JPH02160372A - 燃料電池のセパレータ - Google Patents

燃料電池のセパレータ

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JPH02160372A
JPH02160372A JP63312967A JP31296788A JPH02160372A JP H02160372 A JPH02160372 A JP H02160372A JP 63312967 A JP63312967 A JP 63312967A JP 31296788 A JP31296788 A JP 31296788A JP H02160372 A JPH02160372 A JP H02160372A
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JP
Japan
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electrolytic
electrolyte
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JP63312967A
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Eiji Manome
馬目 栄二
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は溶融炭M塩型燃料電池等における単位電池の積
層に用いられるセパレータに関する。
(従来の技術) 燃料電池を構成する単位電池は、電解質板の両面に正お
よび負の電極板を密接させてこれら電極板の表面にそれ
ぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給しながら電気化学
反応を進行させて起電力を得るようにし1cものである
。このような単位電池では得られる起電力が低いため、
高出力の発電プラントを構成するには多数の単位電池を
積層してこれらの加算出力を得る必要があり、この場合
各単位電池の間には導電性のあるセパレータが介装され
る。
このような積層燃料電池の一構成例を第4図を参照して
説明する。同図に示した燃料電池は外部マニホールド並
向流(または対性流)型のもので、前記単位電池1は、
電池動作温度(約650℃)で溶融している炭酸リチウ
ム、炭酸カリウムなどの電解質をセラミック系保持材に
保持させてなる電解質板3と、この電解質板3の両側に
重ね合わせたそれぞれ多孔質焼結金属からなる正の電極
板5および負の電極板7とを有し、かかる複数の単位電
池1がセパレータ15を介して積層されている。
各セパレータ15は、セパレータ板17の上下両側縁部
にロー付は等により接合されたホルダ19と、セパレー
タ板17および電極板5.7の間に配装されたコルゲー
ト状のガスチャンネル21から構成されている。そして
上下のホルダ1つを隣合う単位電池の電解質板3の間に
配し、この積層体を締付はバー等によって締付けること
により圧縮荷重Pを加えて一体化する。この状態でセパ
レータ板17と電極5および7との間にはそれぞれ反応
ガスのガス通路9および11が平行に形成され、これら
のガス通路9,11にはそれぞれ図外のマニホールドを
介して酸化剤ガス、燃料ガスが送給される。この際ガス
チャンネル21は圧縮荷重Pにより適度に圧迫されて電
極板5.7を電解質板3に密着させ、またこの電解質板
3とホルダ19との間には前記溶融した電解質が浸透し
ていわゆるウェットシールがなされる。
このような燃料電池にあっては、反応ガス(酸化剤ガス
、燃料ガス)との化学的反応と相まち、クリープ特性等
によって生じる電極板5.7の板厚減少をともなう。
一方、電解質板3とセパレータ板17との間の高さは高
剛性のホルダ19によって一定に規制されているので、
前記の経時的寸法変化が進行するとガスチャンネル21
の前記圧迫力が減少して電極板5.7と電解質板3との
密着性が損われる結果、発電効率の低下を招くという問
題があった。
更に前記圧迫力の低下にともない、電解質板3にはホル
ダ19を介して前記圧縮荷重Pにもとづく剪断変形や曲
げ変形が加えられる結果、前記ウェットシール性が阻害
されたり、これらの変形が積層体内で累積されて電解質
板3の耐久性が損なわれる等の問題が派生してくる。
(発明が解決しようとする課題) このように、従来の燃料電池ではホルダ19が高剛性で
あるため、クリープ特性等によって電極板に板厚減少が
生ずると、電極板と電解質板との密着性が損われ、発電
効率の低下を招くと共に、電解質板が剪断変形等を伴な
い、耐久性が損われる等の問題があった。
そこで本発明は寸法変化等に順応させて高さを自動的に
調整できるホルダを備えた燃料電池のセパレータの提供
を目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 前記課題を解決するための本発明の手段は、電解質板と
正、負の電極板とを重ね合わせた単位電池の相互間を区
画するセパレータ板およびホルダを備えたセパレータに
おいて、前記ホルダをセパレータ板から片持状に立上ら
せて弾性を付与覆るように形成したものである。
(作用) この手段によれば、電極板の板厚減少等によりガスチャ
ンネルの圧迫力が低下づると、セパレータのホルダが前
記圧縮荷重により弾性的に撓められて前記圧迫力が復元
するまで高さを減少する。
これによって電極板と電解質板との密着性が維持される
とともに、電解質板には過剰な変形が加えられることが
ない。
(実施例) 第1図を参照して本発明の一実施例を説明する。尚、こ
の実施例にお【ブる単位電池1の構成は前記従来のもの
と同じであって対応する部分には第4図で用いた符号を
附しである。
セパレータ25は前記電池動作温度でも弾力性をそなえ
るステンレスmなどの耐食性板体で作られ、セパレータ
板27とホルダ29とを一体に有するほか、セパレータ
板27と前記電極板5.7との間に弾装したガスチャン
ネル31を備えている。
前記ホルダ2つはセパレータ板27の両側縁部にロー付
は等により接合されてこのセパレータ板27の上下両側
へわん曲を附して片持状に立上らせたばね部29aと、
これらのばね部の外端側に形成し、た平面状の受は部2
9bとからなる。そしてこのセパレータ25を従来の場
合と同様に単位電池1の電解質板3,3の間に介装して
前記圧縮荷重Pをかけながら積層したとき、ばね部29
aが狭縮しつつ受は部29bが電解質板3と密着し、こ
の状態でガスチャンネル31が圧迫されて電極板5.7
がそれぞれ対応する電解質板3に押し付けられるように
、これら各部の形状、寸法およびばね特性を設定する。
よってこの積層体を前記電解質の溶融温度まで昇温させ
ると、この電解質が電解質板3と受は部29bとの間に
浸透して前記ウェットシールがなされ、前記ガス通路9
と11とが隔成される。また電極板5.7等に前記経時
的寸法変化が進行してガスチャンネル31の圧迫力が低
下すると、ホルダ29のばね部29aが圧縮荷重Pによ
り更に狭縮して電解質板3相互間の高さを縮小しつつこ
の圧迫力を復元させる。このようにホルダ29は寸法変
化等に順応しながら電極板5,7と電解質板3との密着
性を維持するとともに、その弾性力によって電解質板3
を柔軟に保持するので、これに過剰な変形が強いられた
り、またウェットシール性が阻害されたるづることが無
い。
第2図は本発明の別の実施例を示したもので、このセパ
レータ35におけるホルダ39はセパレータ板37の両
側縁部から両側へ斜めに立上らせた直状のばね部39a
とこれらのばね部の外端側に形成した受は郡39bとか
らなる。この実施例のものはばね部39aを単純な片持
ち梁とみなしうるのでばね特性の設定が容易である。
第3図に示した更に別の実施例は、本発明を直交流型セ
パレータに適用したものである。すなわちこのセパレー
タ45は、セパレータ板47の一方側の面の両辺部、お
よび他方側の面における上記両辺部と直交する両辺部に
、それぞれ弾性板体からなる断面U字形のホルダ49.
49をロー付は等により接合して隣合う単位電池の電解
質板3゜3との間に互いに直交する酸化剤ガスのガス通
路9および燃料ガスのガス通路11をそれぞれ隔成しで
ある。符号49aおよび49bはそれぞれホルダ49の
ばね部および電解質板3の受は部、また符号51はガス
チャンネルで、これらの形状、寸法および弾性特性の設
定の仕方は前記第1図の実施例の場合と同様である。
尚以上の各実施例において、ばね部の特性を非線形にす
ることもできる。またこの実施例は前記外部マニホルド
型のものを対象としているが、内部マニホルド型のもの
にも容易に適用しうる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の構成によれば、電極板等に
寸法変化等がもたらされてこれら両者を密着させるべき
ガスチャンネルの圧迫力が減少してゆくと、セパレータ
を構成する板材からなるホルダが弾性的に変形しつつ前
記の圧迫力を復元させるので、これにより発電効率を維
持させることができ、同時に耐久性や反応ガスのシール
性の低下が回避される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るセパレータをそなえた
燃料電池の要部断面図、第2図は本発明の別の実施例に
係るセパレータの要部斜視図、第3図は本発明の更に別
の実施例に係るセパレータをそなえた燃料電池の要部斜
視図、第4図は従来例に係るセパレータをそなえた燃料
電池の要部断面図である。 1・・・単位電池      5.7・・・電極板9.
11・・・ガス通路 25.35.45・・・セパレータ 27.37.47・・・セバレ〜夕板 29.39.49・・・ホルダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電解質板と正、負の電極板とを重ね合わせた単位電池の
    相互間を区画するセパレータ板およびホルダを備えたセ
    パレータにおいて、前記ホルダをセパレータ板から片持
    状に立上らせて弾性を付与するように形成した燃料電池
    のセパレータ。
JP63312967A 1988-12-13 1988-12-13 燃料電池のセパレータ Pending JPH02160372A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0357162A (ja) * 1989-07-12 1991-03-12 Stichting Energ Onderzoek Centrum Nederland 燃料電池及び燃料電池スタック
WO1996036086A1 (de) * 1995-05-10 1996-11-14 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh Brennstoffzellenanordnung
US6872483B2 (en) * 2001-06-08 2005-03-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell stack, method of holding fuel cell stack under pressure, and separators
KR100778634B1 (ko) * 2007-01-22 2007-11-28 현대하이스코 주식회사 연료 전지, 연료 전지용 분리판 및 이를 구비하는 연료전지 스택
US7323269B2 (en) 2003-02-04 2008-01-29 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell

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