JPH0566876U - 燃料電池セパレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セルスタック圧接組立て時におけるシール材
の面内横ずれとガス流通孔内へのはみ出しを防ぐととも
にガス漏洩に対する密閉性を向上させる。 【構成】 セパレータ２２の燃料ガス用の流通孔２３、
２４および酸化剤ガス用の流通孔２５、２６の周囲を囲
むガスシール用溝２７、２８、２９、３０をセパレータ
２２の表裏にそれぞれ刻設した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、反応ガスが漏洩することなく、シール材の面内横ずれを防止する燃 料電池セパレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４〜５に示すように、２種類の反応ガスを使用する燃料電池Ａは、アノード 電極基材０３とカソード電極基材０４とに挟持された高分子固体電解質膜０２に より分割した燃料ガス区域０５ａと酸化剤ガス区域０６ａとをそれぞれ備え、同 形同大の正方形に形成された２枚のマニホールド板０５、０６を重ね合わせてな る単位電池０１複数個をセパレータ０８を介して積層したセルスタック０９とし 、マニホールドを兼ねる１組のエンドプレート１０、１０でボルト締めにより圧 縮挟持して構成されている。

【０００３】 また、反応ガスは、燃料ガスと酸化剤ガスとからなり、アノード電極基材０３ を備える燃料ガス区域０５ａには燃料ガスが、一方カソード電極基材０４を備え る酸化剤ガス区域０６ａには、酸化剤ガスがそれぞれ同時に導入され排出される 。その結果、高分子固体電解質膜０２において、両ガスは化学反応を行い、その 進行に伴って電子が発生し、この電子をアノード電極基材０３、カソード電極基 材０４により外部回路に取り出すことで電気エネルギーが発生する。

【０００４】 ところで、この種の燃料電池における単位電池は、マニホールド板２枚を、例 えば位相を９０度変えた姿勢で重ね合わせ、これらの外面にシール材とシール材 用溝は有しないセパレータとを積層しただけの構造としていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

このような従来の構造では、セルスタックを１組のエンドプレートで圧縮して 組み立てる際の締めつけ圧力によって、シール材０７が面内横ずれしたり、ある いは流通孔内へのはみ出し０７ａが生じてその断面積を縮小させ、反応ガスの流 通に障害を与えるという不都合が生ずる〔図３（ｂ）参照〕。 また、ガス流通部から反応ガスが漏洩することもある。

【０００６】 本考案は、このような従来技術の問題点を背景になされたもので、セルスタッ クの圧接組立て時のシール材の面内横ずれやガス流通孔からのガス漏洩などが発 生しない燃料電池セパレータを提供することを目的とする。

【０００７】 本考案は、アノードとカソードとで挟持された高分子固体電解質膜により分割 した燃料ガス区域と酸化剤ガス区域とをそれぞれ備える２枚のマニホールド板を 重ね合わせてなる複数個の単位電池を、シール材およびセパレータを介して積層 したセルスタックとし、マニホールドを兼ねる１組のエンドプレートで圧縮挟持 してなる燃料電池において、燃料ガス、酸化剤ガスそれぞれの流通孔の周囲を囲 む溝を設けたことを特徴とする燃料電池セパレータを提供するものである。

【０００８】 また、本考案は、前記セパレータの流通孔周囲の溝を被うシール材を積層圧接 させたガスシール構造を有する燃料電池セパレータを提供するものである。

【０００９】

【作用】

本考案では、このように構成してあるので、セルスタックをエンドプレートの ボルト締めにより圧縮挟持する場合、その押圧力により締めつけられるシール材 は、平面的に空間側へ展張し逃げようとするが、その逃げ部分はセパレータに刻 設された前記溝に嵌まり込み、この溝を充填するように動作して前記押圧力を吸 収する。従って、流通孔内へシール材がはみ出たりすることはなく、密封性も向 上し、かつ反応ガスの流通を阻害しない。 また、シール材が溝に嵌入することにより、その正しい設定位置が確保される 。すなわち、本考案の燃料電池セパレータによれば、燃料電池のガス漏洩や流通 孔の狭まることを防止するため、極めて順調にその発電規模を発揮することがで きる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１〜３に基づいて説明する。なお、図４〜５と同一 の部材などは、同一の符号を用い、その説明は省略する。 図１〜３に示すように、本考案の実施例の燃料電池セパレータ２２は、不銹 鋼を用いたもので、外形をマニホールド板０５と同一にし、その四周縁に穿設さ された流通孔（図示せず）それぞれに合致する燃料ガス導入用流通孔２３、２３ 、燃料ガス排出用流通孔２４、２４、酸化剤ガス導入用流通孔２５、２５および 酸化剤排出用流通孔２６、２６を穿設している。

【００１１】 また、セパレータ２２に重合するシール材としてのフッ素ゴム（例えば、バイ トン）製ゴムガスケット３２にも、図２に示すように燃料ガス導入用流通孔３３ 、３３、燃料ガス排出用流通孔３４、３４、酸化剤ガス導入用流通孔３５、３５ および酸化剤ガス排出用流通孔３６、３６を穿設しており、さらに中央には、マ ニホールド板０５または０６の燃料ガス区域０５ａまたは酸化剤ガス区域０６ａ に該当する空隙３７を設けている。

【００１２】 そして、前記セパレータ２２の表裏には各流通孔２３、２４、２５、２６の周 囲にそれぞれガスシール用Ｖ溝２７ａ、２８ａ、２９ａ、３０ａ、および２７ｂ 、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂを刻設している。なお、Ｖ溝は、表裏必ずしも正しく 対向していなくてもよい。

【００１３】 上記構成となっているので、図３（ａ）に示すように、複数個の単位電池２１ を積層して圧接しセルスタック０９とする場合、エンドプレート１０、１０の締 めつけによる押圧力Ｆが前記ガスケット３２、３２の上下面に加えられると、両 ガスケット３２は厚み縮小されるため面に沿った方向へ展張しで逃げようとする 。そのとき、この展張した逃げ部分３２ａ、３２ａは、図３（ａ）に示すように セパレータ２２、２２に刻設されたガスシール用Ｖ溝２７ａ、２７ｂ嵌まり込み 、このＶ溝を充填するように動作するため、前記押圧力Ｆは吸収され、ガスケッ ト３２がガス流通孔２３の中やセパレータ２２の外へはみ出すことはない。いう までもなく、他の流通孔近辺においても同様である。 すなわち、この逃げ部分３２ａは、ガス流路のシール性を高め、ガス漏洩防止 を図るだけでなく、ガスケット３２の面内横ずれを生ずることなく確実に位置決 めされ、また各流通孔の断面積に悪影響を与えることもない。

【００１４】 以上、本考案の実施例を説明したが、本考案は、この実施例に必ずしも限定さ れることはなく、要旨を逸脱しない範囲での設計変更などがあっても本考案に含 まれる。 例えば、実施例では、セパレータ板の溝をＶ溝としたが、Ｕ字溝としてもよく 、またセパレータに不銹鋼を用いたが、炭素焼結板、ステンレスなど、ガス緻密 性電子導電材であれば他の材質を使用してもよい。

【００１５】

【考案の効果】

本考案の燃料電池セパレータは、このように燃料ガス、酸化剤ガスそれぞれの 流通孔の周囲を囲む溝を設け、これらの溝を被うシール材を積層圧接させるガス シール構造としたため、セルスタック圧接組立て時のシール材の面内横ずれを防 ぎ、またガス流通孔内へのはみ出しも生じないばかりか、密閉性も向上するので 、反応ガスの流通量を減少させたり、漏洩させたりすることがなく、充分に電池 としての機能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の燃料電池セパレータの平面図
である。

【図２】本考案の実施例のシール材の平面図である。

【図３】本考案と従来技術の積層締めつけ時におけるシ
ール材の変形状態を示す説明断面図で、同図（ａ）は本
考案の場合の図、同図（ｂ）は従来の場合の図である。

【図４】高分子固体電解質膜を用いた燃料電池の原理を
説明するための単位電池の基本構成を示す縦断面図であ
る。

【図５】燃料電池の全体の構成を示す部分分解斜視図で
ある。

【符号の説明】

Ａ 燃料電池 ０２ 高分子固体電解質膜 ０３ アノード電極基材 ０４ カソード電極基材 ０５ マニホールド ０５ａ 燃料ガス区域 ０６ マニホールド板 ０６ａ 酸化剤ガス区域 ０７ シール材 ０８ セパレータ ０９ セルスタック １０ エンドプレート ２１ 単位電池 ２２ セパレータ ２３ 燃料ガス導入用流通孔 ２４ 燃料ガス排出用流通孔 ２５ 酸化剤ガス導入用流通孔 ２６ 酸化剤ガス排出用流通孔 ２６ 排出孔 ２７ａ、２８ａ、２９ａ、３０ａ ガスシール用Ｖ溝 ２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂ ガスシール用Ｖ溝

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 アノードとカソードとで挟持された高分
   子固体電解質膜により分割した燃料ガス区域と酸化剤ガ
   ス区域とをそれぞれ備える２枚のマニホールド板を重ね
   合わせてなる複数個の単位電池を、シール材およびセパ
   レータを介して積層したセルスタックとし、マニホール
   ドを兼ねる１組のエンドプレートで圧縮挟持してなる燃
   料電池において、燃料ガス、酸化剤ガスそれぞれの流通
   孔の周囲を囲む溝を設けたことを特徴とする燃料電池セ
   パレータ。
2. 【請求項２】 前記セパレータの流通孔周囲の溝を被う
   シール材を積層圧接させたガスシール構造を有する請求
   項１記載の燃料電池セパレータ。