JPH01279572A - 燃料電池 - 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ＦｉＮ池に
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燃料電池のうち、溶融炭酸塩
型の燃料電池としては、たとえば、第４図に示す如く、
電解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませてな
るタイル（電解質板）１を、カソード（酸素極）２とア
ノード（燃料極）３の画電極で両面から挟み、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■をセパレータ４を介
して多層に積層させ、その上部と下部にホルダを配して
全体を適当な締付力で締め付けて固定させるようにした
ものがある。そのうち、内部マニホールド型のものにあ
っては、図示の如く、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。

上述の如き燃料電池に用いられているセパレータの表裏
両面や上下のホルダのガス接触面には、凹凸を形成する
ことによってガス流路が形成されているが、従来、上記
セパレータ４やホルダのガス流路は、機械加工やエツチ
ング加工により製作されている。

しかし、ガス流路を機械加工により製作する場合は、セ
パレータやホルダが小型のものであれば加工も比較的容
易であるが、大型のものになると加工が大変になると共
に精度良く製作することが困難であり、又、エツチング
により製作する場合は、セパレータやホルダが大型のも
のではそれだけ設備が大型となって設備費、加工費が高
価となり、いずれの加工方式もセルの大型化には不向き
である。

そのため、近年、ガス流路を機械加工やエツチング加工
により製作することに代えて、薄板をプレス加工により
波板状に加工してなるコルゲート板１０を第５図の如く
センタプレート１１の表裏両面にはり合わせてセパレー
タ９を製作してセル■の仕切りとするようにしたり、ホ
ルダにコルゲート板をはり合わせるようにすることが提
案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、コルゲート板１０はプレス成形できるので、
ガス流路となる溝を機械加工したり、エツチング加工し
たりするものに比して製作容易ではあるが、長くなると
上面と下面の精度が出なくなる。そのため、セパレータ
、ホルダともに電極面に正確にタッチさせるための精度
が必要とされるのに対し、上記のように長くなると精度
が出なくなるため、長物の加工には不向きである。又、
コルゲート板１０を用いた場合、ガスが出来るだけ電極
と接する側を流れるようにするために、第５図に示す如
くコルゲート板１０のセンタプレート１１側あるいはホ
ルダ側のガス流路に丸棒を入れたり、アロンセラミック
の如き充填物１２を詰めて塞ぐようにしている。しかし
、ガスの流路が長くなって来ると、ガスの入口側と出口
側のガス濃度が変って来るおそれがあると共に、発電に
関しては温度分布が均一であること、機械的強度がおる
こと、等が要求されるが、コルゲート板の片面のみにガ
スが流れるようにしたものでは流れるガスは初めから反
応するためガス温度は入口側から出口側にかけて高くな
って温度分布の均一化が図れず、又、コルゲート板をセ
パレータに用いた場合はセルを積層するときにコルゲー
ト板も積層させるが、ガスの流れ方向に一連の溝として
ガス流路が形成される構成のコルゲート板であるために
、歪を生じ易い、という問題がある。

そこで、本発明は、セパレータやホルダにコルゲート板
を用いた場合にも長物にしても温度分布が不均一になっ
たり、機械的強度が低下したりすることがないようにし
て、従来のコルゲート板のガスを流したくない側に丸棒
を入れたり、充填物を詰める必要性をなくすことを目的
とするものである。

［課題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、ガス入口側から
ガス出口側までの間でコルゲート板を複数に分割し、且
つ該分割した各コルゲート板を互に１山又は半山ずらし
て配胃し、上記コルゲート板の表裏に同じガスを流すよ
うにしたセパレータ、ホルダを有する燃料電池とする。

［作　　用］ ガスの流れ方向に分割されたコルゲート板同士の合わせ
部は互に１山又は半山ずらされているため、表面（電極
側の面）を流れたガスは、分割された次のコルゲート板
との合わせ部でコルゲート板の裏面に入り、一方、ガス
入口側でコルゲート板の裏側に入ったガスは未反応のま
ま流れ、分割されたコルゲート板の合わせ部で表面に出
て、はじめて反応されることになる。

したがって、ガスの流れ方向において反応熱を均−化さ
せることができ、温度分布を均一化できる。又、コルゲ
ート板は継ぎ合わせ部でガス流れ方向と直角方向へずら
されていることから積層時に歪を生じさせることを少な
くできる。

［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図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、セ
パレータに適用した場合を示す。

第４図に示しである燃料電池と同様に、タイル１の両面
をカンード２とアノード３で挟み、カソード２側へ酸化
ガスを、アノード３側へ燃料ガスをそれぞれ流すように
しておるセル■をセパレータを介して積層させるように
し、且つ上記セパレータに、センタプレート１１の両面
にコルゲート板１０を配して一体にしてなるセパレータ
９を用いた構成において、上記コルゲート板１０をガス
流路となる溝の長平方向に２分割した形式として、各分
割コルゲート板部１０Ａ、　１０Ｂの長さを短かくし、
且つ分割コルゲート板部１〇八と１０８の接合部を溝１
０Ｃ，１０Ｄの幅のピッチだけ横方向にずらし、一方の
分割コルグー１〜板部１０Ａの上面の溝１０Ｃが他方の
分割コルゲート板部１０Ｂの下面の溝１００と合致する
ように組み合わせてセットする。

１３はセンタプレート１１に設けた燃料ガスの給排用流
路孔６と８をセンタプレート１１表面側のフルゲート板
１０によるガス流路に連通させるためのり欠１４を有す
るマスク板、１５はセンタプレート１１の裏面側で酸化
ガスの給排用流路孔５と７を裏面側のコルゲート板によ
るガス流路に連通させるために用いられる同じく切欠を
有するマスク板である。

第１図の状態において、燃料ガス供給用流路孔６に導か
れている燃料ガスは、該流路孔６からマスク板１３の切
欠１４から先ず分割コルゲート板部１０Ａの上面（電極
側の面）と下面（センタプレート側の而）の各１１０ｃ
、１００内に流入する。

上面の溝１０Ｃに入ったガスは、該溝１０Ｃを流れると
きに反応し、排出側の分割コルゲート板部１０Ｂとの接
合部で下面の溝１００内に入る。一方、ガス入口側の分
割コルゲート板部１０Ａで下面に溝１０Ｄに入ったガス
はガス流れ方向下流側の分割コルゲート板部１０Ｂの上
面の溝１０Ｃ内に入って流されることになる。この際、
分割コルゲート板部１０Ａの下面の溝１０Ｄを流れたガ
スは、反応されていないので、分割コルゲート板部１０
Ａの下面から分割コルゲート板部１０Ｂの上面に未反応
ガスを出すことができ、この時点から未反応ガスを使用
できることになる。これにより反応熱を均一にすること
が可能となると共に、温度分布を均一にできる。

次に、第３図は本発明の他の実施例を示すもので、セン
タプレート１１の片面に３つの分割コルゲート板部１０
Ａ、　１０Ｂ、　ＩＯＥをガス流れ方向に配置し、且つ
分割コルゲート板部１０Ａと１０８　。

１０８と１０Ｅを溝１０Ｃ，ＩＯＤの１ピツチ、又は半
ピツチ、すなわち、溝の１山又は早出ずらして組み合わ
せ、更に、分割コルゲート板部の長さを変えた例を示す
ものである。

このように分割したコルゲート板部を組み合わせること
と、長さを変えることにより電極面に濃度の均一なガス
を供給できて、発電分布が均一になり、タイル反応熱も
均一にすることができることになる。

なお、上記実施例では、セパレータに適用した場合を例
示したが、上下のホルダに形成するガス流路にも同様に
適用できることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の燃料電池によれば、セパレー
タ、ホルダのガス流路をコルゲート板により形成すると
共に、コルゲート板を長さを短かくして複数枚を溝の１
山又は早出ずらして組み合わせ、且つコルゲート板の表
面と裏面の名湯にガスが流れるようにしであるので、次
の如き優れた効果を奏し得る。

（１）ガス流路を形成するとき短かいコルゲート板を複
数枚組み合わせて使用するので、製作が容易であると共
に製作上の精度も満足させることかできる。

（ｉｉ）　　分割されている各コルゲート板の接合部か
ら未反応のガスを出すことができるので、ガス入口側か
ら供給されたガス濃度と同じ濃度のガスを途中から使用
できて電極面にｍ度の均一なガスが供給できることから
発電分布が均一になる。

（ｉｉｉ）　　又、上記（１１）によりタイルの反応熱
も均一にでき、上記（１：）と相俟って発電効率の向上
が図れる。

仮）上記したコルゲート板の途中から新鮭なガスを供給
できるようにしてあって、ガス′ａ度の均一化、温度分
布の均−化等が図れて装置の大型化が容易に実現できる
と共に、コルゲー１〜は長さを短かくして複数用いるこ
とにより積層したときの機械的強度を保持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるセパレータの一例を示す斜視図
、第２図はセパレータを介してセルを積層した状態を示
す断面図、第３図は本発明におけるセパレータの他の例
を示す斜視図、第４図は従来の燃お１電池の一例を示す
断面図、第５図は従来のコルゲート式のセパレータの使
用状態の一例を示す断面図である。 １・・・タイル、２・・・カソード、３・・・アノード
、４．９・・・セパレータ、１０・・・コルゲート板、
ＩＯＡ。 １０８、１０Ｅ・・・分割コルゲート板部、１０Ｃ，Ｉ
ＯＤ・・・溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タイルの両面をカソードとアノードとで挟み、カ
   ソード側に酸化ガスを流すと共にアノード側に燃料ガス
   を流すようにしてあるセルをセパレータを介して積層し
   、上下にホルダを配して全体を締め付けてなる燃料電池
   において、ガスの入口側からガス出口側へガスを流すた
   めのガス流路をコルゲート板により形成し、且つ上記コ
   ルゲート板をガスの流れ方向に複数に分割すると共に、
   各分割した短かいコルゲート板の接合部を溝の１山又は
   半山ずらして組み合わせてなるセパレータ、ホルダを有
   することを特徴とする燃料電池。