JPH03222264A - Gas sealing method for plane solid electrolyte fuel cell - Google Patents
Gas sealing method for plane solid electrolyte fuel cellInfo
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- JPH03222264A JPH03222264A JP2017059A JP1705990A JPH03222264A JP H03222264 A JPH03222264 A JP H03222264A JP 2017059 A JP2017059 A JP 2017059A JP 1705990 A JP1705990 A JP 1705990A JP H03222264 A JPH03222264 A JP H03222264A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は内部マニホールド式平板型固体電解質燃料電池
のガスシール方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas sealing method for an internal manifold flat plate solid electrolyte fuel cell.
[従来の技術]
内部マニホールド式平板型固体電解質燃料電池において
は、第3図に示すように一面に空気通路31を、他面に
燃料通路32を有する平板型金属セパレータ33と、平
板型燃料電池セル34とを交互に積層するとともに、平
板型金属セパレータ33の板面に直交して設けた空気供
給孔35および燃料供給孔36から空気(A)および燃
料(F)を、前記平板型金属セパレータ33の空気通路
31および燃料通路32を介して、平板型燃料電池セル
34に供給している。そして、平板型燃料電池セル34
において電池反応に寄与しなかった余剰の空気(A)お
よび燃料(F)は、空気排出孔37および燃料排出孔3
8がら外部に排出されるようになっている。[Prior Art] In an internal manifold type flat plate solid electrolyte fuel cell, as shown in FIG. 3, a flat metal separator 33 having an air passage 31 on one side and a fuel passage 32 on the other side, The cells 34 are alternately stacked, and air (A) and fuel (F) are supplied to the flat metal separator 33 through air supply holes 35 and fuel supply holes 36 provided perpendicularly to the plate surface of the flat metal separator 33. The fuel is supplied to the flat plate fuel cell 34 through the air passage 31 and fuel passage 32 of 33. Then, the flat plate fuel cell 34
Excess air (A) and fuel (F) that did not contribute to the cell reaction are removed from the air exhaust hole 37 and the fuel exhaust hole 3.
8 is discharged to the outside.
上述した金属セパレータ33に設けられた空気供給孔3
5、燃料供給孔36、空気排出孔37および燃料排出孔
38は、複数の金属セパレータ33を貫いて設けられて
いるので、隣り合う金属セパレータ33間においては、
空気や燃料が外部に漏れないよう、ガスシールを施す必
要がある。Air supply hole 3 provided in the metal separator 33 mentioned above
5. Since the fuel supply hole 36, the air discharge hole 37, and the fuel discharge hole 38 are provided through the plurality of metal separators 33, between the adjacent metal separators 33,
Gas seals must be installed to prevent air and fuel from leaking to the outside.
従来、内部マニホールド式平板型固体電解質燃flt池
のガスシール方法としては、第4図に示すように隣り合
う金属セパレータ33間にシール材39を、空気供給孔
35、燃料供給孔36、空気排出孔37および燃料排出
孔38のまわりを囲むように配置し、金属セパレータ3
3にある程度の押圧力を与えてガスシールするという方
法が採られている。Conventionally, as a gas sealing method for an internal manifold flat plate type solid electrolyte fuel FLT battery, as shown in FIG. The metal separator 3 is arranged so as to surround the hole 37 and the fuel discharge hole 38.
A method is adopted in which a certain amount of pressing force is applied to 3 to form a gas seal.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、従来の内部マニホールド式平板型固体電
解質燃料電池のガスシール方法には、次のような問題点
があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional gas sealing method for an internal manifold flat plate solid electrolyte fuel cell has the following problems.
(,1)シール材としてゴムを使用する場合燃料電池の
作動温度が500〜1,000℃と高温であるため、は
とんど使用不能である。(,1) When rubber is used as a sealing material, it is almost impossible to use it because the operating temperature of the fuel cell is as high as 500 to 1,000°C.
(2)シール材としてアスベストを使用する場合シール
性を向上するためには、大きな締め付は力が必要であり
、そのため高温で破損して使用不能となる。(2) When asbestos is used as a sealing material, large tightening force is required in order to improve sealing performance, and as a result, it will break at high temperatures and become unusable.
本発明は、従来技術の上記のような問題点を解消し、燃
料電池の作動温度域においても、完全にガスシール可能
なガスシール方法を提供することを目的としている。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a gas sealing method that can completely seal gas even in the operating temperature range of a fuel cell.
[課題を解決するための手段]
この発明に係る平板型固体電解質燃料電池のガスシール
方法は、−面に空気電極に通ずる空気通路を他面に燃料
電極に通ずる燃料通路を有する平板型金属セパレータと
、平板型固体電解質燃料電池セルとを交互に積層してな
る内部マニホールド式平板型固体電解質燃料電池のガス
シール方法において、前記金属セパレータの板面に直交
して金属セパレータ間を連絡するように設けた空気通路
および燃料通路の、金属セパレータ上面側には空気通路
および燃料通路をとりまくようにリング状の溝部を設け
、金属セパレータ下面側には空気および燃料通路をとり
まくようにリング状の突起部を設け、前記リング状の溝
部には高温で半溶融状態となるSiO2にアルカリ土類
物質を添加したガラスを充填し、この金属セパレータの
リング状の清に1段上の金属セパレータのリング状突起
部を挿入して、燃料電池が作動温度に達すると、前記ガ
ラスが半溶融状態になり、前記平板型金属セパレータど
うし間の板面に直交して設けた空気および燃料通路をシ
ールするようにした平板型固体電解質燃料電池のガスシ
ール方法である。[Means for Solving the Problems] A gas sealing method for a flat solid electrolyte fuel cell according to the present invention includes a flat metal separator having an air passage leading to an air electrode on one side and a fuel passage leading to a fuel electrode on the other side. In a gas sealing method for an internal manifold type flat solid electrolyte fuel cell in which a flat plate solid electrolyte fuel cell and a flat plate solid electrolyte fuel cell are alternately stacked, the metal separators are connected at right angles to the plate surfaces of the metal separators. A ring-shaped groove is provided on the top side of the metal separator to surround the air passage and fuel passage, and a ring-shaped protrusion is provided on the bottom side of the metal separator to surround the air and fuel passage. The ring-shaped groove is filled with glass made by adding an alkaline earth substance to SiO2, which becomes semi-molten at high temperatures, and the ring-shaped protrusion of the metal separator one level above is filled in the ring-shaped groove of the metal separator. When the fuel cell reaches an operating temperature by inserting the part, the glass becomes semi-molten and seals the air and fuel passages provided perpendicularly to the plate surfaces between the flat metal separators. This is a gas sealing method for flat plate solid electrolyte fuel cells.
[作用コ
この発明に係る平板型固体電解質燃料電池のガスシール
方法は、−面に空気電極に通ずる空気通路を他面に燃料
電極に通ずる燃料通路を有する平板型金属セパレータと
、平板型固体電解質燃料電池セルとを交互に積層してな
る内部マニホールド式平板型固体電解質燃it池のガス
シール方法にお−いて、前記金属セパレータの板面に直
交して金属セパレータ間を連絡するように設けた空気通
路および燃料通路の、金属セパレータ上面側には空気通
路および燃料通路をとりまくようにリング状の溝部を設
け、金属セパレータ下面側には空気および燃料通路をと
りまくようにリング状の突起部を設け、前記リング状の
溝部には高温で半溶融状態となるSiO2にアルカリ土
類物質を添加したガラスを充填し、この金属セパレータ
のリング状の溝に1段上の金属セパレータのリング状突
起部を挿入するようにしている。[Function] The gas sealing method for a flat solid electrolyte fuel cell according to the present invention includes a flat metal separator having an air passage leading to an air electrode on one side and a fuel passage leading to a fuel electrode on the other side, and a flat solid electrolyte separator. In a gas sealing method for an internal manifold type flat solid electrolyte fuel cell formed by alternately stacking fuel cells, the metal separators are provided so as to be perpendicular to the plate surfaces of the metal separators and communicate with each other. A ring-shaped groove is provided on the upper surface of the metal separator to surround the air passage and the fuel passage, and a ring-shaped protrusion is provided on the lower surface of the metal separator to surround the air and fuel passage. , the ring-shaped groove is filled with glass made by adding an alkaline earth substance to SiO2, which becomes semi-molten at high temperatures, and the ring-shaped protrusion of the metal separator one step above is inserted into the ring-shaped groove of the metal separator. I'm trying to insert it.
固体電解質燃料!池は500〜1000℃の高温に加熱
した後、反応用の空気と燃料を供給し、燃料電池セルで
電池反応が行なわれる。このような高温になると、前記
リング状溝部に充填したガラスが半溶融状態となり、こ
のリング状溝部とすング状溝部に挿入した前記リング状
突起部との隙間は、この半溶融状態のガラスにより、完
全に塞がれてしまう、したがって、金属セパレータの板
面に直交して金属セパレータ間を連絡するように設けた
空気通路および燃料通路から空気および燃料が漏れるこ
とはない。Solid electrolyte fuel! After the pond is heated to a high temperature of 500 to 1000°C, reaction air and fuel are supplied, and a battery reaction is carried out in the fuel cell. When the temperature reaches such a high temperature, the glass filled in the ring-shaped groove becomes semi-molten, and the gap between the ring-shaped groove and the ring-shaped protrusion inserted into the ring-shaped groove is filled with the glass in the semi-molten state. Therefore, air and fuel do not leak from the air passage and fuel passage, which are provided perpendicularly to the plate surfaces of the metal separators and communicate between the metal separators.
[実施例]
本発明の1実施例の内部マニホールド式平板型固体電解
質燃料電池のガスシール方法を第1図により説明する。[Example] A gas sealing method for an internal manifold flat plate solid electrolyte fuel cell according to an example of the present invention will be described with reference to FIG.
第1図は、本発明の1実施例の内部マニホールド式平板
型固体電解質燃料電池のガスシール方法を示す説明図で
ある。金属セパレータ1に設けたガス通気孔2〈空気お
よび燃料の給排出孔の総称として使用する〉を取り巻く
ように、金属セパレータ1の上面にはリング状溝部3を
、金属セパレータ1の下面にはリング状突起部4を設け
る。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a gas sealing method for an internal manifold flat plate solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention. A ring-shaped groove 3 is provided on the upper surface of the metal separator 1, and a ring-shaped groove 3 is provided on the lower surface of the metal separator 1 so as to surround the gas vent hole 2 (used as a general term for air and fuel supply and discharge holes) provided in the metal separator 1. A shaped protrusion 4 is provided.
そして、前記リング状溝部3には燃料電池の作動温度(
500〜1000℃)で半溶融状態になる(粘土が10
5〜1014 ポアズ程度〉ようにSiO2にアルカリ
土類物質(Na02 、に20等〉を添加して成分調整
したガラス5を充填し、このような状態のリング状溝部
3に1段上の金属セパレータ1のリング状突起部4を挿
入する。The ring-shaped groove 3 is provided with the operating temperature of the fuel cell (
500-1000℃), it becomes a semi-molten state (the clay becomes 10
A glass 5 whose composition has been adjusted by adding an alkaline earth substance (Na02, etc.) to SiO2 so as to have a poise of about 5 to 1014 poise is filled, and a metal separator one level above the ring-shaped groove 3 is filled in the ring-shaped groove 3 in such a state. Insert the ring-shaped protrusion 4 of No. 1.
、このような状態にして、燃料電池を昇温し、500〜
1ooo℃の高温になる。そして、燃料電池が高温にな
るにつれて、前記ガラスが半溶融状態となり、この半溶
融状態になったガラスにより、前記リング状溝部と前記
リング状突起部の隙間は完全に塞がれてしまい、ガス通
気孔2は完全にガスシールされる。, In this state, the temperature of the fuel cell is raised to 500~
It becomes a high temperature of 1ooo℃. Then, as the temperature of the fuel cell increases, the glass becomes semi-molten, and the gap between the ring-shaped groove and the ring-shaped protrusion is completely closed by the semi-molten glass. The vent hole 2 is completely gas-tight.
第2図は、本発明の1実施例の平板型固体電解質燃料電
池のガスシール方法の有効性を確認するための試験方法
を示す説明図である。インコネル製の2枚の金属セパレ
ータのうち下方の金属セパレータllaの上面にはガス
供給孔12を取り巻くようにリング状溝部13を設ける
。上方の金属セパレータllbの下面にはリング状溝部
13にはまり込むようなリング状突起部14を設ける。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a test method for confirming the effectiveness of a gas sealing method for a flat solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention. A ring-shaped groove 13 is provided on the upper surface of the lower metal separator lla of the two metal separators made of Inconel so as to surround the gas supply hole 12. A ring-shaped protrusion 14 that fits into the ring-shaped groove 13 is provided on the lower surface of the upper metal separator llb.
そして、リング状溝部13にソーダ石灰ガラス15を充
填し、その上にリング状突起部14を挿入する。このよ
うな状態にしておいて、ガス供給孔12とH2ガスを圧
力500 mm水柱にセットした201人りタンク16
とを接続する。そして、タンク16の圧力が500 m
m水柱から300關水柱まで低下するのに何秒かかるか
く圧力計17により確認)を、セパレータ1la(ll
b)の温度を種々変化させて、かつガラスを充填した場
合と充填しない場合について試験した。第1表は、その
試験結果をまとめたものであるが、ガラスを充填したも
のが800℃以上で全然漏れないのに対して、ガラスを
充填しないものは、高温になっても短時間でガス漏れし
ており、本発明の効果が非常に大きいことが分かる。Then, the ring-shaped groove 13 is filled with soda-lime glass 15, and the ring-shaped protrusion 14 is inserted thereon. In this state, the 201-person tank 16 with the gas supply hole 12 and H2 gas set at a pressure of 500 mm water column was opened.
Connect with. Then, the pressure in tank 16 is 500 m
How many seconds does it take for the water column to drop from m water column to 300 m?
Tests were conducted while varying the temperature of b) and with and without glass filling. Table 1 summarizes the test results, and shows that the glass-filled type does not leak at all at temperatures above 800℃, while the non-glass-filled type releases gas in a short time even at high temperatures. It can be seen that the effect of the present invention is very large.
[発明の効果]
本発明により、内部マニホールド式平板型固体電解質燃
料電池のガスシールが完全にできる。[Effects of the Invention] According to the present invention, gas sealing of an internal manifold type flat plate solid electrolyte fuel cell can be completely achieved.
第1図は本発明の第1の実施例の内部マニホールド式平
板型固体電解質燃料電池のガスシール方法を示す説明図
、第2図は本発明の効果を確認する方法を示す説明図、
第3図は内部マニホールド式平板型固体電解質燃料電池
の側面図、第4図は従来の内部マニホールド式平板型固
体電解質燃料電池のガスシール方法を示す説明図である
。
1・・・金属セパレータ、2・・・ガス通気孔、3・・
・リング状溝部、4・・・リング状突起部、5・・・ガ
ラス。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a gas sealing method for an internal manifold type flat plate solid electrolyte fuel cell according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for confirming the effects of the present invention.
FIG. 3 is a side view of an internal manifold type flat plate solid electrolyte fuel cell, and FIG. 4 is an explanatory view showing a gas sealing method for a conventional internal manifold type flat plate solid electrolyte fuel cell. 1... Metal separator, 2... Gas vent, 3...
- Ring-shaped groove, 4... Ring-shaped protrusion, 5... Glass.
Claims (1)
ずる燃料通路を有する平板型金属セパレータと、平板型
固体電解質燃料電池セルとを交互に積層してなる内部マ
ニホールド式平板型固体電解質燃料電池のガスシール方
法において、前記金属セパレータの板面に直交して金属
セパレータ間を連絡するように設けた空気通路および燃
料通路の、金属セパレータ上面側には空気通路および燃
料通路をとりまくようにリング状の溝部を設け、金属セ
パレータ下面側には空気および燃料通路をとりまくよう
にリング状の突起部を設け、前記リング状の溝部には高
温で半溶融状態となるSiO_2にアルカリ土類物質を
添加したガラスを充填し、この金属セパレータのリング
状の溝に1段上の金属セパレータのリング状突起部を挿
入して、燃料電池が作動温度に達すると、前記ガラスが
半溶融状態になり、前記平板型金属セパレータどうし間
の板面に直交して設けた空気および燃料通路をシールす
るようにしたことを特徴とする平板型固体電解質燃料電
池のガスシール方法。An internal manifold type flat plate solid electrolyte fuel cell consisting of a flat plate metal separator having an air passage leading to an air electrode on one side and a fuel passage leading to a fuel electrode on the other side, and flat plate solid electrolyte fuel cells stacked alternately. In the gas sealing method, a ring-shaped air passage and a fuel passage are provided on the upper surface side of the metal separator so as to surround the air passage and the fuel passage. A ring-shaped protrusion was provided on the lower surface side of the metal separator to surround the air and fuel passages, and an alkaline earth substance was added to SiO_2, which becomes semi-molten at high temperatures, in the ring-shaped groove. When the fuel cell is filled with glass and the ring-shaped protrusion of the metal separator one level higher is inserted into the ring-shaped groove of this metal separator and the fuel cell reaches an operating temperature, the glass becomes semi-molten and the flat plate 1. A gas sealing method for a flat plate solid electrolyte fuel cell, characterized in that air and fuel passages provided perpendicularly to a plate surface between two metal separators are sealed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017059A JPH03222264A (en) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Gas sealing method for plane solid electrolyte fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017059A JPH03222264A (en) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Gas sealing method for plane solid electrolyte fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03222264A true JPH03222264A (en) | 1991-10-01 |
Family
ID=11933415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017059A Pending JPH03222264A (en) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Gas sealing method for plane solid electrolyte fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03222264A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0921583A1 (en) * | 1997-12-05 | 1999-06-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Sealing of high temperature fuel cells and high temperature fuel cell stacks |
| KR20040000573A (en) * | 2002-06-21 | 2004-01-07 | 엘지전자 주식회사 | Structure for sealing generator of fuel cell |
| JP2004342493A (en) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Toyota Motor Corp | Fuel cell |
-
1990
- 1990-01-26 JP JP2017059A patent/JPH03222264A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0921583A1 (en) * | 1997-12-05 | 1999-06-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Sealing of high temperature fuel cells and high temperature fuel cell stacks |
| KR20040000573A (en) * | 2002-06-21 | 2004-01-07 | 엘지전자 주식회사 | Structure for sealing generator of fuel cell |
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| US7923169B2 (en) | 2003-05-16 | 2011-04-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Self-sealing fuel cell separator |
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