JPS6313276A - 燃料電池のバイポ−ラ板 - Google Patents
燃料電池のバイポ−ラ板Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
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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。
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〕
この発明は、燃料゛電池の電池構成の要素であるバイポ
ーラ板に関し、特にアノード側流路とカソード側流路の
流量の近いに対応した流路断面積をとることを可能にす
るとともに、曲げ剛性の指向性をなくして電極との密着
を良好にしたものである。
ーラ板に関し、特にアノード側流路とカソード側流路の
流量の近いに対応した流路断面積をとることを可能にす
るとともに、曲げ剛性の指向性をなくして電極との密着
を良好にしたものである。
従来、燃料電池を構成する部材として、第３図に示すよ
うに、ガス流の通路の方向に溝を多数平行に配列した波
形板で集電休をも兼ねるいわゆるバイポーラ板とよばれ
るものが知られている。このバイポーラ板１０は、普通
厚さ３ｍから４＃程の波形の金属板で形成されている。
うに、ガス流の通路の方向に溝を多数平行に配列した波
形板で集電休をも兼ねるいわゆるバイポーラ板とよばれ
るものが知られている。このバイポーラ板１０は、普通
厚さ３ｍから４＃程の波形の金属板で形成されている。
直交流形燃料電池の場合は、第４図に分解して示すよう
に、バイポーラ板１０を２枚直交して重ねて１紺のバイ
ポーラ板１１を構成し、２組のバイポーラ板１１．１１
の間にいずれら多孔質のアノード電４４５と電解質６と
カソード電極４を挿入して単電池を構成している。上の
バイポーラ板１１の上部にはその上に積層される単電池
のカソード塩！４ｉ ４ ’ が配首される。下のバイ
ポーラ板１１の下部にはその下に積層される単゛市池の
アノ−ド電極５′が配置される。
に、バイポーラ板１０を２枚直交して重ねて１紺のバイ
ポーラ板１１を構成し、２組のバイポーラ板１１．１１
の間にいずれら多孔質のアノード電４４５と電解質６と
カソード電極４を挿入して単電池を構成している。上の
バイポーラ板１１の上部にはその上に積層される単電池
のカソード塩！４ｉ ４ ’ が配首される。下のバイ
ポーラ板１１の下部にはその下に積層される単゛市池の
アノ−ド電極５′が配置される。
第５図は、第４図の燃料電池を積層して一体化したもの
である。カソード電極４，４′の下面とバイポーラ板１
１の上面との間にカソード流路１４が形成され、アノー
ド電極５，５′の下面とバイポーラ板１１の下面との間
にアノード流路１５が形成される。
である。カソード電極４，４′の下面とバイポーラ板１
１の上面との間にカソード流路１４が形成され、アノー
ド電極５，５′の下面とバイポーラ板１１の下面との間
にアノード流路１５が形成される。
平行流形燃料電池の場合は、第６図に示ずように、各バ
イポーラ板１０を１枚で構成して平行に配し、これらバ
イポーラ板１０．１０の間にアノード電極５と電解質６
とカソード電極４を挿入してＩＩｉ？ｆｆ池を構成して
いる。上のバイポーラ板１０の上部にはその上に積ＦＩ
される甲電池のカソード主権４′が配置される。下のバ
イポーラ板１０の下部にはその下にＶ１１ｉ４される単
電池のアノード電極′が配置される。カソード電極４，
４′の下面とバイポーラ板１０の上面との間にカソード
流路１４が形成され、アノード電極５．５′とバイポー
ラ板１０の下面との間にアノード流路１８が形成される
。
イポーラ板１０を１枚で構成して平行に配し、これらバ
イポーラ板１０．１０の間にアノード電極５と電解質６
とカソード電極４を挿入してＩＩｉ？ｆｆ池を構成して
いる。上のバイポーラ板１０の上部にはその上に積ＦＩ
される甲電池のカソード主権４′が配置される。下のバ
イポーラ板１０の下部にはその下にＶ１１ｉ４される単
電池のアノード電極′が配置される。カソード電極４，
４′の下面とバイポーラ板１０の上面との間にカソード
流路１４が形成され、アノード電極５．５′とバイポー
ラ板１０の下面との間にアノード流路１８が形成される
。
一般に、水素ガス等の燃料と空気またはＭ素ガス等の酸
化剤との反応を利用する燃ｒ１電池では、カソード側流
路１４とアノード流路１８に流すべきガスの流量はＨい
に異なる。
化剤との反応を利用する燃ｒ１電池では、カソード側流
路１４とアノード流路１８に流すべきガスの流量はＨい
に異なる。
しかし、前記従来のバイポーラ板１０では波形に形成さ
れているため、ガス通路の断面積は、カソード側流路１
４とアノード側流路１８とで等しいものとなっている。
れているため、ガス通路の断面積は、カソード側流路１
４とアノード側流路１８とで等しいものとなっている。
それゆえ、必要に応じて各々のガスの流ｍを異なるよう
に制御するには、それぞれのガスの流速を変えざるを得
なくなる。ところが、流速を変えると、流体の性質によ
りカソード側流路１４とアノード側流路１８の各々のガ
スの圧力に差異が生ずる。その結果、多孔性を有する電
解質６や電極４，５を介して第６図中破線で示す矢印Ｂ
のように圧力の高い方から低い方へガスが透過する。反
応にあずかるガスがこのにうな透過作用によって互に無
用に混合ずれば、燃料電池として作用するのに要するガ
スの宿に変動が生じまたｆｆ？極性能の劣化を生じ、燃
ＦＡ電池自体の性能を著しく低下させることになる。
に制御するには、それぞれのガスの流速を変えざるを得
なくなる。ところが、流速を変えると、流体の性質によ
りカソード側流路１４とアノード側流路１８の各々のガ
スの圧力に差異が生ずる。その結果、多孔性を有する電
解質６や電極４，５を介して第６図中破線で示す矢印Ｂ
のように圧力の高い方から低い方へガスが透過する。反
応にあずかるガスがこのにうな透過作用によって互に無
用に混合ずれば、燃料電池として作用するのに要するガ
スの宿に変動が生じまたｆｆ？極性能の劣化を生じ、燃
ＦＡ電池自体の性能を著しく低下させることになる。
また、この従来のバイポーラ板１０は、波形の溝がガス
流の方向に多数平行して並んで形成されている。それゆ
え、バイポーラ板１０は、その曲げに対する剛性が満の
長さ方向に大きく、溝の幅方向には比較的小さいという
曲げ剛性の指向性を有していた。
流の方向に多数平行して並んで形成されている。それゆ
え、バイポーラ板１０は、その曲げに対する剛性が満の
長さ方向に大きく、溝の幅方向には比較的小さいという
曲げ剛性の指向性を有していた。
したがって、バイポーラ板１０が有すべき両電極４．５
との一様な空石した支持機能が損われるという問題点が
あった。
との一様な空石した支持機能が損われるという問題点が
あった。
この発明は、上述の点に名みてなされたもので、アノー
ド側流路とカソード側流路の流ｍの違いに対応した流路
所面槓をとることを可能にすることにより、両流路に流
すべぎ流量が異なっていたとしても流速を等しくするこ
とができるようにして、電解質や電極へのガスの透過を
防止ザるとともに曲げ剛性の指向性を４１くしで電極と
の密着を良好にした燃料電池のバイポーラ板を１２供し
ようとするものである。
ド側流路とカソード側流路の流ｍの違いに対応した流路
所面槓をとることを可能にすることにより、両流路に流
すべぎ流量が異なっていたとしても流速を等しくするこ
とができるようにして、電解質や電極へのガスの透過を
防止ザるとともに曲げ剛性の指向性を４１くしで電極と
の密着を良好にした燃料電池のバイポーラ板を１２供し
ようとするものである。
この発明は、カソード電極とアノード電極との間に設け
られて両電極間を気密状に区分し、流体のカソード側通
路および別異の流体のアノード側流路を形成する燃料電
池のバイポーラ板において、該カソード側流路内に突出
した複数のカソード対向突起部を形成づるとともに、該
アノード側流路内に突出し該カソード対向突起部と異な
る高さを有づ゛る複数のアノード対向突起部を形成する
という技術的手段を講じたものである。
られて両電極間を気密状に区分し、流体のカソード側通
路および別異の流体のアノード側流路を形成する燃料電
池のバイポーラ板において、該カソード側流路内に突出
した複数のカソード対向突起部を形成づるとともに、該
アノード側流路内に突出し該カソード対向突起部と異な
る高さを有づ゛る複数のアノード対向突起部を形成する
という技術的手段を講じたものである。
（作 用〕
この発明の前記解決手段によれば、カソード対向突起部
およびアノード対向突起部をカソード流路、アノード流
路にそれぞれ流すべきガス流量化に応じた高さに形成づ
ることにより、カソード流路とアノード流路との流速を
等しくすることができる。したがって、両流路間に圧力
差は生じなくなり、電解質等へのガスの透過は発生しな
くなる。
およびアノード対向突起部をカソード流路、アノード流
路にそれぞれ流すべきガス流量化に応じた高さに形成づ
ることにより、カソード流路とアノード流路との流速を
等しくすることができる。したがって、両流路間に圧力
差は生じなくなり、電解質等へのガスの透過は発生しな
くなる。
また、突起であることから、前記従来の波形の溝を右づ
るバイポーラ板のような曲げ剛性の指向性も無く、両電
極に均一に密着支持できる。
るバイポーラ板のような曲げ剛性の指向性も無く、両電
極に均一に密着支持できる。
この発明の一実施例を第１図に示す。
バイポーラ板１は、厚さ１１ｎＩＲ程度のステンレス板
で構成されている。バイポーラ板１の表面には、複数の
山形のカソード対向突起部２が前後および左右方向に整
列して形成されている。また、バイポーラ板１の裏面に
は、複数の山形のアノード対向突起部３が前後および左
右方向に整列して形成されている。これら両突起部２．
３はバイポーラ板１自体をプレス成形し、あるいはバイ
ポーラ板１とは別体で作って、溶接等によりバイポーラ
板１に取付（Ｊる等の方法により形成される。また、両
突起部２．３の高さはカソード流路、アノード流路に流
Ｊべぎ流量に応じて、両流路に等しい流速を与える流路
断面積が得られるように設定する。
で構成されている。バイポーラ板１の表面には、複数の
山形のカソード対向突起部２が前後および左右方向に整
列して形成されている。また、バイポーラ板１の裏面に
は、複数の山形のアノード対向突起部３が前後および左
右方向に整列して形成されている。これら両突起部２．
３はバイポーラ板１自体をプレス成形し、あるいはバイ
ポーラ板１とは別体で作って、溶接等によりバイポーラ
板１に取付（Ｊる等の方法により形成される。また、両
突起部２．３の高さはカソード流路、アノード流路に流
Ｊべぎ流量に応じて、両流路に等しい流速を与える流路
断面積が得られるように設定する。
バイポーラ板１の左右両端には、燃料電池ｖＩ層内に支
持固定するための支持部２０がそれぞれ形成されている
。
持固定するための支持部２０がそれぞれ形成されている
。
第１図のバイポーラ板１を平行流形燃料電池の積層内に
組込んだ状態を第２図に示す。
組込んだ状態を第２図に示す。
バイポーラ板１μカソード’１ｆＪｋ４’（４）とアノ
ードｆｆ電極５’ （５）との間に挿入して設けられ
てこの両電極４’ 、 ５ ＜４．、５’ ）の開の空
間を気密状に区分し、それぞれ流体のカソード側流路７
およびアノード側流路８を形成している。カソード対向
突起部２の頂部はカソード電極４，４′に当接している
。アノード対向突起部３のに１部はアノード電極５，５
′に当接している。アノード側流路８には燃料である水
素ガス等が流れ、カソード側流路７には酸化剤である空
気または酸素等が流れる。アノード電極５とカソード電
極４の間には多孔性電解質６が設置ノられており、燃料
電池スタック９の機械的強度を保持すると同口５に夫々
のガスの一部を透過させて、イオン導電体として作用す
る。即ち１反応に際して、分（石現象にＪ、って生ずる
燃料電池の抵抗過電圧を抑える動きを右する。
ードｆｆ電極５’ （５）との間に挿入して設けられ
てこの両電極４’ 、 ５ ＜４．、５’ ）の開の空
間を気密状に区分し、それぞれ流体のカソード側流路７
およびアノード側流路８を形成している。カソード対向
突起部２の頂部はカソード電極４，４′に当接している
。アノード対向突起部３のに１部はアノード電極５，５
′に当接している。アノード側流路８には燃料である水
素ガス等が流れ、カソード側流路７には酸化剤である空
気または酸素等が流れる。アノード電極５とカソード電
極４の間には多孔性電解質６が設置ノられており、燃料
電池スタック９の機械的強度を保持すると同口５に夫々
のガスの一部を透過させて、イオン導電体として作用す
る。即ち１反応に際して、分（石現象にＪ、って生ずる
燃料電池の抵抗過電圧を抑える動きを右する。
今、カソード側流路７内に空気またはｉ！ｉ！２索を導
入し、他方、アノードｌ１ｌＩｌｖｌ路８内に水素ガス
を導入したとする。前述したように、突起部２，３の高
さは、カソード側流路７．アノード側流路８に流すべき
流ｍに応じて、両流路７，８に等しい流速を与える流路
断面積が得られるように設定されているから、両流路７
．８に反応に必要な流量を流した状態では、両流路７．
８の流速は等しくなっている。したがって、多孔性電解
質６をはさ／Ｖで互に対向しているアノード側流路８と
カソード側流路７との間には、流体の性質から理解でき
るように、圧力差が生じない。したがって、多孔性電解
質６を介するアノード側流路８とカソード側流路７との
間のガスの透過は生じない。また、この場合、突起部２
．３はバイポーラ板１上で整列して配列されているので
、ガス流を整流さヒる作用もある。
入し、他方、アノードｌ１ｌＩｌｖｌ路８内に水素ガス
を導入したとする。前述したように、突起部２，３の高
さは、カソード側流路７．アノード側流路８に流すべき
流ｍに応じて、両流路７，８に等しい流速を与える流路
断面積が得られるように設定されているから、両流路７
．８に反応に必要な流量を流した状態では、両流路７．
８の流速は等しくなっている。したがって、多孔性電解
質６をはさ／Ｖで互に対向しているアノード側流路８と
カソード側流路７との間には、流体の性質から理解でき
るように、圧力差が生じない。したがって、多孔性電解
質６を介するアノード側流路８とカソード側流路７との
間のガスの透過は生じない。また、この場合、突起部２
．３はバイポーラ板１上で整列して配列されているので
、ガス流を整流さヒる作用もある。
また、従来の波形の溝の代わりに突起部２．３を設けた
ので、バイポーラ板１は曲げに対する剛性の方向も一様
になっている。それゆえ、バイポーラ板１はカソード電
極４とアノード電極５とに一様に密着して支持できる。
ので、バイポーラ板１は曲げに対する剛性の方向も一様
になっている。それゆえ、バイポーラ板１はカソード電
極４とアノード電極５とに一様に密着して支持できる。
（発明の効果）
以上説明したように、この発明によれば、バイポーラ板
の上下表面上にそれぞれ高ざの５１？なる複数の突起部
を設けたので、流すべきガスの流量配分に対応してガス
流の最適な通過面面積を１￥ることかでき、ガスの透過
による無用なガスの混合を防ぐことができる。また、曲
げ剛性の指向性もなくなるので、従来の波形バイポーラ
板に比して電極との接触が極めて良好に１ｑられる。
の上下表面上にそれぞれ高ざの５１？なる複数の突起部
を設けたので、流すべきガスの流量配分に対応してガス
流の最適な通過面面積を１￥ることかでき、ガスの透過
による無用なガスの混合を防ぐことができる。また、曲
げ剛性の指向性もなくなるので、従来の波形バイポーラ
板に比して電極との接触が極めて良好に１ｑられる。
第１図は、この出願の発明の一実施例を示すバイポーラ
板の斜視図である。 第２図は、第１図のバイポーラ板を燃料゛重油に組込ん
だ状態を示す一部拡大断面図である。 第３図は、従来の波形のバイポーラ板を示す斜視図であ
る。 第４図は、第３図のバイポーラ板を用いた従来の直交流
形燃料電池の積層構造を承り分解斜視図である。 第５図は、第４図の燃料電池を積層して一体化した状態
を示す斜視図である。 第６図は、第３図のバイポーラ板を用いた平行流形燃料
電池の積層構造を示ず一部拡大断面図である。 １・・・バイポーラ板、２・・・カソード対向突起部、
３・・・アノード対向突起部、４・・・カソード電極、
５・・・アノード電極、７・・・カソード側流路、８・
・・アノード側流路。 出願人 石川島播磨重工業株式会社 第１図 第２図 ゲヌ埼芒 第３図
板の斜視図である。 第２図は、第１図のバイポーラ板を燃料゛重油に組込ん
だ状態を示す一部拡大断面図である。 第３図は、従来の波形のバイポーラ板を示す斜視図であ
る。 第４図は、第３図のバイポーラ板を用いた従来の直交流
形燃料電池の積層構造を承り分解斜視図である。 第５図は、第４図の燃料電池を積層して一体化した状態
を示す斜視図である。 第６図は、第３図のバイポーラ板を用いた平行流形燃料
電池の積層構造を示ず一部拡大断面図である。 １・・・バイポーラ板、２・・・カソード対向突起部、
３・・・アノード対向突起部、４・・・カソード電極、
５・・・アノード電極、７・・・カソード側流路、８・
・・アノード側流路。 出願人 石川島播磨重工業株式会社 第１図 第２図 ゲヌ埼芒 第３図
Claims (1)
- カソード電極とアノード電極との間に設けられて両電
極間を気密状に区分し、流体のカソード側流路および別
異の流体のアノード側流路を形成する燃料電池のバイポ
ーラ板において、該カソード側流路内に突出した複数の
カソード対向突起部を形成するとともに、該アノード側
流路内に突出し該カソード対向突起部と異なる高さを有
する複数のアノード対向突起部を形成したことを特徴と
する燃料電池のバイポーラ板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157610A JPS6313276A (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 燃料電池のバイポ−ラ板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157610A JPS6313276A (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 燃料電池のバイポ−ラ板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6313276A true JPS6313276A (ja) | 1988-01-20 |
Family
ID=15653488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61157610A Pending JPS6313276A (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 燃料電池のバイポ−ラ板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6313276A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01320772A (ja) * | 1988-06-23 | 1989-12-26 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| GB2296124A (en) * | 1994-12-08 | 1996-06-19 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Bipolar plate for fuel cells comprises single integral metal sheet having raised regions forming contact surfaces and gas flow paths |
| JP2007087860A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池のセル及びスタック |
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