JPH073789B2 - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH073789B2
JPH073789B2 JP60165634A JP16563485A JPH073789B2 JP H073789 B2 JPH073789 B2 JP H073789B2 JP 60165634 A JP60165634 A JP 60165634A JP 16563485 A JP16563485 A JP 16563485A JP H073789 B2 JPH073789 B2 JP H073789B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料電池に係る。本発明はより特定的には、相
互に電気的に接触するように並置された複数の同一エレ
メントからなる燃料電池に係る。
この種の電池は全体から見て、前述のエレメントの総て
に共通の下記の如き３つの共結回路を有する。
―外部供給源から電解液を供給する回路。この回路は共
通導入路及び共通排出路からなる。
―外部供給源から燃料を供給する回路。この回路は少な
くとも１つの燃料導入路と、未消費燃料及び不活性ガス
をエレメントから排出せしめる少なくとも１つの排出路
とで構成される。
―酸化剤供給回路。この回路はエレメントの底部及び頂
部に配置される複数の酸化剤導入口及び排出口で構成さ
れる。
また、電池の各エレメントは主に下記の構成要素からな
る。
―第１及び第２の多孔質電極。これらの電極は扁平な形
状で相互に平行な面を有し、各々が特定の触媒を含むカ
ソード及びアノードを夫々構成する。
―第１及び第２の電極間に規定される間隔を埋める電解
液。
―第１及び第２の不浸透性双極集電器。
第１の集電器は、プラスチック材料製であると共に、中
央部の両面に複数の溝からなる第１の導電ゾーンが設け
られた第１のフレームを備え、第１の集電器の一方の面
は前記カソードの外側表面に接触し、第１の集電器の他
方の面はエレメントを構成する隣接フレームの前記アノ
ードの外側表面に接触しており、第２の集電器は、プラ
スチック材料製であると共に、中央部の両面に複数の溝
からなる第２の導電ゾーンが設けられた第２のフレーム
を備え、第２の集電器の一方の面は前記アノードの外側
表面に接触し、第２の集電器の他方の面は、エレメント
を構成する他の隣接フレームの前記カソードの外側表面
に接触しており、前述の共通供給回路の酸化剤供給回路
からの気体状酸化剤は前述のカソードと第１の集電器の
一方の面との間を流れて前述のカソードに供給され、前
述の燃料供給回路からの気体燃料は前述のアノードと第
２の集電器の一方の面との間を流れて前述のアノードに
供給される。第１及び第２のフレームは電解液及び気体
燃料がエレメント内を流通し得るように開口を備える。
これらの開口は相互に並置されて前述の共通導入路及び
共通排出路を規定する。第２の集電器の一方の面には、
燃料を前述の導入路から前述のアノードの表面に送り、
次いでこの表面から前述の排出路方向へ移送するための
手段が設けられる。この手段は複数の小通路を構成する
溝からなり、これらの溝は前述の第２のフレームの中央
導電ゾーンより下方の領域と当該中央導電ゾーンより上
方の領域とに配置される。
また第１の電極は、四辺形の中央開口を有するプラスチ
ック製の第３のフレームの固定される。この第３のフレ
ームの中央開口より下方の領域及び当該中央開口より上
方の領域には燃料及び電解液がエレメント内を流動し得
るように開口が設けられ、これら開口は第１及び第２の
集電器のフレームに設けられた開口に対応してやはり前
述の燃料及び電解液用導入路及び排出路を構成する。第
３のフレームの一方の面には、電解液が導入路から第１
及び第２の電極間に規定される電解液室方向へ移送し、
次いでこの電解液室から排出路方向へ移送するための手
段が設けられる。この手段は、前述の中央開口の互に対
向する２つの側縁に沿って第３のフレームの中央開口よ
り下方の領域及び当該中央開口より上方の領域に配置さ
れる電解液分配収集チャンバを構成する凹所に連通し且
つリブによって規定された複数の小通路を介して電解液
室にも連通する複数の溝からなる。
前述の第４のフレームは、前述の第３のフレームに設け
られる開口に対応する気体燃料及び電解液を流通させる
開口を備える。第４のフレームの一方の面は第３のフレ
ームの面、即ち溝と電解液分配収集チャンバとを備える
面に当接する。
前述の第１、第２、第３及び第４のフレームは、所定の
基本配列に従って繰返し重ねられて対応し合う開口が重
なり合って各電解液室に電解液を導入するための１つの
供通路と、この電解液を排出するための１つの共通路
と、全てのアノードに燃料を供給するための複数の共通
路と、ガスを排出するための複数の共通路とを備える電
気的に直列接続された複数の電池エレメントが得られ
る。
酸化剤は対応フレームの中央導電ゾーンより下方の領域
及び中央導電ゾーンより上方の領域に設けられた開口及
び分配手段を介してカソード室を垂直方向へ直接通過
し、エレメント内を流動する。
前述のプラスチック材料製フレームはいずれも0.2mm〜5
mmの厚みを有し得、有利には鋳造により形成される。
これらフレームが接着、溶着又は圧接等の方法で互に固
定されたら、燃料、酸化剤及び電解液の供給に係る前述
の３つの回路は相互に且つ外界に対して気密性を有する
ようでなければならない。
酸化剤が空気である本発明のエレメントの場合には、前
述の３つの回路に関して前述の第１条件が満たされ、燃
料供給回路及び電解液供給回路に関して前述の第２条件
が満たされればよい。
しかるに、互に並置されるフレームの面は気密性の問題
を生起するような平面性及び平行性の欠陥を有し得る。
本発明の目的はこの欠点を解消して種々の流体流路に所
望の気密性を与えることにある。
本発明は前述の如き構造をもち、少なくとも燃料流路と
電解液流路とが基本配列構成フレームのうち１つのフレ
ームの少なくとも一方の面上に応力下で変形し得る材料
のリブを周縁全長に亘って少なくとも１つ備え、このリ
ブが前述の面に対して隆起し、この隆起の高さが前述の
配列を構成するフレーム全体の平面性欠陥及び平行性欠
陥を補正し得るような高さであり、電池組立て時に前述
のリブの前述の面より隆起している分の材料の余剰分を
受容するための少なくとも１つの溝がこのリブと平行に
隣接して設けられることを特徴とする電池を提供する。
有利には互に平行な２つのリブと対応溝とを前述の各流
路の周囲に具備し得る。
リブ及び対応溝は有利には当該フレームの同一面上に配
置し得るが、２つの隣接フレームの対向し合う面上に配
置してもよい。
電解液流路は複数の並置されるフレームに設けられた対
応し合う開口の重なりによって構成される導入路及び排
出路と、導入溝及び排出溝と、電解液分配収集チャンバ
と、前述の第３及び第４のフレーム間に位置する電解液
室とで構成される。従って前述のリブは第３及び第４の
フレーム間に位置し、電解液導入路用の開口と、導入溝
と、分配収集チャンバと、電解液室と、排出溝と、電解
液排出路用の開口とを包囲するように具備すると有利で
ある。このリブは好ましくは、電解液室を規定する第３
フレームの溝付面に配置するが、第３のフレームと対向
する第４のフレームの面及び／又は他の任意の面に配置
してもよい。このようなリブを単一面に具備するだけで
は十分な気密性が得られない場合には、複数の面上にリ
ブを具備する。この場合、これらの面のうち１つの面に
設けるリブは電解液流路の長さの一部分に限定し得る。
このようにして、少なくとも前述の第１のフレーム、第
２のフレーム、及び第４フレームのそれぞれの両面のう
ち一方の面及び前述の第３フレームの両面のうち他方の
面上で電解液導入路用の開口及び排出路用の開口の周り
に更に数個のリブを具備し得る。
気体燃料流路は複数のフレームの対応し合う開口の並置
によって形成される燃料導入路及び排出路と、第２の集
電器及び第２の電極間に位置する気体室と、各開口を前
述の気体室に接続する複数の溝とで構成される。気体室
の周りに配置されるリブは第２の集電器と対向する第４
のフレームの面に配置すると有利である。更に、少なく
とも１つのリブをこれらフレームの少なくとも一方の面
上で各燃料流通路の周囲に具備する。
本発明の一具体例ではこのリブを、第１のフレーム及び
／又は第３のフレーム及び／又は第４のフレームの少な
くとも一方の面に配置する。単一面に１つのリブを具備
するだけでは十分な気密性が得られない場合には複数の
面にリブを具備する。この場合、補助リブは燃料供給回
路の長さの一部分、例えば燃料を流通させるための開口
の周囲に限定し得る。
所定回路の気密性を得るべく複数のリブを重ねて使用す
る場合には、電池の軸線と平行に測定した各地点でのリ
ブの高さの合計値が、基本配列に従い互に重ねられた３
つのフレームの平面性欠陥及び平行性欠陥全体の統計的
平均値を補償し得る単一リブの高さと等しくなるように
する。
フレームの材料はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ
塩化ビニル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合体、ポリスルホン、ポリスチレン等の如き合成絶
縁材の中から選択し得る。前記リブはフレームと同じ材
料でフレームに一体的に鋳造される。
本発明の別の具体例ではリブを後からフレームに取付
け、リブの材料を天然ゴム及び合成ゴムの中から選択す
る。
本発明の他の特徴及び利点は添付図面に基づく以下の非
限定的具体例の説明から明らかにされよう。
第１図には複数のエレメントを集合して形成した本発明
の電池の一例が示されている。この電池１は先端プレー
ト２及び３と、端子４及び５とを備え、これら端子が各
々がエレメント集合体の最後の先端集電器の１つに接続
される。口部６及び７は夫々電解液の導入口及び排出口
と称する。口部８及び９は気体燃料、この場合は水素の
導入口及び排出口である。気体状酸化剤（空気）は電池
の頂面に見える溝105の先端から浸入する。電池の底面
にも同様の開口が存在する。
電池１は、第２図に分解斜視図で示した如きエレメント
20を複数個並置したもので構成される。第２に符号30で
示されている構成要素は第３図に分解斜視図で詳細に示
されている。第２図及び第３図は電池のエレメントの種
々の構成要素の相対位置を示すためのものであるため、
図面を簡明化すべく本発明の対象たる密封リブはこれら
の図面には示さなかった。第４図以下にはエレメントの
各構成要素を順次詳細に示した。
第２図及び第３図のエレメントは、第１の双極集電器21
のカソード側の面28に向い合うカソード31即ち第１の電
極を有する。集電器21（第４図参照）は、プラスチック
材料製の「第１のフレーム」と称するフレーム22と、カ
ソード31の外側表面と電気的に接触する中央導電ゾーン
23とからなり、導電ゾーンとしての中央導電ゾーン23に
は縦溝の構成、波形の溝が設けられる。双極集電器21
は、第２図では見えないが第５図に示した面と同一の面
上にアノード用の導電ゾーンとしての中央導電ゾーンを
有し、このゾーンが隣接エレメントのアノードの外側表
面と電気的に接触する。カソード31は集電器21と対向す
る面が気体状酸化剤と接触し、他方の面が電解液と接触
する。
同様にして、アノード41即ち第２の電極は別の第２の双
極集電器24のアノード側の面27に向い合う。集電器24も
集電器21と同様にプラスチック材料製の「第２のフレー
ム」と称するフレーム25と、アノード41と電気的に接触
するアノード用の導電ゾーンとしての中央導電ゾーン26
とを備える。このゾーンは第２図では見えず、第５図に
明示した。第２図に示されている集電器24の導電ゾーン
としての中央導電ゾーン29は隣接エレメントのカソード
と電気的に接触することになる。アノード41は一方の面
が電解液と接触し、集電器24と対向する他方の面が気体
燃料と接触する。
アノード41及びカソード31は炭素とポリテトラフルオロ
エチレンの如きプラスチック材料とをベースとし得、且
つ夫々に特定の触媒を含み得る。非限定的一例としてこ
れらの電極は、1979年10月18日付仏国特許出願第79,25,
879号明細書に記載の如き可撓性構造を有し得る。これ
らの電極は特に、やはり1979年10月18日に出願された仏
国特許出願第79,25,877号明細書及び第79,25,878号明細
書に記載の方法で形成したものであってもよい。
第４図から第８図は集電器を更に詳細に示している。
第４図は双極集電器21のカソード側の面28を示し、第５
図は集電器24のアノード側の面27を示している（第４図
及び第５図は同一集電器21又は24のカソード側の面及び
反対側のアノード側の面を夫々示すと言ってもよい）。
そのカソード側の面が図示されている集電器21について
は開口としての電解液導入口を符号88A、開口としての
電解液排出口を88B、構成要素の組立てを容易にするた
めの開口を89で示した（第２図及び第４図）。同様にし
て第２図及び第５図ではアノード側の面が図示されてい
る集電器24の前述の開口に対応する開口を夫々98A,98B
及び99で示した。符号108は開口としての燃料流通口を
示す。
集電器21及び24のフレーム22及び25は同一の合成絶縁
材、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビ
ニル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
体、ポリスルホン、ポリスチレン等で形成すると有利で
ある。これらの材料は、機械的性質及び熱的性質を改変
すべく、そして特に集電器の中央導電ゾーンに近い熱膨
張率が得られるように、例えばタルクのような不活性材
料の如き適切な添加剤を含み得る。これらフレームは一
例として、５〜90％好ましくは35〜45％のタルクを添加
したポリプロピレンで形成し得る。
第６図に集電器の中央導電ゾーンを拡大断面図で示し
た。このゾーンは気体流束を通すための一般的に垂直方
向の溝104を規定する波形の溝103を有する。この波形の
溝の、従って溝のピッチ及び深さは0.2mm〜5mm、好まし
くは0.5mm〜1.5mmである。
有利には、集電器の中央導電ゾーンをフレームの形成に
使用する材料と同じプラスチック材料で、但しこれに導
電添加物を加えて形成し得る。導電添加物としては例え
ば金属粉、黒鉛粉、炭素粉、ファーネスブラック、アセ
チレンブラック、炭素繊維、黒鉛繊維又はこれら種々の
物質の混合物が挙げられる。一例として前記ゾーンは例
えば10〜90％、好ましくは30〜50％のカーボンブラック
を添加したポリプロピレンで形成し得る。
フレーム及び集電器は、加熱圧縮成形又は射出成形によ
って形成し得る。
射出成形法は集電器の製造には特に有利である。何故な
ら中央導電ゾーンを構成する材料と周縁絶縁ゾーンを構
成する材料とを液体状態で鋳型へ同時に導入するため２
種の材料が溶着し合い、従ってこれら２つのゾーンの間
の不連続性が回避されるからである。この方法はまた極
めて経済的でもある。
次に、カソード室及びアノード室へ流体を供給する手段
について説明する。
第４図に見られる集電器21の面28は酸化剤、例えば酸素
を受給し、第５図の集電器24の面27は燃料、例えば水素
を受給する。第７図の拡大斜視図から明らかなように、
集電器21のフレーム22の面28の中央導電ゾーンより上方
の領域は、外部と連通して該集電器の面28に酸化剤を供
給せしめる105の如き溝又は凹所を有する。フレーム22
の中央導電ゾーンより下方の領域も酸化剤を排出するた
めの同様の溝を有する。従って酸化剤は方向変換による
供給の低下を伴うことなくほぼ直線状に流動する。前述
の供給力の低下は大気の如き酸化剤の場合には必要流量
が極めて高いため特に重要になり得る。第８図の拡大斜
視図から明らかなように、集電器24のフレーム25のアノ
ード側の面27の中央導電ゾーンより上方の領域は開口と
しての流通口108から該集電器のアノード側の面に燃料
を供給するための106の如き溝又は凹所を有する。フレ
ーム25の中央導電ゾーンの下方の領域も燃料を排出する
ための類似の溝を備える。
前述の溝又は凹所105及び106には流束を分配するための
補助手段が配置される。これらの手段は分配路を規定す
る細長いリブで構成され、これらリブの頂面は前述の溝
又は凹所を設けた集電器の表面の平面と同一の平面上に
あり、そのためこれらリブを備える集電器の面と当該電
池の隣接構成要素との間の間隔が維持される。このよう
にして得られる分配路はほぼ垂直方向に延在する。従っ
て、一般的方向が図面から見てやはり垂直方向である集
電器の導電部上の波形の溝と、酸化剤流束と燃料流束と
は集電器の面に沿ってほぼ同一の垂直方向を保持する。
第７図から明らかなように、酸化剤流束分配用の細長い
109は、図面から見てほぼ垂直に延在し集電器21の中央
導電ゾーン23と隣接する部分で未広がりになる分配路を
規定する。酸化剤は集電器21のカソード側の面に沿って
ほぼ直線的に流動し、大きな方向変換を伴わず障害物に
も出合わない。これらリブ109の中央導電ゾーン23近傍
の先端相互間には突起112が配置される。前述の分配路
はまた集電器の中央導電ゾーン23の水平側面の全長に亘
って配分されるため、カソード側の面における酸化剤の
分配が極めて良く行なわれる。
第８図から明らかなように、開口としての燃料供給口10
8は細長い形状を有し、燃料流通用の溝又は凹所106は集
電器24の導電ゾーンとしての中央導電ゾーン26に近い方
の開口108の端部の近傍に連通する。燃料分配リブは前
記開口108から集電器の中央導電ゾーン26方向へ末広が
りに広がる流路を規定する。開口108の近傍に位置する
リブ107は、集電器の中央導電ゾーン26の溝の近傍まで
延在するより長いリブ110によって規定されるより多数
の中間通路への供給を行なうための通路を規定する。１
つの中間通路は集電器24の中央導電ゾーン26の溝104の
少なくとも１つに燃料を供給する。
燃料分配通路をこのように延在させると、全てのエレメ
ントに共通の流通路内での気体の圧力降下を小さく抑え
ながら多数のエレメントからなる集合体を構成すること
ができる。
第９図から第15図は第２図及び第３図のアセンブリ30の
種々の構成要素を示している。
カソード31は、四辺形の中央開口34を有する絶縁プラス
チック材料製の第３のフレーム32に固定される。同様に
してアノード41は、四辺形の中央開口40を有するプラス
チック材料製の第４のフレーム42に固定される。カソー
ド及びアノードを固定した第３のフレーム及び第４のフ
レームを相互に固定すると、該フレームの相互間に電解
液室が規定される。
フレーム32及び42はフレーム22及び25と同一の材料で形
成すると有利である。フレーム32の厚みは0.2〜5mm、好
ましくは0.5〜1.5mmのオーダーにし得る。フレーム42の
厚みは0.1〜5mm、好ましくは0.3〜0.6mmのオーダーにし
得る。この具体例では中央開口34及び40は正方形であ
る。
第９図及び第12図はフレーム32の面のうち、集電器21の
カソード側の面と向い合う面72及び前述の電解液室側に
位置する面50を夫々示している。フレーム32の下方部35
及び上方部36は燃料及び電解液が電池内を流動できるよ
うにするための開口を備える。符号37は開口としての燃
料流通口を表わす。これら流通口は該具体例では細長い
形状を有し且つ開口108と合致する。電解液が電池内を
流動し且つ電解液室に送られるようにするための開口38
Aは開口88A及び98Aと合致する。電解液が電解液室から
排出され且つ電池内を流動するようにするための開口38
Bは開口88B及び98Bと合致する。開口39は例えば組立て
時及び／又は締付け部材の導入時における構成要素のセ
ンタリングに使用し得、開口89及び99と合致する。
第９図から明らかなように、中央開口34を規定し且つカ
ソード31を支持するフレーム32部分は、カソード31が該
フレーム32の面72上にはみ出ないように凹所71を有す
る。
本発明では燃料流路の気密性を確保すべく、各開口37を
フレーム32の面72上で２つのリブにより包囲する。これ
らリブの拡大平面図を第10図に、断面図を第11図に示し
た。これらのリブ即ち73及び74は互に平行であり、フレ
ーム32と共に成形され、従って圧縮により変形し得る材
料からなる。これらのリブは面72に対して隆起し、３つ
の互に平行な溝75,76,77で包囲される。これらの溝はフ
レーム32をフレーム22に固定する時に、前述のリブの材
料の前述の面72より隆起している過剰分を受容するため
のものである。一例としてこれらリブの厚みは50ミクロ
ンのオーダーである。第11図の輪郭は単なる一具体例に
すぎない。図面を明確にし、リブの位置をより明白にす
べく第10図では太い実線を部分的に使用した。
また、電解液流路の気密性を確保すべく開口38A及び38B
に対しても、開口37に対応するリブ及び溝と同種のリブ
83,84及び周縁溝85,86,87をフレーム32の面72上に具備
する（開口38Bを拡大図で示す第10図参照）。
第12図及び第13図はフレーム42の平面65に当接してこの
平面と共に電解液室を規定するフレーム32の面50を示し
ている（第３図参照）。燃料流路に関しては第12図に示
した如く、面50上において全ての開口37がフレーム32の
面72上に具備されるものと同一の周縁リブを有する。電
解液流路に関しては、電解液を開口38Aから中央口34
へ、該中央口から開口38Bへと移送せしめる手段が具備
される。この手段は溝51からなる（第13図参照）。これ
らの溝51は中央開口34を挟んで互に対向するフレーム32
の下方部35及び上方部36に配置される電解液用分配収集
チャンバ52に連通し、且つリブ54で規定された複数の互
に平行な小通路を介して電解液室に接続される。リブ54
の頂部はフレーム32の面50と同一の平面上にある。
溝51は断面の小さい長い流路を構成するのが好ましい。
実際、電解液がエレメントと平行に供給されるような電
池では、エレメント相互間に大きな分流抵抗を発生させ
て対応エネルギ損失をできる限り小さく抑えるべく、導
入口、排出口及び電解液室相互間に前述の流路を伸長さ
せ且つ電解液の流れる断面積を小さくすることが肝要で
ある。断面が小さくて長さが長く、電解液室より大きい
一定の圧力降下を有する通路を介して電解液を移送する
と、電解液流れが電池の種々のエレメントの間で均等に
配分されるという効果も得られる。
この具体例では溝51はＵ字形の流路を構成し、Ｕの底部
が開口38A及び38Bに向い合って電解液室規定中央開口34
の両側に位置する。一例としてＵの各分岐部の長さは電
解液室の高さに等しくてよく、溝51の幅は0.5cm〜10mm
であってよい。
溝51の底と電解液用分配収集チャンバ52の底には、頂部
がフレーム32の面50と同一の平面上にあるようなリブが
設けられる。これらのリブは、主としてフレーム42と前
述の底部との間の間隔を維持し且つ電解液の流れを調整
する手段である。例えば該具体例では、リブ56は、溝51
のそれぞれの長さに亘って伸長する。またチャンバ52
は、互に平行に且つ電解液の流れに逆わないように配置
された複数のリブ57を有する。リブ56及び57の頂部はフ
レーム32の面50と同一の平面上にある。
本発明では更に電解液室の気密性を得るために、面50上
に規定される流路は開口37を包囲するリブ及び溝と同種
のリブ及び溝（厚みも間隔も同じ）で完全に包囲され
る。即ち、平行なリブ13及び14と対応する溝15,16,17と
で開口としての電解液導入口38Aを包囲し、続いてＵ形
導入路の外側、電解液室の隣接側縁及び下方縁、電解液
排出路のＵの２つの分岐の内側、開口38B、電解液排出
路のＵの外側、電解液室のもう一方の側縁及び上方縁、
導入路のＵの内側を通って導入口38Aに戻るまで完全に
包囲する。このようにして電解液流路の気密性が他の流
体に対して、且つこの流路の種々の部分の間で実現され
る。そのため電解液がＵ形通路の１つの分岐から隣接分
岐へ、又は開口38Aから直接中央電解液室へ流れること
はない。
フレーム42に関しては前述の如く、電解液室を閉鎖する
面65が平面であり、該具体例ではリブを１つも備えな
い。この面65は図示しなかったが、対向面66は第14図及
び第15図に示した。面66は第５図に示されている集電器
24の面27に当接してアノード室を規定する。
符号67は開口としての燃料流通口を示し、符号68A及び6
8Bは開口としての電解液の導入口及び排出口を示し、符
号69は開口39,89,99に対応する開口を示す。
中央開口40を規定し且つアノード41を支持するフレーム
42部分はアノードがフレーム42の面66にはみ出ないよう
に凹所70を有する。
電解液流路の気密性は本発明では開口38A及び38B周囲の
リブと同じリブ93及び94によって開口68A及び68Bの周囲
で確保する（第15図参照）。リブ93及び94には溝95,96,
97が対応する。
燃料室レベルの気密性は、中央開口40及び開口アセンブ
リ67を包囲する２つの互に平行な多辺形のリブ43,44に
よって得られる。
要約すれば、該具体例では下記の如き種々のリブを使用
する。
―電解液流路の場合： 電池内への電解液導入路レベルではリブを第３のフレー
ム32の面72及び50上で開口38Aの周りに具備し、且つ第
４のフレーム42の面65上で開口68Aの周りに具備する。
電解液排出路、開口38B及び68Bについても同様である。
更にこれら通路の間でも、電解液室を第３のフレーム32
の面50上のリブで完全に包囲する。
―燃料流路の場合： 第３のフレーム32の面72及び50上で開口としての燃料流
通口37の周りにリブを具備し、第４のフレーム42の面66
上でアノード室に多辺形のリブを具備する。
４つのフレームを互に固定する時に、３つの二重リブを
開口としての電解液流通口の周りに重ね、且つ開口とし
ての燃料流通口の周りには２つの二重リブを多辺形二重
リブと組合わせて設ける。
この具体例では、集合した４つのフレームの平行性に関
する全体的欠陥が各リブの高さの合計によって補正され
るように３つのリブを積重して使用することにより気密
性の問題を解決した。但し変形例として、別タイプの基
本的集合配列又はより多数もしくは少数の積重リブを使
用してもよい。尚、これらリブの厚みは補正すべき平行
性欠陥に応じて決定する。前述の具体例では二重リブの
使用を提案したが、単一溝に対応する該溝と平行な一重
リブを使用し得る。
リブの輪郭はフレームの固定法（例えば溶着又は接着）
に応じて最適のものを選択し得る。一例として第16図か
ら第20図に示した形状216〜220を用いるとよい。
前述の具体例の手段はいずれも、本発明の範囲を逸脱す
ることなく別の等価手段に代えることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の電池の簡略斜視図、第２図は第１図の
電池のエレメントの分解斜視図、第３図は第２図のエレ
メントの電解液室の分解斜視図、第４図は第２図のエレ
メントに属する双極集電器のカソード側の面の正面図、
第５図は第２図のエレメントに属する双極集電器のアノ
ード側の面の正面図、第６図は第４図の線VI−VIに沿う
拡大断面図、第７図は第４図の部分VIIの拡大斜視図、
第８図は第５図の部分VIIIの拡大斜視図、第９図は第２
図のエレメントに属するカソードを支持する第３のフレ
ームの一方の面の正面図、第10図は第９図の部分Ｘの拡
大正面図、第11図は第10の線XI−XIに沿う拡大断面図、
第12図は第９図に示した面と対向する第３のフレームの
面の正面図、第13図は第12図に示した第３のフレームの
面の下方部XIIIの拡大正面図、第14図は第２図のエレメ
ントに属するアノードを支持する第４のフレームの面の
正面図、第15図は第14図の部分XVの拡大正面図、第16図
から第20図は第11図に示したリブの種々の変形例を示す
断面図である。 １……電池、4,5……端子、８……気体燃料導入口、９
……気体燃料排出口、105……酸化剤導入溝、20……エ
レメント、21,24……集電器、22,25……フレーム、23,2
6,29……中央導電ゾーン、41……カソード、41……アノ
ード、32,42……フレーム、6,38A,68A,88A,98A……電解
液導入口、7,38B,68B,88B,98B……電解液排出口、37,6
7,108……燃料流通口、103……波形の溝、109……酸化
剤分配用リブ、110……燃料分配用リブ、13,14,43,44,7
3,74,83,84,93,94……密封用リブ。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】相互に電気的に接触するように並置され且
    つ所定の基本配列に従って固定される複数の同一エレメ
    ント（20）から構成される燃料電池であって、全てのエ
    レメントに共通の３種の供給回路即ち、 共通導入路（88A,98A）及び共通排出路（88B,98B）から
    なり、外部供給源から電解液を供給するための電解液供
    給回路と、 少なくとも１つの燃料導入路（108）と、未消費燃料及
    び不活性ガスをエレメントから排出せしめるための少な
    くとも１つの排出路（108）とからなり、外部供給源か
    ら燃料を供給する燃料供給回路と、 エレメントの底部及び頂部に位置する複数の酸化剤導入
    口（105）及び排出口（105）で実質的に構成される酸化
    剤供給回路と、 を備え、各エレメント（20）が 扁平な形状で相互に平行な面を有し、各々が特定の触媒
    を含むカソード及びアノードを夫々構成する第１及び第
    ２の多孔質電極（31,41）と、 第１及び第２の電極間に規定される間隙を埋める電解液
    と、 第１及び第２の不浸透性双極集電器（21,24）とを含
    み、 第１の集電器（21）は、プラスチック材料製であると共
    に、中央部の両面に複数の溝からなる第１の導電ゾーン
    （23）が設けられた第１のフレーム（22）を備え、第１
    の集電器の一方の面は前記カソードの外側表面に接触
    し、第１の集電器の他方の面はエレメントを構成する隣
    接フレームの前記アノードの外側表面に接触しており、
    第２の集電器（24）は、プラスチック材料製であると共
    に、中央部の両面に複数の溝からなる第２の導電ゾーン
    （26）が設けられた第２のフレーム（25）を備え、第２
    の集電器の一方の面は前記アノードの外側表面に接触
    し、第２の集電器の他方の面は、エレメントを構成する
    他の隣接フレームの前記カソードの外側表面に接触して
    おり、前記酸化剤供給回路からの気体状酸化剤が前記カ
    ソードと第１の集電器（21）の前記一方の面との間を流
    れて前記カソードに供給され、前記燃料供給回路からの
    気体燃料が前記アノードと第２の集電器（24）の前記一
    方の面との間を流れて前記アノードに供給され、前記第
    １及び第２のフレーム（22,25）がエレメント（20）内
    での電解液及び気体燃料の流通を可能にするための開口
    （88A,88B,108;98A,98B,108）を備えており、これら開
    口が相互に並置されて前記共通導入路及び共通排出路を
    規定しており、前記第１の電極は、四辺形の中央開口
    （34）を有すると共にプラスチック材料製であり、且
    つ、前記第１のフレームと前記第２のフレーム（22）と
    の間に設けられた第３のフレーム（32）に固定され、前
    記第２の電極は、四辺形の中央開口（40）を有すると共
    に、プラスチック材料製であり、且つ、前記第２のフレ
    ームと前記第３のフレーム（32）との間に設けられた第
    ４のフレーム（42）に固定され、前記第４のフレーム
    （42）は前記第３のフレームの外形と同じ外形を有し、
    前記第３のフレーム（32）と前記第４のフレーム（42）
    は相互に接触して当該第３のフレームと当該第４のフレ
    ームとの間に電解液室を規定しており、第３のフレーム
    の中央開口（34）より下方の領域（35）及び当該中央開
    口（34）より上方の領域（36）に気体燃料及び電解液が
    エレメント内を移動できるようにするための開口（37,3
    8A,38B）が設けられ、前記開口が第１及び第２の集電器
    のフレーム内に設けられた開口（108,108;88A,88B;98A,
    98B）に対応すると共に、気体燃料及び電解液用の前記
    導入路及び前記排出路を形成し、第３のフレーム（32）
    の一方の面には電解液を前記導入路から第１の電極と第
    ２の電極との間に規定される電解液室まで移送し、更に
    前記電解液室から前記排出路まで移送するための手段
    （51）が設けられ、当該手段が前記中央開口（34）の互
    に対向する２つの側縁に沿って第３のフレームの前記下
    方の領域（35）及び前記上方の領域（36）に設けられる
    電解液分配収集チャンバ（52）を構成する凹所に連通す
    ると共にリブ（54）によって規定された複数の互に平行
    な小通路を介して電解液室に連通する複数の溝からな
    り、前記第４のフレーム（42）は前記第３のフレーム
    （32）に設けられる開口（37,38A,38B）に対応する気体
    燃料及び電解液を流通させる開口（67,68A,68B）を備え
    ると共に前記溝と電解液分配収集チャンバとを有する第
    ３のフレーム（32）の面に第４のフレーム（42）の一方
    の面が当接し、前記第１、第２、第３及び第４のフレー
    ムは、所定の基本配列に従って相互に固定されて、前記
    フレームが繰返し積重されると共に、燃料通路（108,10
    8,37,67,104,106）、酸化剤流路（105,104,105）及び電
    解液流路（88A,88B;98A,98B;38A,38B;68A,68B;51,52）
    が規定され、少なくとも燃料流路及び電解液流路は、前
    記エレメント（20）を構成するフレームの一つの少なく
    とも一つの面上で少なくとも一つのリブ（13,14;73,74,
    83,84;93,94）によって包囲されており、前記リブは、
    前記フレームと一体的に形成されると共に応力下で変形
    し得る材料から造られており、前記一つの面から突出
    し、当該リブが前記一つの面から突出する距離は、エレ
    メントを規定するフレーム全体に関する平面性の欠陥及
    び平行性の欠陥を補償するのに十分であり、エレメント
    が相互に固定された際にリブの過剰の材料を受容すべ
    く、少なくとも一つの隣接する溝（15,16,17;51;75,76,
    77）が前記リブに平行に設けられる燃料電池。
  2. 【請求項２】前記流路を規定する開口の各々の周囲に２
    つのリブ（13,14;73,74;83,84;93,94）と当該リブと協
    働する溝（15,16,17;51;75,76,77）とが設けられている
    特許請求の範囲第１項に記載の燃料電池。
  3. 【請求項３】前記リブと前記協働する溝とが単一のフレ
    ームの同一面上に配置されている特許請求の範囲第１項
    又は第２項に記載の燃料電池。
  4. 【請求項４】電解液流路の場合は、前記リブ（13,14）
    が前記第３及び第４のフレーム（32,42）の間に位置
    し、電解液導入路用の開口（38A）と、電解液分配収集
    チャンバ（52）及び電解液と、電解液排出路用の開口
    （38B）とをそれぞれ包囲する特許請求の範囲第１項か
    ら第３項のいずれか一項に記載の燃料電池。
  5. 【請求項５】前記第３フレーム（32）の面上には前記電
    解液流路を構成する凹所（51）が設けられており、前記
    リブ（13,14）は前記凹所の両側に設けられ、前記溝（1
    5,16）は、前記リブを挟むように前記リブの両側に設け
    られている特許請求の範囲第４項に記載の燃料電池。
  6. 【請求項６】前記第１、第２及び第４フレーム（22,25,
    42）のそれぞれの両面のうち少なくとも一方の面上で及
    び前記第３フレームの両面のうち他方の面上で、電解液
    導入路用の開口（88A,98A,68A,38A）及び排出路用の開
    口（88B,98B,68B,38B）の周りに更に別のリブが設けら
    れる特許請求の範囲第４項に記載の燃料電池。
  7. 【請求項７】燃料流路の場合は、前記第２の集電器（2
    4）と前記第２の電極（41）との間に規定される気体室
    をリブ（43,44）が完全に包囲し、前記第２及び第４の
    フレーム（25,42）の対応し合う開口を並置させること
    によって規定される燃料導入路を規定する開口（108）
    及び排出路を規定する開口（108）の各々の周りにも少
    なくとも１つのリブが設けられる特許請求の範囲第１項
    から第６項のいずれか一項に記載の燃料電池。
  8. 【請求項８】燃料流路全体を包囲するリブ（43,44）が
    前記第２のフレーム（25）と向い合う前記第４のフレー
    ム（42）の一つの面上に設けられる特許請求の範囲第７
    項に記載の燃料電池。
  9. 【請求項９】燃料導入路を規定する開口（108,108,37,6
    7）及び排出路を規定する開口（108,108,37,67）の周り
    に設けられるリブ（73,74）が前記第１のフレーム（2
    1）第３のフレーム（32）及び第４フレーム（42）のそ
    れぞれの両面のうち少なくとも一方の面に配置される特
    許請求の範囲第７項に記載の燃料電池。
  10. 【請求項１０】前記第１、第２、第３及び第４のフレー
    ムの材料がポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビ
    ニル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
    体、ポリスルホン、及びポリスチレンからなる群から選
    択された一つの合成絶縁材である特許請求の範囲第１項
    から第９項のいずれか一項に記載の燃料電池。
  11. 【請求項１１】前記リブが前記第１、第２、第３及び第
    ４のフレームの材料と同一の材料からなり、これらのフ
    レームに一体的に鋳造される特許請求の範囲第10項に記
    載の燃料電池。
  12. 【請求項１２】前記リブが対応するフレームに取付けら
    れ、天然ゴム、合成ゴム及び熱溶融性接着剤からなる群
    から選択された一つの材料で造られている特許請求の範
    囲第10項に記載の燃料電池。
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