JPH08329959A

JPH08329959A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH08329959A
Application number: JP7139343A
Authority: JP
Inventors: Kyotaro Iyasu; 巨太郎居安; Susumu Kojima; 晋小嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】長期間の運転によりセルとセパレータ間で接着
しても容易に分離することができ、正常なセルを破損す
ることなく目的の不良セルを容易に取り出して交換する
こと。【構成】電解質を含浸したマトリックス１を挟んで、流
体燃料と流体酸化剤の流通溝が形成された一対のリブ電
極２を配置してなり、流通溝に流体燃料と流体酸化剤が
平面方向に複数回流通している条件下で電気エネルギー
を出力する単位セル３を、セパレータ４を介して複数個
積層し、さらに適宜冷却板５を配置して一体に締付けた
燃料電池積層体を備えて構成される燃料電池において、
セパレータ４を、複数枚の炭素材で構成し、かつ当該各
炭素材相互間を分離自在にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解質を含浸したマト
リックスを挟んで、流体燃料と流体酸化剤の流通溝が形
成された一対のリブ電極を配置してなり、流通溝に流体
燃料と流体酸化剤が平面方向に複数回流通している条件
下で電気エネルギーを出力する単位セル（以下、単にセ
ルと称する）を、セパレータを介して複数個積層し、さ
らに適宜冷却板を配置して一体に締付けた燃料電池積層
体を備えて構成される燃料電池に係り、特に燃料電池本
体の不良セルを容易に交換できるようにした燃料電池に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、燃料の有している化学的エネ
ルギーを直接電気的エネルギーに変換する装置として、
燃料電池が知られてきている。この燃料電池は、通常、
電解質を含浸したマトリックスを挟んで一対の多孔質電
極を配置すると共に、一方の電極背面に水素等の流体燃
料を水平方向に複数回接触させ、また他方の電極背面に
酸素等の流体酸化剤を水平方向に複数回接触させ、この
時に起こる電気化学的反応を利用して、上記各電極間か
ら電気エネルギーを取出すように構成されたものであ
る。そして、この種の燃料電池は、流体燃料と流体酸化
剤とが供給されている限り、高い変換効率で電気エネル
ギーを取出すことができるものである。

【０００３】さて、上記のような原理に基づく、特にリ
ン酸を電解質とした燃料電池のセルは、図８（ａ）にそ
の縦断面斜視図を示すように構成されており、このセル
を複数個積層することにより燃料電池積層体を構成して
いる。

【０００４】すなわち、図８（ａ）において、電解質で
あるリン酸を含浸したマトリックス１を挟んで両側に、
通常炭素材からなる多孔質体で形成されて触媒が付加さ
れている一対のリブ付電極２を配置して、セル３を構成
している。

【０００５】また、このセル３の一対のリブ付電極２
は、触媒付加面（マトリックス１面）の反対側に、それ
ぞれ流体燃料および流体酸化剤の流通溝を有しており、
流体燃料および流体酸化剤が、平面（水平）方向に複数
回流通している。

【０００６】そして、このセル３を、セパレータ４を介
して交互に複数個積層し、さらに適宜冷却板５を配置し
て一体に締付けて燃料電池積層体を構成している。な
お、ここで、冷却板５相互間に挟持された複数個のセル
３をブロックと称している。

【０００７】次に、流体燃料および流体酸化剤の流通に
ついて説明する。流体燃料および流体酸化剤は、図８
（ｂ）に示すように、平面方向に複数回流通する構造と
なっている。

【０００８】すなわち、リブ付電極２は仕切り部６を有
し、流体燃料は流体燃料入口側７ａを通ってリターン
し、流体燃料リターン側７ｂを通過する。また、流体酸
化剤も同様に、流体酸化剤入口側８ａを通ってリターン
し、流体酸化剤リターン側８ｂを通過する。

【０００９】ところで、このような燃料電池を長時間運
転していると、セル３相互間の電圧にバラツキが生じ、
それが徐々に拡大されてセル３特性が低下したり、ある
いは電解質の不足等によるクロスリークを生じる不良セ
ルになる可能性がある。そして、この場合には、新しい
セル３と交換する必要がある。

【００１０】しかしながら、燃料電池を長時間運転した
場合には、セル３とセパレータ４、冷却板５等のカーボ
ン材料が接着して離れなくなり、無理やり剥がそうとす
ると、正常なセル３まで破損させてしまう場合がある。

【００１１】例えば、冷却板５相互間に挟持された複数
個のセル３のうち、例えば中間に位置するセル３にクロ
スリークが発生した場合、そのセル３だけを抜取ること
は困難である。そこで、通常は、まず目標のブロックを
取出して、上のセル３から順番に一枚ずつ剥がしていく
ようにしている。

【００１２】ところが、多くのセル３とセパレータ４、
冷却板５等のカーボン材料が接着して離れなくなるた
め、やむを得ず正常なセル３まで破損させてしまうこと
になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
燃料電池においては、長時間の運転により新しいセルと
交換する場合に、セルとセパレータ、冷却板等のカーボ
ン材料が接着して離れなくなり、無理やり剥がそうとす
ると、正常なセルまで破損させてしまうという問題があ
った。

【００１４】本発明の目的は、長期間の運転によりセル
とセパレータ間で接着しても容易に分離することがで
き、正常なセルを破損することなく目的の不良セルを容
易に取り出して交換することが可能な燃料電池を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、電解質を含浸したマトリックスを挟ん
で、流体燃料と流体酸化剤の流通溝が形成された一対の
リブ電極を配置してなり、流通溝に流体燃料と流体酸化
剤が平面方向に複数回流通している条件下で電気エネル
ギーを出力する単位セルを、セパレータを介して複数個
積層し、さらに適宜冷却板を配置して一体に締付けた燃
料電池積層体を備えて構成される燃料電池において、セ
パレータを、複数枚の炭素材で構成し、かつ当該各炭素
材相互間を分離自在にしている。

【００１６】ここで、特に上記セパレータを構成する複
数枚の炭素材相互間を、非接着性シール材でシールする
ことが望ましい。また、上記非接着性シール材として
は、フッ素樹脂系のシール材を用いることがより望まし
い。

【００１７】一方、上記セパレータは、厚さ０．３〜
０．５ｍｍの炭素材を２〜３枚積層して成ることが望ま
しい。また、上記セパレータは、３枚の炭素材を積層し
て構成し、当該上下の炭素材を対向するリブ付電極の流
通溝とほぼ平行に反応部と端部とに分割し、かつ当該端
部をフッ素樹脂フィルムで熱融着して成ることが望まし
い。さらに、上記セパレータは、複数枚の炭素材相互間
に、可撓性でかつ電気伝導性のシート状材料を挟持して
成ることが望ましい。

【００１８】

【作用】従って、本発明の燃料電池においては、セパレ
ータが複数枚の炭素材で構成されていることにより、各
炭素材相互間を容易に分離することが可能であるため、
仮にセルと炭素材からなるセパレータとが接着しても、
炭素材相互間で分離すれば、長時間運転した燃料電池の
正常なセルを破損することなく、目的とする不良セルの
交換を容易に行なうことができる。

【００１９】また、セパレータは、セル単位で分離可能
であるため、次に再積層する場合には簡単に積層するこ
とができる。その上、セルとセパレータとが良く馴染ん
だ接触抵抗の小さい状態であるため、再発電しても安定
した特性を得ることができる。

【００２０】さらに、セパレータが複数枚の炭素材を積
層して構成されていることにより、万一、長時間使用の
間に１枚目の炭素材を貫通する貫通孔、あるいはヒビ割
れが発生して、ガスが透過あるいは電解質（リン酸）が
浸透しても、複数枚積層しているため、２枚目以後の炭
素材で阻止することができ、流体燃料と流体酸化剤のク
ロスオーバーに至るのを防止することができる。

【００２１】以上により、長時間運転した燃料電池の不
良セルの交換を容易にするだけでなく、ガスの透過およ
びリン酸の浸透が少ない、信頼性の高い燃料電池が得ら
れることになる。

【００２２】

【実施例】まず、本発明の考え方について説明する。前
述した燃料電池において、本出願人が、セルとセパレー
タ、冷却板等のカーボン材料の接着について鋭意調査し
た結果、燃料電池の運転時間の増大に伴なって、接着す
るセルの割合が多くなること、また冷却板近傍のセルほ
ど接着し易いこと、さらにセルの中でも蒸気圧の高い流
体燃料、流体酸化剤のリターン側の位置が比較的多く接
着していることが分かった。

【００２３】一方、接着の原因について検討した結果、
以下のような３つの理由により接着することが分かっ
た。（ａ）図９は、セパレータとセルのカーボン繊維間の接
着状態を示す拡大図である。図９中のａに示すように、
セパレータ４のミクロ断面４′の突起部９と、カーボン
繊維１０の先端が締付けにより押付けられた場合、先端
に応力が集中する。さらに、高温と長時間の締付けによ
って粘弾性接着を起こす。

【００２４】（ｂ）図９中のｂに示すように、セパレー
タ４とセル３のカーボン繊維１０の隙間に、リン酸蒸気
が凝縮したリン酸１１が入ると、毛細管現象によって隙
間が負圧となり、接着する。

【００２５】（ｃ）図９中のｃに示すように、セパレー
タ４とセル３のカーボン繊維１０間に、接着性物質１２
が存在することによって接着する。この接着性物質１２
は、例えばマトリックスに使用しているＳｉＣ表面に存
在するＳｉＯ₂ と、リン酸の反応生成物の一つであるリ
ン酸珪素等である。長時間の運転により、液体リン酸珪
素は、カーボン繊維１０表面でガスと接触することによ
って濃縮され、粘性液体となって固体表面を接着する。

【００２６】これらの原因が、単独あるいは複合して、
セル３とセパレータ４、冷却板５等のカーボン材料を接
着しているものと考えられる。そこで、本発明では、セ
パレータを、複数枚の炭素材で構成し、さらに各炭素材
相互間を容易に分離可能に構成するものである。

【００２７】ここで、複数枚の炭素材から構成されるセ
パレータは、厚さ０．３〜０．５ｍｍの炭素材を、２〜
３枚積層することにより構成することが望ましい。ま
た、複数枚の炭素材から構成されるセパレータは、各炭
素材相互間のガスリークを防止し、および炭素材相互間
の分離を容易にするために、非接着性シール材を配置す
ることが望ましい。

【００２８】さらに、炭素材としては、一般的には、密
度１．４ｇ／ｃｃ以上、電気抵抗率５ｍΩ・ｃｍ以下、
熱伝導率４Ｗ／（ｍ・ｋ）以上、ガス透過率１０^-4ｃｃ
／ｍｉｎ．ｃｍ² 以下というような、ガス不透過性、良
導電性、良熱伝導性を併せて有する、できるだけ反りの
少ないものを使用することが望ましい。

【００２９】次に、炭素材の適性な積層枚数について詳
細に検討した。図１０は、セパレータ全体の厚さを１ｍ
ｍとした時の、セパレータの炭素材積層枚数とガス透過
量との関係を示す特性図である。

【００３０】すなわち、炭素材の積層枚数を、１枚（１
ｍｍ×１）から２枚（０．５ｍｍ×２）にすることによ
り、ガス透過量は大きく減少する。さらに、炭素材の積
層枚数を３枚（０．３３ｍｍ×３）にした場合には、ガ
ス透過量は減少し、さらに炭素材の積層枚数を４枚
（０．２５ｍｍ×４）にした場合には、余り変化は見ら
れなかった。

【００３１】炭素材の積層枚数が多いほどガス透過量が
減少することは明らかであるが、積層枚数を多くするに
は、薄い均一な厚みの炭素材が必要であり、それらを安
く、寸法精度よく製造することは困難である。また、炭
素材の積層枚数が多くなる程、接触抵抗が増加して電池
特性に重要な電気伝導性が低下する。さらに、厚さ０．
５ｍｍ以上の厚い炭素材を多数枚積層することも可能で
あり、ガス透過量は大きく減少するが、実際の燃料電池
では、高さが高くなり重量も増加することから得策でな
い。

【００３２】以上から、厚さ０．３〜０．５ｍｍの炭素
材を２〜３枚積層する場合が、燃料電池の積層高さおよ
び重量の増加が少なく、効率よくガス透過を阻止するこ
とができ、電気伝導性の低下を押さえることができるこ
とが分かった。

【００３３】一方、炭素材相互間の分離を容易にするた
め、および複数枚の炭素材相互間のガスリークを防止す
るための非接着性シール材としては、フッ素樹脂系のシ
ール材を用いることが望ましい。

【００３４】より、具体的には、ＰＴＦＥ樹脂製のシー
ルテープや、多孔質ＰＴＦＥ樹脂シートを配置したり、
ＰＴＦＥ樹脂製グリースを塗布したりすることにより達
成できる。また、フッ素ゴムシートも使用可能である
が、温度等の条件によっては、炭素材相互間を粘着して
しまう場合がある。

【００３５】以上から、フッ素樹脂系のシール材を用い
ることにより、非接着性シール材であるため、炭素材相
互間の分離を容易にすることができる。さらに、炭素材
相互間のガスシール機能の向上、および撥水性により、
電解質（リン酸）の浸透も防止することができる。

【００３６】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。（第１の実施例）図１は、本実施例によるセパレータを
有する燃料電池の要部構成例を示す分解斜視図である。

【００３７】図１において、各セル３間には、ガスを分
離するために本実施例のセパレータ１３を配置してい
る。また、このセパレータ１３は、厚さ０．５ｍｍ、密
度１．７ｇ／ｃｃ、電気抵抗率１．４ｍΩ・ｃｍ、熱伝
導率７Ｗ／（ｍ．ｋ）、ガス透過率１０^-5ｃｃ／ｍｉ
ｎ．ｃｍ² 、気孔率７％の炭素材１４を、２枚積層して
構成している。

【００３８】さらに、各炭素材１４相互間には、炭素材
１４相互間の分離を容易にし、さらに炭素材１４相互間
のガスリークを防止するために、図２に図１のＡ−Ａ′
部分断面図を示すように、非接着性シール材１５とし
て、例えばＰＴＦＥ樹脂製のシールテープ（幅２０ｍ
ｍ、厚さ０．１５ｍｍ）を配置している。

【００３９】また、非接着性シール材１５は、図３
（ａ）（ｂ）に平面図を示すように、対向する２辺、あ
るいは周囲４辺に配置することができる。すなわち、こ
の非接着性シール材１５は、シールが確実である場合に
は、２辺でもその機能を果たすが、安全性を考慮する
と、周囲４辺に配置する方が望ましい。

【００４０】次に、本実施例のセパレータ１３を用いて
セル３を積層し、所定の運転条件で燃料電池を約１００
００時間運転して、前述した従来のセパレータ（厚さ１
ｍｍ、その他、炭素材の物性は本実施例のセパレータと
同様）４を用いて積層した燃料電池と比較を行なった。
燃料電池の運転後、解体を行ない、正常に分離できたセ
ルの割合を調べた。

【００４１】

【表１】

【００４２】その結果は、表１に示すように、本実施例
のセパレータ１３を使用した燃料電池においては、例え
ばセル３とセパレータ１３が接着しても、複数枚の炭素
材１４からなるセパレータ１３であり、さらに炭素材１
４相互間には、非接着性シール材１５を配置しているた
め、容易に分離が可能であり、１００％破損することな
く、各セル３を分離することができた。

【００４３】一方、従来のセパレータ４を使用した燃料
電池では、慎重にセル３の分離を試みたが、全体の２０
％しか正常に分離することができなかった。そして、残
り８０％は、破損の程度の差はあるが、使用不可能なセ
ルであった。この時のセル３とセパレータ４との接着状
態を詳細に観察すると、全体が接着されたセル３はな
く、反応部分に局部的に強く接着した場所があり、僅か
に破損した状態のセル３が比較的多かった。

【００４４】このように、２枚の炭素材１４を積層して
なる本実施例のセパレータ１３は、炭素材１４相互間で
容易に分離することができるため、目的の不良セル３を
他の正常なセル３を破損することなく、容易に取出すこ
とができる。

【００４５】また、ガス透過、リン酸浸透を２枚の炭素
材１４で阻止することができ、クロスオーバーがないた
め、長期間安定した特性を維持することができる。上述
したように、本実施例による燃料電池のセパレータ１３
は、２枚の炭素材１４を積層して構成しているため、長
期間の運転によりセル３とセパレータ１３間が接着して
も、炭素材１４相互間で容易に分離することができ、正
常なセル３を破損することなく、目的の不良なセル３を
容易に取り出して交換することが可能となる。

【００４６】また、セパレータ１３は、セル３単位で分
離可能であるため、次に再積層する場合には簡単に積層
することが可能となる。その上、セル３とセパレータ１
３とが良く馴染んだ接触抵抗の小さい状態であるため、
再発電しても安定した特性を得ることが可能となる。

【００４７】さらに、セパレータ１３を２枚の炭素材１
４を積層して構成しているため、万一、長時間使用の間
に１枚目の炭素材１４を貫通する貫通孔、あるいはヒビ
割れが発生して、ガスが透過あるいは電解質（リン酸）
が浸透しても、２枚目以後の炭素材で阻止することがで
き、流体燃料と流体酸化剤のクロスオーバーに至るのを
防止することが可能となる。

【００４８】以上により、長時間運転した燃料電池の不
良セル３の交換を容易にするだけでなく、ガスの透過お
よびリン酸の浸透が少ない、信頼性の高い燃料電池を得
ることができる。

【００４９】（第２の実施例）本実施例は、前述した約
１００００時間運転後の、セル３とセパレータ１３との
接着が、反応部分に局部的に強く接着する場所があるこ
とに着目して、反応部分の炭素材１４だけを容易に分離
できるようにしたものである。

【００５０】図４は、本実施例によるセパレータを有す
る燃料電池の要部構成例を示す分解斜視図であり、図１
乃至図３と同一要素には同一符号を付して示している。
図４において、各セル３間には、ガスを分離するために
本実施例のセパレータ１３を配置している。

【００５１】また、このセパレータ１３は、厚さ０．３
ｍｍ、密度１．７ｇ／ｃｃ、電気抵抗率１．４ｍΩ・ｃ
ｍ、熱伝導率７Ｗ／（ｍ．ｋ）、ガス透過率１０^-5ｃｃ
／ｍｉｎ．ｃｍ² 、気孔率７％の炭素材１４を、３枚積
層して構成している。

【００５２】さらに、上下の炭素材１４は、図５に図４
のＡ−Ａ′部分断面図を示すように、それぞれ対向する
リブ付き電極２の溝とほぼ平行に、反応部炭素材１４ａ
と端部炭素材１４ｂとに分割し、また上下の炭素材１４
の端部炭素材１４ｂは、中央の炭素材１４とフッ素樹脂
フイルム１６で熱融着により融着している。

【００５３】ここで、フッ素樹脂フイルム１６として
は、例えばＰＦＡ樹脂フイルムを用いて熱融着を行な
う。具体的には、幅２０ｍｍ，厚さ０．５ｍｍのＰＦＡ
樹脂フイルムを、中央の炭素材１４と上下の炭素材１４
の端部１４ｂとの間に置き、摂氏３１０〜３８０度の温
度に加熱して、プレス圧力１Ｋｇ／ｃｍ² 以上の圧力
で、約１〜３０分間かけて熱融着する。

【００５４】なお、熱融着には、ＰＦＡ樹脂フイルムの
他に、ＰＴＦＥ樹脂フイルム、ＦＥＰ樹脂フイルム等を
用いることができる。さらに、反応部炭素材１４ａは、
熱融着された端部炭素材１４ｂ間に設置しており、中央
の炭素材１４との間には、分離を容易にし、かつリン酸
の侵入を防止するために、撥水性を持つ非接着性シール
材１５を配置している。具体的には、ＰＴＦＥ樹脂製の
シールテープ（幅２０ｍｍ，厚さ０．１５ｍｍ）を配置
しており、非接着性であるので容易に取外しができる。

【００５５】以上のように構成した本実施例のセパレー
タ１３を使用した燃料電池においては、長時間運転によ
り、セル３とセパレータ１３とが接着しても、反応部分
に局部的に強く接着する場所が比較的多いことから、上
下の炭素材１４の反応部炭素材１４ａはリブ付き電極２
と接着するが、残りの端部炭素材１４ｂとはほとんど接
着しない。従って、接着した上下の反応部炭素材１４ａ
と、残りの中央の炭素材１４とフッ素樹脂フイルム１６
で熱融着された端部炭素材１４ｂとは容易に分離でき
る。

【００５６】また、次に使用する時には、上下の反応部
炭素材１４ａだけを新たに準備し、残りの中央の炭素材
１４とフッ素樹脂フイルム１６で熱融着された端部炭素
材１４ｂを再使用することができる。

【００５７】さらに、本実施例の上下の炭素材１４の端
部炭素材１４ｂは、ＰＦＡ樹脂フイルムで熱融着されて
いるため、炭素材１４相互間のシール性は特に優れてい
る。次に、本実施例のセパレータ１３を用いてセル３を
積層し、所定の運転条件で燃料電池を約１００００時間
運転して、前述した従来のセパレータ（厚さ１ｍｍ、そ
の他、炭素材の物性は本実施例のセパレータと同様）４
を用いて積層した燃料電池と比較を行なった。

【００５８】燃料電池の運転後、解体を行ない、正常に
分離できたセル３の割合を調べた。その結果は、全体の
１００％、正常なセル３を破損することなく分離するこ
とができた。

【００５９】（第３の実施例）本実施例は、複数枚の炭
素材からなるセパレータの炭素材相互間に、可撓性でか
つ電気伝導性のシート状材料を挟持させて、炭素材相互
間の分離を容易にすると共に、セパレータの電気伝導性
を向上させるようにしたものである。

【００６０】図６は、本実施例によるセパレータを有す
る燃料電池の要部構成例を示す分解斜視図であり、図１
乃至図５と同一要素には同一符号を付して示している。
図６において、各セル３間には、ガスを分離するために
本実施例のセパレータ１３を配置している。

【００６１】また、このセパレータ１３は、図７に図６
のＡ−Ａ′部分断面図を示すように、上下の炭素材１４
と炭素材１４間に挟持された可撓性でかつ電気伝導性の
シート状材料１７から構成している。

【００６２】ここで、炭素材１４としては、厚さ０．３
ｍｍ、密度１．７ｇ／ｃｃ、電気抵抗率１．４ｍΩ・ｃ
ｍ、熱伝導率７Ｗ／（ｍ．ｋ）、ガス透過率１０^-5ｃｃ
／ｍｉｎ．ｃｍ² 、気孔率７％のものを用いる。

【００６３】また、可撓性でかつ電気伝導性のシート状
材料１７としては、例えば膨張黒鉛シート、耐熱導電性
フイルム等を用いて、非接着性により炭素材１４相互間
の分離を容易にすると共に、可撓性により炭素材１４相
互間の隙間をなくし、炭素材１４相互間をより密着させ
て、電気伝導性、熱伝導性を向上させている。

【００６４】ここで、シート状材料１７としては、厚さ
０．３８ｍｍ、密度１．０ｇ／ｃｃ、電気抵抗率１００
ｍΩ・ｃｍ、熱伝導率３Ｗ／（ｍ．ｋ）の膨張黒鉛シー
トを用いる。

【００６５】次に、本実施例のセパレータ１３を用いて
セル３を積層して所定の圧力で締付け、所定の運転条件
で燃料電池を約１００００時間運転して、前述した従来
のセパレータ（厚さ１ｍｍ、その他、炭素材の物性は本
実施例のセパレータと同様）４を用いて積層した燃料電
池と比較を行なった。

【００６６】燃料電池の運転後、解体を行ない、正常に
分離できたセル３の割合を調べた。その結果は、全体の
１００％、正常なセル３を破損することなく分離するこ
とができた。

【００６７】また、電気抵抗率、熱伝導率を、炭素材１
４相互間のシート状材料１７挟持の有無で比較調査し
た。その結果、シート状材料１７を挟持した本実施例の
セパレータ１３は、シート状材料１７挟持なしのセパレ
ータ４に比較して、電気抵抗率、熱伝導率共に、約１０
％向上することが明らかになった。これは、可撓性でか
つ電気伝導性のシート状材料１７を挟持させることによ
り、炭素材１４相互間の隙間をなくして、炭素材１４相
互間をより一層密着させたことによる効果であると考え
られる。

【００６８】尚、本発明は上記各実施例に限定されるも
のではなく、次のようにしても同様に実施することがで
きるものである。上記第１の実施例において、セパレー
タ１３は、２枚の炭素材で構成されているが、これに限
らず、３枚（厚さ０．３３ｍｍ）の炭素材で構成して
も、前述の場合と同様の作用効果が得られることは言う
までもない。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
解質を含浸したマトリックスを挟んで、流体燃料と流体
酸化剤の流通溝が形成された一対のリブ電極を配置して
なり、流通溝に流体燃料と流体酸化剤が平面方向に複数
回流通している条件下で電気エネルギーを出力する単位
セルを、セパレータを介して複数個積層し、さらに適宜
冷却板を配置して一体に締付けた燃料電池積層体を備え
て構成される燃料電池において、セパレータを、複数枚
の炭素材で構成し、かつ当該各炭素材相互間を分離自在
にするようにしたので、長期間の運転によりセルとセパ
レータ間で接着しても容易に分離することができ、正常
なセルを破損することなく目的の不良セルを容易に取り
出して交換することが可能な燃料電池が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料電池の第１の実施例を示す分
解斜視図。

【図２】同第１の実施例の燃料電池におけるセパレータ
の構成例を示す断面図。

【図３】同第１の実施例の燃料電池におけるセパレータ
の炭素材間の非接着性シール材の配置例を示す平面図。

【図４】本発明による燃料電池の第２の実施例を示す分
解斜視図。

【図５】同第２の実施例の燃料電池におけるセパレータ
の構成例を示す断面図。

【図６】本発明による燃料電池の第３の実施例を示す分
解斜視図。

【図７】同第３の実施例の燃料電池におけるセパレータ
の構成例を示す断面図。

【図８】従来の燃料電池の構成例を示す分解斜視図。

【図９】燃料電池におけるリブ付電極のセルとセパレー
タとの間の接着状態を示す拡大図。

【図１０】燃料電池におけるセパレータ全体の厚さを１
ｍｍとした時の、セパレータの炭素材積層枚数とガス透
過量との関係を示す特性図。

【符号の説明】１…マトリックス、２…リブ付電極、３…セル、３ａ…冷却板近傍のセル、３ｂ…中央部のセル、４…セパレータ、５…冷却板、６…仕切り部、７ａ…流体燃料入口側、７ｂ…流体燃料リターン側、８ａ…流体酸化剤入口側、８ｂ…流体酸化剤リターン側、１３…セパレータ、１４…炭素材、１４ａ…反応部炭素材、１４ｂ…端部炭素材、１５…非接着性シール材、１６…フッ素樹脂フイルム、１７…シート状材料。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解質を含浸したマトリックスを挟ん
で、流体燃料と流体酸化剤の流通溝が形成された一対の
リブ電極を配置してなり、前記流通溝に流体燃料と流体
酸化剤が平面方向に複数回流通している条件下で電気エ
ネルギーを出力する単位セルを、セパレータを介して複
数個積層し、さらに適宜冷却板を配置して一体に締付け
た燃料電池積層体を備えて構成される燃料電池におい
て、前記セパレータを、複数枚の炭素材で構成し、かつ当該
各炭素材相互間を分離自在にしたことを特徴とする燃料
電池。
【請求項２】前記請求項１に記載の燃料電池におい
て、前記セパレータを構成する複数枚の炭素材相互間
を、非接着性シール材でシールしたことを特徴とする燃
料電池。
【請求項３】前記請求項２に記載の燃料電池におい
て、前記非接着性シール材としては、フッ素樹脂系のシ
ール材を用いることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】前記請求項１に記載の燃料電池におい
て、前記セパレータは、厚さ０．３〜０．５ｍｍの炭素
材を２〜３枚積層して成ることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】前記請求項１に記載の燃料電池におい
て、前記セパレータは、３枚の炭素材を積層して構成
し、当該上下の炭素材を対向するリブ付電極の流通溝と
ほぼ平行に反応部と端部とに分割し、かつ当該端部をフ
ッ素樹脂フィルムで熱融着して成ることを特徴とする燃
料電池。
【請求項６】前記請求項１に記載の燃料電池におい
て、前記セパレータは、複数枚の炭素材相互間に、可撓
性でかつ電気伝導性のシート状材料を挟持して成ること
を特徴とする燃料電池。