JPH0421988B2 - - Google Patents
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- JPH0421988B2 JPH0421988B2 JP58119304A JP11930483A JPH0421988B2 JP H0421988 B2 JPH0421988 B2 JP H0421988B2 JP 58119304 A JP58119304 A JP 58119304A JP 11930483 A JP11930483 A JP 11930483A JP H0421988 B2 JPH0421988 B2 JP H0421988B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明はマトリツクス型燃料電池特にそのシ
ール構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical field to which the invention pertains] The present invention relates to a matrix fuel cell, and particularly to a seal structure thereof.
燃料電池は、電気化学的反応を利用して燃料の
もつ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換
する高効率発電を指向するエネルギー変換装置と
してよく知られているところである。また頭記し
たマトリツクス型燃料電池の基本をなす単電池
は、例えばりん酸を電解質とする電解質を含浸さ
せたマトリツクスと、このマトリツクスを挾んで
その両側に配した一対の多孔質電極とからなり、
これらの電極を通じて一方からは燃料ガス(一般
には水素ガスが使われる)を、他方から酸化ガス
(一般には空気が使われる)を供給し、両電極よ
り直接電気エネルギーを取出すように構成されて
いる。この場合に上記の単電池で得られる出力は
1V以下であり、実用電源として所要の出力を得
るには、単電池を必要数だけ直、並列に組合わせ
て燃料電池本体としてのセルスタツクを構成して
いる。 Fuel cells are well known as energy conversion devices that utilize electrochemical reactions to directly convert the chemical energy of fuel into electrical energy, aiming at highly efficient power generation. The single cell that forms the basis of the above-mentioned matrix fuel cell consists of a matrix impregnated with an electrolyte, for example, phosphoric acid, and a pair of porous electrodes placed on both sides of the matrix.
Through these electrodes, fuel gas (generally hydrogen gas is used) is supplied from one side, oxidizing gas (generally air is used) from the other side, and electrical energy is extracted directly from both electrodes. . In this case, the output obtained from the above cell is
1V or less, and in order to obtain the required output as a practical power source, the required number of single cells are combined in series or parallel to form a cell stack as the fuel cell main body.
一方、上記電池本体を正常に作動させるために
は、各単電池ごとに均一に反応ガスを供給する必
要があり、このための具体的な構造としては、次
記のようなリブ付電極形と、リブ付セパレータ形
のものが開発されている。第1図および第2図は
これらの各タイプの1セル分の電池構造を示した
ものであり、図中1が電解質を含浸保持するマト
リツクス、2が燃料電極、3が空気電極である。
第1図に示したリブ付電極形では、ガス透過性の
ある多孔質のカーボン板で作られたリブ付き電極
基材4,5の板面にそれぞれ前記の燃料電極2、
空気電極3を成層し、マトリツクス1を挾んで電
極基材4,5を重ね合わせて単電池6を構成して
いる。そして電極基材4,5のリブの間の溝通路
へ矢印のように外部から燃料ガス、空気を流して
電極2,3へ反応ガスを供給する。またかかるリ
ブ付電極形では、積層し合う単電池の相互間で燃
料ガスと空気との混合を防ぎ、かつ単電池の相互
を電気的に接続する役目果すために、ガス不透過
性の導電材で作られたセパレート板7が隣接し合
う単電池の間に介挿されている。これに対し、第
2図に示すリブ付セパレータ形は、バイポーラプ
レートと呼ばれ、両面に互に直交し合う反応ガス
通路溝を有するガス不透過性のカーボン板で作ら
れたリブ付セパレータ8を用い、マトリツクス
と、カーボンペーパ等のガス透過性の電極基材に
電極を成層した燃料電極および空気電極とからな
る単電池6の組立体を両側からサンドイツチ状に
挾んで1セル分を構成している。かかる燃料電池
では、燃料と空気との混触、並びに電解質の洩れ
を防ぐために、単電池ごとにその周縁部にシール
が施されている。 On the other hand, in order for the above battery body to operate normally, it is necessary to supply reactive gas uniformly to each cell, and the specific structure for this purpose is the ribbed electrode type shown below. , a ribbed separator type has been developed. Figures 1 and 2 show the structure of one cell of each of these types, in which 1 is a matrix impregnated with electrolyte, 2 is a fuel electrode, and 3 is an air electrode.
In the ribbed electrode type shown in FIG. 1, the fuel electrode 2 and
A unit cell 6 is constructed by layering an air electrode 3 and overlapping electrode base materials 4 and 5 with a matrix 1 in between. Then, fuel gas and air are allowed to flow from the outside into the groove passages between the ribs of the electrode base materials 4 and 5 as shown by the arrows, thereby supplying the reaction gas to the electrodes 2 and 3. In addition, in such a ribbed electrode type, a gas-impermeable conductive material is used to prevent fuel gas and air from mixing between the stacked cells and to electrically connect the cells. A separate plate 7 made of is inserted between adjacent unit cells. On the other hand, the ribbed separator type shown in Fig. 2 is called a bipolar plate, and has a ribbed separator 8 made of a gas-impermeable carbon plate having reaction gas passage grooves orthogonal to each other on both sides. An assembly of a single cell 6 consisting of a matrix, a fuel electrode and an air electrode in which the electrodes are layered on a gas-permeable electrode base material such as carbon paper is sandwiched from both sides in a sandwich pattern to form one cell. There is. In such fuel cells, a seal is applied to the periphery of each unit cell in order to prevent mixture of fuel and air and leakage of electrolyte.
次に前記したリブ付電極形単電池を例にしてセ
パレート板と組合わせて積層したセルスタツクの
従来のシール構造を第3図に示す。セルスタツク
は単電池6とセパレート板7とを交互に積層し、
さらにその上下両端に端板9を配した上で全体を
一体に締付けて組立構成されている。かかるセル
スタツクに対し燃料および空気の反応ガスを供給
するために、セルスタツクの周側面にパツキンを
介してマニホールド10が配置されている。な
お、図示のマニホールド10は燃料マニホールド
を示し、紙面と直角方向の前後端面には図示され
てない空気マニホールドが配備されている。マニ
ホールド10を通じて外部から送られて来た燃料
ガスは矢印のように燃料電極基材4のリブ間に画
成された燃料通路11を流れ、多孔質の電極基材
の中を拡散して燃料電極4の触媒層へ供給され
る。なお符号12は空気電極側の空気通路を示し
ている。この場合に隣接し合う単電池の相互間で
は、セパレート板7が燃料通路11と空気通路1
2との間を隔離し、また単電池内部の重なり面域
では電解質を含浸保持したマトリツクス1が燃料
と空気の混触を阻止している。一方、先記のよう
に各電極基材4,5は反応ガスのガス拡散供給機
能を持つようにガス透過性のある多孔質材で作ら
れており、かつ図示のように燃料通路11と空気
通路12とが互に直交し合つているために、この
ままでは電極基材4,5について反応ガス通路と
平行な左右端面を通じてガスリークが生じ、燃料
と空気の混触が生じる。またマトリツクス1の周
縁部からも電解質の洩れが生じる。これを防ぐ手
段として従来では図示のように燃料電極およびマ
トリツクスを含めた空気電極側の周縁部にそれぞ
れシールを施して前記したガスリークおよび電解
質の洩れを防ぐようにしている。このシール構造
として、従来は例えばフツ素樹脂系のコート材で
電極の周縁部を被覆してシール被膜13を形成し
ているが、この方法では電極基材の表面が多孔質
であるために、コート材が電極基材の基質内に浸
透してしまうなど、シール被膜の形成には困難を
伴う。しかもこのようにして形成されたシール被
膜も長期使用の間には、電極基材に浸透したコー
ト材の溶媒および電池の反応ガス等にさらされて
変質劣化し、ついにはシール被膜にブローホール
が生じてシール機能が喪失する恐れが十分ある。
さらに加えて上記従来方式のシール構造では、シ
ール被膜の厚さを均一にすることが技術的に困難
であり、シール被膜が厚過ぎると電極とマトリツ
クスの密着が不十分となつて電池の出力特性が低
下し、逆に薄過ぎる場合には、シール被膜強度が
小さくなり耐差圧性が低下するなど、そのシール
性に十分な信頼性が得られない難点がある。また
電極基材の端面のシール被膜の厚さが不揃いであ
ると、セルスタツク組立体の周面が凹凸になつて
第2図で述べたマニホールド10が完全に密着で
きず、この部分のシールが不完全になる不具合を
招く。
Next, FIG. 3 shows a conventional sealing structure of a cell stack in which the above-described ribbed electrode cell is combined with a separate plate and laminated. The cell stack consists of alternating layers of single cells 6 and separate plates 7.
Further, end plates 9 are disposed at both upper and lower ends, and the entire assembly is assembled by tightening them together. In order to supply reactant gases such as fuel and air to the cell stack, a manifold 10 is arranged on the circumferential side of the cell stack via a packing. The illustrated manifold 10 is a fuel manifold, and an air manifold (not illustrated) is provided on the front and rear end surfaces in the direction perpendicular to the plane of the paper. The fuel gas sent from the outside through the manifold 10 flows through the fuel passage 11 defined between the ribs of the fuel electrode base material 4 as shown by the arrow, and diffuses inside the porous electrode base material to form the fuel electrode. 4 is supplied to the catalyst layer. Note that the reference numeral 12 indicates an air passage on the air electrode side. In this case, between adjacent unit cells, the separate plate 7 has a fuel passage 11 and an air passage 1.
The matrix 1 is impregnated with electrolyte and prevents the fuel and air from coming into contact with each other in the overlapping area inside the unit cell. On the other hand, as mentioned above, each of the electrode base materials 4 and 5 is made of a gas-permeable porous material so as to have a gas diffusion and supply function for the reaction gas, and as shown in the figure, the electrode base materials 4 and 5 are Since the passages 12 are orthogonal to each other, gas leakage occurs through the left and right end surfaces of the electrode base materials 4 and 5 parallel to the reaction gas passages, and mixture of fuel and air occurs. Electrolyte also leaks from the periphery of the matrix 1. As a means to prevent this, conventionally, as shown in the figure, seals are applied to the peripheral edges of the air electrode, including the fuel electrode and the matrix, to prevent the above-mentioned gas leaks and electrolyte leaks. Conventionally, for this seal structure, the peripheral edge of the electrode is coated with, for example, a fluororesin-based coating material to form the seal film 13, but in this method, since the surface of the electrode base material is porous, Formation of a sealing film is accompanied by difficulties, such as the coating material penetrating into the matrix of the electrode base material. Moreover, during long-term use, the sealing film formed in this way is exposed to the solvent of the coating material that has penetrated into the electrode base material, the reaction gas of the battery, etc., resulting in deterioration and deterioration, and eventually blowholes form in the sealing film. There is a good chance that the sealing function will be lost.
In addition, in the conventional sealing structure described above, it is technically difficult to make the thickness of the sealing film uniform, and if the sealing film is too thick, the adhesion between the electrode and the matrix will be insufficient, which will affect the output characteristics of the battery. If the sealing film is too thin, the strength of the sealing film decreases and the resistance to differential pressure decreases, resulting in problems in that sufficient reliability in sealing performance cannot be obtained. Furthermore, if the thickness of the sealing film on the end face of the electrode base material is uneven, the circumferential surface of the cell stack assembly will become uneven, making it impossible for the manifold 10 described in FIG. This will lead to complete failure.
この発明は上記の点にかんがみなされたもので
あり、従来構造の欠点を除去して信頼性の高いシ
ール性能が得られ、しかも製作、組立も容易な燃
料電池のシール構造を提供することを目的とす
る。
This invention has been made in consideration of the above points, and aims to provide a fuel cell seal structure that eliminates the drawbacks of conventional structures, provides highly reliable seal performance, and is easy to manufacture and assemble. shall be.
上記目的を達成するために、第1の発明によれ
ば、燃料電極および空気電極と、電解質を含浸保
持するマトリツクスとを要素体としてなる単電池
をガス不透過性のセパレート板を介して積層し、
かつ電極基材あるいはセパレート板に形成された
それぞれ互いに直交する燃料ガスおよび空気の反
応ガス通路を通じて各電極へ反応ガスを供給する
燃料電池において、前記セパレート板はその上面
および下面の側縁の板面より起立してそれぞれ互
いに直交して形成された肉厚リブ状の隔壁部を備
え、該隔壁部は前記単電池の空気電極および燃料
電極の両サイドをカバーするようにそれぞれ空気
通路および燃料ガス通路に平行な左右両側面に沿
つてその外側に形成されてなり、額縁状の電気絶
縁性シートシールを備え、該シートシールはその
外周寸法が前記隔壁部の外周寸法とほぼ同一であ
りその内周寸法が大きくともマトリツクスの外周
寸法より小さく形成されてなり、前記額縁状シー
ルシートの内周域が前記単電池の一方の電極とマ
トリツクスとの間に介挿され外周域が前記隔壁部
の積層面に介挿されて、燃料ガス側と空気側との
間をガスシールしてなるものとし、第2の発明に
よれば、燃料電極および空気電極と、電解質を含
浸保持するマトリツクスとを要素体としてなる単
電池をガス不透過性のセパレート板を介して積層
し、かつ電極基材あるいはセパレート板に形成さ
れたそれぞれ互い直交する燃料ガスおよび空気の
反応ガス通路を通じて各電極へ反応ガスを供給す
るようにしてなり、かつセパレート板の周端部に
電池内部の反応ガス通路と連通して上下方向に貫
通するマニホールド孔を開口し、このマニホール
ド孔を通じて単電池へ反応ガスの供給を行うよう
にした燃料電池において、前記セパレート板はそ
の上面および下面の側縁の板面より起立してそれ
ぞれ互いに直交して形成された肉厚リブ状の隔壁
部を備え、該隔壁部は前記単電池の空気電極およ
び燃料電極の両サイドをカバーするようにそれぞ
れ空気通路および燃料ガス通路に平行な左右両側
面に沿つてその外側に形成されてなり、額縁状の
電気絶縁性シートシールを備え、該シートシール
はその外周寸法が前記隔壁部の外周寸法とほぼ同
一でありその内周寸法が大きくともマトリツクス
の外周寸法より小さく形成されてなり、前記額縁
状シールシートの内周域が前記単電池の一方の電
極とマトリツクスとの間に介挿され外周域が前記
隔壁部の積層面に介挿されて、燃料ガス側と空気
側との間をガスシールしてなり、かつ前記隔壁部
および額縁状シールシートはそれぞれ前記マニホ
ールド孔に対応する孔を備えてなるようにしたも
のである。
In order to achieve the above object, according to the first invention, unit cells each having a fuel electrode, an air electrode, and a matrix impregnated with and retaining an electrolyte as elements are laminated with a gas-impermeable separate plate interposed therebetween. ,
In a fuel cell in which reactive gas is supplied to each electrode through reactant gas passages for fuel gas and air that are orthogonal to each other and are formed in an electrode base material or a separate plate, the separate plate has plate surfaces on the side edges of the upper and lower surfaces thereof. thick rib-like partitions that stand upright and are perpendicular to each other, and the partitions have air passages and fuel gas passages that cover both sides of the air electrode and fuel electrode of the unit cell, respectively. A frame-shaped electrically insulating sheet seal is formed on the outside along both left and right side surfaces parallel to the partition wall, and the sheet seal has an outer circumferential dimension that is approximately the same as the outer circumferential dimension of the partition wall portion and an inner circumferential surface of the sheet seal. Even if the size is large, it is formed smaller than the outer circumferential dimension of the matrix, and the inner circumferential area of the frame-shaped seal sheet is inserted between one electrode of the unit cell and the matrix, and the outer circumferential area is the laminated surface of the partition wall part. According to the second invention, a fuel electrode, an air electrode, and a matrix impregnated with and holding an electrolyte are used as element bodies. The unit cells are stacked with gas-impermeable separate plates in between, and the reactant gas is supplied to each electrode through reactant gas passages for fuel gas and air that are orthogonal to each other formed in the electrode base material or the separate plate. The fuel has a manifold hole formed at the peripheral end of the separate plate that communicates with the reaction gas passage inside the cell and passes through it in the vertical direction, and the reaction gas is supplied to the unit cell through this manifold hole. In the battery, the separate plate includes thick rib-shaped partitions that stand up from the side edges of the upper and lower surfaces and are perpendicular to each other, and the partitions are connected to the air electrode and the cell of the cell. A frame-shaped electrically insulating sheet seal is formed outside the fuel electrode along both left and right sides parallel to the air passage and the fuel gas passage, respectively, so as to cover both sides of the fuel electrode. The outer circumferential dimension is approximately the same as the outer circumferential dimension of the partition wall part, and the inner circumferential dimension is smaller than the outer circumferential dimension of the matrix even if the inner circumferential dimension is large, and the inner circumferential area of the frame-shaped seal sheet is formed with one electrode of the unit cell. The outer periphery is inserted between the matrix and the laminated surface of the partition wall to provide a gas seal between the fuel gas side and the air side, and the partition wall and the frame-shaped seal sheet are each A hole corresponding to the manifold hole is provided.
第4図および第5図はこの発明の一実施例を示
すものであり、まずセパレート板7の上面および
下面側の側縁には互に向きを90度変えてそれぞれ
2条の肉厚なリブ状の隔壁部14,15が板面よ
り起立して形成されている。このうち上面側の隔
壁部14は空気電極基材5の両サイドをカバーす
るように空気通路12と平行な左右両側面に沿つ
てその外側に形成され、かつその膨出高さ寸法は
電極基材を含む空気電極とマトリツクスとの積層
体厚さと同じもしくは僅かに低く定めてある。も
う一方の下面側の隔壁部15は、前記の隔壁部1
4と90度向きを変えて、燃料電極基材4の両サイ
ドをカバーするようにその側面に沿つて形成され
ている。その膨出高さ寸法は電極基材を含む燃料
電極の厚さ寸法に合わせて定めてある。更に単電
池内にはマトリツクス1とこれに対面する燃料電
極2との間に、符号16で示す額縁形状のシート
シールが介挿挾着されている。このシートシール
は後述のように燃料ガスと空気との混触を阻止す
るシール機能と併せて電気絶縁機能をもたせたも
ので、フツ素ゴムあるいはポリテトラフルオロエ
チレンの単一材料で作られたシート、あるいはフ
ツ素ゴムシートとポリテトラフルオロエチレンシ
ートの複合材料のシート、もしくは前記材料を薄
い金属シートの面にコーテイングしたシートとし
て作られたものが用いられる。そしてこの額縁形
状のシートシール16は第4図に明示されている
ように、一方においてその内周域がマトリツクス
1の上面周縁部に当接し、かつ外周域がセパレー
ト板7の隔壁部14の上面に密着するように両者
にまたがつて配置され、この上面に当接する燃料
電極基材4ないしは1段上のセパレート板の下面
側の隔壁部15との間で挾持されている。
FIGS. 4 and 5 show an embodiment of the present invention. First, two thick ribs are provided on the upper and lower side edges of the separate plate 7 with their directions changed by 90 degrees. The partition wall portions 14 and 15 are formed to stand up from the plate surface. Among these, the partition wall portion 14 on the upper surface side is formed on the outside along both left and right side surfaces parallel to the air passage 12 so as to cover both sides of the air electrode base material 5, and its bulging height dimension is the same as that of the electrode base material 5. The thickness is set to be the same as or slightly lower than the thickness of the laminate of the air electrode and matrix containing the material. The other partition wall portion 15 on the lower surface side is the partition wall portion 1 described above.
4 and 90 degrees, and are formed along the sides of the fuel electrode base material 4 so as to cover both sides thereof. The height of the bulge is determined according to the thickness of the fuel electrode including the electrode base material. Furthermore, a frame-shaped sheet seal indicated by reference numeral 16 is inserted and clamped between the matrix 1 and the fuel electrode 2 facing the matrix 1 within the unit cell. This sheet seal has an electrical insulation function as well as a sealing function to prevent fuel gas from coming into contact with air, as described below. Alternatively, a sheet made of a composite material of a fluororubber sheet and a polytetrafluoroethylene sheet, or a sheet made by coating the surface of a thin metal sheet with the above material may be used. As clearly shown in FIG. 4, this frame-shaped sheet seal 16 has an inner circumferential area in contact with the upper circumferential edge of the matrix 1, and an outer circumferential area in contact with the upper surface of the partition wall part 14 of the separate plate 7. The fuel electrode base member 4 is placed in close contact with the upper surface of the fuel electrode base material 4 or the partition wall portion 15 on the lower surface side of the separate plate one step above.
さて、上記のようにシートシール16を互に対
向し合う電極間の周縁部とガス不透過性のセパレ
ート板7の隔壁部14,15にまたがつて介挿挾
着させた構造によれば、第5図のように空気電極
の空気通路と平行な左右側面は、セパレート板7
の隔壁部14とシートシール16とによつてマニ
ホールド10内の燃料ガス空間並びに燃料電極基
材4との間が完全に隔離される。また同様に燃料
電極基材4の燃料毒路と平行な左右両側面も、セ
パレート板の隔離15とシートシール16とによ
つて空気側の雰囲気と完全に隔離され、これによ
つて燃料ガスと空気と混触が確実に防止され、併
せてセパレート板の隔壁部14,15の電気的絶
縁も行われる。しかも前記のように作られたシー
トシール16は、従来のように電極基材の表面に
直接コーテイングして被膜を形成したものと較べ
て、ブローホール発生の恐れがなく、かつ耐差圧
性も高く、厚さも均一である。更にこのシートシ
ール16は、電極基材と隔壁のわずかな〓間を介
して一方の電極基材の側面から他方の電極へ流れ
るガスを遮断するという効果を有する。したがつ
て信頼の高いシール機能が得られるし、単電池内
での電極の密着状態も均一となるので電池の出力
特性を損うこともない。更にセルスタツクの周側
面にはシールが露呈せず、かつセパレート板の外
周面は機械加工も可能であることから、従来のよ
うな周面の不揃い問題が解消し、マニホールドと
の間のシール性を十分高めることができる。しか
もかかるシートシール16は安価に製作、入手で
き、かつセル内の組込みも多くの工数を要さずに
簡単に実施できる。 Now, according to the structure in which the sheet seal 16 is inserted and clamped across the peripheral edge between the opposing electrodes and the partition walls 14 and 15 of the gas-impermeable separate plate 7 as described above, As shown in Fig. 5, the left and right sides of the air electrode parallel to the air passage are separated by a separate plate 7.
The fuel gas space in the manifold 10 and the fuel electrode base material 4 are completely isolated by the partition wall 14 and the sheet seal 16. Similarly, both left and right side surfaces of the fuel electrode base material 4 parallel to the fuel poison path are completely isolated from the atmosphere on the air side by the separation plate 15 and the sheet seal 16, thereby preventing the fuel gas from flowing. Mixing contact with air is reliably prevented, and at the same time, the partition wall portions 14 and 15 of the separate plates are electrically insulated. Furthermore, the sheet seal 16 made as described above is free from the risk of blowholes and has a high resistance to differential pressure, compared to the conventional one in which a film is formed by directly coating the surface of the electrode base material. , the thickness is also uniform. Furthermore, this sheet seal 16 has the effect of blocking gas flowing from the side surface of one electrode base material to the other electrode through a small gap between the electrode base material and the partition wall. Therefore, a highly reliable sealing function can be obtained, and since the electrodes are in even contact with each other within the single cell, the output characteristics of the battery will not be impaired. Furthermore, the seal is not exposed on the circumferential side of the cell stack, and the outer circumferential surface of the separate plate can be machined, which eliminates the conventional problem of uneven circumferential surfaces and improves the sealing performance between the cell stack and the manifold. It can be increased sufficiently. Furthermore, such a sheet seal 16 can be manufactured and obtained at low cost, and can be easily incorporated into a cell without requiring a large number of man-hours.
第6図は先に示した実施例の応用実施例を示す
ものであり、特許請求の範囲第4項の発明に対応
する実施例を示す。この実施例では燃料ガスを各
単電池に均等配分するための燃料マニホールド
が、ガスシール性等を考慮してセルスタツクの内
部で上下に貫通する孔として構成されている。す
なわち、図示のように燃料電極基材4の前後端に
は、先の実施例で述べたセパレート板7を延長し
て燃料マニホールド部17が形成され、この部分
に燃料電極基材4の燃料通路11と連通し合う上
下方向に貫通したマニホールド孔18があけてあ
る。更に前記のマニホールド孔18に対応してシ
ートシール16の両端部分にも切欠き窓19が開
口されており、このシートシール16を介して上
下に重なり合うセパレート板7のマニホールド部
17の積層面のシールと電気絶縁を行つている。 FIG. 6 shows an applied example of the embodiment shown above, and shows an example corresponding to the invention of claim 4. In this embodiment, a fuel manifold for equally distributing fuel gas to each unit cell is configured as a hole penetrating vertically inside the cell stack in consideration of gas sealing properties and the like. That is, as shown in the figure, a fuel manifold part 17 is formed at the front and rear ends of the fuel electrode base material 4 by extending the separate plate 7 described in the previous embodiment, and the fuel passage of the fuel electrode base material 4 is formed in this part. A manifold hole 18 communicating with the manifold hole 11 and penetrating in the vertical direction is provided. Furthermore, cutout windows 19 are opened at both ends of the sheet seal 16 corresponding to the manifold holes 18, and the laminated surfaces of the manifold portions 17 of the vertically overlapping separate plates 7 are sealed through the sheet seals 16. and electrical insulation.
上記した各実施例はいずれも第1図に述べたリ
ブ付電極形を対象とした実施例を示したものであ
るが、第2図に示したリブ付セパレート形の燃料
電池についても同様に実施できる。第7図および
第8図は第6図に対応するリブ付セパレータ形燃
料電池の実施例を示すものであり、互に直交する
燃料通路11および空気通路12を両面に画成し
たリブ付セパレート板8の側縁には先の実施例と
同様に隔壁部14,15が膨出形成されており、
左右の隔壁部14の間にはガス透過性の電極基材
を含む空気電極3とマトリツクス1との積層体
が、また隔壁部15の間にはガス透過性の電極基
材を含む燃料電極2がはまり込み、さらに各単電
池ごとにセパレート板8と単電池6との間にまた
がるように額縁形状のシートシール16が介挿さ
れている。この実施例も先に示した各実施例と同
等なシール効果を奏することができる。 Each of the above-mentioned embodiments is an example for the ribbed electrode type shown in Fig. 1, but the same applies to the ribbed separate type fuel cell shown in Fig. 2. can. FIGS. 7 and 8 show an embodiment of a ribbed separator type fuel cell corresponding to FIG. 6, in which ribbed separate plates are provided with fuel passages 11 and air passages 12 orthogonal to each other on both sides. Similar to the previous embodiment, partition wall portions 14 and 15 are formed on the side edges of 8 to protrude.
Between the left and right partitions 14 is a laminate of an air electrode 3 containing a gas-permeable electrode base material and a matrix 1, and between the partitions 15 is a fuel electrode 2 containing a gas-permeable electrode base material. A frame-shaped sheet seal 16 is inserted between the separate plate 8 and the cell 6 for each cell. This embodiment can also achieve the same sealing effect as each of the previously described embodiments.
以上述べたようにこの発明によれば、セパレー
ト板の側縁に電極基材の端面を側方からカバーす
る隔壁部を起立形成するとともに、この隔壁部に
またがつて単電池内の燃料電極と空気電極との間
に額縁形状のシートシールを介挿挾着したことに
より、多孔性電極基材の周縁部での燃料と空気と
の混触を確実に阻止し、しかも耐久性、耐差圧性
にも優れた信頼性の高いシール構造を得ることが
できる。
As described above, according to the present invention, a partition part that covers the end face of the electrode base material from the side is formed upright on the side edge of the separate plate, and the fuel electrode in the unit cell is formed astride the partition part. By inserting and clamping a frame-shaped sheet seal between the air electrode, it reliably prevents the mixture of fuel and air at the periphery of the porous electrode base material, and is also durable and resistant to differential pressure. An excellent and highly reliable sealing structure can also be obtained.
第1図および第2図はそれぞれリブ付電極形お
よびリブ付セパレータ形単電池の分解斜視図、第
3図は従来における燃料電池のシール構造を示す
構成断面図、第4図および第5図はそれぞれこの
発明の一実施例の構成を示す分解斜視図および一
部の組立断面図、第6図および第7図はこの発明
応用実施例の構成分解斜視図、第8図は第7図の
部分断面図である。
1……マトリツクス、4……燃料電極基材、5
……空気電極基材、6……単電池、7,8……セ
パレート板、11……燃料通路、12……空気通
路、14,15……隔壁部、16……シートシー
ル、17……マニホールド部、18……マニホー
ルド孔。
Figures 1 and 2 are exploded perspective views of a ribbed electrode type cell and a ribbed separator type unit cell, respectively; Figure 3 is a cross-sectional view showing the seal structure of a conventional fuel cell; Figures 4 and 5 are An exploded perspective view and a partially assembled sectional view showing the configuration of an embodiment of this invention, respectively, FIGS. 6 and 7 are exploded perspective views of the configuration of an applied embodiment of the invention, and FIG. 8 is a portion of FIG. 7. FIG. 1... Matrix, 4... Fuel electrode base material, 5
... Air electrode base material, 6 ... Cell, 7, 8 ... Separate plate, 11 ... Fuel passage, 12 ... Air passage, 14, 15 ... Partition wall, 16 ... Sheet seal, 17 ... Manifold part, 18...manifold hole.
Claims (1)
持するマトリツクスとを要素体としてなる単電池
をガス不透過性のセパレート板を介して積層し、
かつ電極基材あるいはセパレート板に形成された
それぞれ互いに直交する燃料ガスおよび空気の反
応ガス通路を通じて各電極へ反応ガスを供給する
燃料電池において、前記セパレート板はその上面
および下面の側縁の板面より起立してそれぞれ互
いに直交して形成された肉厚リブ状の隔壁部を備
え、該隔壁部は前記単電池の空気電極および燃料
電極の両サイドをカバーするようにそれぞれ空気
通路および燃料ガス通路に平行な左右両側面に沿
つてその外側に形成されてなり、額縁状の電気絶
縁性シートシールを備え、該シートシールはその
外周寸法が前記隔壁部の外周寸法とほぼ同一であ
りその内周寸法が大きくともマトリツクスの外周
寸法より小さく形成されてなり、前記額縁状シー
ルシートの内周域が前記単電池の一方の電極とマ
トリツクスとの間に介挿され外周域が前記隔壁部
の積層面に介挿されて、燃料ガス側と空気側との
間をガスシールしてなることを特徴とする燃料電
池。 2 特許請求の範囲第1項に記載の燃料電池にお
いて、シートシールがフツ素ゴムまたはポリテト
ラフルオロエチレンの単一材料、あるいはフツ素
ゴムとポリテトラフルオロエチレンとの複合材料
で作られたシートであることを特徴とする燃料電
池。 3 特許請求の範囲第1項に記載の燃料電池にお
いて、シートシールが金属シート上にフツ素ゴム
またはポリテトラフルオロエチレンの単一材料、
あるいはフツ素ゴムとポリテトラフルオロエチレ
ンとの複合材料をコーテイングしたシートである
ことを特徴とする燃料電池。 4 燃料電極および空気電極と、電解質を含浸保
持するマトリツクスとを要素体としてなる単電池
をガス不透過性のセパレート板を介して積層し、
かつ電極基材あるいはセパレート板に形成された
それぞれ互いに直交する燃料ガスおよび空気の反
応ガス通路を通じて各電極へ反応ガスを供給する
ようにしてなり、かつセパレート板の周端部に電
池内部の反応ガス通路と連通して上下方向に貫通
するマニホールド孔を開口し、このマニホールド
孔を通じて単電池へ反応ガスの供給を行うように
した燃料電池において、前記セパレート板はその
上面および下面の側縁の板面より起立してそれぞ
れ互いに直交して形成された肉厚リブ状の隔壁部
を備え、該隔壁部は前記単電池の空気電極および
燃料電極の両サイドをカバーするようにそれぞれ
空気通路および燃料ガス通路に平行な左右両側面
に沿つてその外側に形成されてなり、額縁状の電
気絶縁性シートシールを備え、該シートシールは
その外周寸法が前記隔壁部の外周寸法とほぼ同一
でありその内周寸法が大きくともマトリツクスの
外周寸法より小さく形成されてなり、前記額縁状
シールシートの内周域が前記単電池の一方の電極
とマトリツクスとの間に介挿され外周域が前記隔
壁部の積層面に介挿されて、燃料ガス側と空気側
との間をガスシールしてなり、かつ前記隔壁部お
よび額縁状シールシートはそれぞれ前記マニホー
ルド孔に対応する孔を備えてなることを特徴とす
る燃料電池。[Scope of Claims] 1. Single cells each consisting of a fuel electrode, an air electrode, and a matrix impregnated with and retaining an electrolyte are stacked together via gas-impermeable separate plates,
In a fuel cell in which reactive gas is supplied to each electrode through reactant gas passages for fuel gas and air that are orthogonal to each other and are formed in an electrode base material or a separate plate, the separate plate has plate surfaces on the side edges of the upper and lower surfaces thereof. thick rib-like partitions that stand upright and are perpendicular to each other, and the partitions have air passages and fuel gas passages that cover both sides of the air electrode and fuel electrode of the unit cell, respectively. A frame-shaped electrically insulating sheet seal is formed on the outside along both left and right side surfaces parallel to the partition wall, and the sheet seal has an outer circumferential dimension that is approximately the same as the outer circumferential dimension of the partition wall portion and an inner circumferential surface of the sheet seal. Even if the size is large, it is formed smaller than the outer circumferential dimension of the matrix, and the inner circumferential area of the frame-shaped seal sheet is inserted between one electrode of the unit cell and the matrix, and the outer circumferential area is the laminated surface of the partition wall part. 1. A fuel cell characterized in that the fuel cell is inserted into a fuel cell to provide a gas seal between a fuel gas side and an air side. 2. In the fuel cell according to claim 1, the sheet seal is a sheet made of a single material of fluororubber or polytetrafluoroethylene, or a composite material of fluororubber and polytetrafluoroethylene. A fuel cell characterized by: 3. In the fuel cell according to claim 1, the sheet seal is made of a single material of fluororubber or polytetrafluoroethylene on a metal sheet,
Alternatively, a fuel cell characterized by being a sheet coated with a composite material of fluororubber and polytetrafluoroethylene. 4 Single cells each consisting of a fuel electrode, an air electrode, and a matrix impregnated with and retaining an electrolyte are stacked together via gas-impermeable separate plates,
The reactant gas is supplied to each electrode through reactant gas passages for fuel gas and air that are orthogonal to each other formed in the electrode base material or the separate plate, and the reactant gas inside the battery is supplied to the peripheral edge of the separate plate. In a fuel cell in which a manifold hole is opened that communicates with a passage and penetrates in the vertical direction, and a reactive gas is supplied to the cell through this manifold hole, the separate plate has plate surfaces on the side edges of the upper and lower surfaces of the fuel cell. thick rib-like partitions that stand upright and are perpendicular to each other, and the partitions have air passages and fuel gas passages that cover both sides of the air electrode and fuel electrode of the unit cell, respectively. A frame-shaped electrically insulating sheet seal is formed on the outside along both left and right side surfaces parallel to the partition wall, and the sheet seal has an outer circumferential dimension that is approximately the same as the outer circumferential dimension of the partition wall portion and an inner circumferential surface of the sheet seal. Even if the size is large, it is formed smaller than the outer circumferential dimension of the matrix, and the inner circumferential area of the frame-shaped seal sheet is inserted between one electrode of the unit cell and the matrix, and the outer circumferential area is the laminated surface of the partition wall part. The fuel is inserted into the fuel tank to provide a gas seal between the fuel gas side and the air side, and the partition wall portion and the frame-shaped sealing sheet are each provided with a hole corresponding to the manifold hole. battery.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58119304A JPS6010565A (en) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | Seal structure for fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58119304A JPS6010565A (en) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | Seal structure for fuel cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6010565A JPS6010565A (en) | 1985-01-19 |
| JPH0421988B2 true JPH0421988B2 (en) | 1992-04-14 |
Family
ID=14758105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58119304A Granted JPS6010565A (en) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | Seal structure for fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6010565A (en) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS61243660A (en) * | 1985-04-19 | 1986-10-29 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
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| US5178968A (en) * | 1991-03-18 | 1993-01-12 | International Fuel Cells Corporation | Extruded fuel cell stack shunt current prevention arrangement |
| ATE435507T1 (en) * | 2002-01-31 | 2009-07-15 | Sfc Smart Fuel Cell Ag | SEALING FRAME FOR FUEL CELL STACKS |
| US7927758B2 (en) * | 2006-01-11 | 2011-04-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Gasket being capable of measuring voltage and fuel cell system having the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6144369Y2 (en) * | 1981-03-02 | 1986-12-13 | ||
| JPS5844762A (en) * | 1981-04-24 | 1983-03-15 | Nec Corp | Integrated structure of high voltage complementary MOS inverter array |
-
1983
- 1983-06-30 JP JP58119304A patent/JPS6010565A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6010565A (en) | 1985-01-19 |
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