JPH03266365A - Solid oxide fuel cell separator - Google Patents

Solid oxide fuel cell separator

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Publication number
JPH03266365A
JPH03266365A JP2062796A JP6279690A JPH03266365A JP H03266365 A JPH03266365 A JP H03266365A JP 2062796 A JP2062796 A JP 2062796A JP 6279690 A JP6279690 A JP 6279690A JP H03266365 A JPH03266365 A JP H03266365A
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JP
Japan
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gas
separator
electrode
fuel cell
protrusions
Prior art date
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Pending
Application number
JP2062796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Nakagawa
中川 大隆
Yoshihito Uemoto
好仁 上元
Hiroshi Tsuneizumi
常泉 浩志
Takuya Kadowaki
琢哉 門脇
Eiji Matsuda
松田 英治
Hiroshi Mihara
三原 浩
Koichi Yokosuka
横須賀 剛一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP2062796A priority Critical patent/JPH03266365A/en
Publication of JPH03266365A publication Critical patent/JPH03266365A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/50Fuel 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] この発明は固体電解質型燃料電池のセパレータに関し、
特に新発電技術の一環として開発中の平板形固体電解質
燃料電池の集電板として用いられる固体電解質型燃料電
池のセパレータに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a separator for a solid oxide fuel cell.
In particular, this invention relates to separators for solid oxide fuel cells that are used as current collector plates for flat solid oxide fuel cells that are currently being developed as part of new power generation technology.

[従来の技術] 平板形固体電解質型燃料電池は、よく知られているよう
に、平板状の固体電解質の一面に燃料電極を、他の面に
酸化剤電極(空気極ともいう)を形成した電池三層膜と
呼ばれる電池部材を積層し、各電池部材間に平板状のセ
パレータ(インターコネクタとも呼ばれる)を配備して
電気回路を構成した燃料電池発電設備である。
[Prior Art] As is well known, a flat solid electrolyte fuel cell has a fuel electrode formed on one side of a flat solid electrolyte and an oxidizer electrode (also called an air electrode) formed on the other side. This is a fuel cell power generation facility in which battery members called a three-layer battery membrane are stacked, and a flat separator (also called an interconnector) is arranged between each battery member to form an electric circuit.

したかって、上述の平板形の固体電解質型燃料電池のセ
パレータは、燃料ガス(還元剤)と空気(酸化剤)の仕
切り壁であるとともに、燃料ガス及び空気をそれぞれ燃
料電極(負極となるもの)及び酸化剤電極(正極となる
もの)の表面に供給する通路を形成したガス流通手段を
有し、さらに各電極表面と通電用接触を行わせ、発生し
た電流の集電を行う集電板として機能するものである。
Therefore, the separator of the above-mentioned flat solid oxide fuel cell serves as a partition wall between the fuel gas (reducing agent) and air (oxidizing agent), and also separates the fuel gas and air from the fuel electrode (which becomes the negative electrode). and a gas distribution means forming a supply path on the surface of the oxidizer electrode (which becomes the positive electrode), and further makes contact with the surface of each electrode for energization, and serves as a current collector plate that collects the generated current. It's something that works.

なお、上記のような構成のものでは、集電板という観点
からはセパレータをガス流通手段を有するバイポーラ板
ということもできる。
In addition, in the structure as described above, the separator can also be called a bipolar plate having gas distribution means from the viewpoint of a current collector plate.

ガス流通手段を設けたセパレータの従来例としては、5
OFC名古屋シンポジウム予稿集、11月13〜14日
、  1989 ; (Proceedings of
 5OFC−NAGOY^;Internationa
l Symposium on 5olis 0xid
e FuelCell:Japan Fine Cer
amics Center)に開示されたものがある。
Conventional examples of separators equipped with gas distribution means include 5
OFC Nagoya Symposium Proceedings, November 13-14, 1989;
5OFC-NAGOY^;Internationala
Symposium on 5olis Oxid
e Fuel Cell: Japan Fine Cer
amics Center).

第2図はこの文献の85頁に記載された従来のガス流通
手段を有するセパレータを使用した固体電解質型燃料電
池のセル部分を原理的に示す模式斜視図である。図にお
いて、1はY2O3で安定化したZ r 02  (ジ
ルコニア)からなる平板状の固体電解質、2はN i 
 Z r O2サーメツトからなる燃料電極(正極)、
3はL a M n Oa又はI n  OS r O
2からなる酸化剤電極(負極)3 であり、固体電解質1とこれをサンドイッチする燃料電
極2及び酸化剤電極3によって電池三層膜を一体的に形
成している。4,5は導電性酸化物又はNi−Cr合金
からなるセパレータ(集電板)であり、セパレータ4の
ように電池の端板として用いられるとともに、電池三層
膜10を積層するに当ってはセパレータ4,5を背中合
せにしたバイポーラセパレータ9として使用される。セ
パレータ4,5には燃料ガス7、空気8をガスの進行方
向に流通させる多数のそれぞれ溝6,6aが設けられて
溝6,6aの開放部がそれぞれ燃料電極2、酸化剤電極
3の電極表面にそれぞれのガスを供給する通路を確保す
るようになっている。なお溝によってガスの通路を形成
する代りに、点状の凸起を規則正しく配列してガス通路
を形成する方式も用いられている。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the principle of a cell portion of a solid oxide fuel cell using a separator having a conventional gas flow means described on page 85 of this document. In the figure, 1 is a flat solid electrolyte made of Z r 02 (zirconia) stabilized with Y2O3, and 2 is a solid electrolyte made of N i
A fuel electrode (positive electrode) made of Z r O2 cermet,
3 is L a M n Oa or I n OS r O
The solid electrolyte 1, the fuel electrode 2 sandwiching the solid electrolyte 1, and the oxidizer electrode 3 integrally form a three-layer cell membrane. 4 and 5 are separators (current collector plates) made of conductive oxide or Ni-Cr alloy, which are used as end plates of the battery like the separator 4, and when laminating the battery three-layer membrane 10. It is used as a bipolar separator 9 with separators 4 and 5 placed back to back. The separators 4 and 5 are provided with a large number of grooves 6 and 6a that allow the fuel gas 7 and air 8 to flow in the gas traveling direction, and the open portions of the grooves 6 and 6a are the electrodes of the fuel electrode 2 and the oxidizer electrode 3, respectively. It is designed to ensure passages for supplying each gas to the surface. Note that instead of forming gas passages by grooves, a method is also used in which the gas passages are formed by regularly arranging dot-like protrusions.

以上のように構成された固体電解質型燃料電池の動作・
原理はよく知られているのでその説明は省略する。
The operation and operation of the solid oxide fuel cell configured as above
Since the principle is well known, its explanation will be omitted.

実際には、例えばセパレータ4は、第3図の平面図にみ
られるように全体を積層するためのフレーム11内に組
込まれており、フレーム11の燃料ガスの進行方向側に
はガス流入口12とガス流出口13が設けられて溝6と
ともにガス流通手段を構成している。これはセパレータ
5についても同様になっている。なお、溝6,6aの外
側平坦部は積層時相対する電極面に当接するように形成
されている。
In reality, for example, the separator 4 is incorporated into a frame 11 for stacking the entire separator, as shown in the plan view of FIG. and a gas outlet 13 are provided, which together with the groove 6 constitute a gas distribution means. This also applies to the separator 5. Note that the outer flat portions of the grooves 6 and 6a are formed so as to come into contact with opposing electrode surfaces during stacking.

また、本発明と同一出願人による実願昭63−1144
82号では、第4図のセパレータ平面図にみられるよう
に、多数の点状の凸起14を配列した例えばセパレータ
4を提案して、クツション性をもち導電効率のよいガス
流通手段を有するセパレータを提供している。
In addition, Utility Application No. 63-1144 filed by the same applicant as the present invention
No. 82 proposes, for example, a separator 4 in which a large number of point-like protrusions 14 are arranged, as shown in the plan view of the separator in FIG. is provided.

[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の固体電解質型燃料電池のセパレータ
では、形成した溝状又は点状の凸起のある領域を燃料ガ
ス又は空気を流通させる場合には、第3図、第4図の図
中に記入したように、ガス流量の大きい場所と小さい場
所ができるように流れるという難点がある。すなわち、
ガスの流入口と流出口を結ぶ領域付近にガス密度が大き
くなり外側にゆくにつれて小さくなる。この現象は小さ
な面積の電池の場合には従来の方式でも電極表面に燃料
ガス又は空気が均一に配分されるので特に問題はないが
、実用規模の大面積の電池の場合には燃料ガス及び空気
が面内で上記のように不均一な分布となって流れるため
に電池反応が全面にわたって一様でなくなり、このため
電池性能及び熱応力分布の点から好ましくな(なる。以
下、現在までに上記の不均一を防止するために考えられ
ているいくつかのガス流通手段について、第5図〜第7
図を用いて、その構成と問題点について説明する。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional solid oxide fuel cell separator as described above, when the fuel gas or air is passed through the formed groove-like or dot-like convex region, it is necessary to As noted in Figures 3 and 4, there is a problem in that the gas flows in such a way that there are areas where the gas flow rate is high and areas where it is low. That is,
The gas density increases near the region connecting the gas inlet and outlet, and decreases as it moves outward. This phenomenon does not pose any particular problem in the case of batteries with a small area because fuel gas or air is evenly distributed on the electrode surface even with the conventional method, but in the case of batteries with a large area on a practical scale, fuel gas and air flows in a non-uniform distribution within the plane as described above, the battery reaction becomes non-uniform over the entire surface, which is unfavorable from the viewpoint of battery performance and thermal stress distribution. Figures 5 to 7 show some gas distribution means considered to prevent non-uniformity of gas flow.
The configuration and problems will be explained using diagrams.

第5図はフレーム11の外側にマニホールドを設けた外
部マニホールドの場合を示す平面図であるが、ガス流入
口12及びガス流出口13を多数設けるか、図示のよう
に幅広としてやる必要がある。この場合は、燃料管、空
気管の各マニホールドを構成するに当って、その配置が
互に干渉したりして非常に複雑な構造となり、実用性に
乏しいものとなる。
FIG. 5 is a plan view showing the case of an external manifold in which the manifold is provided outside the frame 11, but it is necessary to provide a large number of gas inlets 12 and gas outlets 13, or to make them wide as shown. In this case, when configuring the fuel pipe and air pipe manifolds, their arrangement may interfere with each other, resulting in a very complicated structure, which is impractical.

第6図はフレーム11の中にマニホールド15.15a
を設けて、ガス流入口12を介してガス導入を行う内部
マニホールドの場合を示す平面図である。この場合に図
のように平行流(燃料Fと空気Aを同一方向に流す方式
)の構造では空気、燃料通路を複数段けなければならず
、そうしたとしても、両通路はセパレータ4の表裏にガ
スを供給するために一つおきにしか配設できないので、
ガスの不均一性は残る。つまり、内部マニホールド構造
の場合はガス流入口を大きくできない構造となりやはり
実用上問題がある。
Figure 6 shows a manifold 15.15a in the frame 11.
FIG. 2 is a plan view showing a case of an internal manifold in which gas is introduced through a gas inlet 12. In this case, as shown in the figure, in the structure of parallel flow (method in which fuel F and air A flow in the same direction), it is necessary to provide multiple stages of air and fuel passages. Since it can only be placed every other place to supply gas,
Gas inhomogeneity remains. In other words, in the case of an internal manifold structure, the gas inflow port cannot be enlarged, which also poses a practical problem.

第7図は内部マニホールドで直交流(crossflo
w)の場合を示す平面図であり、このようにガス流入口
15.15aをフレーム11の四辺に設けてやれば幅広
のガス流入孔12等を採用できる。しかし直交流方式で
は反応の一様性が失われ面内で不均一な熱応力分布とな
るので作用しにくいという問題がある。
Figure 7 shows crossflow flow in the internal manifold.
This is a plan view showing the case w), and if the gas inlets 15.15a are provided on the four sides of the frame 11 in this way, a wide gas inlet hole 12 or the like can be used. However, the cross-flow method has the problem that it is difficult to operate because the uniformity of the reaction is lost and the thermal stress distribution becomes non-uniform within the plane.

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、セパレータに設けた凸起の形状及び配置を改良
することにより供給管の数が少なく、簡単な構造で事足
り、かつガス流の均一性のよい固体電解質型燃料電池の
セパレータを提供することを目的とするものである。
This invention was made to solve the above problems, and by improving the shape and arrangement of the protrusions provided on the separator, the number of supply pipes is reduced, a simple structure is sufficient, and the gas flow is improved. The object of the present invention is to provide a separator for a solid oxide fuel cell with good uniformity.

[課題を解決するための手段] この発明に係る固体電解質型燃料電池のセパレータは、
集電板として用いられ、かつ燃料及び空気のガス流通手
段を有するセパレータの表面にガス流入口とガス流出口
に連通ずる領域面内でガスの進行方向の寸法がガスの進
行方向に直角な方向の寸法より小さい土手状のガス分散
用凸起を設けたものである。
[Means for Solving the Problems] A separator for a solid oxide fuel cell according to the present invention has the following features:
A region on the surface of a separator that is used as a current collector plate and has a gas flow means for fuel and air that communicates with a gas inlet and a gas outlet in a direction in which the dimension in the gas traveling direction is perpendicular to the gas traveling direction. A bank-like protrusion for gas dispersion with a size smaller than that is provided.

また、この発明の別の発明に係る固体電解質型燃料電池
のセパレータは、集電板として用いられ、かつ燃料及び
空気のガス流通手段を有するセパレータの表面にガス流
入口に近い領域に遠い領域より密に点状のガス分散用凸
起を設けたものであり、この場合、点状の分散用凸起の
代りにじゃま板状の分散用凸起としたものであってもよ
い。
In addition, the separator of a solid oxide fuel cell according to another aspect of the present invention is used as a current collector plate and has a gas flow means for fuel and air on the surface of the separator. It is provided with densely dotted gas dispersion protrusions, and in this case, baffle plate-like dispersion protrusions may be used instead of the dot-like dispersion protrusions.

[作用] この発明のはじめの発明においては、セパレータの表面
に設けた凸起の形状をガスの進行方向より直角方向に長
い寸法の線状体としたから、このじゃま仮性を有する凸
起によってガスが横方向にそれる機会が大きくなるため
ガスの進行方向に対してガスが横方向へ分散されながら
進行するので、ガスがセパレータ面内で均一に配分され
電極面に均一な密度のガスが供給される。
[Function] In the first invention of this invention, since the shape of the protrusions provided on the surface of the separator is a linear body having a long dimension in the direction perpendicular to the direction in which the gas travels, the protrusions with the impeding property prevent the gas from flowing. Since there is a greater chance that the gas will deviate laterally, the gas will proceed while being dispersed laterally with respect to the direction of gas movement, so the gas will be distributed evenly within the separator surface and a uniform density of gas will be supplied to the electrode surface. be done.

また、もう一つの発明においては、同一形状の凸起をガ
ス流入口に近い領域では遠い領域より密に配置するよう
にして分散用凸起を設けたからセパレータのガス流通面
で入口側で強く分散されたのち、通常の比較的均一に配
置された凸起の間を進行するから、ガスはセパレータ面
で均一に配分され、均一な密度のガスか電極面に供給さ
れる。
In addition, in another invention, the dispersion protrusions are arranged so that the protrusions of the same shape are arranged more densely in the region near the gas inlet than in the far region, so that the gas is strongly dispersed on the inlet side of the gas flow surface of the separator. Since the gas then travels between the normally relatively uniformly arranged protrusions, the gas is evenly distributed on the separator surface and a uniform density of gas is supplied to the electrode surface.

[実施例] 以下、この発−明の実施例を図面を用いて説明する。[Example] Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明によるセパレータを用いて組立てた固
体電解質型燃料電池の実施例の一般例を示す模式断面図
である。図においては、ガスの流通モードは平行流の場
合であり、電池は2単位セル分を1個のセパレータと2
個の端板用セパレータによって積層した場合について一
例として示したものである。また、第2図の従来例と同
−又は相当部分には、以下の図面による実施例の場合と
同様に、同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a general example of a solid oxide fuel cell assembled using a separator according to the present invention. In the figure, the gas flow mode is parallel flow, and the battery has two unit cells with one separator and two
This is shown as an example of a case in which two end plate separators are laminated. Further, the same or equivalent parts as in the conventional example shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as in the embodiment shown in the following drawings, and the explanation thereof will be omitted.

第1図において、フレーム11の内側に組込まれたセパ
レータ4、バイポーラセパレータ9の表面(バイポーラ
の場合裏面も含む)には実施例1゜2,3で説明する溝
に代る多数の点状又は線状の凸起又はガス分散用凸起2
1が設けられている。この凸起21の先端(基部)は積
層されて電池のユニットが形成された場合、電池三層膜
10の外側の電極に当接される高さに形成されて集電す
るようになっている。燃料ガス7及び空気8はフレーム
11に設けたガス流入口12より入り、凸起21のすき
間を通って流通し反対側に設けたガス流出口13より流
出して、電極表面にそれぞれの反応ガスを供給するよう
になっている。凸起21は例えばよく知られた技術のエ
ツチングなどの加工などによりセパレータ4から所望の
形状と配置で形成される。したがって、一般にフレーム
11もセパレータ4と同一材料で形成されたものとなる
。つまり、凸起21、セパレータ4、フレーム11は同
一材料の一体成形物である。          ご。
In FIG. 1, the surface (including the back surface in the case of bipolar) of the separator 4 and the bipolar separator 9 incorporated inside the frame 11 has a large number of dots or Linear protrusions or gas dispersion protrusions 2
1 is provided. When the tip (base) of this protrusion 21 is stacked to form a battery unit, it is formed at such a height that it comes into contact with the outer electrode of the battery three-layer membrane 10 to collect current. . The fuel gas 7 and air 8 enter through the gas inlet 12 provided on the frame 11, flow through the gap between the protrusions 21, and flow out through the gas outlet 13 provided on the opposite side, so that the respective reaction gases are deposited on the electrode surface. It is designed to supply The protrusions 21 are formed in a desired shape and arrangement from the separator 4 by, for example, a well-known process such as etching. Therefore, the frame 11 is generally also made of the same material as the separator 4. That is, the protrusion 21, the separator 4, and the frame 11 are integrally molded from the same material. Go.

実施例1; えばセパレータ4には、溝6(第2図)の代りにガスの
進行方向の寸法がガスの進行方向に直角な方向の寸法よ
り長い線状の凸起22を設けたものである。凸起22は
長さ方向の大きさはとくに規定しないで、ガス流入口1
2側からみて、所定の隙間があり又は互いちがいになる
ように比較的規則正しく配列したものとし、全体の凸起
22が大小の差はあってもすべてじゃま板として機能す
るガス分散用凸起によって形成されたものである。すな
わち、ガス流入口12より入ったガス(燃料又は空気)
はセパレータ4の中に記入した矢印のように凸起22の
隙間を曲りながら進行するからこのガス分散により均一
なガスが配分されるようになる。このような電極2,3
の表面への均一な反応ガスの供給は、電極全面に渉って
均一な電池反応を進行させるから、反応面が局部的に陥
ることを防止し、電池性能を高めるとともに、熱応力分
布も均一となり電池の運転に支障を来さないようになる
Embodiment 1: For example, instead of the grooves 6 (FIG. 2), the separator 4 is provided with a linear protrusion 22 whose dimension in the gas traveling direction is longer than the dimension in the direction perpendicular to the gas traveling direction. be. The lengthwise size of the protrusion 22 is not particularly specified, and the protrusion 22 is formed at the gas inlet 1
When viewed from the 2 side, the protrusions 22 are arranged relatively regularly so that there is a predetermined gap or are different from each other, and the protrusions 22 as a whole are formed by protrusions for gas dispersion that function as baffles even if they differ in size. It is what was done. In other words, the gas (fuel or air) entering from the gas inlet 12
As the gas moves through the gap between the protrusions 22 as shown by the arrow drawn in the separator 4, this gas dispersion results in uniform gas distribution. Such electrodes 2, 3
Uniform supply of reactive gas to the surface of the electrode allows the cell reaction to proceed uniformly over the entire surface of the electrode, which prevents the reaction surface from collapsing locally, improving cell performance and ensuring a uniform thermal stress distribution. This will prevent the battery from interfering with operation.

実施例2; 第9図は実施例1とは別の発明による実施例セパレータ
を示す平面図である。図において凸起23はすべて従来
方式の点状パターンのものを使用し、セパレータ4にお
いて大部分の領域はAに示したような通常の距離・間隔
をもつ通常の配置とするが、ガス流入口12側に近い上
流側の領域にはBに示すようにAの部分より密なガス分
散用の凸起23を配設してガス通路を形成したものであ
る。ガスの進行する矢印の記入は省略したが、このよう
な凸起23の配置によって、Bの部分で著るしいガスの
分散が行われたのちにAの部分を進行するから、実施例
1の場合と同様に電極表面には均一なガス配分が達成さ
れる。なお、Bの部分の凸起23の分布密度は、Bの部
分の大きさにもよるが、Aの部分の2〜3倍位が好まし
いが、Bの部分のAの部分に対する面積比は限定されな
いものとする。
Example 2; FIG. 9 is a plan view showing an example separator according to an invention different from Example 1. In the figure, all of the protrusions 23 are of the conventional dot pattern, and most areas of the separator 4 are arranged in a normal manner with normal distances and intervals as shown in A. In the upstream region near the 12 side, as shown in B, a gas passage is formed by disposing protrusions 23 for gas dispersion that are denser than in the part A. Although the arrows along which the gas advances are omitted, due to the arrangement of the protrusions 23, the gas is significantly dispersed in the part B and then advances in the part A. As before, a uniform gas distribution is achieved on the electrode surface. Note that the distribution density of the protrusions 23 in the B part is preferably about 2 to 3 times that of the A part, depending on the size of the B part, but the area ratio of the B part to the A part is limited. shall not be carried out.

実施例3; 実施例2に示した上流側の密に配置した点状の分散用凸
起の代りに、じゃま板状のガス分散用凸起を配置した二
つのセパレータの実施例を第1O図、第11図に示す。
Example 3; Figure 1O shows an example of two separators in which baffle plate-like gas dispersion protrusions are arranged instead of the dot-like dispersion protrusions arranged densely on the upstream side shown in Example 2. , shown in FIG.

まず、第10図の実施例に示したセパレータ構造は、大
部分の面領域において第9図で示したAの部分と同様な
点状の凸起23を配し、ガス上流側にじゃま板状のくの
字曲線状のガス分散用凸起24を複数個、例えば互い違
いに配設したものである。
First, the separator structure shown in the embodiment of FIG. 10 has dot-like protrusions 23 similar to the part A shown in FIG. A plurality of gas dispersion protrusions 24 in the shape of a dogleg curve are arranged, for example, alternately.

この場合、図示のようにじゃま板状の凸起24はガスの
進行方向にほぼ直角に配置するのが好ましく、この構成
によって、実施例1.2と同様なガス分散を行わせ、電
極面に均一なガス配分を達成したものである。なお、第
10図ではじゃま板をくの字状としているが実施例1の
ように直線状のものであっても差支えない。また、じゃ
ま板の間に点状凸起23が存在していても機能上問題は
ない。
In this case, as shown in the figure, it is preferable that the baffle plate-like protrusions 24 be arranged approximately at right angles to the gas traveling direction. With this configuration, the same gas dispersion as in Example 1.2 can be performed, and the electrode surface can be This achieved uniform gas distribution. Although the baffle plate is shown in a dogleg shape in FIG. 10, it may be in a straight shape as in the first embodiment. Moreover, even if the dot-like protrusions 23 are present between the baffle plates, there is no functional problem.

第11図は上記Aの部分には第3図の従来例に示したと
同様な溝状の凸起25を配し、ガス上流側にじゃま板状
のガス分散用凸起24を配設した実施例である。この構
成の場合も第10図の実施例と同様に、電極面への均一
なガス配分が達成される。
FIG. 11 shows an embodiment in which a groove-shaped projection 25 similar to that shown in the conventional example shown in FIG. This is an example. In this configuration, as in the embodiment of FIG. 10, uniform gas distribution to the electrode surface is achieved.

以上本発明を実施例にもとづいて具体的に説明したが、
この発明は上記実施例に限定されず、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能である。
Although the present invention has been specifically explained above based on examples,
This invention is not limited to the above embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof.

[発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、固体電解質型燃料電池
のセパレータ表面に燃料及び空気を電極表面に均一に分
配するための凸起を設け、その凸起をガスの進行方向に
対して横長のものを前面に配したり、ガスの上流側の凸
起を密に分布させたり、密に分布させる代りにじゃま板
状のものとするなどして、その形状及び配置を改良した
ものとしたので、燃料及び空気が電極表面に均一に分散
されるようになった。このため、電池全体の性能が向上
し、電池面内の熱応力分布が均一化して電池の寿命・強
度を向上せしめるとともに、ガスの供給口の数を減らす
ことができ、さらに供給口を小口径とすることができる
など、電池の性能・構成上の改良を達成することができ
た。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, protrusions are provided on the separator surface of a solid oxide fuel cell for uniformly distributing fuel and air on the electrode surface, and the protrusions are arranged in the direction of gas propagation. The shape and arrangement of the gas were improved by placing a horizontally elongated one in front of the gas, distributing the protrusions on the upstream side of the gas densely, and using baffle plate-like protrusions instead of densely distributing the gas. As a result, fuel and air were uniformly dispersed on the electrode surface. As a result, the overall performance of the battery is improved, the thermal stress distribution within the battery surface is made uniform, and the life and strength of the battery are improved.The number of gas supply ports can also be reduced, and the supply ports can be made with a small diameter. We were able to achieve improvements in the performance and structure of the battery, such as the ability to

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明によるセパレータを用いて組立てた固
体電解質型燃料電池の一般実施例を示す模式断面図、第
2図は従来の固体電解質型燃料電池のセル構造を原理的
に示す模式斜視図、第3図。 第4図は従来のセパレータの凸起構成を示す平面図、第
5図、第6図、第7図は従来のセパレータの凸起構成に
おける問題点を説明する平面図、第8図は請求項1の発
明によるセパレータの模式平面図、第9図は請求項2の
発明によるセパレータの模式平面図、第10図、第11
図は請求項3の発明によるじゃま板を有するセパレータ
の模式平面図である。 図において、1は固体電解質、2は燃料電極、3は酸化
剤電極、4,5はセパレータ、6,6aは溝、7は燃料
ガス、8は空気、9はバイポーラセパレータ、10は電
池三層膜、11はセパレータのフレーム、12はガス流
入口、13はガス流出口、14は点状凸起、15.15
aはマニホールド、21は凸起、22は線状の凸起、2
3は点状の凸起、24はじゃま板状の凸起である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a general embodiment of a solid oxide fuel cell assembled using a separator according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing the cell structure of a conventional solid oxide fuel cell in principle. , Figure 3. FIG. 4 is a plan view showing a convex structure of a conventional separator, FIGS. 5, 6, and 7 are plan views explaining problems in the convex structure of a conventional separator, and FIG. 8 is a claim. FIG. 9 is a schematic plan view of the separator according to the invention of claim 1; FIG. 9 is a schematic plan view of the separator according to the invention of claim 2; FIGS.
The figure is a schematic plan view of a separator having a baffle plate according to the invention of claim 3. In the figure, 1 is a solid electrolyte, 2 is a fuel electrode, 3 is an oxidizer electrode, 4 and 5 are separators, 6 and 6a are grooves, 7 is a fuel gas, 8 is air, 9 is a bipolar separator, and 10 is a three-layer battery membrane, 11 is the frame of the separator, 12 is the gas inlet, 13 is the gas outlet, 14 is the point-like protrusion, 15.15
a is a manifold, 21 is a protrusion, 22 is a linear protrusion, 2
3 is a point-like protrusion, and 24 is a baffle plate-like protrusion.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)固体電解質とこれをサンドイッチする2つの電極
とからなる電池三層膜の両面に集電板として配設され、
上記電極の表面に燃料ガス及び空気を供給するガス流通
手段を有する固体電解質型燃料電池のセパレータにおい
て、 このセパレータの表面に上記電極表面に当接するように
設けられ、上記ガス流通手段のガス流入口とガス流出口
に連通する領域面にガスの進行方向の寸法がこのガスの
進行方向に直角な方向の寸法より小さい線状のガス分散
用凸起を設けたことを特徴とする固体電解質型燃料電池
のセパレータ。
(1) Disposed as a current collector plate on both sides of a battery three-layer membrane consisting of a solid electrolyte and two electrodes sandwiching the solid electrolyte,
In a separator for a solid oxide fuel cell having a gas distribution means for supplying fuel gas and air to the surface of the electrode, a gas inlet of the gas distribution means is provided on the surface of the separator so as to be in contact with the surface of the electrode. A solid electrolyte fuel characterized in that a linear gas dispersion protrusion is provided on the surface of the area communicating with the gas outlet, the dimension of which is smaller in the direction in which the gas travels than in the direction perpendicular to the direction of travel of the gas. battery separator.
(2)固体電解質とこれをサンドイッチする2つの電極
とからなる電池三層膜の両面に集電板として配設され、
上記電極の表面に燃料ガス及び空気を供給するガス流通
手段を有する固体電解質型燃料電池のセパレータにおい
て、 このセパレータの表面に上記電極表面に当接するように
設けられ、上記ガス流通手段のガス流入口に近い領域に
遠い領域より密に点状のガス分散用凸起を設けたことを
特徴とする固体電解質型燃料電池のセパレータ。
(2) Disposed as a current collecting plate on both sides of a battery three-layer membrane consisting of a solid electrolyte and two electrodes sandwiching the solid electrolyte,
In a separator for a solid oxide fuel cell having a gas distribution means for supplying fuel gas and air to the surface of the electrode, a gas inlet of the gas distribution means is provided on the surface of the separator so as to be in contact with the surface of the electrode. 1. A separator for a solid oxide fuel cell, characterized in that dotted gas dispersion protrusions are provided more densely in a region closer to the surface than in a region farther from the surface.
(3)点状のガス分散用凸起を密に設ける代りに、じゃ
ま板状のガス分散用凸起をガス流入口に近い領域に設け
たことを特徴とする請求項2記載の固体電解質型燃料電
池のセパレータ。
(3) The solid electrolyte type according to claim 2, characterized in that instead of providing the dot-like gas dispersion protrusions densely, baffle plate-like gas dispersion protrusions are provided in a region close to the gas inlet. Fuel cell separator.
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