JPH10149837A

JPH10149837A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH10149837A
Application number: JP8306256A
Authority: JP
Inventors: Taiji Kogami; 泰司小上; Kentaro Matsunaga; 健太郎松永; Hiroshi Chisawa; 洋知沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却板内部の伝熱管に腐食孔が形成されること
がないようにして、長時間安定して運転を行なうこと。【解決手段】燃料電池本体の冷却板13を、内部に冷却媒
体を循環させる伝熱管23と、当該伝熱管23を挟持する第
１および第２の冷却基板21，22と、第１および第２の冷
却基板21，22の伝熱管２３と反対側の面にそれぞれ配置
したセパレータ12と、第１および第２の冷却基板21，22
とそれぞれのセパレータ12との間に配置したそれぞれの
耐電解質性シート２６とから構成し、それぞれの耐電解
質性シート26は、第１および第２の冷却基板21，22の反
応ガスに接する側面13a をそれぞれ覆い、その端部は各
冷却基板21，22同志の接合部２４に挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単位電池をセパレ
ータまたは冷却板を介して複数積層してなる燃料電池本
体を備えて構成される燃料電池に係り、特に耐腐食構造
を有する冷却板を用いた燃料電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、燃料の有しているエネルギー
を直接電気エネルギーに変換する装置として、燃料電池
が知られている。この種の燃料電池は、通常、非導電性
の多孔質体に電解質を含浸した電解質層（マトリックス
層）を挟んで一対の多孔質電極を配置し、一方の多孔質
電極である燃料極の背面側に、反応ガスである水素等の
燃料ガスを供給すると共に、他方の多孔電極である酸化
剤極の背面側に、反応ガスである酸素等の酸化剤ガスを
供給することにより起こる電気化学的反応を利用して、
上記一対の電極間から電気エネルギーを取り出すように
したものであり、上記燃料ガスと酸化剤ガスが供給され
ている限り、高い効率で電気エネルギーを取り出すこと
ができる装置である。

【０００３】この燃料電池を用いた発電システムは、比
較的小さな規模であっても、発電効率は４０〜５０％に
も達し、新鋭火力発電をはるかにしのぐと期待されてい
る。また、近年大きな社会問題になっている公害要因で
あるＳＯｘ、ＮＯｘの排出は極めて少なく、発電装置内
に燃焼サイクルを含まないため、多量の冷却水を必要と
せず、振動も小さいことから、騒音・排ガス等の環境問
題が少ないという利点がある。

【０００４】さらに、負荷変動に対して応答性が良く、
原理的に高い変換効率が期待できると共に、発電と同時
に熱も利用するコジェネレーションシステムに向いてい
る等の特徴から、その研究開発に期待と関心が寄せられ
ている。

【０００５】ところで、上記のような燃料電池として
は、例えば“特開昭６０−９３７６５号公報”に開示さ
れている。図８は、従来の燃料電池における燃料電池本
体の基本的な構成例を示す斜視図である。

【０００６】図８において、複数の単位電池を積層して
なる積層体１は、その上下端部に配置された締め付け板
２，３によって締め付けられ、一体に固定されており、
燃料電池スタック４が構成されている。

【０００７】この燃料電池スタック４の周囲、４面のう
ち、互いに対向する一対の側面には、燃料ガスを供給・
排出するマニホールド５がそれぞれ固定されている。ま
た、互いに対向する他の一対の側面には、酸化剤ガスを
供給・排出するマニホールド６が固定されている。ここ
で、一般的に、燃料ガスとしては水素、酸化剤ガスとし
ては空気が用いられる。

【０００８】図９は、図８における燃料電池スタック４
の基本的構成要素を示す斜視図である。すなわち、図９
に示すように、積層体１は、複数の単位電池１１をセパ
レータ１２を介して積層し、所定数の単位電池１１毎に
冷却板１３を挿入して構成されている。単位電池１１の
起電反応に伴なう熱は、冷却板１３により除去して、積
層体１全体を均一に冷却することにより、電池作動温度
を維持するようにしている。

【０００９】一方、単位電池１１は、リン酸等の電解質
を保持するマトリックス層１４と、このマトリックス層
１４を挟んで対向配置された燃料極１５および酸化剤極
１６とから構成されている。

【００１０】ここで、燃料極１５および酸化剤極１６
は、通常、炭素材で構成され、その一方の面には、触媒
層１７がそれぞれ形成され、マトリックス層１４と接触
している。

【００１１】また、燃料極１５および酸化剤極１６の触
媒層１７を形成した面と反対の面には、複数本の溝１８
が平行に設けられている。そして、通常は、燃料極１５
の溝１８と酸化剤極１６の溝１８とは、互いに直交する
ように配置されている。これらの溝１８は、それぞれ燃
料ガス、酸化剤ガスの供給通路となる。

【００１２】図１０（ａ）は、従来の燃料電池用の冷却
板１３の一構成例を示す斜視図である。図１０（ａ）に
おいて、冷却板１３は、積層体１全体を均一に冷却する
ために、積層体１の内部に、所定数の単位電池１１毎に
一定間隔で挿入されている。この冷却板１３は、銅ある
いはステンレス等の金属製の伝熱管２３を、上下の冷却
基板２１，２２（以下、第１の冷却基板２１，第２の冷
却基板２２と称する）で挟持した構成となっている。

【００１３】なお、図中の２４は、第１，第２の冷却基
板２１，２２の接合部である。よって、この接合部２４
は、冷却板１３の側面全周に亘って存在する。一方、伝
熱管２３は、同ピッチで規則的に蛇行するように連続曲
げ成型されており、その曲げ部を含めた全てが、第１，
第２の冷却基板２１，２２にそれぞれ形成した半円形の
伝熱管保持溝２５に埋設されている。図１０（ｂ）に、
従来の燃料電池用の冷却板１３の平面図を示す。

【００１４】また、第１，第２の冷却基板２１，２２の
伝熱管２３と反対側の面には、緻密なカーボン材からな
るセパレータ１２がそれぞれ配置されている。ここで、
第１，第２の冷却基板２１，２２の材料としては、耐腐
食性、電気伝導性に優れた黒鉛が使用されている。

【００１５】また、伝熱管２３の材料としては、耐圧強
度および伝熱特性の理由から、前述のように、銅あるい
はステンレス等の金属が使用されている。さらに、伝熱
管２３と第１，第２の冷却基板２１，２２の材料が異な
ることから、伝熱管２３と第１，第２の冷却基板２１，
２２に形成した伝熱管保持溝２５との間には、両者の熱
膨張による干渉を防止するために隙間が設けられてい
る。

【００１６】さらにまた、伝熱管２３の端部は、冷却板
１３の角部から外部に突出しており、マニホールド５，
６（図８）の外側に配置された集合給水管に接続され
て、冷却水が給・排水される。

【００１７】以上のような構成を有する図１０の冷却板
１３の特徴は、伝熱管２３がマニホールド５，６の内部
に露出していないことである。そして、このような構成
とすることにより、単位電池１１に含浸されているリン
酸等の電解質が、伝熱管２３に直接に触れることを防止
し、伝熱管２３の腐食を防止することを目的としてい
る。

【００１８】図１１は、従来の燃料電池用の冷却板１３
の他の構成例を示す斜視図である。図１１において、冷
却基板４０は一体に構成され、その内部に銅あるいはス
テンレス等の金属製の伝熱管２３を完全に埋没した構成
となっている。従って、図１０に示したような第１，第
２の冷却基板２１，２２の接合部２４は存在しない。

【００１９】ところで、上述したような従来の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
長時間運転を継続すると、以下のような問題が発生する
可能性がある。

【００２０】（ａ）燃料電池を運転すると、マトリック
ス層１４、燃料極１５、酸化剤極１６に保持した電解質
が蒸発し、比較的温度の低い冷却板１３の側面１３ａに
接触して、そこで液滴となる。

【００２１】また、燃料電池の起動／停止操作時に、電
解質に体積変化が生じて、燃料電池の端部から電解質が
押し出され、これらが冷却板１３の側面１３ａに移動す
る。そして、上記の現象により、冷却板１３の側面１３
ａには、電解質が付着する状況となる。

【００２２】一方、図１０に示した冷却板１３において
は、第１，第２の冷却基板２１，２２の接合部２４が存
在し、上記の付着した電解質が、この接合部２４を通し
て冷却板１３内部に侵入する。特に、長時間の運転で
は、第１，第２の冷却基板２１，２２が電解質を吸収し
て、第１，第２の冷却板２１，２２内部に侵入する。

【００２３】また、図１１に示した冷却板１３において
は、接合部２４は存在しないため、図１０に示した冷却
板１３と比較して、電解質の侵入速度は小さくなるが、
やはり電解質の侵入を防止することはできない。

【００２４】そして、上記のようにして冷却板１３に侵
入した電解質は、やがて伝熱管２３と接触する。一方、
伝熱管２３には、通常、銅あるいはステンレス等の金属
が使用されているため、上記の侵入した電解質によっ
て、伝熱管２３には腐食穴が形成される。

【００２５】（ｂ）冷却板１３の両端にそれぞれ配置さ
れたセパレータ１２は、電解質を保持した燃料極１５、
酸化剤極１６と直接接触している。そのため、燃料電池
を長時間運転すると、電解質はセパレータ１２を貫通し
て、第１，第２の冷却基板２１，２２に浸透し、冷却板
１３内部に侵入する。

【００２６】そして、上記のようにして冷却板１３に侵
入した電解質は、やがて伝熱管２３と接触する。一方、
伝熱管２３には、通常、銅あるいはステンレス等の金属
が使用されているため、上記の侵入した電解質によっ
て、伝熱管２３には腐食穴が形成される。

【００２７】上述したように、伝熱管２３に腐食孔が形
成されると、伝熱管２３内部の冷却媒体に漏れが発生し
て、燃料電池スタック４の内部に放出される。そして、
この現象は、冷却板１３の冷却性能を低減させるだけで
はなく、燃料電池内部での電池反応を著しく阻害するこ
とになる。そのため、燃料電池スタック４として正常な
発電を行なうことが不可能となる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
冷却板を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池において
は、長時間運転すると、電解質が冷却板内部に侵入して
冷却板内部の伝熱管に腐食孔が形成され、燃料電池本体
を安定して運転することができないという問題があっ
た。

【００２９】本発明の目的は、長時間運転しても冷却板
内部の伝熱管に腐食孔が形成されることがないように、
電解質が冷却板内部に侵入するのを確実に防止すること
が可能な冷却板を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池
を提供することにある。

【００３０】

【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、電解質を保持したマトリックス層を挟んで燃料極
と酸化剤極とを対向配置し、燃料極の背面側に反応ガス
である燃料ガスを供給すると共に、酸化剤極の背面側に
反応ガスである酸化剤ガスを供給することにより起こる
電気化学的反応を利用して、各電極間から電気エネルギ
ーを取り出す単位電池を構成し、かつ当該単位電池をセ
パレータまたは冷却板を介して複数積層してなる燃料電
池本体を備えて構成される燃料電池において、まず、請
求項１に対応する発明では、上記冷却板を、内部に冷却
媒体を循環させる伝熱管と、当該伝熱管を挟持する第１
および第２の冷却基板と、第１および第２の冷却基板の
伝熱管と反対側の面にそれぞれ配置したセパレータと、
第１および第２の冷却基板とそれぞれのセパレータとの
間に配置したそれぞれの耐電解質性シートとから構成
し、それぞれの耐電解質性シートは、第１および第２の
冷却基板の反応ガスに接する側面をそれぞれ覆い、その
端部は各冷却基板同志の接合部に挿入している。

【００３１】従って、請求項１に対応する発明の燃料電
池においては、以上のような手段を備えることにより、
冷却基板は、耐電解質性のシートによって全面が覆われ
るため、冷却基板の側面に電解質が付着しても、冷却基
板への侵入を確実に防止することができる。また、長時
間運転によって、電解質がセパレータを貫通しても、冷
却基板への電解質の侵入を確実に防止することができ
る。

【００３２】また、請求項２に対応する発明では、上記
冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、当該
伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、第１お
よび第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面にそれぞれ配
置したセパレータと、第１および第２の冷却基板とそれ
ぞれのセパレータとの間に配置した１枚の耐電解質性シ
ートとから構成し、１枚の耐電解質性シートは、第１お
よび第２の冷却基板の反応ガスに接する側面を覆い、そ
の端部は各冷却基板同志の接合部に挿入している。

【００３３】従って、請求項２に対応する発明の燃料電
池においては、以上のような手段を備えることにより、
冷却基板は、耐電解質性のシートによって全面が覆われ
るため、冷却基板の側面に電解質が付着しても、冷却基
板への侵入を確実に防止することができる。また、長時
間運転によって、電解質がセパレータを貫通しても、冷
却基板への電解質の侵入を確実に防止することができ
る。

【００３４】さらに、請求項３に対応する発明では、上
記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、当
該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、第１
および第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面にそれぞれ
配置したセパレータと、第１および第２の冷却基板とそ
れぞれのセパレータとの間に配置したそれぞれの耐電解
質性シートとから構成し、それぞれの耐電解質性シート
の端部は、第１および第２の冷却基板の反応ガスに接す
る側面で重なり合うようにして結着している。

【００３５】従って、請求項３に対応する発明の燃料電
池においては、以上のような手段を備えることにより、
冷却基板は、耐電解質性のシートによって全面が覆われ
るため、冷却基板の側面に電解質が付着しても、冷却基
板への侵入を確実に防止することができる。また、長時
間運転によって、電解質がセパレータを貫通しても、冷
却基板への電解質の侵入を確実に防止することができ
る。

【００３６】一方、請求項４に対応する発明では、上記
冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、当該
伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、第１お
よび第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面にそれぞれ配
置したセパレータと、第１および第２の冷却基板とそれ
ぞれのセパレータとの間に配置した１枚の耐電解質性シ
ートとから構成し、１枚の耐電解質性シートの端部は、
第１および第２冷却基板の反応ガスに接する側面で重な
り合うようにして結着している。

【００３７】従って、請求項４に対応する発明の燃料電
池においては、以上のような手段を備えることにより、
冷却基板は、耐電解質性のシートによって全面が覆われ
るため、冷却基板の側面に電解質が付着しても、冷却基
板への侵入を確実に防止することができる。また、長時
間運転によって、電解質がセパレータを貫通しても、冷
却基板への電解質の侵入を確実に防止することができ
る。

【００３８】また、請求項５に対応する発明では、上記
冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、当該
伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、第１お
よび第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面にそれぞれ配
置したセパレータと、第１および第２の冷却基板とそれ
ぞれのセパレータとの間に配置した２枚の耐電解質性シ
ートとから構成し、２枚の耐電解質性シートの端部は、
第１および第２の冷却基板とセパレータとの接合部内で
それぞれ突き合わせている。

【００３９】従って、請求項５に対応する発明の燃料電
池においては、以上のような手段を備えることにより、
冷却基板は、耐電解質性のシートによって全面が覆われ
るため、冷却基板の側面に電解質が付着しても、冷却基
板への侵入を確実に防止することができる。

【００４０】さらに、請求項６に対応する発明では、上
記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、当
該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、第１
および第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面にそれぞれ
配置したセパレータと、第１および第２の冷却基板とそ
れぞれのセパレータとの間に配置した１枚の耐電解質性
シートとから構成し、１枚の耐電解質性シートの端部
は、第１または第２の冷却基板とセパレータとの接合部
内で突き合わせている。

【００４１】従って、請求項６に対応する発明の燃料電
池においては、以上のような手段を備えることにより、
冷却基板は、耐電解質性のシートによって全面が覆われ
るため、冷却基板の側面に電解質が付着しても、冷却基
板への侵入を確実に防止することができる。

【００４２】以上により、冷却板内部の伝熱管に腐食孔
が形成されることなく、長時間安定して燃料電池本体を
運転することができる。さらにまた、請求項７に対応す
る発明では、上記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させ
る伝熱管と、当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷
却基板と、第１および第２の冷却基板と伝熱管とを隔離
するための耐電解質性シートとを、第１および第２冷却
基板と伝熱管との間にそれぞれ挿入した構成としてい
る。

【００４３】従って、請求項７に対応する発明の燃料電
池においては、以上のような手段を備えることにより、
伝熱管は、耐電解質性シートによって覆われるため、冷
却基板に電解質が侵入しても、伝熱管に電解質が直接接
触することを確実に防止することができる。

【００４４】以上により、冷却板内部の伝熱管に腐食孔
が形成されることなく、長時間安定して燃料電池本体を
運転することができる。さらに、セパレータを不要とす
ることができる。

【００４５】一方、請求項８に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の
燃料電池において、上記第１および第２の冷却基板同
志、または第１および第２の冷却基板とセパレータと
を、耐電解質性シートの加圧熱融着によりそれぞれ接合
している。

【００４６】従って、請求項８に対応する発明の燃料電
池においては、以上のような手段を備えることにより、
耐電解質シートは、冷却基板またはセパレータに吸収さ
れて、第１および第２の冷却基板同志、または第１およ
び第２の冷却基板とセパレータとの密着性が向上し、電
子導電性を確保することができる。

【００４７】以上により、冷却板の電子導電性を犠牲に
することなしに、電解質が伝熱管に接触することによる
伝熱管での腐食孔の形成を防止することができ、長時間
安定して燃料電池本体を運転することができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。（第１の実施の形態）（請求項１対応）図１（ａ）は、本実施の形態による燃料電池における冷
却板の構成例を示す断面図であり（前記図１０（ｂ）に
おける冷却板の切断面Ａの断面図に相当）、図８乃至図
１１と同一要素には同一符号を付して示している。

【００４９】すなわち、図１（ａ）に示すように、本実
施の形態の冷却板１３は、内部に冷却媒体を循環させる
伝熱管２３と、伝熱管２３を挟持する第１および第２の
冷却基板２１，２２と、第１および第２の冷却基板２
１，２２の伝熱管２３と反対側の面にそれぞれ配置した
セパレータ１２と、第１および第２の冷却基板２１，２
２とそれぞれのセパレータ１２との間に配置したそれぞ
れの耐電解質性シート（例えば、ＰＦＡシートを使用）
２６とから構成し、それぞれの耐電解質性シート２６
は、第１および第２の冷却基板２１，２２の反応ガスに
接する側面をそれぞれ覆い、その端部を各冷却基板２
１，２２同志の接合部２４に挿入している。

【００５０】また、紙面前後の面については、図１
（ｂ）に斜視図を示すように、耐電解質性シート２６の
端部を接合部２４に挿入している。なお、図１（ｃ）に
斜視図を示すように、冷却板１３の側面１３ａで重ね合
わせて結着している。

【００５１】ここで、セパレータ１２は、耐電解質性シ
ート２６を介して、第１および第２の冷却基板２１，２
２にそれぞれ配置している。また、電気抵抗を低くする
ために、上記構成とした後に、摂氏３６０度（耐電解質
性シート２６が溶融する温度に相当）で１時間保持し、
それぞれの部材を加圧熱融着している。

【００５２】なお、本実施の形態では、耐電解質性のシ
ート２６を冷却板１３の側面１３ａで第１および第２の
冷却基板２１，２２に加圧熱融着していないが、加圧熱
融着するようにしてもよい。

【００５３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の冷却板１３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池に
おいては、冷却基板２１，２２は、耐電解質性シート２
６によって全面が覆われているため、冷却基板２１，２
２の側面に電解質が付着しても、冷却基板２１，２２へ
の侵入を確実に防止することができる。

【００５４】また、長時間運転によって、電解質がセパ
レータ１２を貫通しても、冷却基板２１，２２への電解
質の侵入を確実に防止することができる。これにより、
長時間運転しても、冷却板１３内部の伝熱管２３に腐食
孔が形成されることなく、長時間安定して燃料電池本体
を運転することができる。

【００５５】さて、実際に、上記構成の冷却板１３を燃
料電池本体に組み込み、２万時間運転を行なった。そし
て、運転中は、冷却板１３のトラブルは発生しなかっ
た。また、燃料電池スタック４の抵抗も、従来のものと
比較して同等程度であった。

【００５６】一方、運転終了後に分解調査を行ない、そ
の効果を評価した結果、耐電解質性シート２６には欠陥
等が発生しておらず、冷却基板２１，２２には電解質が
侵入していないことが確認できた。また、伝熱管２３に
は、腐食孔等が発生していなかった。

【００５７】比較例として、耐電解質性シート２６で冷
却基板２１，２２を覆わない冷却板１３について同様に
評価した結果、５０００時間程度の運転で、冷却基板２
１，２２には電解質が侵入し、伝熱管２３には電解質に
よる腐食と思われる孔が確認された。

【００５８】上述したように、本実施の形態の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
冷却板１３の電子導電性を犠牲にすることなしに、電解
質が伝熱管２３に接触することによる伝熱管２３での腐
食孔の形成を確実に防止することができ、長時間安定し
て燃料電池本体を運転することが可能となる。

【００５９】（第２の実施の形態）（請求項２対応）図２は、本実施の形態による燃料電池における冷却板の
構成例を示す断面図であり（前記図１０（ｂ）における
冷却板の切断面Ａの断面図に相当）、図１、図８乃至図
１１と同一要素には同一符号を付して示している。

【００６０】すなわち、図２に示すように、本実施の形
態の冷却板１３は、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管
２３と、伝熱管２３を挟持する第１および第２の冷却基
板２１，２２と、第１および第２の冷却基板２１，２２
の伝熱管２３と反対側の面にそれぞれ配置したセパレー
タ１２と、第１および第２の冷却基板２１，２２とそれ
ぞれのセパレータ１２との間に配置した１枚の耐電解質
性シート（例えば、ＰＦＡシートを使用）２６とから構
成し、１枚の耐電解質性シート２６は、第１および第２
の冷却基板２１，２２の反応ガスに接する側面を覆い、
その端部を各冷却基板２１，２２同志の接合部２４に挿
入している。

【００６１】なお、耐電解質性シート２６の端部を挿入
しない接合部２４には、冷却基板２１，２２の接合用と
して別の耐電解質性シート２７を挿入している。また、
紙面前後の面については、図１（ｂ）に斜視図を示すよ
うに、耐電解質性シート２６の端部を接合部２４に挿入
している。

【００６２】なお、図１（ｃ）に斜視図を示すように、
冷却板１３の側面１３ａで重ね合わせて結着している。
ここで、セパレータ１２は、耐電解質性シート２６を介
して、第１および第２の冷却基板２１，２２にそれぞれ
配置している。また、電気抵抗を低くするために、上記
構成とした後に、摂氏３６０度（耐電解質性シート２６
が溶融する温度に相当）で１時間保持し、それぞれの部
材を加圧熱融着している。

【００６３】なお、本実施の形態では、耐電解質性のシ
ート２６を冷却板１３の側面１３ａで第１および第２の
冷却基板２１，２２に加圧熱融着していないが、加圧熱
融着するようにしてもよい。

【００６４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の冷却板１３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池に
おいては、冷却基板２１，２２は、耐電解質性シート２
６によって全面が覆われているため、冷却基板２１，２
２の側面に電解質が付着しても、冷却基板２１，２２へ
の侵入を確実に防止することができる。

【００６５】また、長時間運転によって、電解質がセパ
レータ１２を貫通しても、冷却基板２１，２２への電解
質の侵入を確実に防止することができる。これにより、
長時間運転しても、冷却板１３内部の伝熱管２３に腐食
孔が形成されることなく、長時間安定して燃料電池本体
を運転することができる。

【００６６】さて、実際に、上記構成の冷却板１３を燃
料電池本体に組み込み、２万時間運転を行なった。そし
て、運転中は、冷却板１３のトラブルは発生しなかっ
た。また、燃料電池スタック４の抵抗も、従来のものと
比較して同等程度であった。

【００６７】一方、運転終了後に分解調査を行ない、そ
の効果を評価した結果、耐電解質性シート２６には欠陥
等が発生しておらず、冷却基板２１，２２には電解質が
侵入していないことが確認できた。また、伝熱管２３に
は、腐食孔等が発生していなかった。

【００６８】比較例として、耐電解質性シート２６で冷
却基板２１，２２を覆わない冷却板１３について同様に
評価した結果、５０００時間程度の運転で、冷却基板２
１，２２には電解質が侵入し、伝熱管２３には電解質に
よる腐食と思われる孔が確認された。

【００６９】上述したように、本実施の形態の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
冷却板１３の電子導電性を犠牲にすることなしに、電解
質が伝熱管２３に接触することによる伝熱管２３での腐
食孔の形成を確実に防止することができ、長時間安定し
て燃料電池本体を運転することが可能となる。

【００７０】（第３の実施の形態）（請求項３対応）図３は、本実施の形態による燃料電池における冷却板の
構成例を示す断面図であり（前記図１０（ｂ）における
冷却板の切断面Ａの断面図に相当）、図１、図２、図８
乃至図１１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【００７１】すなわち、図３に示すように、本実施の形
態の冷却板１３は、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管
２３と、伝熱管２３を挟持する第１および第２の冷却基
板２１，２２と、第１および第２の冷却基板２１，２２
の伝熱管２３と反対側の面にそれぞれ配置したセパレー
タ１２と、第１および第２の冷却基板２１，２２とそれ
ぞれのセパレータ１２との間に配置したそれぞれの耐電
解質性シート（例えば、ＰＦＡシートを使用）２６とか
ら構成し、それぞれの耐電解質性シート２６の端部は、
第１および第２の冷却基板２１，２２の反応ガスに接す
る側面で重なり合うようにして結着している。

【００７２】なお、耐電解質性シート２６の端部を挿入
しない接合部２４には、冷却基板２１，２２の接合用と
して別の耐電解質性シート２７を挿入している。また、
紙面前後の面については、図１（ｃ）に斜視図を示すよ
うに、冷却板１３の側面１３ａで重ね合わせて結着して
いる。

【００７３】ここで、セパレータ１２は、耐電解質性シ
ート２６を介して、第１および第２の冷却基板２１，２
２にそれぞれ配置している。また、電気抵抗を低くする
ために、上記構成とした後に、摂氏３６０度（耐電解質
性シート２６が溶融する温度に相当）で１時間保持し、
それぞれの部材を加圧熱融着している。

【００７４】なお、本実施の形態では、耐電解質性のシ
ート２６を冷却板１３の側面１３ａで第１および第２の
冷却基板２１，２２に加圧熱融着していないが、加圧熱
融着するようにしてもよい。

【００７５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の冷却板１３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池に
おいては、冷却基板２１，２２は、耐電解質性シート２
６によって全面が覆われているため、冷却基板２１，２
２の側面に電解質が付着しても、冷却基板２１，２２へ
の侵入を確実に防止することができる。

【００７６】また、長時間運転によって、電解質がセパ
レータ１２を貫通しても、冷却基板２１，２２への電解
質の侵入を確実に防止することができる。これにより、
長時間運転しても、冷却板１３内部の伝熱管２３に腐食
孔が形成されることなく、長時間安定して燃料電池本体
を運転することができる。

【００７７】さて、実際に、上記構成の冷却板１３を燃
料電池本体に組み込み、２万時間運転を行なった。そし
て、運転中は、冷却板１３のトラブルは発生しなかっ
た。また、燃料電池スタック４の抵抗も、従来のものと
比較して同等程度であった。

【００７８】一方、運転終了後に分解調査を行ない、そ
の効果を評価した結果、耐電解質性シート２６には欠陥
等が発生しておらず、冷却基板２１，２２には電解質が
侵入していないことが確認できた。また、伝熱管２３に
は、腐食孔等が発生していなかった。

【００７９】比較例として、耐電解質性シート２６で冷
却基板２１，２２を覆わない冷却板１３について同様に
評価した結果、５０００時間程度の運転で、冷却基板２
１，２２には電解質が侵入し、伝熱管２３には電解質に
よる腐食と思われる孔が確認された。

【００８０】上述したように、本実施の形態の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
冷却板１３の電子導電性を犠牲にすることなしに、電解
質が伝熱管２３に接触することによる伝熱管２３での腐
食孔の形成を確実に防止することができ、長時間安定し
て燃料電池本体を運転することが可能となる。

【００８１】（第４の実施の形態）（請求項４対応）図４は、本実施の形態による燃料電池における冷却板の
構成例を示す断面図であり（前記図１０（ｂ）における
冷却板の切断面Ａの断面図に相当）、図１乃至図３、図
８乃至図１１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【００８２】すなわち、図４に示すように、本実施の形
態の冷却板１３は、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管
２３と、伝熱管２３を挟持する第１および第２の冷却基
板２１，２２と、第１および第２の冷却基板２１，２２
の伝熱管２３と反対側の面にそれぞれ配置したセパレー
タ１２と、第１および第２の冷却基板２１，２２とそれ
ぞれのセパレータ１２との間に配置した１枚の耐電解質
性シート（例えば、ＰＦＡシートを使用）２６とから構
成し、１枚の耐電解質性シート２６の端部は、第１およ
び第２冷却基板２１，２２の反応ガスに接する側面で重
なり合うようにして結着している。

【００８３】なお、第１および第２冷却基板２１，２２
の接合部２４には、冷却基板２１，２２の接合用として
別の耐電解質性シート２７を挿入している。また、紙面
前後の面については、図１（ｃ）に斜視図を示すよう
に、冷却板１３の側面１３ａで重ね合わせて結着してい
る。

【００８４】ここで、セパレータ１２は、耐電解質性シ
ート２６を介して、第１および第２の冷却基板２１，２
２にそれぞれ配置している。また、電気抵抗を低くする
ために、上記構成とした後に、摂氏３６０度（耐電解質
性シート２６が溶融する温度に相当）で１時間保持し、
それぞれの部材を加圧熱融着している。

【００８５】なお、本実施の形態では、耐電解質性のシ
ート２６を冷却板１３の側面１３ａで第１および第２の
冷却基板２１，２２に加圧熱融着していないが、加圧熱
融着するようにしてもよい。

【００８６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の冷却板１３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池に
おいては、冷却基板２１，２２は、耐電解質性シート２
６によって全面が覆われているため、冷却基板２１，２
２の側面に電解質が付着しても、冷却基板２１，２２へ
の侵入を確実に防止することができる。

【００８７】また、長時間運転によって、電解質がセパ
レータ１２を貫通しても、冷却基板２１，２２への電解
質の侵入を確実に防止することができる。これにより、
長時間運転しても、冷却板１３内部の伝熱管２３に腐食
孔が形成されることなく、長時間安定して燃料電池本体
を運転することができる。

【００８８】さて、実際に、上記構成の冷却板１３を燃
料電池本体に組み込み、２万時間運転を行なった。そし
て、運転中は、冷却板１３のトラブルは発生しなかっ
た。また、燃料電池スタック４の抵抗も、従来のものと
比較して同等程度であった。

【００８９】一方、運転終了後に分解調査を行ない、そ
の効果を評価した結果、耐電解質性シート２６には欠陥
等が発生しておらず、冷却基板２１，２２には電解質が
侵入していないことが確認できた。また、伝熱管２３に
は、腐食孔等が発生していなかった。

【００９０】比較例として、耐電解質性シート２６で冷
却基板２１，２２を覆わない冷却板１３について同様に
評価した結果、５０００時間程度の運転で、冷却基板２
１，２２には電解質が侵入し、伝熱管２３には電解質に
よる腐食と思われる孔が確認された。

【００９１】上述したように、本実施の形態の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
冷却板１３の電子導電性を犠牲にすることなしに、電解
質が伝熱管２３に接触することによる伝熱管２３での腐
食孔の形成を確実に防止することができ、長時間安定し
て燃料電池本体を運転することが可能となる。

【００９２】（第５の実施の形態）（請求項５対応）図５は、本実施の形態による燃料電池における冷却板の
構成例を示す断面図であり（前記図１０（ｂ）における
冷却板の切断面Ａの断面図に相当）、図１乃至図４、図
８乃至図１１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【００９３】すなわち、図５に示すように、本実施の形
態の冷却板１３は、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管
２３と、伝熱管２３を挟持する第１および第２の冷却基
板２１，２２と、第１および第２の冷却基板２１，２２
の伝熱管２３と反対側の面にそれぞれ配置したセパレー
タ１２と、第１および第２の冷却基板２１，２２とそれ
ぞれのセパレータ１２との間に配置した２枚の耐電解質
性シート（例えば、ＰＦＡシートを使用）２６とから構
成し、２枚の耐電解質性シート２６の端部は、第１およ
び第２の冷却基板２１，２２とセパレータ１２との接合
部内でそれぞれ突き合わせている。

【００９４】なお、第１および第２冷却基板２１，２２
の接合部２４には、冷却基板２１，２２の接合用として
別の耐電解質性シート２７を挿入している。また、紙面
前後の面については、図１（ｃ）に斜視図を示すよう
に、冷却板１３の側面１３ａで重ね合わせて結着してい
る。

【００９５】ここで、セパレータ１２は、耐電解質性シ
ート２６を介して、第１および第２の冷却基板２１，２
２にそれぞれ配置している。また、電気抵抗を低くする
ために、上記構成とした後に、摂氏３６０度（耐電解質
性シート２６が溶融する温度に相当）で１時間保持し、
それぞれの部材を加圧熱融着している。

【００９６】なお、本実施の形態では、耐電解質性のシ
ート２６を冷却板１３の側面１３ａで第１および第２の
冷却基板２１，２２に加圧熱融着していないが、加圧熱
融着するようにしてもよい。

【００９７】次に、以上のように構成した本実施の形態
の冷却板１３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池に
おいては、冷却基板２１，２２は、耐電解質性シート２
６によって全面が覆われているため、冷却基板２１，２
２の側面に電解質が付着しても、冷却基板２１，２２へ
の侵入を確実に防止することができる。

【００９８】これにより、長時間運転しても、冷却板１
３内部の伝熱管２３に腐食孔が形成されることなく、長
時間安定して燃料電池本体を運転することができる。さ
て、実際に、上記構成の冷却板１３を燃料電池本体に組
み込み、２万時間運転を行なった。そして、運転中は、
冷却板１３のトラブルは発生しなかった。また、燃料電
池スタック４の抵抗も、従来のものと比較して同等程度
であった。

【００９９】一方、運転終了後に分解調査を行ない、そ
の効果を評価した結果、耐電解質性シート２６には欠陥
等が発生しておらず、冷却基板２１，２２には電解質が
侵入していないことが確認できた。また、伝熱管２３に
は、腐食孔等が発生していなかった。

【０１００】比較例として、耐電解質性シート２６で冷
却基板２１，２２を覆わない冷却板１３について同様に
評価した結果、５０００時間程度の運転で、冷却基板２
１，２２には電解質が侵入し、伝熱管２３には電解質に
よる腐食と思われる孔が確認された。

【０１０１】上述したように、本実施の形態の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
冷却板１３の電子導電性を犠牲にすることなしに、電解
質が伝熱管２３に接触することによる伝熱管２３での腐
食孔の形成を確実に防止することができ、長時間安定し
て燃料電池本体を運転することが可能となる。

【０１０２】（第６の実施の形態）（請求項６対応）図６は、本実施の形態による燃料電池における冷却板の
構成例を示す断面図であり（前記図１０（ｂ）における
冷却板の切断面Ａの断面図に相当）、図１乃至図５、図
８乃至図１１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０１０３】すなわち、図６に示すように、本実施の形
態の冷却板１３は、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管
２３と、伝熱管２３を挟持する第１および第２の冷却基
板２１，２２と、第１および第２の冷却基板２１，２２
の伝熱管２３と反対側の面にそれぞれ配置したセパレー
タ１２と、第１および第２の冷却基板２１，２２とそれ
ぞれのセパレータ１２との間に配置した１枚の耐電解質
性シート２６とから構成し、１枚の耐電解質性シートの
端部２６は、第１または第２の冷却基板２１または２２
とセパレータ１２との接合部内で突き合わせている。

【０１０４】なお、第１および第２冷却基板２１，２２
の接合部２４には、冷却基板２１，２２の接合用として
別の耐電解質性シート２７を挿入している。また、紙面
前後の面については、図１（ｃ）に斜視図を示すよう
に、冷却板１３の側面１３ａで重ね合わせて結着してい
る。

【０１０５】ここで、セパレータ１２は、耐電解質性シ
ート２６を介して、第１および第２の冷却基板２１，２
２にそれぞれ配置している。また、電気抵抗を低くする
ために、上記構成とした後に、摂氏３６０度（耐電解質
性シート２６が溶融する温度に相当）で１時間保持し、
それぞれの部材を加圧熱融着している。

【０１０６】なお、本実施の形態では、耐電解質性のシ
ート２６を冷却板１３の側面１３ａで第１および第２の
冷却基板２１，２２に加圧熱融着していないが、加圧熱
融着するようにしてもよい。

【０１０７】次に、以上のように構成した本実施の形態
の冷却板１３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池に
おいては、冷却基板２１，２２は、耐電解質性シート２
６によって全面が覆われるため、冷却基板２１，２２の
側面に電解質が付着しても、冷却基板２１，２２への侵
入を確実に防止することができる。

【０１０８】これにより、長時間運転しても、冷却板１
３内部の伝熱管２３に腐食孔が形成されることなく、長
時間安定して燃料電池本体を運転することができる。さ
て、実際に、上記構成の冷却板１３を燃料電池本体に組
み込み、２万時間運転を行なった。そして、運転中は、
冷却板１３のトラブルは発生しなかった。また、燃料電
池スタック４の抵抗も、従来のものと比較して同等程度
であった。

【０１０９】一方、運転終了後に分解調査を行ない、そ
の効果を評価した結果、耐電解質性シート２６には欠陥
等が発生しておらず、冷却基板２１，２２には電解質が
侵入していないことが確認できた。また、伝熱管２３に
は、腐食孔等が発生していなかった。

【０１１０】比較例として、耐電解質性シート２６で冷
却基板２１，２２を覆わない冷却板１３について同様に
評価した結果、５０００時間程度の運転で、冷却基板２
１，２２には電解質が侵入し、伝熱管２３には電解質に
よる腐食と思われる孔が確認された。

【０１１１】上述したように、本実施の形態の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
冷却板１３の電子導電性を犠牲にすることなしに、電解
質が伝熱管２３に接触することによる伝熱管２３での腐
食孔の形成を確実に防止することができ、長時間安定し
て燃料電池本体を運転することが可能となる。

【０１１２】（第７の実施の形態）（請求項７対応）図７は、本実施の形態による燃料電池における冷却板の
構成例を示す断面図であり（前記図１０（ｂ）における
冷却板の切断面Ａの断面図に相当）、図１乃至図６、図
８乃至図１１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０１１３】すなわち、図７に示すように、本実施の形
態の冷却板１３は、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管
２３と、伝熱管２３を挟持する第１および第２の冷却基
板２１，２２と、第１および第２の冷却基板２１，２２
と伝熱管２３とを隔離するための耐電解質性シート２６
とを、第１および第２冷却基板２１，２２と伝熱管２３
との間にそれぞれ挿入した構成としている。

【０１１４】ここで、電気抵抗を低くするために、上記
構成とした後に、摂氏３６０度（耐電解質性シート２６
が溶融する温度に相当）で１時間保持し、それぞれの部
材を加圧熱融着している。

【０１１５】この場合、２枚の耐電解質性シート２６は
お互いに溶融し、伝熱管２３全体を覆う構成となる。次
に、以上のように構成した本実施の形態の冷却板１３を
用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、伝熱
管２３は、耐電解質性シート２６によって覆われるた
め、冷却基板２１，２２に電解質が侵入しても、伝熱管
２３に電解質が直接接触することを確実に防止すること
ができる。

【０１１６】これにより、長時間運転しても、冷却板１
３内部の伝熱管２３に腐食孔が形成されることなく、長
時間安定して燃料電池本体を運転することができる。さ
て、実際に、上記構成の冷却板１３を燃料電池本体に組
み込み、２万時間運転を行なった。そして、運転中は、
冷却板１３のトラブルは発生しなかった。また、燃料電
池スタック４の抵抗も、従来のものと比較して同等程度
であった。

【０１１７】一方、運転終了後に分解調査を行ない、そ
の効果を評価した結果、冷却基板２１，２２には電解質
の侵入は確認されたが、耐電解質性シート２６に損傷は
認められず、伝熱管２３にも、腐食孔等が発生していな
かった。

【０１１８】比較例として、耐電解質性シート２６で冷
却基板２１，２２を覆わない冷却板１３について同様に
評価した結果、５０００時間程度の運転で、冷却基板２
１，２２には電解質が侵入し、伝熱管２３には電解質に
よる腐食と思われる孔が確認された。

【０１１９】上述したように、本実施の形態の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
冷却板１３の電子導電性を犠牲にすることなしに、電解
質が伝熱管２３に接触することによる伝熱管２３での腐
食孔の形成を確実に防止することができ、長時間安定し
て燃料電池本体を運転することが可能となる。

【０１２０】また、上記構成の冷却板１３では、セパレ
ータ１２が不要となり、材料および製造コストを大幅に
低減することも可能となる。（第８の実施の形態）（請求項８対応）すなわち、本実施の形態の冷却板１３は、前記第１乃至
第７の各実施の形態の構成の冷却板１３を、第１および
第２の冷却基板２１，２２同志、または第１および第２
の冷却基板２１，２２とセパレータ１２とを、耐電解質
性シートの加圧熱融着によりそれぞれ接合している。

【０１２１】具体的には、加熱プレスにて２０ｋｇ／ｃ
ｍ² の圧力をかけ、摂氏３５０度で１時間保持した。こ
れにより、各部材が耐電解質性シートで加熱融着され
た。また、加熱融着後の冷却板１３の面積抵抗は、従来
の冷却板１３の面積抵抗とほぼ等しかった。

【０１２２】次に、以上のように構成した本実施の形態
の冷却板１３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池に
おいては、耐電解質性シートは、冷却基板２１，２２ま
たはセパレータ１２に吸収され、冷却基板２１，２２同
志、または冷却基板２１，２２とセパレータ１２との密
着性が向上するため、電子導電性を確保することができ
る。

【０１２３】これにより、冷却板の電子導電性を犠牲に
することなしに、長時間運転しても、冷却板１３内部の
伝熱管２３に腐食孔が形成されることなく、長時間安定
して燃料電池本体を運転することができる。

【０１２４】上述したように、本実施の形態の冷却板１
３を用いた燃料電池本体を備えた燃料電池においては、
冷却板１３の電子導電性を犠牲にすることなしに、電解
質が伝熱管２３に接触することによる伝熱管２３での腐
食孔の形成を防止することができ、長期間安定して燃料
電池本体を運転することが可能となる。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、電解質を保持した
マトリックス層を挟んで燃料極と酸化剤極とを対向配置
し、燃料極の背面側に反応ガスである燃料ガスを供給す
ると共に、酸化剤極の背面側に反応ガスである酸化剤ガ
スを供給することにより起こる電気化学的反応を利用し
て、各電極間から電気エネルギーを取り出す単位電池を
構成し、かつ当該単位電池をセパレータまたは冷却板を
介して複数積層してなる燃料電池本体を備えて構成され
る燃料電池において、まず、請求項１に対応する発明に
よれば、上記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝
熱管と、当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基
板と、第１および第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面
にそれぞれ配置したセパレータと、第１および第２の冷
却基板とそれぞれのセパレータとの間に配置したそれぞ
れの耐電解質性シートとから構成し、それぞれの耐電解
質性シートは、第１および第２の冷却基板の反応ガスに
接する側面をそれぞれ覆い、その端部は各冷却基板同志
の接合部に挿入しているので、冷却板内部の伝熱管に腐
食孔が形成されることなく、長時間安定して運転を行な
うことが可能な燃料電池本体を備えた燃料電池が提供で
きる。

【０１２６】また、請求項２に対応する発明によれば、
上記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、第
１および第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面にそれぞ
れ配置したセパレータと、第１および第２の冷却基板と
それぞれのセパレータとの間に配置した１枚の耐電解質
性シートとから構成し、１枚の耐電解質性シートは、第
１および第２の冷却基板の反応ガスに接する側面を覆
い、その端部は各冷却基板同志の接合部に挿入している
ので、冷却板内部の伝熱管に腐食孔が形成されることな
く、長時間安定して運転を行なうことが可能な燃料電池
本体を備えた燃料電池が提供できる。

【０１２７】さらに、請求項３に対応する発明によれ
ば、上記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管
と、当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板
と、第１および第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面に
それぞれ配置したセパレータと、第１および第２の冷却
基板とそれぞれのセパレータとの間に配置したそれぞれ
の耐電解質性シートとから構成し、それぞれの耐電解質
性シートの端部は、第１および第２の冷却基板の反応ガ
スに接する側面で重なり合うようにして結着しているの
で、冷却板内部の伝熱管に腐食孔が形成されることな
く、長時間安定して運転を行なうことが可能な燃料電池
本体を備えた燃料電池が提供できる。

【０１２８】一方、請求項４に対応する発明によれば、
上記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、第
１および第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面にそれぞ
れ配置したセパレータと、第１および第２の冷却基板と
それぞれのセパレータとの間に配置した１枚の耐電解質
性シートとから構成し、１枚の耐電解質性シートの端部
は、第１および第２冷却基板の反応ガスに接する側面で
重なり合うようにして結着しているので、冷却板内部の
伝熱管に腐食孔が形成されることなく、長時間安定して
運転を行なうことが可能な燃料電池本体を備えた燃料電
池が提供できる。

【０１２９】また、請求項５に対応する発明によれば、
上記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、第
１および第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面にそれぞ
れ配置したセパレータと、第１および第２の冷却基板と
それぞれのセパレータとの間に配置した２枚の耐電解質
性シートとから構成し、２枚の耐電解質性シートの端部
は、第１および第２の冷却基板とセパレータとの接合部
内でそれぞれ突き合わせているので、冷却板内部の伝熱
管に腐食孔が形成されることなく、長時間安定して運転
を行なうことが可能な燃料電池本体を備えた燃料電池が
提供できる。

【０１３０】さらに、請求項６に対応する発明によれ
ば、上記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管
と、当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板
と、第１および第２の冷却基板の伝熱管と反対側の面に
それぞれ配置したセパレータと、第１および第２の冷却
基板とそれぞれのセパレータとの間に配置した１枚の耐
電解質性シートとから構成し、１枚の耐電解質性シート
の端部は、第１または第２の冷却基板とセパレータとの
接合部内で突き合わせているので、冷却板内部の伝熱管
に腐食孔が形成されることなく、長時間安定して運転を
行なうことが可能な燃料電池本体を備えた燃料電池が提
供できる。

【０１３１】さらにまた、請求項７に対応する発明によ
れば、上記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱
管と、当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板
と、第１および第２の冷却基板と伝熱管とを隔離するた
めの耐電解質性シートとを、第１および第２冷却基板と
伝熱管との間にそれぞれ挿入した構成としているので、
冷却板内部の伝熱管に腐食孔が形成されることなく、長
時間安定して運転を行なうことができ、しかもセパレー
タを不要とすることが可能な燃料電池本体を備えた燃料
電池が提供できる。

【０１３２】一方、請求項８に対応する発明によれば、
上記請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発
明の燃料電池において、上記第１および第２の冷却基板
同志、または第１および第２の冷却基板とセパレータと
を、耐電解質性シートの加圧熱融着によりそれぞれ接合
しているので、冷却板の電子導電性を犠牲にすることな
しに、電解質が伝熱管に接触することによる伝熱管での
腐食孔の形成を防止することができ、長時間安定して運
転を行なうことが可能な燃料電池本体を備えた燃料電池
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における冷却板の第１の
実施の形態を示す断面図および斜視図。

【図２】本発明による燃料電池における冷却板の第２の
実施の形態を示す断面図。

【図３】本発明による燃料電池における冷却板の第３の
実施の形態を示す断面図。

【図４】本発明による燃料電池における冷却板の第４の
実施の形態を示す断面図。

【図５】本発明による燃料電池における冷却板の第５の
実施の形態を示す断面図。

【図６】本発明による燃料電池における冷却板の第６の
実施の形態を示す断面図。

【図７】本発明による燃料電池における冷却板の第７の
実施の形態を示す断面図。

【図８】燃料電池本体の構成例を示す斜視図。

【図９】燃料電池スタックの基本的構成要素を示す斜視
図。

【図１０】従来の燃料電池に用いられる冷却板の一例お
よび他の例をそれぞれ示す斜視図および平面図。

【図１１】従来の燃料電池に用いられる冷却板の構成例
を示す斜視図。

【符号の説明】

１…積層体、２…締め付け板、３…締め付け板、４…燃料電池スタック、５…マニホールド（燃料ガス）、６…マニホールド（酸化剤ガス）、１１…単位電池、１２…セパレータ、１３…冷却板、１３ａ…冷却板の側面、１４…マトリックス層、１５…燃料極、１６…酸化剤極１７…触媒層、１８…溝（ガス供給通路）、２０…冷却基板、２１…第１の冷却基板、２２・・第２の冷却基板、２３…伝熱管、２４…冷却基板の接合部、２５…伝熱管保持溝、２６…耐電解質性シート、２７…冷却基板接着用耐電解質性シート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解質を保持したマトリックス層を挟ん
で燃料極と酸化剤極とを対向配置し、前記燃料極の背面
側に反応ガスである燃料ガスを供給すると共に、前記酸
化剤極の背面側に反応ガスである酸化剤ガスを供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、前記各電
極間から電気エネルギーを取り出す単位電池を構成し、
かつ当該単位電池をセパレータまたは冷却板を介して複
数積層してなる燃料電池本体を備えて構成される燃料電
池において、前記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、前
記第１および第２の冷却基板の前記伝熱管と反対側の面
にそれぞれ配置したセパレータと、前記第１および第２
の冷却基板と前記それぞれのセパレータとの間に配置し
たそれぞれの耐電解質性シートとから構成し、前記それぞれの耐電解質性シートは、前記第１および第
２の冷却基板の前記反応ガスに接する側面をそれぞれ覆
い、その端部は前記各冷却基板同志の接合部に挿入して
いることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】電解質を保持したマトリックス層を挟ん
で燃料極と酸化剤極とを対向配置し、前記燃料極の背面
側に反応ガスである燃料ガスを供給すると共に、前記酸
化剤極の背面側に反応ガスである酸化剤ガスを供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、前記各電
極間から電気エネルギーを取り出す単位電池を構成し、
かつ当該単位電池をセパレータまたは冷却板を介して複
数積層してなる燃料電池本体を備えて構成される燃料電
池において、前記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、前
記第１および第２の冷却基板の前記伝熱管と反対側の面
にそれぞれ配置したセパレータと、前記第１および第２
の冷却基板と前記それぞれのセパレータとの間に配置し
た１枚の耐電解質性シートとから構成し、前記１枚の耐電解質性シートは、前記第１および第２の
冷却基板の前記反応ガスに接する側面を覆い、その端部
は前記各冷却基板同志の接合部に挿入していることを特
徴とする燃料電池。
【請求項３】電解質を保持したマトリックス層を挟ん
で燃料極と酸化剤極とを対向配置し、前記燃料極の背面
側に反応ガスである燃料ガスを供給すると共に、前記酸
化剤極の背面側に反応ガスである酸化剤ガスを供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、前記各電
極間から電気エネルギーを取り出す単位電池を構成し、
かつ当該単位電池をセパレータまたは冷却板を介して複
数積層してなる燃料電池本体を備えて構成される燃料電
池において、前記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、前
記第１および第２の冷却基板の前記伝熱管と反対側の面
にそれぞれ配置したセパレータと、前記第１および第２
の冷却基板と前記それぞれのセパレータとの間に配置し
たそれぞれの耐電解質性シートとから構成し、前記それぞれの耐電解質性シートの端部は、前記第１お
よび第２の冷却基板の前記反応ガスに接する側面で重な
り合うようにして結着していることを特徴とする燃料電
池。
【請求項４】電解質を保持したマトリックス層を挟ん
で燃料極と酸化剤極とを対向配置し、前記燃料極の背面
側に反応ガスである燃料ガスを供給すると共に、前記酸
化剤極の背面側に反応ガスである酸化剤ガスを供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、前記各電
極間から電気エネルギーを取り出す単位電池を構成し、
かつ当該単位電池をセパレータまたは冷却板を介して複
数積層してなる燃料電池本体を備えて構成される燃料電
池において、前記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、前
記第１および第２の冷却基板の前記伝熱管と反対側の面
にそれぞれ配置したセパレータと、前記第１および第２
の冷却基板と前記それぞれのセパレータとの間に配置し
た１枚の耐電解質性シートとから構成し、前記１枚の耐電解質性シートの端部は、前記第１および
第２冷却基板の前記反応ガスに接する側面で重なり合う
ようにして結着していることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】電解質を保持したマトリックス層を挟ん
で燃料極と酸化剤極とを対向配置し、前記燃料極の背面
側に反応ガスである燃料ガスを供給すると共に、前記酸
化剤極の背面側に反応ガスである酸化剤ガスを供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、前記各電
極間から電気エネルギーを取り出す単位電池を構成し、
かつ当該単位電池をセパレータまたは冷却板を介して複
数積層してなる燃料電池本体を備えて構成される燃料電
池において、前記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、前
記第１および第２の冷却基板の前記伝熱管と反対側の面
にそれぞれ配置したセパレータと、前記第１および第２
の冷却基板と前記それぞれのセパレータとの間に配置し
た２枚の耐電解質性シートとから構成し、前記２枚の耐電解質性シートの端部は、前記第１および
第２の冷却基板と前記セパレータとの接合部内でそれぞ
れ突き合わせていることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】電解質を保持したマトリックス層を挟ん
で燃料極と酸化剤極とを対向配置し、前記燃料極の背面
側に反応ガスである燃料ガスを供給すると共に、前記酸
化剤極の背面側に反応ガスである酸化剤ガスを供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、前記各電
極間から電気エネルギーを取り出す単位電池を構成し、
かつ当該単位電池をセパレータまたは冷却板を介して複
数積層してなる燃料電池本体を備えて構成される燃料電
池において、前記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、前
記第１および第２の冷却基板の前記伝熱管と反対側の面
にそれぞれ配置したセパレータと、前記第１および第２
の冷却基板と前記それぞれのセパレータとの間に配置し
た１枚の耐電解質性シートとから構成し、前記１枚の耐電解質性シートの端部は、前記第１または
第２の冷却基板と前記セパレータとの接合部内で突き合
わせていることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】電解質を保持したマトリックス層を挟ん
で燃料極と酸化剤極とを対向配置し、前記燃料極の背面
側に反応ガスである燃料ガスを供給すると共に、前記酸
化剤極の背面側に反応ガスである酸化剤ガスを供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、前記各電
極間から電気エネルギーを取り出す単位電池を構成し、
かつ当該単位電池をセパレータまたは冷却板を介して複
数積層してなる燃料電池本体を備えて構成される燃料電
池において、前記冷却板を、内部に冷却媒体を循環させる伝熱管と、
当該伝熱管を挟持する第１および第２の冷却基板と、前
記第１および第２の冷却基板と前記伝熱管とを隔離する
ための耐電解質性シートとを、前記第１および第２冷却
基板と前記伝熱管との間にそれぞれ挿入した構成として
いることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】前記請求項１乃至請求項７のいずれか１
項に記載の燃料電池において、前記第１および第２の冷却基板同志、または前記第１お
よび第２の冷却基板と前記セパレータとを、前記耐電解
質性シートの加圧熱融着によりそれぞれ接合しているこ
とを特徴とする燃料電池。