JPS62208560A - 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おる。

［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５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挟み、酸素極す側に
作動流体としてＧＯ２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ｅ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したユニットを、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６
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おる。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６図に示す如く、周辺部の一側Ｊ３
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及び排出流路孔ｊ、ｋに合致するように設けると共に
内部をくり抜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を内部をくり央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
を内部くり央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！９ｍ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
ｆ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ｇを形成したものでおるため、凹凸９部は
単にガス通路を形成するだけのものであり、ガスの決起
が効果的に行われず、ガスの決起を良くするためには凹
凸ｇを複雑にしなければならず、セパレータｆ全体の加
工が大変になるという問題がある。又、凹凸ｇ形成部は
上述のように周辺部と一体であるため、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
凹凸部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、互換性を可能にした燃料電池用セパレ
ータを提供しようとするものである。

［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、金網とパンチ
ングメタルを重ねてなるガス分配部を、パンチングメタ
ルが電極に接するようにして配し、上記ガス分配部の周
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パンチ
ングメタルを保持するマスクを重ねてなる構成とする。

［作　　用］ セパレータ本体と酸素極、燃料極の各電極との間に位置
するガス分配部を、金網とパンチングメタルを重ね合わ
せてなる構成とし、パンチングメタルを電極に接触させ
ているため、各供給流路孔から供給される空気及び燃料
は、セパレータ本体を挾んで別々に流れるが、この間、
これらの各ガスは金網を通ることによって分散され、パ
ンチングメタルの孔を通して電極に接しながら流れ、ガ
スの決起を効果的に行うことができる。又、金網もパン
チングメタルもセパレータ本体とは別体であるため、セ
パレータのガス通路の変更もセパレータ本体を一切加工
することなく可能である。

［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４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
る積層燃料電池におい、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の両面側に重りるディ
スタンスピース６ａ、６ｂ　、　カス分配部７ａ、７ｂ
　、？スフ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おり、燃料極３側
のディスタンスピース６ａには、第２図及び第４図の如
く内部くり扱き部１５に燃料供給流路孔１２及び排出流
路孔１４を開口させるための扇状の切欠部１６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
如く内部くり恢き部１５に空気供給流路孔１１及び排出
流路孔１３を開口ざぜるための扇状の切欠部１７を設し
プる。

上記ガス分配部７ａ、　７ｂは、金網８とパンチングメ
タル９を重ねて構成してなり、該金網８及びパンチング
メタル９は前記ディスタンスピース６ａ、６ｂの各内部
くり扱き部１５及び切欠部１６゜１７内に余裕をもって
嵌合できる大きざとしてあり、酸素極２及び燃料極３の
両電極にパンチングメタル９が接するように金網８と重
ね合わせて使用するようにする。

又、マスク１０ａ、　１０ｂは、ディスタンスピース６
ａ及び６ｂに嵌めたガス分配部７ａ及び７ｂにあけるパ
ンチングメタル９をセパレータ本体５に保持させるため
のもので、パンチングメタル９の大きざよりもやや小さ
い寸法の内部くり扱き部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おる。

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
央き部１５に各々金網８とパンチングメタル９を重ねて
なるガス分配部７ａと７ｂを入れてその外側にマスク１
０ａ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、ディスタンピース６ａ及び
６ｂとマスク１゜ａ及び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
てガス分配部７ｂの金網８で分散されながら流れ、パン
チングメタル９の孔を吹き上げられて酸素極２に接する
ようにし、一方、燃料は供給流路孔１２からディスタン
スピース６ａの切欠部１６から上記と同様にガス分配部
７ａの金網８に導かれ、ここで分散されてパンチングメ
タル９の孔を吹き上げられて燃料極３に接するようにす
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
締付力で締め付け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の内部くり扱き部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８ａ、
８ｂの各内部くり扱き部１８に位置してガス分配部７ａ
のパンチングメタル９が燃料極３を電解質板１に、又、
ガス分配部７ｂのパンチングメタル９が酸素極２を電解
質板１にそれぞれ押し付けているようにしておる。

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６ｂ
の切欠部１７より酸素極２側のガス分配部７ｂに導かれ
る。該ガス分配部７ｂは金網８とパンチングメタル９を
重ねた構成としであるため、空気は金網８の隙間を通っ
て流れることによって決起が効果的に行われる。金網８
の酸素極２側にはパンチングメタル９があるため、上記
金網８により均一に流されている空気は、パンチングメ
タル９の多数の孔より吹き上げられて酸素極２に接する
ことになる。金網８に沿って流れた空気は、反対側に開
口する排出流路孔１３より排出される。一方、燃料は、
各段のセパレータ４における燃料極側ディスタンスピー
ス６ａの切欠部１６よりガス分配部７ａに導かれ、前記
空気の場合と同様に金網８により決起が効果的に行われ
て燃料極３に接することになる。

上記において、ガス分配部７ａ、　７ｂを金網８のみと
し、金網８を電極に接するようにすると、金網８その編
み方により４点で電極に接することになり、金網８が電
極に接していない部分では電極が垂れて落ち込み、電極
が割れるおそれがある。この点、本発明では、パンチン
グメタル９を用いて該パンチングメタル９を電極に接す
るようにしているため、上述の如き電極が割れることを
防止できる。

なあ、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、ガス分配部７ａ、７
ｂ＠構成する金網８とパンチングメタル９の各端縁部を
ディスタンスピース６ａ。

６ｂの各切欠部１６．１７内に入り得るよう突出させて
いるが、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
分的に変形して該各切欠部１Ｂ、１７内に入り込むのを
防止するためのものであるが、マスク１０ａ、　１０ｂ
が上記のように切欠部１６．１７に垂れなければ、金網
８及びパンチングメタル９はディスタンスピース６ａ、
　６ｂの内部くり恢き部１５内に入り得る大きさでよい
こと、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、６ｂ　、　？スフ
１０ａ、１０ｂの各周辺部−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１
３と燃料の供給流路孔１２を設けて空気と燃料とが対向
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と電極との間でガス通
路を形成するガス分配部を、金網とパンチングメタルを
重ね合わせた構成とし、上記パンチングメタルを電極に
接するように配した構成としであるので、金網によりガ
スの流況が効果的に行われると共に、パンチングメタル
により電極の落ち込みを防止でき、又、金網もパンチン
グメタルもセパレータ本体とは別体であるため、従来の
プレートの周辺部を除く部分に凹凸を加工するセパレー
タに比し本発明ではセパレータ本体を加工する必要がな
く、量産可能で安価に製作でき、更に、金網、パンチン
グメタルを交換するだけでガス通路を任意に変えること
ができる、等の優れた効果を奏し１ｑ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図は従来の燃料電池の断面図、第６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、ｅａ、ｅｂはディスタンスピ
ース、７ａ、　７ｂはガス分配部、８は金網、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、１４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、金網とパンチングメ
   タルを重ねてなるガス分配部を、パンチングメタルが電
   極に接するようにして配し、上記ガス分配部の周辺を取
   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パンチングメ
   タル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。