JPH04242076A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH04242076A
JPH04242076A JP3002909A JP290991A JPH04242076A JP H04242076 A JPH04242076 A JP H04242076A JP 3002909 A JP3002909 A JP 3002909A JP 290991 A JP290991 A JP 290991A JP H04242076 A JPH04242076 A JP H04242076A
Authority
JP
Japan
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fuel cell
manifold
sealing material
fuel
protector
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Pending
Application number
JP3002909A
Other languages
English (en)
Inventor
Fujio Hayashi
林 富士雄
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP3002909A priority Critical patent/JPH04242076A/ja
Publication of JPH04242076A publication Critical patent/JPH04242076A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Electrochemistry (AREA)
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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】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は電解質を担持したマトリ
ックスとこれを挟持する一対の電極からなる単位セルを
複数個積層してなる燃料電池本体と、電極に燃料ガスな
らびに酸化剤ガスをそれぞれ給排する燃料電池本体の側
面に配置されたマニホールドとからなる燃料電池に係り
、特に長期間の安定運転を図りえるように構成したマニ
ホールドを備えた燃料電池に関する。 【0002】 【従来の技術】燃料電池は、電解質を担持したマトリッ
クスと、マトリックスを挟持し、燃料ガスおよび酸化剤
ガスがそれぞれ通流する燃料ガス流通路および酸化剤ガ
ス流通路を有する一対の多孔性のガス拡散電極からなる
単位セルを複数積層して燃料電池本体を構成し、この燃
料電池本体に燃料ガスと酸化剤ガスを供給して電気化学
反応を起こさせて前記両電極から直流電気を発生させる
ようにしたものである。例えばリン酸型燃料電池では電
解質にはリン酸を、燃料ガスとしては炭化水素系燃料を
水蒸気改質して得た水素リッチな改質ガスを、酸化剤ガ
スとしては空気を用いるとともに燃料電池を高効率で作
動させるため約200℃の温度で運転する。 【0003】図3は従来技術によるリン酸型燃料電池の
構成例を分解斜視図で示したものである。図3において
、1は燃料電池本体(以下電池本体と略称する)であり
上端および下端に設けられた端板2によって挟持され、
電池本体1と対向する一側面には燃料入口マニホールド
3および燃料出口マニホールド4がシール材5を介して
それぞれ設けられ電池本体1に燃料ガスを供給し、排出
するように構成されている。また、電池本体1と対向す
る他の一側面には酸化剤ガス入口マニホールド6および
酸化剤ガス出口マニホールド7がシール材5を介してそ
れぞれ設けられ電池本体1に酸化剤ガスを供給し、排出
するよう構成されている。 【0004】ところで前記のリン酸型燃料電池を約20
0℃で運転するとリン酸が燃料ガスおよび酸化剤ガスに
よって電池本体1の外へ運び出される。一方マニホール
ドは十分な機械強度を持たせる必要から金属製であるた
め高温のリン酸が持つ高い腐食性から金属製マニホール
ドを保護する処置が必要である。この目的のためすでに
特開昭63−13278 が提案されている。図4はか
かる従来技術によるマニホールドの構成例を代表として
マニホールド3の場合について示した横断面図である。 マニホールド4, 6ならびに7も同一の構造を持つも
のである。 図4において3aはマニホールド本体であり十分な機械
強度を持たせるため金属製としている。3fはマニホー
ルド本体3aをリン酸の持つ強い腐食性から保護するマ
ニホールド本体の保護体であり、耐熱性, 耐酸性なら
びに電気絶縁性を有するプラスチック (例えばフッ素
樹脂) 製もしくは合成ゴム (例えばフッ素ゴム) 
製としている。マニホールド3はシール材5を介して電
池本体1との間を気密にシールするためシール材5を加
圧する部分にはフランジ3a’ を形成し、フランジの
外端部3a” の位置は、シール材5の外端部5bの位
置とほぼ同一の位置としている。 【0005】また、燃料ガスを給排するマニホールド3
および4には図示しない燃料改質器など燃料ガス供給系
が、さらに酸化剤ガスを給排するマニホールド6および
7には図示しない空気供給ブロアなど酸化剤ガス供給系
が図示しない金属製配管によって接続されており、電気
的には接地された構成となっている。電池本体1の接地
に対する電気絶縁は、シール材5と保護体がその役目を
はたしていることとなる。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
るリン酸型燃料電池にあっては、マトリックスに含浸担
持されているリン酸が、燃料電池の運転中燃料ガスおよ
び酸化剤ガスが供給されると、これらガスの持つ圧力が
マトリックスの広い面に加わることで、少量ではあるが
マトリックスから流出することがある。また、流出した
リン酸はマニホールドとシール材とで形成しているシー
ル部にシール不良個所が有る場合滲み出す。滲み出たリ
ン酸によってシール材の外端部と保持体の外端部が濡れ
ると、電池本体と金属製であるマニホールド本体が電気
的に導通することとなる。マニホールド本体は前述した
通り金属配管され接地されているので、結果として電池
本体はリン酸の滲み出し個所で接地されることとなり、
燃料電池の運転が続行できなくなるおそれが生じる。ま
たシール材および保持体の外端部に塵埃が堆積した場合
にも同様の問題が生じるおそれがある。 【0007】本発明は前述の従来技術の問題点に鑑みな
されたものであり、その目的はリン酸の滲み出しあるい
は塵埃の堆積があっても電池本体が接地されることなく
長時間安定した運転を行えるマニホールドを備えた燃料
電池を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明では前述の目的は
、 【0009】1)燃料ガスおよび酸化剤ガスがそれぞれ
通流する燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路を有す
る一対のガス拡散電極間に電解質を担持するマトリック
スを配置してなる単位セルを複数個積層して燃料電池本
体を形成し、その側面に前記ガス拡散電極へ燃料ガスお
よび酸化剤ガスをそれぞれ供給および排出するとともに
内側に耐熱性,耐酸性ならびに電気絶縁性を有するプラ
スチックもしくは合成ゴムからなる保護体を有するマニ
ホールドを配置し、しかもこのマニホールドと前記燃料
電池本体との間をシール材でシールするように構成され
た燃料電池において、前記保護体に前記マニホールドの
フランジ外端部より外側に突縁部を形成したこと、【0
010】2)前記1項記載の手段において、前記突縁部
を前記シール材のシール面と平行して形成したこと、【
0011】3)前記1項記載の手段において、前記突縁
部を、前記シール材のシール面と直角方向に形成したこ
と、で達成される。 【0012】 【作用】本発明においては前述の構成とすることで、保
護体と燃料電池本体の間にリン酸および塵埃を堆積する
ための空間を形成するとともに、保護体にリン酸および
塵埃で汚染されることのない電気絶縁用沿面を確保でき
るようにした。このことによりたとえリン酸がシール部
から滲み出したとしても堆積用空間にとどまる。他方電
気絶縁用沿面はリン酸に汚損されることがなくこのため
所要の沿面距離を持つ健全な電気絶縁用沿面を保持する
ことができる。この結果、電池本体とマニホールド本体
の間は導通することがなくなる。またこのことは塵埃に
対しても同様に作用する。 【0013】 【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。図1は本発明の一実施例によるマニホールド
の横断面図である。図4の従来例と同一部分には同じ符
号を付し、その説明を省略する。図1の図4との相異点
は保護体の外端部分の形状にある。図1においてはマニ
ホールド本体3aのフランジ部3a’ の外端部3a”
 よりも外側に、保護体3bのフランジ部3b’ から
突縁部3c’ がシール材5のシール面5aと平行して
延長して形成し、マニホールド本体のフランジ部の外端
部3a” からl1 の距離に保護体の突縁部の端部3
c” を設けている。 【0014】図2は本発明の異なる実施例によるマニホ
ールドの横断面図である。図1および図4と同一部分に
は同じ符号を付しその説明を省略する。図2の図1およ
び図4との相異点は保護体の外端部分の形状にある。図
2においては保護体3dは、マニホールド本体3aのフ
ランジ部3a’ の外端部3a” よりも外側に、保護
体3dのフランジ部3d’ から突縁部3e’ がシー
ル材5のシール面5aと直角方向に延長して形成し、マ
ニホールド本体のフランジ部の外端部3a” からl2
 の距離に保護体の突縁部の端部3e” を設ける。 【0015】保護体を前述した形状とすることにより、
例えば図1による保護体3bの場合では、電池本体1の
端面とシール5の端面5bと保護体の突縁部3c’ で
囲まれた空間に、シール材5のシール面5aから滲み出
したリン酸を滞留させるための堆積用空間8を形成する
とともに保護体の突縁部3c’ の電池本体1と面する
側と反対側の面は滲み出したリン酸による汚損がなく、
電池本体1とマニホールド本体3aとの間の電気絶縁を
確保するための沿面距離l1 を持つ健全な電気絶縁用
沿面を保持することができる。このことは塵埃に対して
も同様である。また図2による保護体3dの場合では、
シール材5の端面5b上部と保護体の突縁部3e’ 上
面に、シール材5のシール面5aから滲み出したリン酸
の堆積用空間8’を形成するとともに保護体の突縁部3
e’ の下面は滲み出したリン酸による汚損がなく、電
池本体1とマニホールド本体3aとの間の電気絶縁を確
保するための沿面距離l2 を持つ健全な電気絶縁用沿
面を保持することができる。このことは塵埃に対しても
同様である。     【0016】 【発明の効果】本発明によれば前述した通り、マニホー
ルドの内側に設ける保護体にマニホールドのフランジ外
端部より外側に突縁部を設けることで、シール部から滲
み出たリン酸や塵埃をこの突縁部と燃料電池本体間に形
成される堆積用空間に堆積させ、他方、突縁部の電池本
体と面する側と反対側の面あるいは突縁部の下面は、滲
み出たリン酸や塵埃の汚損を受けず、所要の沿面距離を
持つ健全な電気絶縁用沿面を保持することができる。こ
れによって、シール部からのリン酸の滲み出しが生じた
り塵埃の堆積があっても、電池本体とマニホールド本体
間が電気的に接続されることがなくなり、このために、
電池本体は電気的に接続されることがなくなり、したが
って、電池本体は接地されることなく長期間安定した運
転を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるマニホールドの横断面
【図2】本発明の異なる実施例によるマニホールドの横
断面図
【図3】従来例のリン酸型燃料電池の分解斜視図
【図4
】従来例のマニホールドの横断面図
【符号の説明】
1    燃料電池本体 3    マニホールド 3a  マニホールド本体 3b  保護体 3c’突縁部 5    シール材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料ガスおよび酸化剤ガスがそれぞれ通流
    する燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路を有する一
    対のガス拡散電極間に電解質を担持するマトリックスを
    配置してなる単位セルを複数個積層して燃料電池本体を
    形成し、その側面に前記ガス拡散電極へ燃料ガスおよび
    酸化剤ガスをそれぞれ供給および排出するとともに内側
    に耐熱性,耐酸性ならびに電気絶縁性を有するプラスチ
    ックもしくは合成ゴムからなる保護体を有するマニホー
    ルドを配置し、しかもこのマニホールドと前記燃料電池
    本体との間をシール材でシールするように構成された燃
    料電池において、前記保護体に前記マニホールドのフラ
    ンジ外端部より外側に突縁部を形成したことを特徴とす
    る燃料電池。
  2. 【請求項2】請求項1において前記突縁部を、前記シー
    ル材のシール面と平行して形成したことを特徴とする燃
    料電池。
  3. 【請求項3】請求項1において前記突縁部を、前記シー
    ル材のシール面と直角方向に形成したことを特徴とする
    燃料電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11263081A (ja) * 1998-01-17 1999-09-28 Taiyo Kagaku Kogyo Kk メタルマスクとその製造方法
JP2007524195A (ja) * 2003-07-15 2007-08-23 ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー 剛性内層を備える燃料電池マニホールドシール
CN110797549A (zh) * 2019-10-12 2020-02-14 华中科技大学 用于平板式固体氧化物燃料电池电堆气流腔的密封装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110797549A (zh) * 2019-10-12 2020-02-14 华中科技大学 用于平板式固体氧化物燃料电池电堆气流腔的密封装置
CN110797549B (zh) * 2019-10-12 2021-02-05 华中科技大学 用于平板式固体氧化物燃料电池电堆气流腔的密封装置

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