JPS63266776A - 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のセ
ルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータに関する
ものである。

［従来の技術］ 現在までに捉案されている第二世代の燃料電池としての
溶融炭酸塩型燃料電池は、第８図に一例を示す如く、電
解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませたタイ
ル（電解質板）１を、カソード（酸素極）２とアノード
（燃料極）３の両電極で両面から挾み、カソード２側に
酸化ガスＯＧを供給すると共にアノード３側に燃料ガス
ＦＧを供給することによりカソード２とアノード３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も
のを１セル■とし、各セルエをセパレータ４を介して多
層に積層させ、全体を適当な締付力で締め付けて燃料電
池スタックとしている。

上記燃料電池のうち、内部マ、二ホールド型のものにあ
っては、上記第８図の如く、タイル１とセパレータ４の
周辺部の一側に酸化ガスの供給用流路孔５と燃料ガスの
供給用流路孔６を設けると共に、周辺部の他側に酸化ガ
スの排出用流路孔７と燃料ガスの排出用流路孔８を設け
、上記酸化ガスと燃料ガスの各供給用流路孔５と６を通
して供給される酸化ガスＯＧと燃料ガスＦＧがセパレー
タ４を挾んでカソード２側とアノード３側へ供給される
ようにしである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上述した従来の燃料電池用セパレータ４は、
片面に燃料ガスを、細面に酸化ガスをそれぞれ流すよう
にするために、周辺部を残して表裏両面に凹凸９によっ
てガス通路を形成しているので、セパレータ４自体を極
端に薄くすることができず、しかも表裏両面において、
周辺部の各ガスＯＧ、　ＦＧの供給用及び排出用の各流
路孔５，６及び７，８と表裏両面のガス通路とを各々接
続させるための開口部を設けなければならず、軽量化、
量産化に難点があり、又、１枚のプレートで１枚のセパ
レータ４を製作し、該セパレータ４でカソード２とアノ
ード３をタイル１に均一に接触させるようにするため、
全体として剛構造となっている。更に、従来のセパレー
タ４では、上記の構成から、中央部分のガス通路となる
溝加工は、プレスによるか、あるいは、エツチングによ
る加工が必要であった。

そこで、本発明は、軽量化、柔構造化、ユニット化及び
量産化が図れる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、上記目的を達成するために、周辺部を残して
中央部分を電極を格納できるフラット面とし且つ周辺部
を片面側に盛り上げるよう屈曲させてなる２枚の薄板か
らなるセパレータ板を一体に接合して、周辺部を内部が
空間部となるシェルＩｎとしてなり、且つ上記両セパレ
ータ板の周辺部に燃料ガスの給排用流路孔と酸化ガスの
給排用流路孔を設けると共に、一方のセパレータ板では
燃料ガスの給排用流路孔を中央部分のフラット面に開口
し、又、他方のセパレータ板では酸化ガスの給排用流路
孔を中央部分のフラット面に開口した構成とする。

［作　　用］ 周辺部に薄板シェル構造を片面に有し中央部分をフラッ
ト面としたセパレータ板を２枚背中合わせに重ねて接合
するので、周辺部が膨らんだ形状となり、タイルの両面
をカソードとアノードで挾んでなるセルを積層するとき
の仕切りとして用いると、両面の各中央部分のフラット
面に各々異なる電極が位置し、周辺部はタイルの周辺部
と接して押し付けられる。周辺部の薄板シェル構造部は
柔軟性があるので、シール性が向上すると共に電極寸法
誤差を吸収する機能を発揮できる。

［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７図は本発明の実施例を示すもので、本発
明のセパレータ１０は、表面にガス通路１９を形成する
ためのり７１８を有する電極１６゜１７をカソード及び
アノードとして用いた燃料電池のセルを積層するとぎに
仕切りとして用いるだめのものであり、上記リブ１８付
きの電極１６゜１７を中央部に各々格納できるように周
辺部を除く中央部分をフラット面１２にすると共に、周
辺部を屈曲させて表面側に口状に突出させた２枚の薄板
よりなるセパレータ板１１ａ、ｌｌｂをフラット面１２
の裏面が接触するよう接合し、周辺部に柔軟性の薄板シ
ェル構造をもつ構成とする。すなわち、第５図及び第６
図に示す如く、１枚の薄板よりなるセパレータ板１１ａ
と１１ｂの各々の周辺部を、表面側に屈曲させて波形に
プレス成形し、セパレータ板１１ａ、１１ｂの表面側で
はリブ１８付き電極１６と１７の厚みに相当する高さの
突条部１３を一連に形成することによって裏面側では周
辺部に一連の凹溝が形成される構成とし、かかる構成の
２枚のセパレータ板１１ａと１１ｂを裏面同士が接合す
るように対向させ、周辺のつば部１４を固着することに
より２枚のセパレータ板１１ａ、１１ｂを一体構造とし
、第１図に示す如く周辺部を空間部１５のあるシェル構
造とする。又、上記シェル構造とした周辺部の一側には
、酸化ガスＯＧの供給用流路孔５と燃料ガスＦＧの供給
用流路孔６とを貫通して設けると共に、周辺部の他側に
は、酸化ガスＯＧの排出用流路孔７と燃料ガス［Ｇの排
出用流路孔８とを設け、且つ一方のセパレータ板１１ａ
側では、周辺部の燃料ガスの給排用流路孔６と８が中央
部分のフラット面１２上を通して連通ずるように上記流
路孔６と８を中央部に開口させて、第１図及び第２図の
如く該開口部まで電極（アノード）１７を延長させるよ
うにする。又、他方のセパレータ板１１ｂ側では、周辺
部の酸化ガスの給排用流路孔５と７が中央部分のフラッ
ト面１２を通して連通ずるように上記流路孔５と７をフ
ラット面１２側に開口させ、第３図の如く、該間口部ま
で電極（カソード）１６を延長させるようにする。

なお、リブ１８付きの電極１６．１７は、リブ１８によ
って形成される溝をガス通路としてガスが入口側から出
口側へ均一に流されるようになっておればよく、リブ１
８は連続していてもよく、途中で切れて不連続となって
いてもよい。

上ｊホした構成を有する本発明のセパレータ１０は、タ
イル１を挾むようにタイル１の両面に配置するカソード
１６及びアノード１７として、表面にリブ１８によりガ
ス通路１９を形成してガスが流けるように成形してなる
リブ付き電極を使用した燃料電池の単セルを積層し、燃
料電池スタックとするときに用いる。今、上記リブ付き
電極を用いた燃料電池の各セルを積層するときは、単セ
ルごとに本発明のセパレータを介して積層して行く。こ
の場合、本発明のセパレータ１０を構成覆るセパレータ
板１１ａ、　１１ｂの各中央部分のフラット面１２にカ
ソード１６、アノード１７の各電極が格納され、各セパ
レータ板１１ａ、ｌｌｂの周辺部の屈曲部分で形成され
るシェル構造部分は、タイル１の周辺部と接触し、又、
タイル１の周辺部に設けられた酸化ガス及び燃料ガスの
各給排用流路孔５，７及び６，８と、本発明のセパレー
タ１０の周辺部に設けた酸化ガス及び燃料ガスの各給排
用流路孔５，７及び６，８とが合致して積層方向に連通
ずる。又、上記カソード１６とアノード１７の各電極は
、それぞれガス通路１９が形成されている表面側がセパ
レータ板１１ａ、ｌｌｂの各フラット面１２に接触する
。

上記の状態で積層された燃料電池全体を図示しない上下
の各ホルダーを介して締め付けると、本発明のセパレー
タ１０の周辺部が柔軟性を有する薄板シェル構面としで
あるため、上記締め付けにより容易に変形することがで
き、カソード１６、アノード１７の各電極の製作時の寸
法誤差があっても、セパレータ周辺部柔軟性により吸収
できて電極とタイルとの密着性を良くすることができる
と同時に、上記セパレータ周辺部の柔軟構造により該セ
パレータ周辺部とタイル周辺部との密着性がよくなって
シール性を向上させることができる。

次に、酸化ガスＯＧ及び燃料ガス「Ｇを流すと、酸化ガ
スＯＧ及び燃料ガスＦＧは、タイル１、セパレータ板１
１ａ、　ｌｌｂの重合部の各供給用流路孔５及び６を通
って流れ、燃料ガス「Ｇは、供給用流路孔６からセパレ
ータ板１１ａのフラット面１２に第１図及び第２図に示
す如く流入し、アノード１７の表面に形成されているガ
ス通路１９とセパレータ板１１ａのフラット面１２との
間を排出側へ流れ、排出用流路孔８　（第７図参照）よ
り排出される。一方、酸化ガスＯＧは、供給用流路孔５
からセパレータ板１１ｂのフラット面１２の方へ第３図
に示す如く流入し、該セパレータ板１１ｂのフラット面
１２とカソード１６表面のガス通路１９との間を排出側
へ流れ、排出用流路孔７より排出される。

本発明のセパレータにおいて、周辺部に形成されたシェ
ル構造は、柔構造として前記した如き電極寸法誤差吸収
機能及びシール機能をもたせるものであり、内部の空間
部は通常使用されていないが、タイル１へ電解質を補給
して電池耐久性の向上を図る場合に補給用の電解質を溜
めておく電解質リザーバとして用いることができる。

なお、本発明のセパレータは、上記実施例のみに限定さ
れるものではなく、たとえば、酸化ガスＯＧと燃料ガス
ＦＧが平行流となるようにした場合を示したが、対向流
となるようにしてもよい。

［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、カソード及びアノードの各電極としてセパレータと
接する表面側にリブによりガス通路を形成したリブ付き
電極を用いた燃料電池のセルを仕切るためのもので、上
記リブ付き電極を格納できるようにしたフラット面を中
央部に有し且つ周辺部を柔構造とした薄板シェル構造と
し、周辺部に設けた酸化ガスと燃料ガスの各給排用流路
孔を、片面側では燃料ガスが、又、反対面側では酸化ガ
スがそれぞれフラット面に流れるように開口させた構成
としであるので、次の如き優れた効果を奏し得る。

（１）薄板のセパレータ板をプレス成形し、２枚のセパ
レータ板を一組として一体にしてなる構成であるため、
軽Ｒ化が図れる。

（１１）　　中央部分はフラット面で、周辺部はプレス
成形で波形にし、２枚のセパレータを一体にしたとぎに
周辺部がシェル構造となるようにするので、ｍ脆化が容
易で加工コストが安価となる。

（ｉｉｉ）　　周辺部はＫｔＪ板をプレス成形してシェ
ル構造としているので、柔構造化が図れ、電極寸法誤差
を吸収できると共にシール性もよくなる。

（転）中央部分のフラット面に電極を格納できるので、
パンチングメタル等を不要にできる。

（Ｖ）　　周辺部の空間部を電解質リザーバとして用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のセパレータの実施例を示す切断斜視図
、第２図は第１図のＡ矢視図、第３図は第１図の８矢視
図、第４図は第１図のＣ−Ｃ矢視図、第５図及び第６図
は本発明のセパレータを構成する２枚のセパレータ板を
切り離した状態を示す切断斜視図、第７図は燃料電池を
分離して示す斜視図、第８図は従来の燃料電池の一例を
示す断面図である。 １・・・タイル、２，１６・・・カソード、３，１７・
・・アノード、４，１０・・・セパレータ、１１ａ、　
ｉｉｂ・・・セパレータ板、１２・・・フラット面、１
３・・・突条部、１５・・・空間部、１８・・・リブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）周辺部を残して中央部分を電極を格納できるフラッ
   ト面とし且つ周辺部を片面側に盛り上げるよう屈曲させ
   てなる２枚の薄板からなるセパレータ板を一体に接合し
   て、周辺部を内部が空間部となるシェル構造としてなり
   、且つ上記両セパレータ板の周辺部に燃料ガスの給排用
   流路孔と酸化ガスの給排用流路孔を設けると共に、一方
   のセパレータ板では燃料ガスが中央部分のフラット面に
   流れるようにし、又、他方のセパレータ板では酸化ガス
   が中央部分のフラット面に流れるようにしたことを特徴
   とする燃料電池用セパレータ。