JPH08279364A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH08279364A JPH08279364A JP7242697A JP24269795A JPH08279364A JP H08279364 A JPH08279364 A JP H08279364A JP 7242697 A JP7242697 A JP 7242697A JP 24269795 A JP24269795 A JP 24269795A JP H08279364 A JPH08279364 A JP H08279364A
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【目的】単セルの割れがない上に反応ガスのクロスリー
クがない固体電解質型燃料電池を得る。 【構成】セパレータ５８と単セル６６と電気絶縁板６５
とを有しており、セパレータ５８は金属板状体で厚さ方
向に酸化剤ガスまたは燃料ガスが通流するマニホルド部
５１，５２，５３と、単セル６６が配置されて単セルと
の間に反応ガスが通流する電池反応部があり、電池反応
部はその中心にマニホルド部５１，５２と連通する反応
ガス供給口５４，６３を備えている。
クがない固体電解質型燃料電池を得る。 【構成】セパレータ５８と単セル６６と電気絶縁板６５
とを有しており、セパレータ５８は金属板状体で厚さ方
向に酸化剤ガスまたは燃料ガスが通流するマニホルド部
５１，５２，５３と、単セル６６が配置されて単セルと
の間に反応ガスが通流する電池反応部があり、電池反応
部はその中心にマニホルド部５１，５２と連通する反応
ガス供給口５４，６３を備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
のセル構成に係り、特に単セルの信頼性に優れるセパレ
ータの構成に関する。
のセル構成に係り、特に単セルの信頼性に優れるセパレ
ータの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニア等の酸化物固体電解質を用い
る燃料電池は、その作動温度が８００〜１１００℃と高
温であるため、発電効率が高い上に触媒が不要であり、
また電解質が固体であるため取扱い容易であるなどの特
徴を有し、第三世代の燃料電池として期待されている。
る燃料電池は、その作動温度が８００〜１１００℃と高
温であるため、発電効率が高い上に触媒が不要であり、
また電解質が固体であるため取扱い容易であるなどの特
徴を有し、第三世代の燃料電池として期待されている。
【０００３】しかしながら、固体電解質型燃料電池は、
セラミックスが主要な構成材料であるために熱的に破損
しやすく、さらに高温でのガスシールの困難性から反応
ガスのクロスリークの問題があり実用化が困難であっ
た。そのため燃料電池として特殊な形状である円筒型の
ものが考え出され、上記二つの問題を解決し、電池の運
転試験に成功しているが、電池単位体積あたりの発電密
度が低く経済的に有利なものが得られる見通しはまだな
い。発電密度を高めるためには平板型にすることが必要
である。
セラミックスが主要な構成材料であるために熱的に破損
しやすく、さらに高温でのガスシールの困難性から反応
ガスのクロスリークの問題があり実用化が困難であっ
た。そのため燃料電池として特殊な形状である円筒型の
ものが考え出され、上記二つの問題を解決し、電池の運
転試験に成功しているが、電池単位体積あたりの発電密
度が低く経済的に有利なものが得られる見通しはまだな
い。発電密度を高めるためには平板型にすることが必要
である。
【０００４】図６は従来の平板型固体電解質型燃料電池
を示す分解斜視図である。図７は従来の平板型固体電解
質型燃料電池を示す図８のＹ−Ｙ切断面図である。図８
は従来の平板型固体電解質型燃料電池を示す図７のＸ−
Ｘ切断面図である。
を示す分解斜視図である。図７は従来の平板型固体電解
質型燃料電池を示す図８のＹ−Ｙ切断面図である。図８
は従来の平板型固体電解質型燃料電池を示す図７のＸ−
Ｘ切断面図である。
【０００５】セパレータの中央部は燃料ガスと酸化剤ガ
ス用にガス導入孔４，ガス導入孔５が貫通するマニホル
ド部である。セパレータのマニホルド部は凸部を形成す
る。前記凸部にはガスシール部６Ａ用にシール溝が形成
される。セパレータのマニホルド部を囲む反応部にはそ
の両主面にそれぞれ案内羽１９Ａ，１９Ｂが形成され
る。セパレータのマニホルド部にはまたガス導入孔４，
５に繋がるガス通流孔１０Ａ，１０Ｂが穿設され、燃料
ガスと酸化剤ガスをそれぞれ案内羽１９Ｂと案内羽１９
Ａに導く。
ス用にガス導入孔４，ガス導入孔５が貫通するマニホル
ド部である。セパレータのマニホルド部は凸部を形成す
る。前記凸部にはガスシール部６Ａ用にシール溝が形成
される。セパレータのマニホルド部を囲む反応部にはそ
の両主面にそれぞれ案内羽１９Ａ，１９Ｂが形成され
る。セパレータのマニホルド部にはまたガス導入孔４，
５に繋がるガス通流孔１０Ａ，１０Ｂが穿設され、燃料
ガスと酸化剤ガスをそれぞれ案内羽１９Ｂと案内羽１９
Ａに導く。
【０００６】電気絶縁板２１はアルミナ等のセラミック
ス製緻密質円板でセパレータのマニホルド部に形成され
たガス導入孔４，５に符合する貫通孔を持っている。単
セル１２は内孔を有する環状平板で、アノード１と固体
電解質体３とカソード２からなり、同一形状の多孔質基
体７上に積層されて単セル集合体３３となる。
ス製緻密質円板でセパレータのマニホルド部に形成され
たガス導入孔４，５に符合する貫通孔を持っている。単
セル１２は内孔を有する環状平板で、アノード１と固体
電解質体３とカソード２からなり、同一形状の多孔質基
体７上に積層されて単セル集合体３３となる。
【０００７】セパレータ１１はマニホルド部において電
気絶縁板２１を介して交互に積層される。セパレータ１
１は反応部において単セル集合体３３を挟持する。ガス
シール部６Ａはガス導入孔４，５からの反応ガスのリー
クを防ぐ。ガスシール部６Ｂはセパレータ反応部と単セ
ル１２の内周縁部間に形成されて隣接するセパレータ反
応部相互間におけるガスリークを防ぐ。
気絶縁板２１を介して交互に積層される。セパレータ１
１は反応部において単セル集合体３３を挟持する。ガス
シール部６Ａはガス導入孔４，５からの反応ガスのリー
クを防ぐ。ガスシール部６Ｂはセパレータ反応部と単セ
ル１２の内周縁部間に形成されて隣接するセパレータ反
応部相互間におけるガスリークを防ぐ。
【０００８】このような電池は次のようにして調製され
る。厚さ3 mmの多孔質基体７がニッケル−ジルコニアNi
-ZrO2 サーメットを用いて形成される。アノード１の上
にイットリア安定化ジルコニアをプラズマ溶射し、厚さ
100 μm の緻密質な固体電解質体３が形成される。続い
てランタンストロンチウムマンガンオキサイド La(Sr)M
nO3 をプラズマ溶射し、厚さ50μm の多孔質なカソード
２が形成される。次いで中央部を孔開け加工して円環状
の単セル１２が形成される。多孔質基体７の内外周側面
にガラスを含浸させてガス不透過層２０が形成される。
る。厚さ3 mmの多孔質基体７がニッケル−ジルコニアNi
-ZrO2 サーメットを用いて形成される。アノード１の上
にイットリア安定化ジルコニアをプラズマ溶射し、厚さ
100 μm の緻密質な固体電解質体３が形成される。続い
てランタンストロンチウムマンガンオキサイド La(Sr)M
nO3 をプラズマ溶射し、厚さ50μm の多孔質なカソード
２が形成される。次いで中央部を孔開け加工して円環状
の単セル１２が形成される。多孔質基体７の内外周側面
にガラスを含浸させてガス不透過層２０が形成される。
【０００９】一方、厚さ７mmのセパレータ１１が耐熱金
属板の両面に案内羽を加工して形成される。ガス導入孔
４，５と案内羽１９Ａ，１９Ｂを連絡するガス通流孔１
０Ａ，１０Ｂが放電加工により形成される。ガスシール
部６Ａ，６Ｂはガラスとセラミックスの混合体である。
ガスシール部６Ａ，６Ｂは固体電解質型燃料電池の作動
温度である１０００℃でガラス成分が溶融して液状とな
り、液シールが行われる。
属板の両面に案内羽を加工して形成される。ガス導入孔
４，５と案内羽１９Ａ，１９Ｂを連絡するガス通流孔１
０Ａ，１０Ｂが放電加工により形成される。ガスシール
部６Ａ，６Ｂはガラスとセラミックスの混合体である。
ガスシール部６Ａ，６Ｂは固体電解質型燃料電池の作動
温度である１０００℃でガラス成分が溶融して液状とな
り、液シールが行われる。
【００１０】酸化剤ガスである酸素ガスが酸化剤ガス導
入孔５によりガス通流孔１０Ｂを経由してセパレータ１
１の反応部の酸化剤ガス室９に導かれる。燃料ガスであ
る水素ガスが燃料ガス導入孔４によりガス通流孔１０Ａ
を経由してセパレータ１１の反応部の燃料ガス室８に導
かれる。酸化剤ガスは同心円状に９０度づつずらして設
けたガス排出口１６により排出される。燃料ガスはガス
流量が少ないため案内羽１９Ｂを９０度づつずらしてガ
ス出口が設けられる。
入孔５によりガス通流孔１０Ｂを経由してセパレータ１
１の反応部の酸化剤ガス室９に導かれる。燃料ガスであ
る水素ガスが燃料ガス導入孔４によりガス通流孔１０Ａ
を経由してセパレータ１１の反応部の燃料ガス室８に導
かれる。酸化剤ガスは同心円状に９０度づつずらして設
けたガス排出口１６により排出される。燃料ガスはガス
流量が少ないため案内羽１９Ｂを９０度づつずらしてガ
ス出口が設けられる。
【００１１】反応部より排出された酸化剤ガスと燃料ガ
スは燃焼し、燃料電池の温度を所定の温度に維持する。
また反応ガスの予熱用熱源としても利用される。カソー
ド２に到達した酸素ガスは還元され酸素イオンとなって
固体電解質体３の中を拡散して行く。アノード１の表面
で酸素イオンは酸化されると共に水素ガスと反応して水
蒸気となる。このとき水素ガスと酸素ガスから水蒸気を
生成する反応の自由エネルギ変化が電気エネルギに変換
され、アノード１に負電圧、カソード２に正電圧が発生
する。単セルの１つあたりの電圧は 0.5〜0.9 Ｖで、積
み重ねることにより、所定の電圧を得ることができる。
スは燃焼し、燃料電池の温度を所定の温度に維持する。
また反応ガスの予熱用熱源としても利用される。カソー
ド２に到達した酸素ガスは還元され酸素イオンとなって
固体電解質体３の中を拡散して行く。アノード１の表面
で酸素イオンは酸化されると共に水素ガスと反応して水
蒸気となる。このとき水素ガスと酸素ガスから水蒸気を
生成する反応の自由エネルギ変化が電気エネルギに変換
され、アノード１に負電圧、カソード２に正電圧が発生
する。単セルの１つあたりの電圧は 0.5〜0.9 Ｖで、積
み重ねることにより、所定の電圧を得ることができる。
【００１２】このような構成の燃料電池においては，ア
ノード１と固体電解質体３とカソード２の形成された多
孔質基体７とセパレータ１１とは、単に交互に積み重ね
るだけでよい。その結果熱膨張の過程で多孔質基体７と
セパレータ１１とは相互に自由に動き得るので熱応力の
発生がなくなる。燃料ガス導入孔４と酸化剤ガス導入孔
５の周辺に配設されるガスシール部６Ａおよび単セル１
２の内周縁部とセパレータ１１との間に配設されるガス
シール部６Ｂは運転終了後は固化する。このガスシール
部による熱応力は小さいから全体としての熱応力は小さ
い。ガスシール部６Ａ，６Ｂは金属であるセパレータ１
１のシール溝に嵌め込まれたガラス−セラミックス混合
体であるからシール性能の安定性が高い。
ノード１と固体電解質体３とカソード２の形成された多
孔質基体７とセパレータ１１とは、単に交互に積み重ね
るだけでよい。その結果熱膨張の過程で多孔質基体７と
セパレータ１１とは相互に自由に動き得るので熱応力の
発生がなくなる。燃料ガス導入孔４と酸化剤ガス導入孔
５の周辺に配設されるガスシール部６Ａおよび単セル１
２の内周縁部とセパレータ１１との間に配設されるガス
シール部６Ｂは運転終了後は固化する。このガスシール
部による熱応力は小さいから全体としての熱応力は小さ
い。ガスシール部６Ａ，６Ｂは金属であるセパレータ１
１のシール溝に嵌め込まれたガラス−セラミックス混合
体であるからシール性能の安定性が高い。
【００１３】単セルの外形は円環状平板であるが、これ
に限定されるものではなく角型，楕円型，多角形のもの
でもよい。又セパレータの案内羽も電池特性が最良にな
るようにガス等配を考慮した設計を自由になし得る。
に限定されるものではなく角型，楕円型，多角形のもの
でもよい。又セパレータの案内羽も電池特性が最良にな
るようにガス等配を考慮した設計を自由になし得る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな従来の平板型の固体電解質型燃料電池においては多
孔質基体は環状体であり中央に貫通孔を有するために機
械的強度が弱く固体電解質型燃料電池の運転に際して熱
破損し易いという問題があった。またこの多孔質基体の
調製に際して基体が破損し易く製造歩留りが悪いという
問題もあった。さらにセパレータの凸部に単セル集合体
３３が嵌合されるがこの嵌合部において反応ガスのクロ
スリークが起こり易くそのために電池起電力が低下する
という問題があった。
うな従来の平板型の固体電解質型燃料電池においては多
孔質基体は環状体であり中央に貫通孔を有するために機
械的強度が弱く固体電解質型燃料電池の運転に際して熱
破損し易いという問題があった。またこの多孔質基体の
調製に際して基体が破損し易く製造歩留りが悪いという
問題もあった。さらにセパレータの凸部に単セル集合体
３３が嵌合されるがこの嵌合部において反応ガスのクロ
スリークが起こり易くそのために電池起電力が低下する
という問題があった。
【００１５】この発明は上述の点に鑑みてなされ、その
目的はセパレータの構造を改良して単セルの破損と反応
ガスのクロスリークを防止することにより特性と信頼性
に優れる固体電解質型燃料電池を提供することにある。
目的はセパレータの構造を改良して単セルの破損と反応
ガスのクロスリークを防止することにより特性と信頼性
に優れる固体電解質型燃料電池を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、平板型の燃料電池であって、（１）セパレータ
と、（２）単セルと、（３）電気絶縁板とを有し、セパ
レータは金属板状体であり、厚さ方向に酸化剤ガスと燃
料ガスの反応ガスが通流するマニホルド部と、単セルが
配置され単セルとの間に前記反応ガスが通流する電池反
応部を備えるとともに前記電池反応部はその中心に前記
マニホルド部と連通する反応ガス供給口を備え、単セル
は無孔平板で固体電解質体に配されたアノードとカソー
ドの両電極を備え、電気絶縁板は前記セパレータのマニ
ホルド部に符合する厚さ方向の貫通孔を有し、セパレー
タと電気絶縁板はセパレータの前記マニホルド部を介し
て交互に積層され、単セルは積層されたセパレータの電
池反応部に挟持されるものであるとすることにより達成
される。
よれば、平板型の燃料電池であって、（１）セパレータ
と、（２）単セルと、（３）電気絶縁板とを有し、セパ
レータは金属板状体であり、厚さ方向に酸化剤ガスと燃
料ガスの反応ガスが通流するマニホルド部と、単セルが
配置され単セルとの間に前記反応ガスが通流する電池反
応部を備えるとともに前記電池反応部はその中心に前記
マニホルド部と連通する反応ガス供給口を備え、単セル
は無孔平板で固体電解質体に配されたアノードとカソー
ドの両電極を備え、電気絶縁板は前記セパレータのマニ
ホルド部に符合する厚さ方向の貫通孔を有し、セパレー
タと電気絶縁板はセパレータの前記マニホルド部を介し
て交互に積層され、単セルは積層されたセパレータの電
池反応部に挟持されるものであるとすることにより達成
される。
【００１７】上述の発明においてセパレータの電池反応
部と単セルの電極の間は導電性多孔質体が介挿されると
すること、または電池反応部の周辺部には反応ガス排出
口を備えるとすることが有効である。マニホルド部とし
ては燃料ガス導入孔，空気導入孔，燃料ガス排出孔，空
気排出孔が含まれる。反応ガス供給口としては燃料ガス
供給口と空気供給口が含まれる。反応ガス排出口として
は燃料ガス排出口と空気排出口が含まれる。燃料ガス導
入孔は燃料ガス供給口と燃料ガス分配流路を介して連通
する。空気導入孔は空気供給口と空気分配流路を介して
連通する。燃料ガス排出孔は燃料ガス排出口と燃料ガス
排出流路を介して連通する。空気排出孔は空気排出口と
空気排出流路を介して連通する。
部と単セルの電極の間は導電性多孔質体が介挿されると
すること、または電池反応部の周辺部には反応ガス排出
口を備えるとすることが有効である。マニホルド部とし
ては燃料ガス導入孔，空気導入孔，燃料ガス排出孔，空
気排出孔が含まれる。反応ガス供給口としては燃料ガス
供給口と空気供給口が含まれる。反応ガス排出口として
は燃料ガス排出口と空気排出口が含まれる。燃料ガス導
入孔は燃料ガス供給口と燃料ガス分配流路を介して連通
する。空気導入孔は空気供給口と空気分配流路を介して
連通する。燃料ガス排出孔は燃料ガス排出口と燃料ガス
排出流路を介して連通する。空気排出孔は空気排出口と
空気排出流路を介して連通する。
【００１８】単セルは固体電解質体に電極が配されたも
のと、基体上に固体電解質体と電極が積層されたものを
含む。基体材料としてはアノード材料やカソード材料を
用いることができる。導電性多孔質体としてはアノード
にはニッケルフェルト等が用いられる。カソードには耐
熱性特殊合金繊維，多孔性のランタンマンガナイト板等
が用いられる。
のと、基体上に固体電解質体と電極が積層されたものを
含む。基体材料としてはアノード材料やカソード材料を
用いることができる。導電性多孔質体としてはアノード
にはニッケルフェルト等が用いられる。カソードには耐
熱性特殊合金繊維，多孔性のランタンマンガナイト板等
が用いられる。
【００１９】
【作用】単セルは無孔平板であるからその機械的な強度
は増大する。反応ガスは電池反応部の中心に設けられた
反応ガス供給口より電池反応部の周辺部に向かって流れ
る。反応部に配置された単セルは無孔平板であるから電
池反応部の中心から周辺部に至る間は二つの反応ガスは
相互に分離された状態にある。
は増大する。反応ガスは電池反応部の中心に設けられた
反応ガス供給口より電池反応部の周辺部に向かって流れ
る。反応部に配置された単セルは無孔平板であるから電
池反応部の中心から周辺部に至る間は二つの反応ガスは
相互に分離された状態にある。
【００２０】導電性多孔質体は均質性とスプリング作用
を有している。電池反応部の周辺部には反応ガス排出口
を備えると、反応ガスはこの反応ガス排出孔から固体電
解質型燃料電池の外に導かれる。
を有している。電池反応部の周辺部には反応ガス排出口
を備えると、反応ガスはこの反応ガス排出孔から固体電
解質型燃料電池の外に導かれる。
【００２１】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基いて説明す
る。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池に
つき単セルのアノードよりみたセパレータの平面図であ
る。
る。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池に
つき単セルのアノードよりみたセパレータの平面図であ
る。
【００２２】図２はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池につき単セルのカソードよりみたセパレータ
の平面図である。図３はこの発明の実施例に係る固体電
解質型燃料電池を示す断面図である。セパレータ６８は
マニホルド部を一致させて電気絶縁板であるスペーサ６
５を介して積層される。電気絶縁板６５はシール溝６１
に設けられたシール部６１Ａによりシールされる。単セ
ル６６はセパレータ６８の電池反応部の間に挟持され
る。電池反応部は単セル６６に反応ガスを供給する。燃
料ガスの流れる電池反応部はシール溝６０を有して燃料
ガスのリークを防ぐ。
型燃料電池につき単セルのカソードよりみたセパレータ
の平面図である。図３はこの発明の実施例に係る固体電
解質型燃料電池を示す断面図である。セパレータ６８は
マニホルド部を一致させて電気絶縁板であるスペーサ６
５を介して積層される。電気絶縁板６５はシール溝６１
に設けられたシール部６１Ａによりシールされる。単セ
ル６６はセパレータ６８の電池反応部の間に挟持され
る。電池反応部は単セル６６に反応ガスを供給する。燃
料ガスの流れる電池反応部はシール溝６０を有して燃料
ガスのリークを防ぐ。
【００２３】燃料ガスは燃料ガス導入孔５１と燃料ガス
分配流路５６を経由して燃料ガス供給口５４より単セル
６６に供給される。燃料ガスはニッケルフェルト６７を
拡散して放射状に流れ、燃料ガス排出流路５８を経由し
て燃料ガス排出孔５３に至る。ニッケルフェルト６７は
ニッケルフェルト固定部５９の内側に固定配置される。
ニッケルフェルト６７のような導電性多孔質体を用いて
反応ガスの拡散通流と電気的な導通を図る場合にはセパ
レータの溝加工が不要になる。そのためにセパレータ材
料にセラミックスや耐熱合金を使用しても加工上の問題
を生ずることがなく、また耐熱合金を使用した際の耐酸
化性付与のための導電性セラミックスコーティングがセ
パレータから剥離するという問題を生じない。
分配流路５６を経由して燃料ガス供給口５４より単セル
６６に供給される。燃料ガスはニッケルフェルト６７を
拡散して放射状に流れ、燃料ガス排出流路５８を経由し
て燃料ガス排出孔５３に至る。ニッケルフェルト６７は
ニッケルフェルト固定部５９の内側に固定配置される。
ニッケルフェルト６７のような導電性多孔質体を用いて
反応ガスの拡散通流と電気的な導通を図る場合にはセパ
レータの溝加工が不要になる。そのためにセパレータ材
料にセラミックスや耐熱合金を使用しても加工上の問題
を生ずることがなく、また耐熱合金を使用した際の耐酸
化性付与のための導電性セラミックスコーティングがセ
パレータから剥離するという問題を生じない。
【００２４】空気は空気導入孔５２と空気分配流路５７
を経由して空気供給口６３より単セル６６に供給され
る。空気はリブ６４の溝流路を流れて放射方向にジグザ
グに流れそのまま電池の外に排出される。燃料ガスと空
気は単セル６６の二つの主面を電池反応部の中心にある
反応ガス供給口よりそれぞれ個別に放射状に流れて電池
反応部の周辺部に達する。この間は単セルを介して両反
応ガスは相互に分離されておりクロスリークは起こらな
い。本実施例では燃料ガスは燃料ガス排出孔５３により
回収されるが回収しない場合は燃料ガスは電池反応部の
周辺部において始めて反応ガスの空気と接触することに
なる。
を経由して空気供給口６３より単セル６６に供給され
る。空気はリブ６４の溝流路を流れて放射方向にジグザ
グに流れそのまま電池の外に排出される。燃料ガスと空
気は単セル６６の二つの主面を電池反応部の中心にある
反応ガス供給口よりそれぞれ個別に放射状に流れて電池
反応部の周辺部に達する。この間は単セルを介して両反
応ガスは相互に分離されておりクロスリークは起こらな
い。本実施例では燃料ガスは燃料ガス排出孔５３により
回収されるが回収しない場合は燃料ガスは電池反応部の
周辺部において始めて反応ガスの空気と接触することに
なる。
【００２５】単セル６６は貫通孔のない無孔平板であ
り、機械的な強度が増大して熱応力に対して安定化す
る。穴あけ加工が不要となり製造も容易になる。ニッケ
ルフェルト６７内部における燃料ガスフローの圧損が、
燃料ガス分配流路５６や燃料ガス排出流路５８における
圧損に比し充分大きいときはニッケルフェルト内部にお
けるガス等配が確保される。またリブ６４内部における
空気フローの圧損が空気分配流路５７の圧損に比し充分
大きいときはリブ内部におけるガス等配が確保される。
り、機械的な強度が増大して熱応力に対して安定化す
る。穴あけ加工が不要となり製造も容易になる。ニッケ
ルフェルト６７内部における燃料ガスフローの圧損が、
燃料ガス分配流路５６や燃料ガス排出流路５８における
圧損に比し充分大きいときはニッケルフェルト内部にお
けるガス等配が確保される。またリブ６４内部における
空気フローの圧損が空気分配流路５７の圧損に比し充分
大きいときはリブ内部におけるガス等配が確保される。
【００２６】空気供給口６３に対向する単セルの部分は
酸素の分圧が高いので単セル温度が上昇するのでこの対
向する部分のみカソードを設けないで温度の上昇を抑止
することができる。 実施例２ 図４はこの発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃料
電池につき単セルのアノードよりみたセパレータの平面
図である。この電池はニッケルフェルト固定部を有しな
い点が図１の固体電解質型燃料電池と異なる。実施例３
図５はこの発明のさらに異なる実施例に係る固体電解質
型燃料電池を示すセパレータの平面図である。
酸素の分圧が高いので単セル温度が上昇するのでこの対
向する部分のみカソードを設けないで温度の上昇を抑止
することができる。 実施例２ 図４はこの発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃料
電池につき単セルのアノードよりみたセパレータの平面
図である。この電池はニッケルフェルト固定部を有しな
い点が図１の固体電解質型燃料電池と異なる。実施例３
図５はこの発明のさらに異なる実施例に係る固体電解質
型燃料電池を示すセパレータの平面図である。
【００２７】この固体電解質型燃料電池においては電池
反応部６２の複数個がセパレータに配置される。反応ガ
スの流れ方は実施例１の場合と同様である。この構成を
用いると単一の電池反応部に対するシール部の有効長さ
と数を減少させることができる。さらに単セルの全数が
増大するために固体電解質型燃料電池の出力を増大させ
ることもできる。
反応部６２の複数個がセパレータに配置される。反応ガ
スの流れ方は実施例１の場合と同様である。この構成を
用いると単一の電池反応部に対するシール部の有効長さ
と数を減少させることができる。さらに単セルの全数が
増大するために固体電解質型燃料電池の出力を増大させ
ることもできる。
【００２８】
【発明の効果】この発明によれば、マニホルド部と、電
池反応部を備えるとともに前記電池反応部はその中心に
前記マニホルド部と連通する反応ガス供給口を備え且つ
単セルは無孔平板で固体電解質体に配されたアノードと
カソードの両電極を備えるので、単セルの機械的な強度
が増大して割れが防止されるとともに反応ガスは電池反
応部の中心に設けられた反応ガス供給口より反応部の周
辺部に向かって流れ反応ガスのクロスリークが防止され
る。
池反応部を備えるとともに前記電池反応部はその中心に
前記マニホルド部と連通する反応ガス供給口を備え且つ
単セルは無孔平板で固体電解質体に配されたアノードと
カソードの両電極を備えるので、単セルの機械的な強度
が増大して割れが防止されるとともに反応ガスは電池反
応部の中心に設けられた反応ガス供給口より反応部の周
辺部に向かって流れ反応ガスのクロスリークが防止され
る。
【００２９】セパレータの電池反応部と単セルの電極の
間に導電性多孔質体が介挿されると、導電性多孔質体の
均質性とスプリング作用によりガス等配性が良くなりセ
パレータと単セル間の導通性が高まる。またセパレータ
の溝加工が不要になるために経済性と信頼性に優れる固
体電解質型燃料電池が得られる。電池反応部の周辺部に
反応ガス排出口を備えると、反応ガスはこの反応ガス排
出孔から固体電解質型燃料電池の外に導かれ、反応ガス
の回収が可能になる。
間に導電性多孔質体が介挿されると、導電性多孔質体の
均質性とスプリング作用によりガス等配性が良くなりセ
パレータと単セル間の導通性が高まる。またセパレータ
の溝加工が不要になるために経済性と信頼性に優れる固
体電解質型燃料電池が得られる。電池反応部の周辺部に
反応ガス排出口を備えると、反応ガスはこの反応ガス排
出孔から固体電解質型燃料電池の外に導かれ、反応ガス
の回収が可能になる。
【図１】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
につき単セルのアノードよりみたセパレータの平面図
につき単セルのアノードよりみたセパレータの平面図
【図２】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
につき単セルのカソードよりみたセパレータの平面図
につき単セルのカソードよりみたセパレータの平面図
【図３】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
を示す断面図
を示す断面図
【図４】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池につき単セルのアノードよりみたセパレータの平
面図
料電池につき単セルのアノードよりみたセパレータの平
面図
【図５】この発明のさらに異なる実施例に係る固体電解
質型燃料電池を示すセパレータの平面図
質型燃料電池を示すセパレータの平面図
【図６】従来の平板型固体電解質型燃料電池を示す分解
斜視図
斜視図
【図７】従来の平板型固体電解質型燃料電池を示す図８
のＹ−Ｙ切断面図
のＹ−Ｙ切断面図
【図８】従来の平板型固体電解質型燃料電池を示す図７
のＸ−Ｘ切断面図
のＸ−Ｘ切断面図
１ アノード ２ カソード ３ 固体電解質体 ４ 燃料ガス導入孔 ５ 酸化剤ガス導入孔 ６Ａ ガスシール部 ６Ｂ ガスシール部 ７ 多孔質基体 ８ 燃料ガス室 ９ 酸化剤ガス室 １０Ａ ガス通流孔 １０Ｂ ガス通流孔 １１ セパレータ １２ 単セル １９Ａ 案内羽 １９Ｂ 案内羽 ２０ ガス不透過層 ２１ 電気絶縁板 ３３ 単セル集合体 ５１ 燃料ガス導入孔 ５２ 空気導入孔 ５３ 燃料ガス排出孔 ５４ 燃料ガス供給口 ５６ 燃料ガス分配流路 ５７ 空気分配流路 ５８ 燃料ガス排出流路 ５９ ニッケルフェルト固定部 ６０ シール溝 ６１ シール溝 ６１Ａ シール部 ６２ 電池反応部 ６３ 空気供給口 ６４ リブ ６５ スペーサ（電気絶縁板） ６６ 単セル ６７ ニッケルフェルト ６８ セパレータ
Claims (3)
- 【請求項１】平板型の燃料電池であって、 （１）セパレータと、 （２）単セルと、 （３）電気絶縁板とを有し、 セパレータは金属板状体であり、厚さ方向に酸化剤ガス
と燃料ガスの反応ガスが通流するマニホルド部と、単セ
ルが配置され単セルとの間に前記反応ガスが通流する電
池反応部を備えるとともに前記電池反応部はその中心に
前記マニホルド部と連通する反応ガス供給口を備え、 単セルは無孔平板で固体電解質体に配されたアノードと
カソードの両電極を備え、 電気絶縁板は前記セパレータのマニホルド部に符合する
厚さ方向の貫通孔を有し、 セパレータと電気絶縁板はセパレータの前記マニホルド
部を介して交互に積層され、 単セルは積層されたセパレータの電池反応部に挟持され
るものであることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池において、セパレ
ータの電池反応部と単セルの電極との間は導電性多孔質
体が介挿されてなることを特徴とする固体電解質型燃料
電池。 - 【請求項３】請求項１記載の燃料電池において、電池反
応部の周辺部には反応ガス排出口を備えることを特徴と
する固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7242697A JPH08279364A (ja) | 1995-02-09 | 1995-09-21 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-21520 | 1995-02-09 | ||
| JP2152095 | 1995-02-09 | ||
| JP7242697A JPH08279364A (ja) | 1995-02-09 | 1995-09-21 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08279364A true JPH08279364A (ja) | 1996-10-22 |
Family
ID=26358599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7242697A Pending JPH08279364A (ja) | 1995-02-09 | 1995-09-21 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08279364A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001017048A1 (en) * | 1999-09-01 | 2001-03-08 | Nok Corporation | Fuel cell |
| JP2001325980A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Chubu Electric Power Co Inc | 固体電解質燃料電池 |
| JP2005294153A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池のマニホールド機構 |
| US7049019B2 (en) | 2002-08-28 | 2006-05-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| US7122267B2 (en) | 2002-08-28 | 2006-10-17 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell configured with discharge passages that preheat fuel gas and prevent cross leakage |
| JP2007179911A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| EP1791202A3 (en) * | 2003-12-26 | 2007-08-08 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
| WO2007023980A3 (en) * | 2005-08-23 | 2007-08-09 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell |
| JP2008010255A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学装置 |
| JP2008251379A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学装置 |
| US7544432B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP7242697A patent/JPH08279364A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4147773B2 (ja) * | 1999-09-01 | 2008-09-10 | Ｎｏｋ株式会社 | 燃料電池 |
| US6720103B1 (en) | 1999-09-01 | 2004-04-13 | Nok Corporation | Fuel cell |
| WO2001017048A1 (en) * | 1999-09-01 | 2001-03-08 | Nok Corporation | Fuel cell |
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| US7122267B2 (en) | 2002-08-28 | 2006-10-17 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell configured with discharge passages that preheat fuel gas and prevent cross leakage |
| US7482087B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-01-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| EP1791202A3 (en) * | 2003-12-26 | 2007-08-08 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
| US7491460B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-02-17 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
| US7544432B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
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| WO2007023980A3 (en) * | 2005-08-23 | 2007-08-09 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell |
| US8062807B2 (en) | 2005-08-23 | 2011-11-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| JP2007179911A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2008010255A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学装置 |
| JP2008251379A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学装置 |
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