JPH07122287A - 内部マニホールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュール - Google Patents
内部マニホールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュールInfo
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- JPH07122287A JPH07122287A JP5266552A JP26655293A JPH07122287A JP H07122287 A JPH07122287 A JP H07122287A JP 5266552 A JP5266552 A JP 5266552A JP 26655293 A JP26655293 A JP 26655293A JP H07122287 A JPH07122287 A JP H07122287A
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 セルの横ずれ等を防止することにより、セル
特性が向上した内部マニホールド方式平板型固体電解質
燃料電池モジュールを提供することを目的としている。 【構成】 固体電解質板１を介してアノード２とカソー
ドとを配したセル３と、アノードガス通路及び／又はカ
ソードガス通路５を形成したガス分離板６・７とを複数
積層して電池スタック８を構成する内部マニホールド方
式平板型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、前記
電池スタック８の上下端に設けられる少なくとも一方の
ガス分離板７の外側に該ガス分離板７と同材質のプレー
ト１３を配置し、電池スタック８の各側面を支持する絶
縁性側面支持部材１４を電池スタック８の側面毎に延設
すると共に、該絶縁性側面支持部材１４の一端を前記プ
レート１３に接合したことを特徴としている。
特性が向上した内部マニホールド方式平板型固体電解質
燃料電池モジュールを提供することを目的としている。 【構成】 固体電解質板１を介してアノード２とカソー
ドとを配したセル３と、アノードガス通路及び／又はカ
ソードガス通路５を形成したガス分離板６・７とを複数
積層して電池スタック８を構成する内部マニホールド方
式平板型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、前記
電池スタック８の上下端に設けられる少なくとも一方の
ガス分離板７の外側に該ガス分離板７と同材質のプレー
ト１３を配置し、電池スタック８の各側面を支持する絶
縁性側面支持部材１４を電池スタック８の側面毎に延設
すると共に、該絶縁性側面支持部材１４の一端を前記プ
レート１３に接合したことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内部マニホールド方式
平板型固体電解質燃料電池モジュールに関するものであ
る。
平板型固体電解質燃料電池モジュールに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、供給されるガスの化学エネ
ルギーを直接電気エネルギーに変換するので、高い発電
効率が期待できる。特に、固体電解質燃料電池は、約１
０００℃という高温で作動するため、リン酸型燃料電池
や溶融炭酸塩型燃料電池に比べて、廃熱の利用を含めた
発電効率を向上させることができる等の利点がある。し
たがって、固体電解質燃料電池は、リン酸型燃料電池や
溶融炭酸塩型燃料電池に次ぐ第３世代の燃料電池として
注目され、各分野で研究されている。このような固体電
解質型燃料電池における電解質としては、主に（ＺｒＯ
2 ）0.9 （Ｙ2 Ｏ 3 ）0.1 等の２価或いは３価の金属酸
化物を固溶した酸化ジルコニウム（安定化ジルコニア）
が使用されている。そのため、固体電解質型燃料電池
は、リン酸型燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池に見られ
る電解質（液）の損失という問題は解消されている。
ルギーを直接電気エネルギーに変換するので、高い発電
効率が期待できる。特に、固体電解質燃料電池は、約１
０００℃という高温で作動するため、リン酸型燃料電池
や溶融炭酸塩型燃料電池に比べて、廃熱の利用を含めた
発電効率を向上させることができる等の利点がある。し
たがって、固体電解質燃料電池は、リン酸型燃料電池や
溶融炭酸塩型燃料電池に次ぐ第３世代の燃料電池として
注目され、各分野で研究されている。このような固体電
解質型燃料電池における電解質としては、主に（ＺｒＯ
2 ）0.9 （Ｙ2 Ｏ 3 ）0.1 等の２価或いは３価の金属酸
化物を固溶した酸化ジルコニウム（安定化ジルコニア）
が使用されている。そのため、固体電解質型燃料電池
は、リン酸型燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池に見られ
る電解質（液）の損失という問題は解消されている。
【０００３】ところで、固体電解質型燃料電池の開発
は、これまで円筒型が先行していたが、現在では体積当
りの発電効率の増加が見込まれる平板型が脚光を浴びて
いる。この平板型固体電解質型燃料電池におけるガス供
給方式には、外部マニホールド方式と内部マニホールド
方式との２通りの方式がある。外部マニホールド方式
は、電池スタックの外部壁面に各セルへのガス供給部を
設けるもので、構造は単純であるが、電池壁面でのガス
のシール方法に工夫が必要である。一方、内部マニホー
ルド方式は、電池スタックの内部に各セルへのガス供給
部を設けるもので、電池構成材とガス分離板との間にシ
ール材を設けるだけでよいので、外部マニホールド方式
に比べてシールが容易である。そのため、１０００℃前
後の高温で使用される固体電解質型燃料電池において
は、シールの容易な内部マニホールド方式を採用する場
合が多い。
は、これまで円筒型が先行していたが、現在では体積当
りの発電効率の増加が見込まれる平板型が脚光を浴びて
いる。この平板型固体電解質型燃料電池におけるガス供
給方式には、外部マニホールド方式と内部マニホールド
方式との２通りの方式がある。外部マニホールド方式
は、電池スタックの外部壁面に各セルへのガス供給部を
設けるもので、構造は単純であるが、電池壁面でのガス
のシール方法に工夫が必要である。一方、内部マニホー
ルド方式は、電池スタックの内部に各セルへのガス供給
部を設けるもので、電池構成材とガス分離板との間にシ
ール材を設けるだけでよいので、外部マニホールド方式
に比べてシールが容易である。そのため、１０００℃前
後の高温で使用される固体電解質型燃料電池において
は、シールの容易な内部マニホールド方式を採用する場
合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
内部マニホールド方式平板型固体電解質燃料電池は、セ
ルやガス分離板等の電池構成材料の多くが強度的に脆い
ため、室温から約１０００℃までの昇降温時に、スタッ
ク全体の締め付けを行うことができない。したがって、
電池の昇降温時、特にシール材であるガラス等が軟化す
る際に、セルやガス分離板の横ずれが生じやすくなる。
そのため、ガスリークが生じたり、電極と集電部とにず
れが生じるため、セル特性が低下するという課題があ
る。
内部マニホールド方式平板型固体電解質燃料電池は、セ
ルやガス分離板等の電池構成材料の多くが強度的に脆い
ため、室温から約１０００℃までの昇降温時に、スタッ
ク全体の締め付けを行うことができない。したがって、
電池の昇降温時、特にシール材であるガラス等が軟化す
る際に、セルやガス分離板の横ずれが生じやすくなる。
そのため、ガスリークが生じたり、電極と集電部とにず
れが生じるため、セル特性が低下するという課題があ
る。
【０００５】本発明は、かかる現状に鑑みてなされたも
のであり、セルの横ずれ等を防止することにより、セル
特性が向上した内部マニホールド方式平板型固体電解質
燃料電池モジュールを提供することを目的としている。
のであり、セルの横ずれ等を防止することにより、セル
特性が向上した内部マニホールド方式平板型固体電解質
燃料電池モジュールを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本請求項１の発明は、固体電解質板を介してアノー
ドとカソードとを配したセルと、アノードガス通路及び
／又はカソードガス通路を形成したガス分離板とを複数
積層して電池スタックを構成する内部マニホールド方式
平板型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、前記電
池スタックの上下端に設けられる少なくとも一方のガス
分離板の外側に該ガス分離板と同材質のプレートを配置
し、電池スタックの各側面を支持する絶縁性側面支持部
材を電池スタックの側面毎に延設すると共に、該絶縁性
側面支持部材の一端を前記プレートに接合したことを特
徴としている。
に、本請求項１の発明は、固体電解質板を介してアノー
ドとカソードとを配したセルと、アノードガス通路及び
／又はカソードガス通路を形成したガス分離板とを複数
積層して電池スタックを構成する内部マニホールド方式
平板型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、前記電
池スタックの上下端に設けられる少なくとも一方のガス
分離板の外側に該ガス分離板と同材質のプレートを配置
し、電池スタックの各側面を支持する絶縁性側面支持部
材を電池スタックの側面毎に延設すると共に、該絶縁性
側面支持部材の一端を前記プレートに接合したことを特
徴としている。
【０００７】また、本請求項２の発明は、前記請求項１
の発明に係る絶縁性側面支持部材は、Ａｌ2 Ｏ3 を主成
分とする緻密なセラミックスから成ることを特徴として
いる。更に、本請求項３の発明は、前記請求項１又は請
求項２の発明に係る絶縁性側面支持部材の電池スタック
側面を支持する部分の形状は、円柱形状或いは円筒形状
であることを特徴としている。
の発明に係る絶縁性側面支持部材は、Ａｌ2 Ｏ3 を主成
分とする緻密なセラミックスから成ることを特徴として
いる。更に、本請求項３の発明は、前記請求項１又は請
求項２の発明に係る絶縁性側面支持部材の電池スタック
側面を支持する部分の形状は、円柱形状或いは円筒形状
であることを特徴としている。
【０００８】
【作用】上記本請求項１の発明の構成によれば、電池ス
タック側面を支持する絶縁性側面支持部材が電池スタッ
クの側面毎に延設されている。したがって、電池スタッ
クを構成するセルやガス分離板の各側面も、当該絶縁性
側面支持部材により支持されることになり、水平方向へ
の横ずれ等が防止される。また、電池スタックの上下端
に設けられるガス分離板と、該ガス分離板の外側に配置
したプレートとは同材質であるので、温度変化に伴う熱
膨張率が同じになる。したがって、電池スタックの積層
方向のずれ等を防止できるので、電池スタック間に隙間
が生じることがなく、また、電池構成材料の破損等も防
止できる。更には、この支持部材は絶縁性であるので、
セルの短絡を起こすこともない。これらの結果、電池の
昇降温時に、ガスリークの発生や、電極と集電部とのず
れを防止できるため、セル特性が向上する。
タック側面を支持する絶縁性側面支持部材が電池スタッ
クの側面毎に延設されている。したがって、電池スタッ
クを構成するセルやガス分離板の各側面も、当該絶縁性
側面支持部材により支持されることになり、水平方向へ
の横ずれ等が防止される。また、電池スタックの上下端
に設けられるガス分離板と、該ガス分離板の外側に配置
したプレートとは同材質であるので、温度変化に伴う熱
膨張率が同じになる。したがって、電池スタックの積層
方向のずれ等を防止できるので、電池スタック間に隙間
が生じることがなく、また、電池構成材料の破損等も防
止できる。更には、この支持部材は絶縁性であるので、
セルの短絡を起こすこともない。これらの結果、電池の
昇降温時に、ガスリークの発生や、電極と集電部とのず
れを防止できるため、セル特性が向上する。
【０００９】また、本請求項２の発明の構成によれば、
絶縁性側面支持部材はＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする緻密な
セラミックスから成る。このＡｌ2 Ｏ3 はシール材を吸
収しにくく、且つ、高温で変形しにくく安定であるの
で、電池の昇降温時におけるシール性能の低下を抑制す
ると共に、漏れ電流の発生も防止できる。更に、本請求
項３の発明の構成の如く、絶縁性側面支持部材を円柱形
状或いは円筒形状にすれば、絶縁性側面支持部材の断面
形状が円になり、該絶縁性側面支持部材と電池スタック
側面とは線で接触することになる。したがって、円柱形
状或いは円筒形状以外の形状の場合、例えば、平板状の
絶縁性側面支持部材を使用する場合に比べて、電池スタ
ック側面との接触面積を最小限に抑えることができる。
そのため、シール部からのシール材の流出等のおそれが
極端に減少し、シール性能の低下を一層抑制することが
可能になる。また、シール材の流出等のおそれが減少す
るため、シール部分の幅を縮小することができる。した
がって、セルの有効電極面積を増大でき、出力密度の向
上が可能になる。加えて、絶縁性側面支持部材を円柱形
状或いは円筒形状とすることにより、積層方向の締め付
けを行う場合において一層抑制することが可能になる。
絶縁性側面支持部材はＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする緻密な
セラミックスから成る。このＡｌ2 Ｏ3 はシール材を吸
収しにくく、且つ、高温で変形しにくく安定であるの
で、電池の昇降温時におけるシール性能の低下を抑制す
ると共に、漏れ電流の発生も防止できる。更に、本請求
項３の発明の構成の如く、絶縁性側面支持部材を円柱形
状或いは円筒形状にすれば、絶縁性側面支持部材の断面
形状が円になり、該絶縁性側面支持部材と電池スタック
側面とは線で接触することになる。したがって、円柱形
状或いは円筒形状以外の形状の場合、例えば、平板状の
絶縁性側面支持部材を使用する場合に比べて、電池スタ
ック側面との接触面積を最小限に抑えることができる。
そのため、シール部からのシール材の流出等のおそれが
極端に減少し、シール性能の低下を一層抑制することが
可能になる。また、シール材の流出等のおそれが減少す
るため、シール部分の幅を縮小することができる。した
がって、セルの有効電極面積を増大でき、出力密度の向
上が可能になる。加えて、絶縁性側面支持部材を円柱形
状或いは円筒形状とすることにより、積層方向の締め付
けを行う場合において一層抑制することが可能になる。
【００１０】
〔実施例１〕図１は本発明の実施例１に係る内部マニホ
ールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略
構成を示す斜視図であり、図２は図１に示したモジュー
ルの概略平面図である。
ールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略
構成を示す斜視図であり、図２は図１に示したモジュー
ルの概略平面図である。
【００１１】この内部マニホールド方式平板型固体電解
質燃料電池モジュールは、３％イットリア部分安定化ジ
ルコニアから成る電解質層１の両面に、ニッケルジルコ
ニアサーメットから成るアノード２及びランタンマンガ
ネート等のペロブスカイト型酸化物から成るカソード
（図示せず）を配したセル３（大きさ：１５cm×１５c
m）と、ニッケルクロム合金（インコネル６００、６０
１）等の耐熱性金属から成り、その上面及び下面にリブ
４の切削加工によりカソードガス通路５及びアノードガ
ス通路（図示せず）を形成したバイポーラプレート６と
を交互に複数積層させ、最下層にはカソードガス通路５
のみを形成したボトムプレート７を配置して電池スタッ
ク８を構成している。更に、このボトムプレート７の下
面には、電池スタック８内に形成した燃料ガス供給用マ
ニホールド９、燃料ガス排気用マニホールド１０、酸化
剤ガス供給用マニホールド１１にガスを給排するための
ガス給排配管（図示せず）が接続されたガスコネクター
プレート１３が配置されている。尚、図１において斜線
部１５は、例えばパイレックスガラス等のような非導電
性高粘度融体から成るシール材が設置されている。ま
た、１２は酸化剤ガス側面排気口である。
質燃料電池モジュールは、３％イットリア部分安定化ジ
ルコニアから成る電解質層１の両面に、ニッケルジルコ
ニアサーメットから成るアノード２及びランタンマンガ
ネート等のペロブスカイト型酸化物から成るカソード
（図示せず）を配したセル３（大きさ：１５cm×１５c
m）と、ニッケルクロム合金（インコネル６００、６０
１）等の耐熱性金属から成り、その上面及び下面にリブ
４の切削加工によりカソードガス通路５及びアノードガ
ス通路（図示せず）を形成したバイポーラプレート６と
を交互に複数積層させ、最下層にはカソードガス通路５
のみを形成したボトムプレート７を配置して電池スタッ
ク８を構成している。更に、このボトムプレート７の下
面には、電池スタック８内に形成した燃料ガス供給用マ
ニホールド９、燃料ガス排気用マニホールド１０、酸化
剤ガス供給用マニホールド１１にガスを給排するための
ガス給排配管（図示せず）が接続されたガスコネクター
プレート１３が配置されている。尚、図１において斜線
部１５は、例えばパイレックスガラス等のような非導電
性高粘度融体から成るシール材が設置されている。ま
た、１２は酸化剤ガス側面排気口である。
【００１２】また、セル３やバイポーラプレート６等の
横ずれを防止するために、前記電池スタック８の各側面
には、例えば、２本ずつつ合計８本の絶縁性側面支持部
材１４が、電池スタック８の積層方向に延設されてい
る。この絶縁性側面支持部材１４は、Ａｌ2 Ｏ3 ９9.５
％以上の緻密なセラミックスから成る直径１２mmの円柱
であり、その一端はボルト形状（同軸度：0.１mm）であ
る。そして、この絶縁性側面支持部材１４の一端は、図
２に示すように、前記ボトムプレート７からはみ出した
ガスコネクタープレート１３の底面に設けたネジ孔１６
に螺合されている。尚、これらのネジ孔１６の位置精度
はφ0.０５mmとした。このガスコネクタープレート１３
は、前記ボトムプレート７と同材質のニッケルクロム合
金（インコネル６００、６０１）等で構成されており、
温度変化に伴う熱膨張率が同等であるので、昇温時等の
熱膨張による電池スタック８とネジ孔１６との位置関係
は略維持される。
横ずれを防止するために、前記電池スタック８の各側面
には、例えば、２本ずつつ合計８本の絶縁性側面支持部
材１４が、電池スタック８の積層方向に延設されてい
る。この絶縁性側面支持部材１４は、Ａｌ2 Ｏ3 ９9.５
％以上の緻密なセラミックスから成る直径１２mmの円柱
であり、その一端はボルト形状（同軸度：0.１mm）であ
る。そして、この絶縁性側面支持部材１４の一端は、図
２に示すように、前記ボトムプレート７からはみ出した
ガスコネクタープレート１３の底面に設けたネジ孔１６
に螺合されている。尚、これらのネジ孔１６の位置精度
はφ0.０５mmとした。このガスコネクタープレート１３
は、前記ボトムプレート７と同材質のニッケルクロム合
金（インコネル６００、６０１）等で構成されており、
温度変化に伴う熱膨張率が同等であるので、昇温時等の
熱膨張による電池スタック８とネジ孔１６との位置関係
は略維持される。
【００１３】上記実施例によれば、絶縁性側面支持部材
１４はＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする緻密なセラミックスか
ら成る。このＡｌ2 Ｏ3 はシール材を吸収しにくく、且
つ、高温で変形しにくく安定であるので、電池の昇降温
時におけるシール性能の低下を抑制すると共に、漏れ電
流の発生も防止できる。更には、絶縁性側面支持部材１
４は円柱形状であるので、該絶縁性側面支持部材１４と
電池スタック８側面との接触が線接触になる。したがっ
て、絶縁性側面支持部材１４と電池スタック８側面との
接触面積が最小限になるので、シール性能の低下をより
一層抑制することが可能になる。 〔実施例２〕図３は本発明の実施例２に係る内部マニホ
ールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略
断面を示す模式図である。
１４はＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする緻密なセラミックスか
ら成る。このＡｌ2 Ｏ3 はシール材を吸収しにくく、且
つ、高温で変形しにくく安定であるので、電池の昇降温
時におけるシール性能の低下を抑制すると共に、漏れ電
流の発生も防止できる。更には、絶縁性側面支持部材１
４は円柱形状であるので、該絶縁性側面支持部材１４と
電池スタック８側面との接触が線接触になる。したがっ
て、絶縁性側面支持部材１４と電池スタック８側面との
接触面積が最小限になるので、シール性能の低下をより
一層抑制することが可能になる。 〔実施例２〕図３は本発明の実施例２に係る内部マニホ
ールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略
断面を示す模式図である。
【００１４】この内部マニホールド方式平板型固体電解
質燃料電池モジュールは、ハープレート７の底面に該プ
レート７と略同等の大きさのガスコネクタープレート２
０を配置し、電池スタック８の各側面を平板状の絶縁性
側面支持部材２１で支持する構成とする他は、上記実施
例１と略同様の構成である。尚、上記実施例１と同様の
機能を有する構成部分については実施例１と同一番号を
付して説明を省略する。
質燃料電池モジュールは、ハープレート７の底面に該プ
レート７と略同等の大きさのガスコネクタープレート２
０を配置し、電池スタック８の各側面を平板状の絶縁性
側面支持部材２１で支持する構成とする他は、上記実施
例１と略同様の構成である。尚、上記実施例１と同様の
機能を有する構成部分については実施例１と同一番号を
付して説明を省略する。
【００１５】前記絶縁性側面支持部材２１は、電池スタ
ック８の各側面に１枚ずつ、合計４枚の平板が積層方向
に延設されて、セル３やバイポーラプレート６の横ずれ
等を防止している。この平板状の絶縁性側面支持部材２
１の一端は、止具２３によって前記ガスコネクタープレ
ート２０の側面に固定されている。 〔その他の事項〕 本発明に係る絶縁性側面支持部材の形状としては、
円柱状や平板状に限定されるものではない。しかしなが
ら、上述した理由により、円柱形状或いは円筒形状であ
ることが好ましい。 また、絶縁性側面支持部材の設ける位置や本数等も
限定されるものではない。 更には、支持部材の絶縁性材料は、Ａｌ2 Ｏ3 に限
定されるものではない。
ック８の各側面に１枚ずつ、合計４枚の平板が積層方向
に延設されて、セル３やバイポーラプレート６の横ずれ
等を防止している。この平板状の絶縁性側面支持部材２
１の一端は、止具２３によって前記ガスコネクタープレ
ート２０の側面に固定されている。 〔その他の事項〕 本発明に係る絶縁性側面支持部材の形状としては、
円柱状や平板状に限定されるものではない。しかしなが
ら、上述した理由により、円柱形状或いは円筒形状であ
ることが好ましい。 また、絶縁性側面支持部材の設ける位置や本数等も
限定されるものではない。 更には、支持部材の絶縁性材料は、Ａｌ2 Ｏ3 に限
定されるものではない。
【００１６】
【発明の効果】以上の本請求項１の発明によれば、電池
スタック側面を支持する絶縁性側面支持部材が電池スタ
ックの側面毎に延設されている。したがって、電池スタ
ックを構成するセルやガス分離板の各側面も、当該絶縁
性側面支持部材により支持されることになり、水平方向
への横ずれ等が防止される。また、電池スタックの上下
端に設けられるガス分離板と、該ガス分離板の外側に配
置したプレートとは同材質であるので、温度変化に伴う
熱膨張率が同じになる。したがって、昇温時等の温度変
化に伴う電池スタックと絶縁性側面支持部材との位置関
係が略保持されるので、電池スタック間に隙間が生じる
ことがなく、また、電池構成材料の破損等も防止でき
る。更には、この支持部材は絶縁性であるので、セルの
短絡を起こすこともない。これらの結果、電池の昇降温
時に、ガスリークの発生や、電極と集電部とのずれを防
止できるため、セル特性が向上する。
スタック側面を支持する絶縁性側面支持部材が電池スタ
ックの側面毎に延設されている。したがって、電池スタ
ックを構成するセルやガス分離板の各側面も、当該絶縁
性側面支持部材により支持されることになり、水平方向
への横ずれ等が防止される。また、電池スタックの上下
端に設けられるガス分離板と、該ガス分離板の外側に配
置したプレートとは同材質であるので、温度変化に伴う
熱膨張率が同じになる。したがって、昇温時等の温度変
化に伴う電池スタックと絶縁性側面支持部材との位置関
係が略保持されるので、電池スタック間に隙間が生じる
ことがなく、また、電池構成材料の破損等も防止でき
る。更には、この支持部材は絶縁性であるので、セルの
短絡を起こすこともない。これらの結果、電池の昇降温
時に、ガスリークの発生や、電極と集電部とのずれを防
止できるため、セル特性が向上する。
【００１７】また、本請求項２の発明によれば、絶縁性
側面支持部材はＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする緻密なセラミ
ックスから成る。このＡｌ2 Ｏ3 はシール材を吸収しに
くく、且つ、高温で変形しにくく安定であるので、電池
の昇降温時におけるシール性能の低下を抑制すると共
に、漏れ電流の発生も防止できる。更に、本請求項３の
発明の如く、絶縁性側面支持部材を円柱形状或いは円筒
形状にすれば、絶縁性側面支持部材の断面形状が円にな
り、該絶縁性側面支持部材と電池スタック側面とは線で
接触することになる。したがって、円柱形状或いは円筒
形状以外の形状の場合、例えば、平板状の絶縁性側面支
持部材を使用する場合に比べて、電池スタック側面との
接触面積を最小限に抑えることができる。そのため、シ
ール部からのシール材の流出等のおそれが極端に減少
し、シール性能の低下を一層抑制することが可能にな
る。また、シール材の流出等のおそれが減少するため、
シール部分の幅を縮小することができる。したがって、
セルの有効電極面積を増大でき、出力密度の向上が可能
になる。加えて、絶縁性側面支持部材を円柱形状或いは
円筒形状とすることにより、積層方向の締め付けを行う
場合において一層抑制することが可能になる。
側面支持部材はＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする緻密なセラミ
ックスから成る。このＡｌ2 Ｏ3 はシール材を吸収しに
くく、且つ、高温で変形しにくく安定であるので、電池
の昇降温時におけるシール性能の低下を抑制すると共
に、漏れ電流の発生も防止できる。更に、本請求項３の
発明の如く、絶縁性側面支持部材を円柱形状或いは円筒
形状にすれば、絶縁性側面支持部材の断面形状が円にな
り、該絶縁性側面支持部材と電池スタック側面とは線で
接触することになる。したがって、円柱形状或いは円筒
形状以外の形状の場合、例えば、平板状の絶縁性側面支
持部材を使用する場合に比べて、電池スタック側面との
接触面積を最小限に抑えることができる。そのため、シ
ール部からのシール材の流出等のおそれが極端に減少
し、シール性能の低下を一層抑制することが可能にな
る。また、シール材の流出等のおそれが減少するため、
シール部分の幅を縮小することができる。したがって、
セルの有効電極面積を増大でき、出力密度の向上が可能
になる。加えて、絶縁性側面支持部材を円柱形状或いは
円筒形状とすることにより、積層方向の締め付けを行う
場合において一層抑制することが可能になる。
【図１】本発明の実施例１に係る内部マニホールド方式
平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略構成を示す
斜視図であり、
平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略構成を示す
斜視図であり、
【図２】図１に示した内部マニホールド方式平板型固体
電解質燃料電池モジュールの概略平面図である。
電解質燃料電池モジュールの概略平面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る内部マニホールド方式
平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略断面を示す
模式図である。
平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略断面を示す
模式図である。
１ 固体電解質板 ２ アノード ３ セル ５ カソードガス通路 ６ ガス分離板 ７ ガス分離板 ８ 電池スタック １３ プレート １４ 絶縁性側面支持部材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】ところで、固体電解質型燃料電池の開発
は、これまで円筒型が先行していたが、現在では出力密
度の増加が見込まれる平板型が脚光を浴びている。この
平板型固体電解質型燃料電池におけるガス供給方式に
は、外部マニホールド方式と内部マニホールド方式との
２通りの方式がある。外部マニホールド方式は、電池ス
タックの外部壁面に各セルへのガス供給部を設けるもの
で、構造は単純であるが、電池壁面でのガスのシール方
法に工夫が必要である。一方、内部マニホールド方式
は、電池スタックの内部に各セルへのガス供給部を設け
るもので、電池構成材とガス分離板との間にシール材を
設けるだけでよいので、外部マニホールド方式に比べて
シールが容易である。そのため、１０００℃前後の高温
で使用される固体電解質型燃料電池においては、シール
の容易な内部マニホールド方式を採用する場合が多い。
は、これまで円筒型が先行していたが、現在では出力密
度の増加が見込まれる平板型が脚光を浴びている。この
平板型固体電解質型燃料電池におけるガス供給方式に
は、外部マニホールド方式と内部マニホールド方式との
２通りの方式がある。外部マニホールド方式は、電池ス
タックの外部壁面に各セルへのガス供給部を設けるもの
で、構造は単純であるが、電池壁面でのガスのシール方
法に工夫が必要である。一方、内部マニホールド方式
は、電池スタックの内部に各セルへのガス供給部を設け
るもので、電池構成材とガス分離板との間にシール材を
設けるだけでよいので、外部マニホールド方式に比べて
シールが容易である。そのため、１０００℃前後の高温
で使用される固体電解質型燃料電池においては、シール
の容易な内部マニホールド方式を採用する場合が多い。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】また、セル３やバイポーラプレート６等の
横ずれを防止するために、前記電池スタック８の各側面
には、例えば、２本ずつ合計８本の絶縁性側面支持部材
１４が、電池スタック８の積層方向に延設されている。
この絶縁性側面支持部材１４は、Ａｌ2 Ｏ3 ９９.5％以
上の緻密なセラミックスから成る直径１２mmの円柱であ
り、その一端はボルト形状（同軸度：0.1 mm）である。
そして、この絶縁性側面支持部材１４の一端は、図２に
示すように、前記ボトムプレート７からはみ出したガス
コネクタープレート１３の底面に設けたネジ孔１６に螺
合されている。尚、これらのネジ孔１６の位置精度はφ
0.０５mmとした。このガスコネクタープレート１３は、
前記ボトムプレート７と同材質のニッケルクロム合金
（インコネル６００、６０１）等で構成されており、温
度変化に伴う熱膨張率が同等であるので、昇温時等の熱
膨張による電池スタック８とネジ孔１６との位置関係は
略維持される。
横ずれを防止するために、前記電池スタック８の各側面
には、例えば、２本ずつ合計８本の絶縁性側面支持部材
１４が、電池スタック８の積層方向に延設されている。
この絶縁性側面支持部材１４は、Ａｌ2 Ｏ3 ９９.5％以
上の緻密なセラミックスから成る直径１２mmの円柱であ
り、その一端はボルト形状（同軸度：0.1 mm）である。
そして、この絶縁性側面支持部材１４の一端は、図２に
示すように、前記ボトムプレート７からはみ出したガス
コネクタープレート１３の底面に設けたネジ孔１６に螺
合されている。尚、これらのネジ孔１６の位置精度はφ
0.０５mmとした。このガスコネクタープレート１３は、
前記ボトムプレート７と同材質のニッケルクロム合金
（インコネル６００、６０１）等で構成されており、温
度変化に伴う熱膨張率が同等であるので、昇温時等の熱
膨張による電池スタック８とネジ孔１６との位置関係は
略維持される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】この内部マニホールド方式平板型固体電解
質燃料電池モジュールは、ボトムプレート７の底面に該
プレート７と略同等の大きさのガスコネクタープレート
２０を配置し、電池スタック８の各側面を平板状の絶縁
性側面支持部材２１で支持する構成とする他は、上記実
施例１と略同様の構成である。尚、上記実施例１と同様
の機能を有する構成部分については実施例１と同一番号
を付して説明を省略する。
質燃料電池モジュールは、ボトムプレート７の底面に該
プレート７と略同等の大きさのガスコネクタープレート
２０を配置し、電池スタック８の各側面を平板状の絶縁
性側面支持部材２１で支持する構成とする他は、上記実
施例１と略同様の構成である。尚、上記実施例１と同様
の機能を有する構成部分については実施例１と同一番号
を付して説明を省略する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る内部マニホールド方式
平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略構成を示す
斜視図である。
平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略構成を示す
斜視図である。
【図２】図１に示した内部マニホールド方式平板型固体
電解質燃料電池モジュールの概略平面図である。
電解質燃料電池モジュールの概略平面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る内部マニホールド方式
平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略断面を示す
模式図である。
平板型固体電解質燃料電池モジュールの概略断面を示す
模式図である。
【符号の説明】 １ 固体電解質板 ２ アノード ３ セル ５ カソードガス通路 ６ ガス分離板 ７ ボトムプレート ８ 電池スタック １３ ガスコネクタープレート １４ 絶縁性側面支持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 俊輔 守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 秋山 幸徳 守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 齋藤 俊彦 守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機 株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 固体電解質板を介してアノードとカソー
ドとを配したセルと、アノードガス通路及び／又はカソ
ードガス通路を形成したガス分離板とを複数積層して電
池スタックを構成する内部マニホールド方式平板型固体
電解質燃料電池モジュールにおいて、 前記電池スタックの上下端に設けられる少なくとも一方
のガス分離板の外側に該ガス分離板と同材質のプレート
を配置し、電池スタックの各側面を支持する絶縁性側面
支持部材を電池スタックの側面毎に延設すると共に、該
絶縁性側面支持部材の一端を前記プレートに接合したこ
とを特徴とする内部マニホールド方式平板型固体電解質
燃料電池モジュール。 - 【請求項２】 前記絶縁性側面支持部材は、Ａｌ2 Ｏ3
を主成分とする緻密なセラミックスから成ることを特徴
とする請求項１記載の内部マニホールド方式平板型固体
電解質燃料電池モジュール。 - 【請求項３】 前記絶縁性側面支持部材の電池スタック
側面を支持する部分の形状は、円柱形状或いは円筒形状
であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内
部マニホールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5266552A JPH07122287A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 内部マニホールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5266552A JPH07122287A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 内部マニホールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122287A true JPH07122287A (ja) | 1995-05-12 |
Family
ID=17432436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5266552A Pending JPH07122287A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 内部マニホールド方式平板型固体電解質燃料電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122287A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7125619B2 (en) | 2002-06-28 | 2006-10-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell and fuel cell stack |
| WO2015122262A1 (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-20 | 株式会社 村田製作所 | 燃料電池ユニット |
| US9368830B2 (en) | 2010-11-04 | 2016-06-14 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery |
| JP2023134285A (ja) * | 2022-03-14 | 2023-09-27 | 三浦工業株式会社 | 燃料電池システムのセルスタック集合体およびホットモジュール |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP5266552A patent/JPH07122287A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7125619B2 (en) | 2002-06-28 | 2006-10-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell and fuel cell stack |
| US9368830B2 (en) | 2010-11-04 | 2016-06-14 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery |
| WO2015122262A1 (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-20 | 株式会社 村田製作所 | 燃料電池ユニット |
| JP2015153499A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 株式会社村田製作所 | 燃料電池ユニット |
| JP2023134285A (ja) * | 2022-03-14 | 2023-09-27 | 三浦工業株式会社 | 燃料電池システムのセルスタック集合体およびホットモジュール |
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