JPS62211868A - 燃料電池のガス分離板 - Google Patents

燃料電池のガス分離板

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JPS62211868A
JPS62211868A JP61054319A JP5431986A JPS62211868A JP S62211868 A JPS62211868 A JP S62211868A JP 61054319 A JP61054319 A JP 61054319A JP 5431986 A JP5431986 A JP 5431986A JP S62211868 A JPS62211868 A JP S62211868A
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JP
Japan
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gas
plate
gas separation
sealing material
film
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JP61054319A
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English (en)
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Shunsuke Oga
俊輔 大賀
Osamu Yamamoto
修 山本
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co 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
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • HELECTRICITY
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    • H01M8/02Details
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    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0284Organic resins; Organic polymers
    • 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
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
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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、燃料電池のセルスタックを構成する各単電
池の相互間に介装して反応ガスの供給。 分離、および単電池間の電気的接続を行う所謂バイポー
ラプレートと呼ばれるガス分離板の構造に関する。
【従来技術とその問題点】
周知のようにりん酸型燃料電池のセルスタックを構成す
る各単電池の相互間には燃°料ガスおよび酸化剤ガスの
反応ガス分離と単電池間の電気的接続を行うバイポーラ
プレートと呼ばれるガス分離板が介装されている。かか
るガス分離板としては、従来よりガス不透過性のカーボ
ン板を材料に、該カーボン板の表裏両面に互いに直交し
合う向きに燃料および酸化剤の反応ガス供給溝を切削形
成したものが一般に多用されている。しかしガス不透過
性のカーボン板は高価であることから、ガス不透過性の
カーボン板に代えて安価に入手できる多孔質のカーボン
板を用い、2枚の多孔質カーボン板の間にガス透過を阻
止する密封シール材を挟み込んで一体に重ね合わせ接合
した後に、その表裏の両面に反応ガス供給溝を切削加工
して構成したガス分離板が例えば特開昭59−8336
0により提案されている。 次に多孔質導電板で構成した前記ガス分離板の従来構造
、並びにその製作方法を第5図ないし第8図に付いて説
明する。まず第5図(alのように多孔質導電板である
2枚の多孔質カーボン板lと2との間にカーボン板と同
寸法に裁断した熱可塑性樹脂のフィルム状シール材3を
サンドインチ状に挟み込んでこれらを重ね合わせ、かつ
この積み重ね体をシール材3の溶融温度以上に加熱した
状態で(bl図のように上下より圧力Fを加えて高温プ
レスし、一体に接合させる。このように高温プレスによ
り一体に積み重ね接合されたカーボン板の積層体は、第
6図に示すように熱可塑性樹脂のシール材が多孔質カー
ボン板lと2との間の境界面でカーボン板1.2の層内
へ溶融含浸して多孔質の孔を閉塞しており、この境界面
にガス不透過性のシール層4を生成するとともに、一方
ではカーボン板1と2との間を互いに接触させて電気的
な接続状態を確保している。 次に前記工程で得られたカーボン板の積層体に対してそ
の周縁部にガス漏れ防止のシールを施す。 すなわち前記のカーボン板積層体は第6図に示すように
カーボン板1と2との間の境界面はシール層4によって
ガスシールされるが、各カーボン板1.2の周縁部はシ
ールされてなく多孔質のままである。したがってこの状
態ではガス分離板として燃料電池のセルスタックに組み
込んで使用すると、カーボン板1.2の周縁部からのガ
ス漏れが生じて燃料と酸化剤ガスの直接反応を引き起こ
すおそれがある。そこで従来では第2のシール処理工程
として第7図(alのように前記工程で接合された多孔
質カーボン板の積層体5の周縁を含浸槽6に収容したグ
ラファイト接着剤7に浸漬し、この周縁部分にグラファ
イト接着剤7を塗布させて多孔質基材の孔を閉塞するよ
うに接着剤の被膜を形成させる0次に槽6から取り出し
た積層体5の周縁部に残る過剰の接着剤7をブレード8
等により削り取った後に、この積層体5を高温加熱し・
て接着剤7を硬化させる。vtいてこの積層体に対し、
第8図に示すようにその表裏の両面でカーボン板1.2
の表面に互いに直交し合う方向に酸化剤および燃料の反
応ガス供給溝9.10を切削加工してバイポーラプレー
トとしてのガス分離板11を完成する。 ところで上記方法で製作された従来のガス分離板では製
作工程およびシール性能の面で次記のような欠点がある
。すなわち第7図のシール処理工程でカーボン板積層体
5の周縁部に接着剤7に塗布して封止したシール構造で
は、核部のシール被膜を均一に形成にすることが技術的
に困難であり、部分的に接着剤の被膜厚さにむらが生じ
たり、気泡が残ったりするために、この部分でのシール
被膜強度、耐圧性が低下してシール性に充分な信頼性が
得られない。
【発明の目的] この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、多孔質導電板で作られたバイポーラプレートとしてのガス分離板を対象に、前記した従来構造の欠点を除去してガス分離に対して信頼性の高いシール性能が得られ、しかもシール処理工程を含めて製作が容易な燃料電池のガス分離板を提供することを目的とする。 【発明の要点】
上記目的を達成するために、この発明は従来の接着剤に
よるガス分離板周縁部のシール構造に代えて、2枚の多
孔質導電板の間に挟み込むフィルム状シール材の寸法を
あらかじめ導電板の面積よりも一回り大に選定し、かつ
該シール材を導電板間に挟み込んだ状態で導電板の周縁
より側方にはみ出したシール材の耳部をガスシールを要
する反応ガス供給溝と平行な側縁部へ折り返して一体接
合することにより、多孔質導電板の側縁部をガスシール
するように構成したものである。
【発明の実施例】
第1図+a)〜Tdlはこの発明の実施例によるガス分
H板の製作工程図、第2図は第1図により製作されたガ
ス分離板の断面図、第3図(al、(blは他の実施例
の製作工程図、第4図は実施例によるセルスタックの組
立図を示すものであり、まず第1図(al〜+dlにお
いて、2枚の多孔質カーボン板1と2との間に挟み込む
熱可塑性樹脂製のフィルム状シール材3はta+図のよ
うにあらかじめカーボン板1゜2の面積よりも一回り大
きく裁断し、かつその四隅コーナ一部を切り落として外
周四辺にそれぞれ折り返し代となる耳部3aを形成して
置く0次にfb1図のようにカーボン板1.2およびシ
ール材3を積み重ねた状態でカーボン板1.2お周縁よ
り側方にはみ出したシール材3の耳部3aをそれぞれ矢
印方向に折り返してtct図の状態とする。この場合の
耳部3aの幅寸法はカーボン板1.2の厚さよりも多少
幅広くし、かつその折り返し方向は後の工程でカーボン
板1,2に互いに直交し合う向きに切削加工される反応
ガス供給溝と平行な側縁部へ重ねるように定める。続い
て前記(c1図の組立体を加熱しながらその上下および
外側方向から加圧して高温プレスし、fd1図のように
一体に積み重ね接合したカーボン板の積層体5を得る。 続いて第8図と同様に積層体5の両面には点線で示すよ
うに互いに直交し合う向きに酸化剤、燃料ガスの供給通
路となる反応ガス供給溝9,10を切削加工してガス分
離板を完成する。 上記のようにして製作されたガス分離板の構造は第2図
に示すごとく多孔質カーボン板1と2との間の境界面、
および各カーボン板に形成された反応ガス供給溝9.l
Oと平行な側縁部の表面で同時に熱可塑性樹脂のシール
材が多孔質カーボン板に溶融含浸し、この部分にガス不
透過性のシール層4が形成される。したがって従来の製
作方法でガス分離板に対して行っていた周縁部の接着剤
によるシール処理(第7図)が不要となり、一回のシー
ル処理工程で同時にカーボン板1と2の間の境界面およ
び側縁部をガスシールすることができる。 第3図(al、Q))は第1図の実施例をさらに発展さ
せた別な実施例を示すものであり、(a)図のように多
孔質カーボン板1と2との間に挟み込まれるフィルム状
シール材3の耳部3aとなる折り返し代に付いてその四
隅コーナ一部は切り落とさずに切込みを入れて置き、か
つ(b1図の耳部折り返しの際に前記した切込み部分3
bを特に燃料ガスの供給溝が開口する側の側縁部に重な
るように折り込んだ上で高温プレスしたものである。こ
れによりガス分離板周縁コーナ一部のシール性をより一
層高めて燃料ガスの漏出防止に対する高い信幀性が得ら
れることになる。 さらに第4図は前記各実施例のガス分離板を採用した燃
料電池のセルスタックの組立図を示すものであり、図中
11が各単電池の相互間に介装された2枚の多孔質カー
ボン板1.2を積層して作られたガス分離板であり、か
つ図示されてないがガス分離板11に側縁に開口する反
応ガス供給溝9゜IOにそれぞれ対向して燃料ガスおよ
び酸化剤供給用マニホールドが当接接続される。ここで
図示のようにセルスタックの四隅コーナーには積層方向
に沿ってシールテープ13が外方から被着付加されてい
る。このようにシールテープ13を被着して付加的にシ
ール処理することにより、セルスタックの四隅コーナ一
部分におけるガスシール性をより一層向上できる。 【発明の効果] 以上述べたようにこの発明によれば、2枚の多孔質導電
板の間に挟み込むフィルム状シール材に付いて、該フィ
ルム状シール材の寸法をあらかじめR電機の面積よりも
一回り大きく形成し、かつ導電板間への挟み込み状態で
導電板の周縁から側方にはみ出したシール材の耳部を導
電板の側縁部へ折り返し密着接合して該側縁部をガスシ
ールするように構成したことにより、従来構造のガス分
離板に対して行っていた接着剤被着によるガス分離板周
縁部のシール構造と比べ、均質で信転性の高い周縁部の
ガスシール構造が得られ、併せて多孔ffi電仮相互間
の境界面および周縁部のガスシールを同じ接合処理工程
で同時に形成できて製作工程の削減、簡易化が図れる等
の利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図+al〜(dlはこの発明の実施例によるガス分
離板の製作工程図、第2図は第1図で製作されたガス分
離板の部分断面図、第3図(al、 (b)は第1図と
異なる実施例の製作工程図、第4図は各実施例によるガ
ス分離板を採用した燃料電池のセルスタ・7り組立図、
第5図1a1. (blおよび第7図(a)、(blは
従来におけるガス分離板の製作工程図、第6図は第5図
の処理工程段階における多孔質導電板積層体の部分断面
図、第8図はガス分離板の完成品の外形斜視図である。 各図において、 1.2:多孔’l fX M仮としての多孔質カーボン
板、3:フィルム状シール材、3a、3b:シール材の
耳部、4;シール材の溶融含浸によるガスシール層、9
,10:反応ガス供給溝、11:ガス分離板。 九Jf人1r’JA山口 息 第1図 第3図 (CI) (b) 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)2枚の多孔質導電板の間にフィルム状シール材を挟
    み込んで一体に接合した導電板積層体として成り、かつ
    該導電板積層体の表裏両面に燃料および酸化剤の反応ガ
    ス供給溝を互いに直交する方向に形成した燃料電池のガ
    ス分離板において、前記フィルム状シール材の寸法をあ
    らかじめ導電板の面積よりも一回り大きく形成し、導電
    板の周縁から側方にはみ出したシール材の耳部を各導電
    板に形成される反応ガス供給溝と平行な側縁部へ折り返
    して密着接合して成ることを特徴とする燃料電池のガス
    分離板。 2)特許請求の範囲第1項記載のガス分離板において、
    シール材が熱可塑性樹脂のフィルムであり、高温プレス
    により多孔質導電板へ含浸接合されていることを特徴と
    する燃料電池のガス分離板。
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Cited By (6)

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