JPH0340374A - 燃料電池用セパレータ - 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料電池のセ
ルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータに関する
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、たとえば、
溶融炭酸塩型燃料電池は、第５図に一例を示す如く、電
解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませたタイ
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「
Ｇ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か行われるようにしたもの
を１セルＣとし、各セルをセパレータ４を介して多層に
積層させてスタックとするようにしである。

上記燃料電池のセルＣを積層するときの仕切りとなる上
記セパレータ４は、内部マニホールド型の燃料電池にあ
っては周辺部を除く中央部分にガス通路となる凹凸を表
裏両面に形成し、周辺部には酸化ガスの給排用の流路孔
５，６と燃料ガスの給排用の流路孔７，８を設け、且つ
表裏両面を異なるガスが流れるように各ガスの給排用流
路孔と中央部分のガス通路とを互に異なる開口９ａ、９
ｂにより連通させた構成としてあり、周辺部には、電極
の厚さによる段差をなくしてシール性能を高めるために
、中央部分が切り抜いであるマスク板１０をセパレータ
４とタイル１との間に介在させ、スペーサとして機能さ
せるようにしである。

上記従来のセパレータは、表裏両面のガス通路となる凹
凸や該ガス通路と周辺の流路孔とを連通させる開口９ａ
、９ｂをエツチングにより加工させるようにしである。

ところが、燃料電池用セパレータとしては、ガス通路と
して凹凸が設けである電極反応部を、ガスが均一に流れ
且つ圧損が少ないようにすることが重要であるか、従来
のエツチングにより加工されるセパレータの反応部では
仝面均−な深さの凹凸の実現が困難でガスの均−流配を
遠戚できない場合があり、又、エツチングにより加工す
る場合は製作が大変である、等の問題がある。

この問題を解決するためには、近年、セパレータをエツ
チングにより製作する従来の方式に代え、プレスにより
成形加工したコルゲート板を用い、該コルゲート板を１
枚のセンタープレートの両面側に配置して、コルゲート
板でガス通路を形成させて、ガスの均−流配を実現でき
るようにした、コルゲート型式のセパレータが提案され
ている。

その−例を示すと、第２図乃至第４図に示す如き構成の
燃料電池用セパレータが本特許出願人により既に出願さ
れている（特願平１−６７６９８号〉。

上記出願に係る燃料電池用セパレータは、燃料電池のタ
イル１よりも大きくしたセンタープレート１２の表裏両
面に周辺部を残してコルゲート板１３と１４をガス流方
向が平行流方式となるように配し、各コルゲート板１３
と１４の凹凸を不連続としてガスがコルゲート板の内側
から外側へ又はその逆方向へ自由に流れるようにしたセ
パレータ本体１１を構成し、該セパレータ本体１１の上
記センタープレー１〜１２の周辺部の相対する側には、
酸化ガスＯＧの供給用流路孔１５と排出用流路孔１６を
設けると共に、燃料ガスＦＧの供給用流路孔１７と排出
用流路孔１８を設け、両面における上記各流路孔１５．
１６．１７．１８部では、コルゲートの凹凸により形成
されるガス通路の向きが斜め方向となるようにコルゲー
ト板を切断してなるセパレータブロック１９を、図示の
如く各流路孔の中心位置を境界としてガスの流れ方向が
互に逆になるように配設し、片面（裏面）では酸化ガス
ＯＧの供給側及び排出側の流路孔１５．１６がセパレー
タブロック１９のガス通路と連通ずるよう、第３図に示
す如く上記流路孔１５，１６部を開放させた薄板状のカ
ソード側のマスク板２０を周辺部に配し、又、反対面（
表面〉では燃料ガスＦＧの供給側及び排出側の流路孔１
７，１８がセパレータブロック１９のガス通路と連通す
るよう、第４図に示す如く上記流路孔１７．１８部を開
放させた薄板状のアノード側のマスク板２１を周辺部に
配し、該アノード側のマスク板２１と上記カソード側の
マスク板２０をともにプレスにより折り曲げ加工してセ
ンタープレート１２に周辺部及び流路孔部で重合させて
重合部２２を溶接にて固着させ、酸化ガスＯＧはカソー
ド側のマスク板２ｏとセンタープレート１２との間のみ
を流れ、燃料ガスＦＧはアノード側のマスク板２１とセ
ンタープレート１２との間のみに流れるようにし、更に
、マスク板２゜と２１にタイル１が接触させられている
ようにしである。

２３は中央部分のコルゲート板１３．１４及びセパレー
タブロック１９の外側にあるコレクタ、２４はコレクタ
２３とアノードマスク２２との間に配しであるアノード
サポート、２５はコレクタ２３とカソードマスク２０と
の間に配しであるカソードサポートである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、溶融炭酸塩型燃料電池では、その作＠温度が
６００〜７００°Ｃと高く、且つ腐食性の強い溶融炭酸
塩中で酸化、還元雰囲気の両方にセパレータはさらされ
ているため、溶融炭酸塩により腐食させられるおそれが
ある。上述したコルゲート型式の燃料電池用セパレータ
の場合は、図示の如くマスク板２０．２１がタイル１に
接触させられるため、該マスク板２０．２１はタイルに
含浸されている腐食性を有する溶融炭酸塩により腐食さ
れることになり、マスク板２０．２１の腐食が進行する
と、溶融炭酸塩中のリヂウムが消費されると同時に接触
抵抗が増大して、電池の寿命が低下することになるが、
現在まで、かかるマスク板の腐食を防止して電池の寿命
延長化を図るための具体的方策は未だ提案されていない
。

そこで、本発明は、上記出願されている如きコルゲート
型式の燃料電池用セパレータを更に一歩進め、タイルと
接触しているカソード側及びアノード側のマスク板が腐
食性を有する溶融炭酸塩により激しく腐食させられるこ
とがないようにして、マスク板の寿命延長化を図り、電
池の寿命延長化を図るようにしようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、センタープレー
トの表裏両面にコルゲート板を配置してガス通路を形成
したセパレータ本体の周辺部に、マスク板を表裏両面よ
り重ねて外縁部をセンタープレートに接合させてなり、
且つタイルをカソードとアノードとで両面から挟み、カ
ソード側に酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガスをそ
れぞれ流すようにしてあるセルを多層に積層するときに
各セルを仕切る仕切板として用いる燃料電池用セパレー
タにおいて、上記セルを積層するときにタイルと接触す
るマスク板のタイル側の而に、高アルミニウムフェライ
ト層を形成してなる構成とする。上記高アルミニウムフ
ェライト層を形成する仕方としては、マスク板の母材を
耐熱鋼として、その表面に高アルミニウムフェライト層
を、パックセメンティジョン法、吹付方法等で拡散させ
て耐食処理を施こすようにする。又、高アルミニウムフ
ェライト鋼板と耐熱鋼を拡散接合したクラツド材を、マ
スク板に使用するようにしてもよい。

［作　　用］ ヒルを多層に積層するとき、本発明のセパレータのマス
ク板がセルのタイルに接触させられるが、マスク板のタ
イルと接触する側の表面は、高アルミニウムフェライト
層を拡散させて耐食処理が施こしであるため、マスク板
は耐食性が向上して、タイルに接触していても溶融炭酸
塩により腐食されることが防止される。したがって、マ
スク板の寿命が延長し、これに伴い電池の寿命も延長さ
せることができることになる。

［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図は本発明のセパレータにおける板の部分断面を示
すもので、第２図乃至第４図に示しである既出願に係る
コルゲート型式の燃料電池用セパレータに実施した場合
を示す。すなわち、第５図に示す如くタイル１の両面側
にカソード２とアノード３を重ね合わせてなるセルＣを
多層に積層するときの仕切板として用いる燃料電池用セ
パレータを、第２図乃至第４図に示すように、センター
プレートの両面側にコルゲート板１３と１４を配置して
ガス通路を形成させたセパレータ本体１１の周辺部の酸
化ガスＯＧと燃料ガスＦＧの各給排用流路孔１５．１６
．１７．１８の各部分にフルゲート板によりガス通路を
形成させるセパレータブロック１９を配置し、更に周辺
部の両面側にマスク板２０．２１を配置して、マスク板
２０．２１の外縁部を全周にわたりセンタープレート１
２に接合させると共に、上記各流路孔１５．１６．１７
．１８の部分でマスク板２０．２１をプレスで折り曲げ
加工してセンタープレート１２に図示の如く重ねて接合
させた構成とした場合において、上記マスク板２０．２
１がタイル１と接触することにより溶融炭酸塩により腐
食させられるのを防止するたメニ、マスク板２０．２１
に耐食性をもたせるようにする。

第１図は本発明の一実施例として、マスク板２０、２１
のタイル１に接触する側の面に高アルミニウムフェライ
ト層を拡散接合させた例を示すもので、マスク板２０．
２１の母材を耐熱鋼２６とし、該耐熱鋼２６の表面に、
電気伝導度が小さく且つ緻密なスケール層を生成する高
アルミニウムフェライト層２７を拡散接合させ、所要厚
さの高アルミニウムフェライト層２７を形成させる。

上記耐熱鋼２６の表面に高アルミニウムフェライト層２
７を拡散する方法としては、バックセメンティジョン法
、吹付方法等による。

耐食処理を施こしたマスク板２０と２１を用いてなる本
発明の燃料電池用セパレータは、セルＣ（第５図参照）
を積層して燃料電池スタックとするとぎに各セルＣ間に
配して仕切板として用いるが、その際、セルＣを構成す
るタイル１０周辺部にマスク板２０と２１がそれぞれ接
触させられてウェットシール部とされるため、マスク板
２０．２１は溶融炭酸塩中で酸化、還元雰囲気にさらさ
れることになる。しかし、マスク板２０．２１は、タイ
ル１との接触面側に高アルミニウムフェライト層２７が
形成されているので、タイル１と接触するところで溶融
炭酸塩と接触させられテモ、マスク板２０．２１か腐食
させられることがなくなる。

なお、上記実施例では、第２図乃至第４図に示すコルゲ
ート型式のセパレータにおけるマスク板２０．２１のタ
イル１と接触する側に高アルミニウムフェライト層を拡
散接合させて、マスク板２０．２１を耐食性あるものに
した場合を示したが、マスク板２０．２１を、耐熱鋼と
高アルミニウムフェライト鋼板とを拡散接合したクラツ
ド材として用いるようにしてもよく、又、コルゲート型
式のセパレータとして、第２図乃至第４図に示す例に代
え、酸化ガス用と燃料ガス用の各給排用流路孔の部分で
センタープレート１２をプレスで折り曲げ加工してマス
ク板に重合させ接合させるようにする構成のものに本発
明を採用してもよいこと、その他車発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の燃料電池用セパレータによれ
ば、センタープレートの両面側にコルゲート板を配して
ガス通路を形成させるようにし、且つセンタープレート
の周辺部の表裏両面側にマスク板を配して、マスク板の
外縁部を全周にわたりセンタープレートに接合させると
共に、酸化ガスと燃料ガスの各給排用の流路孔の部分で
もいずれか一側のマスク板とセンタープレートとを接合
して、酸化ガスがカソード側のガス通路へ、又、燃料ガ
スがアノード側のガス通路へそれぞれ流されるようにし
、セルを積層するとき、上記マスク板がタイルと接触す
るようにしである構成の燃料電池用セパレータにおいて
、上記マスク板のタイルと接する側の表面に高アルミニ
ウムフェライト層を形成して耐食処理を施こしであるの
で、タイルと接触するマスク板が溶融炭酸塩と接触して
も、タイルと接するところが溶融炭酸塩により腐食させ
られることがなくなり、コルゲート型式の燃料電池用セ
パレータに用いられるマスク板の寿命延長が図れて燃料
電池の寿命を延長させることができる、という優れた効
果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料電池用セパレータにあけるマスク
板の部分断面図、第２図は燃料電池用セパレータの一例
を示す平面図、第３図は第２図の■方向矢視図、第４図
は第２図のＩＶ方向矢視図、第５図は従来の燃料電池の
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・・・セパレータ、１１・・・セパレータ本体、１
２・・・センタープレート、１３．１４・・・コルゲー
ト板、２０゜２１・・・マスク板、２６・・・耐熱鋼、
２７・・・高アルミニウムフェライト層、Ｃ・・・セル
、ＯＧ・・・酸化ガス、ＦＧ・・・燃料ガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）センタープレートの表裏両面にコルゲート板を配
   置してガス通路を形成したセパレータ本体の周辺部に、
   マスク板を表裏両面より重ねて外縁部をセンタープレー
   トに接合させてなり、且つタイルをカソードとアノード
   とで両面から挟み、カソード側に酸化ガスを、又、アノ
   ード側に燃料ガスをそれぞれ流すようにしてあるセルを
   多層に積層するときに各セルを仕切る仕切板として用い
   る燃料電池用セパレータにおいて、上記セルを積層する
   ときにタイルと接触するマスク板のタイル側の面に、高
   アルミニウムフェライト層を形成してなることを特徴と
   する燃料電池用セパレータ。