JPH03110761A - 高温型燃料電池 - Google Patents
高温型燃料電池Info
- Publication number
- JPH03110761A JPH03110761A JP1247591A JP24759189A JPH03110761A JP H03110761 A JPH03110761 A JP H03110761A JP 1247591 A JP1247591 A JP 1247591A JP 24759189 A JP24759189 A JP 24759189A JP H03110761 A JPH03110761 A JP H03110761A
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- Japan
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- plate
- separator
- current collector
- electrode
- electrolyte
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
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〕
本発明は、高温型燃料電池である溶融炭酸塩型燃料電池
及び固体電解質型燃料電池の単電池の構造、特に単電池
内の反応ガス通路部の構造に関する。
及び固体電解質型燃料電池の単電池の構造、特に単電池
内の反応ガス通路部の構造に関する。
高温で運転される高温型燃料電池として炭酸塩を含有保
持する電解質板を有する溶融炭酸塩型燃料電池とジルコ
ニアのような金属酸化物からなる電解質板を有する固体
電解質型燃料電池が知られている。このような高温型燃
料電池における単電池は上記の電解質板と、この両側に
配されるアノード及びカソードの各電極と、この各電極
を覆い、外部から供給される反応ガスの反応ガス通路と
なるガス室を形成して電解質板の周辺部で接触して電解
質板を挟持する金属製のセパレータとから構成されてい
る。なおガス室には反応ガス通路を形成すると同時に集
電を行うため、一般にリブ状または波状の金属製の集電
板及び電極の強度を補うための多数の孔を有する金属製
の補強板とが設置されている。
持する電解質板を有する溶融炭酸塩型燃料電池とジルコ
ニアのような金属酸化物からなる電解質板を有する固体
電解質型燃料電池が知られている。このような高温型燃
料電池における単電池は上記の電解質板と、この両側に
配されるアノード及びカソードの各電極と、この各電極
を覆い、外部から供給される反応ガスの反応ガス通路と
なるガス室を形成して電解質板の周辺部で接触して電解
質板を挟持する金属製のセパレータとから構成されてい
る。なおガス室には反応ガス通路を形成すると同時に集
電を行うため、一般にリブ状または波状の金属製の集電
板及び電極の強度を補うための多数の孔を有する金属製
の補強板とが設置されている。
このような構造により高温型燃料電池では反応ガスを外
部から反応ガス通路を通流させてアノード及びカソード
の各電極に供給して電池反応を起こさせて発電をしてい
る。
部から反応ガス通路を通流させてアノード及びカソード
の各電極に供給して電池反応を起こさせて発電をしてい
る。
ところで、燃料電池は単電池あたりの発生電圧が低いた
め、これを多数積層してスタックを構成し、このスタッ
クから所要の電圧の電力を取出している。この場合、電
極と電解質板間の電気的な接続はもとより、それらの部
材とセパレータとの間の電気的な接続が充分であ名こと
が必要である。
め、これを多数積層してスタックを構成し、このスタッ
クから所要の電圧の電力を取出している。この場合、電
極と電解質板間の電気的な接続はもとより、それらの部
材とセパレータとの間の電気的な接続が充分であ名こと
が必要である。
すなわち、各部側の電気的な接続が不十分であると、内
部抵抗の増加を招き、その分電圧が低下する。そこで、
燃料電池スタックの運転時には、運転初期より運転終期
まで常に電極、電解質板、集電板、補強板、セパレータ
といった電池構成部材相互の電気的な接続を良好に保ち
続ける必要がある。このため、集電板をばね性を持った
波板（特開昭６１−２７９０６８号公報参照）、ばね性
を持った片持ち構造の波板（実願昭６３−１６０９４２
号公報参照）等にすることにより、運転中の各部材間の
接触を良好に保つ手段が提案されている。
部抵抗の増加を招き、その分電圧が低下する。そこで、
燃料電池スタックの運転時には、運転初期より運転終期
まで常に電極、電解質板、集電板、補強板、セパレータ
といった電池構成部材相互の電気的な接続を良好に保ち
続ける必要がある。このため、集電板をばね性を持った
波板（特開昭６１−２７９０６８号公報参照）、ばね性
を持った片持ち構造の波板（実願昭６３−１６０９４２
号公報参照）等にすることにより、運転中の各部材間の
接触を良好に保つ手段が提案されている。
なお、従来セパレータ、集電板、補強板といった各構成
部材は、組立時の作業性を考慮して相互に動かない程度
に接着剤、ろう付け１点溶接等で部品的に固定されてい
る。
部材は、組立時の作業性を考慮して相互に動かない程度
に接着剤、ろう付け１点溶接等で部品的に固定されてい
る。
［発明が解決しようとする課題〕
従来、セパレータ、集電板、補強板、電解質板。
電極といった電池構成部材間の接触抵抗は、電池積層方
向の締付力を増やす、あるいは集電板に伸縮性を持たせ
るといった手段を用いて、運転初期より運転終期まで電
池全体として各部材間の接触を良好に保ち続けることが
できていた。この場合、電極と電解質板、あるいは電極
と補強板との接触では、電極及び電、解質板に若干クリ
ープする性質があるため接触面の凸凹を吸収することが
できた。
向の締付力を増やす、あるいは集電板に伸縮性を持たせ
るといった手段を用いて、運転初期より運転終期まで電
池全体として各部材間の接触を良好に保ち続けることが
できていた。この場合、電極と電解質板、あるいは電極
と補強板との接触では、電極及び電、解質板に若干クリ
ープする性質があるため接触面の凸凹を吸収することが
できた。
一方、セパレータ、集電板、補強板の接触に際しては、
集電板や補強板の形状にかかわらず、従来の面精度及び
加工精度では、凸凹及びうねりがあるために隙間が生じ
てしまう、しかし、このような隙間は小さなものである
から、それ自体により電池全体の接触を阻害するもので
はない。
集電板や補強板の形状にかかわらず、従来の面精度及び
加工精度では、凸凹及びうねりがあるために隙間が生じ
てしまう、しかし、このような隙間は小さなものである
から、それ自体により電池全体の接触を阻害するもので
はない。
ところが、セパレータ、集電板、補強板といった各構成
部材の表面には、電池運転中にカソード側では反応ガス
中の酸素が、アノード側では反応ガス中の水蒸気、ない
しは、カソードガスのクロスオーバーに起因する酸素な
どの酸化性ガスが存在して、電気絶縁体である酸化物皮
膜が形成される。そして、運転時間が長くなるに従い、
酸化性ガスがセパレータ、集電板、補強板間の細かな隙
間に入り込み、徐々に酸化物皮膜を形成して、導電性の
良い部分の面積を減らすため各部材間の接触は良好であ
るにも拘わらず、各部材間の電気的な接続が悪化、すな
わち内部抵抗が増加して電池電圧が低下するという問題
があった。
部材の表面には、電池運転中にカソード側では反応ガス
中の酸素が、アノード側では反応ガス中の水蒸気、ない
しは、カソードガスのクロスオーバーに起因する酸素な
どの酸化性ガスが存在して、電気絶縁体である酸化物皮
膜が形成される。そして、運転時間が長くなるに従い、
酸化性ガスがセパレータ、集電板、補強板間の細かな隙
間に入り込み、徐々に酸化物皮膜を形成して、導電性の
良い部分の面積を減らすため各部材間の接触は良好であ
るにも拘わらず、各部材間の電気的な接続が悪化、すな
わち内部抵抗が増加して電池電圧が低下するという問題
があった。
本発明の目的は、燃料電池の運転初期から運転終期にわ
たってセパレータ、集電板、補強板間の接触抵抗の増加
を小さくすることのできる高温型燃料電池を提供するこ
とである。
たってセパレータ、集電板、補強板間の接触抵抗の増加
を小さくすることのできる高温型燃料電池を提供するこ
とである。
上記課題を解決するために、本発明によれば炭酸塩を含
有保持する電解質板または金属酸化物からなる電解質板
の両側に配されるアノードとカソードとの各電極とこの
各電極を覆うセパレータとの間に外部から供給される反
応ガスの通路となるガス室を形成し、このガス室内に各
電極に接して配される多数の孔を有する補強板とセパレ
ータとの間に波状の集電板またはセパレータから突出す
るリブ板を配してなる高温型燃料電池において、前記集
電板がセパレータと補強板とに接する部位を、またリブ
板が補強板に接する部位を多数点で溶接またはろう付け
するものとする。
有保持する電解質板または金属酸化物からなる電解質板
の両側に配されるアノードとカソードとの各電極とこの
各電極を覆うセパレータとの間に外部から供給される反
応ガスの通路となるガス室を形成し、このガス室内に各
電極に接して配される多数の孔を有する補強板とセパレ
ータとの間に波状の集電板またはセパレータから突出す
るリブ板を配してなる高温型燃料電池において、前記集
電板がセパレータと補強板とに接する部位を、またリブ
板が補強板に接する部位を多数点で溶接またはろう付け
するものとする。
（作用）
セパレータと補強板との間に配される波状の集電板がセ
パレータと補強板とに接する部位を、またセパレータか
ら突出するリブ板が補強板に接する部位を多数点で溶接
、またはろう付けにより接合することにより、接合部分
の外側が酸化性ガスにより形成される絶縁性の酸化物皮
膜で覆われようとも、部材間の電気的な接続は接合部分
の内部で確実に行われるため、運転時間が長くなっても
各部材間の接触抵抗は増加せず、電池電圧が長期にわた
り安定する。
パレータと補強板とに接する部位を、またセパレータか
ら突出するリブ板が補強板に接する部位を多数点で溶接
、またはろう付けにより接合することにより、接合部分
の外側が酸化性ガスにより形成される絶縁性の酸化物皮
膜で覆われようとも、部材間の電気的な接続は接合部分
の内部で確実に行われるため、運転時間が長くなっても
各部材間の接触抵抗は増加せず、電池電圧が長期にわた
り安定する。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による高温型燃料電池である溶
融炭酸塩型燃料電池の断面図であり、第２図は第１図の
破砕斜視図である。第１図。
融炭酸塩型燃料電池の断面図であり、第２図は第１図の
破砕斜視図である。第１図。
第２図において１は炭酸塩を含浸保持する電解質板であ
り、電解質板１を挟持してその両側にアノード電極２と
カソード電極３とが配されている。
り、電解質板１を挟持してその両側にアノード電極２と
カソード電極３とが配されている。
４は金属製のセパレータであり、アノード電極２とカソ
ード電極３とをそれぞれ覆い、反応ガスの通路となるガ
ス室５を形成してその周辺部が電解質板１に接している
。ガス室５にはアノード電極２、カソード電極３とをそ
れぞれ補強する多数の孔６ａがあけられた補強板６が各
電極に接して配されている。そして補強板６とセパレー
タ４との間に波状の金属製の集電板８が設置され、アノ
ード電極２には燃料ガスを、カソード電極３には酸化剤
ガスを供給する反応ガス通路を形成している。
ード電極３とをそれぞれ覆い、反応ガスの通路となるガ
ス室５を形成してその周辺部が電解質板１に接している
。ガス室５にはアノード電極２、カソード電極３とをそ
れぞれ補強する多数の孔６ａがあけられた補強板６が各
電極に接して配されている。そして補強板６とセパレー
タ４との間に波状の金属製の集電板８が設置され、アノ
ード電極２には燃料ガスを、カソード電極３には酸化剤
ガスを供給する反応ガス通路を形成している。
波状の集電板８がその山や谷部でセパレータ４と補強板
６とに接触する部位は、本発明の係るところであり、多
数の接合点ｌＯで点溶接または点るう付けされている。
６とに接触する部位は、本発明の係るところであり、多
数の接合点ｌＯで点溶接または点るう付けされている。
このような接合点１０における接合によりセパレータ４
．集電板８．補強板６は確実に電気的に接続される。接
合点の数は、接合部分の面積にもよるが、通常は接合部
分−点あたり３アンペア程度までは許容可能であり、燃
料電池では電極面積１−あたり０．１５〜０．５アンペ
アの電流が流れることから、２０−あたり１点以上、好
ましくは１〜４点程度の割合で接合部分を設ければよい
。
．集電板８．補強板６は確実に電気的に接続される。接
合点の数は、接合部分の面積にもよるが、通常は接合部
分−点あたり３アンペア程度までは許容可能であり、燃
料電池では電極面積１−あたり０．１５〜０．５アンペ
アの電流が流れることから、２０−あたり１点以上、好
ましくは１〜４点程度の割合で接合部分を設ければよい
。
このような構成により単電池を積層したスタックは締付
けられて運転が行われる。この際、セパレータ４．集電
板８．補強板６は上記の点溶接または点ろう付けにより
接合されて前述のような酸化性ガスの影響をうけずに確
実に電気的に接続される。一方、補強板６とアノード、
カソード電極２．３とは各電極が電池積層方向の締付力
及び集電板８の伸縮力により若干量クリープして補強板
６の表面の凸凹を吸収することにより電気的な接続を保
っている。またアノード、カソード電極２．３と電解質
板１も電池積層方向の締付力及び集電板８の伸縮力によ
りアノード、カソード電極２．３と電解質板ｌとが若干
量クリープして互いの凸凹を吸収することにより電気的
な接続を保っている。
けられて運転が行われる。この際、セパレータ４．集電
板８．補強板６は上記の点溶接または点ろう付けにより
接合されて前述のような酸化性ガスの影響をうけずに確
実に電気的に接続される。一方、補強板６とアノード、
カソード電極２．３とは各電極が電池積層方向の締付力
及び集電板８の伸縮力により若干量クリープして補強板
６の表面の凸凹を吸収することにより電気的な接続を保
っている。またアノード、カソード電極２．３と電解質
板１も電池積層方向の締付力及び集電板８の伸縮力によ
りアノード、カソード電極２．３と電解質板ｌとが若干
量クリープして互いの凸凹を吸収することにより電気的
な接続を保っている。
上記のような各部材間の電気的な接続、特にセパレータ
、集電板、補強板間の確実な電気的な接続により運転時
の部材間の接触抵抗は小さくなる。
、集電板、補強板間の確実な電気的な接続により運転時
の部材間の接触抵抗は小さくなる。
第３図は電極有効面積２００−の溶融炭酸塩型撚のもの
とについて示すグラフである０図において実線１１は本
発明の実施例によるもの、破線１２は従来のものであり
、図から本発明によるものの方が長時間の運転期間にお
いても接触抵抗の増加が極めて小さいことが理解される
。
とについて示すグラフである０図において実線１１は本
発明の実施例によるもの、破線１２は従来のものであり
、図から本発明によるものの方が長時間の運転期間にお
いても接触抵抗の増加が極めて小さいことが理解される
。
第４図は本発明の異なる実施例による溶融炭酸塩型燃料
電池の断面図である０図において集電板としてセパレー
タ４から突出するリブ板４ａを設け、このリブ板４ａの
先端が補強板６に接する部位に多数点の接合点１３で前
述と同じ要領で点溶接または点ろう付けされている他は
第１図のものと同じである。
電池の断面図である０図において集電板としてセパレー
タ４から突出するリブ板４ａを設け、このリブ板４ａの
先端が補強板６に接する部位に多数点の接合点１３で前
述と同じ要領で点溶接または点ろう付けされている他は
第１図のものと同じである。
上記の構造の燃料電池でも前述と同じ効果が得られる。
本実施例では溶融炭酸塩型燃料電池について説明したが
、固体電解質型燃料電池における単電池においても前述
と同じようにセパレータ、集電板。
、固体電解質型燃料電池における単電池においても前述
と同じようにセパレータ、集電板。
補強板を点溶接またはろう付けにより接合することによ
り同じ効果が得られる。
り同じ効果が得られる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば単電池
の反応ガス通路のガス室に設けられる波状の集電板がセ
パレータと電極の補強板とに接する部位、またはセパレ
ータから突出するリブ板が電極の補強板に接する部位を
多数点で溶接またはろう付けしたことにより、燃料電池
を電池積層方向に締付けて長期間運転しても点溶接また
はろう付けによる接合部は酸化性ガスにより形成される
酸化物皮膜の影響を受けないので、長期間にわたり電気
的な接続を良好に保ち、電池電圧が長期にわたり安定す
るという効果がある。
の反応ガス通路のガス室に設けられる波状の集電板がセ
パレータと電極の補強板とに接する部位、またはセパレ
ータから突出するリブ板が電極の補強板に接する部位を
多数点で溶接またはろう付けしたことにより、燃料電池
を電池積層方向に締付けて長期間運転しても点溶接また
はろう付けによる接合部は酸化性ガスにより形成される
酸化物皮膜の影響を受けないので、長期間にわたり電気
的な接続を良好に保ち、電池電圧が長期にわたり安定す
るという効果がある。
第１図は本発明の実施例による溶融炭酸塩型燃料電池の
断面図、第２図は第１図の破砕斜視図、第３図は本発明
の実施例と従来のものとのセパレータと電極の補強板間
の接触抵抗の経時変化を示す図、第４図は本発明の異な
る実施例による溶融炭酸塩型燃料電池の断面図である。 １：電解質板、２ニアノード電極、３：カソード電橋、
４：セパレータ、４ａ：リブ板、５：ガス室、６：補強
板、８：集電板。 第１ 図 第２図
断面図、第２図は第１図の破砕斜視図、第３図は本発明
の実施例と従来のものとのセパレータと電極の補強板間
の接触抵抗の経時変化を示す図、第４図は本発明の異な
る実施例による溶融炭酸塩型燃料電池の断面図である。 １：電解質板、２ニアノード電極、３：カソード電橋、
４：セパレータ、４ａ：リブ板、５：ガス室、６：補強
板、８：集電板。 第１ 図 第２図
Claims (1)
- １）炭酸塩を含有保持する電解質板または金属酸化物か
らなる電解質板の両側に配されるアノードとカソードと
の各電極とこの各電極を覆うセパレータとの間に外部か
ら供給される反応ガスの通路となるガス室を形成し、こ
のガス室内に各電極に接して配される多数の孔を有する
補強板とセパレータとの間に波状の集電板またはセパレ
ータから突出するリブ板を配してなる高温型燃料電池に
おいて、前記集電板がセパレータと補強板とに接する部
位を、またリブ板が補強板に接する部位を多数点で溶接
またはろう付けしたことを特徴とする高温型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1247591A JPH03110761A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 高温型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1247591A JPH03110761A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 高温型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03110761A true JPH03110761A (ja) | 1991-05-10 |
Family
ID=17165785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1247591A Pending JPH03110761A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 高温型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03110761A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPWO2021221071A1 (ja) * | 2020-04-30 | 2021-11-04 |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP1247591A patent/JPH03110761A/ja active Pending
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