパレータは、上記した実施例のみに限
定されるものではなく、たとえば、２枚のパンチングメ
タル８，９を重ねてなるガス分配板７ａ、　７ｂは両端
部を凹凸にしてディスタンスピース６ａ、６ｂの各切欠
部１Ｂ、１７に入り得るようにしておるが、これはディ
スタンスピース６ａ。

６ｂの各切欠部１６．１７にてその外側のマスク１０ａ
。

１０ｂが部分的に変形して各切欠部１６．１７内に入り
込むのを防止するためのものでおるが、マスク１０ａ、
　１０ｂが上記のように切欠部１Ｂ、１７に垂れなけれ
ば、パンチングメタル８，９はディスタンスピース６ａ
、６ｂの内部くり抜き部１５に入り得る大きさでよいこ
と、パンチングメタル８と９に設けられた孔８ａと９ａ
は同一大きざの真円の場合を示したが、孔８ａと９ａを
ずらすことにより互に複数個の孔と通じるようになれば
、一方の孔が真円で他方の孔が楕円又は矩形状のもので
もよいし、孔８ａ、　９ａがいずれも矩形状のものであ
ってもよいこと、又、空気と燃料の各供給流路孔１１，
１２をセパレータ本体５、ディスタンスピース６ａ、６
ｂ　、　マスク１０ａ、　１０ｂの周辺部−側に交互に
設けた場合を示したが、周辺部−側に空気の供給流路孔
１１と燃料の排出流路孔１４を、又、周辺部他側に空気
の排出流路孔１３と燃料の供給流路孔１２をそれぞれ設
けて空気と燃料が対向流となるようにしてもよいこと、
その池水発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加
え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明の燃料電池用セパレータによれば
、プレート状のセパレータ本体を挾んで各々２枚のパン
チングメタルを、合孔をずらして交互に通じるように重
ねて配し、これらパンチングメタルをディスタンスピー
ス、マスクで保持させてなる構成としであるので、空気
及び燃料のガスが各々のパンチングメタルから２枚１組
のパンチングメタル部分に導かれると、ガスは２枚のパ
ンチングメタルの合孔を交互に通って流されることによ
りガスの流況を効果的に行わせることができ、又、ガス
の通路を形成する２枚のパンチングメタルはセパレータ
本体とは別体であるため、任意に交換して使用できると
共に、パンチングメタルの交換のみでセパレータとして
のデザイン変更が可能であり、更にセパレータの製作も
セパレータ本体を加工する必要がなくて量産も可能であ
る、等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセパレータを用いて組み立てた燃料電
池の断面図、第２図は本発明のセパレータの表面の一部
を切除した状態を示す一例図、第３図は本発明のセパレ
ータの裏面の一部を切除した状態を示す一例図、第４図
は本発明のセパレータの表面側を分離した状態を示す斜
視図、第５図は本発明のセパレータにおけるガス分配板
を構成する２枚１組のパンチングメタルの部分拡大平面
図、第６図は従来の燃料電池の断面図、第７図は最近考
えられているセパレータの両面にディスタンスピースを
重ね合わせてなる内部マニホールド型セパレータを分離
した状態を示す斜視図である。 １は電解質板、２は酸素極、３は燃料極、４はセパレー
タ、５はセパレータ本体、６ａ、６ｂはディスタンスピ
ース、７ａ、７ｂはガス分配板、８゜９はパンチングメ
タル、１０ａ、　１０ｂはマスク、１１は空気供給流路
孔、１２は燃料供給流路孔、１３は空気排出流路孔、１
４は燃料排出流路孔を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）周辺部の一側と他側に空気及び燃料の各供給流路孔
   と排出流路孔とを有し、片面に空気を、又、反対面に燃
   料をそれぞれ流すようにした内部マニホールド型燃料電
   池用セパレータにおいて、プレート状のセパレータ本体
   の周辺部を除く部分の表裏両面に、各々２枚のパンチン
   グメタルを各孔をずらして交互にガスが流れるように重
   ねてなるガス分配板を配し、該ガス分配板の周辺を取り
   囲むように内部くり抜き部を有するディスタンスピース
   を上記セパレータ本体の周辺部の表裏両面に重ね、且つ
   上記ディスタンスピースの外側に上記ガス分配板を保持
   するマスクを重ねてなることを特徴とする燃料電池用セ
   パレータ。