JPH10154519A - 燃料電池用セパレータ - Google Patents
燃料電池用セパレータInfo
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- JPH10154519A JPH10154519A JP8315091A JP31509196A JPH10154519A JP H10154519 A JPH10154519 A JP H10154519A JP 8315091 A JP8315091 A JP 8315091A JP 31509196 A JP31509196 A JP 31509196A JP H10154519 A JPH10154519 A JP H10154519A
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- anode
- fuel cell
- cathode
- cell separator
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0223—Composites
- H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造強度設計と流路設計とを独立して行うこ
とができ、アノード側とカソード側間の極間差圧を容易
に最適化することができる燃料電池用セパレータを提供
する。 【解決手段】 反応部に凹凸部２２ａを有するセンター
プレート２２と、センタープレートのカソード側に取り
付けられるコルゲート板２４とを備える。コルゲート板
２４は、上下面が連通しかつ内部をガスが流れるように
構成されており、これによりコルゲート板内部とこれと
センタープレートとの間とにカソード流路が構成され、
圧損をコルゲート板の厚さにより自由に設定することが
できる。
とができ、アノード側とカソード側間の極間差圧を容易
に最適化することができる燃料電池用セパレータを提供
する。 【解決手段】 反応部に凹凸部２２ａを有するセンター
プレート２２と、センタープレートのカソード側に取り
付けられるコルゲート板２４とを備える。コルゲート板
２４は、上下面が連通しかつ内部をガスが流れるように
構成されており、これによりコルゲート板内部とこれと
センタープレートとの間とにカソード流路が構成され、
圧損をコルゲート板の厚さにより自由に設定することが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶融炭酸塩型燃料電
池用のセパレータに関する。
池用のセパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池（図３Ａ）は、薄
い平板状の電解質板（タイル）１を燃料極（アノード）
２と空気極（カソード）３の平板状の電極で挟んだ単セ
ル４と、導電性のバイポーラプレート（セパレータ）５
とからなる。セパレータ５は、単セル１では電圧が低い
（０．８Ｖ程度）ため、これを多段に積層した電池とす
るために用いられる。積層した電池をスタックと呼ぶ。
い平板状の電解質板（タイル）１を燃料極（アノード）
２と空気極（カソード）３の平板状の電極で挟んだ単セ
ル４と、導電性のバイポーラプレート（セパレータ）５
とからなる。セパレータ５は、単セル１では電圧が低い
（０．８Ｖ程度）ため、これを多段に積層した電池とす
るために用いられる。積層した電池をスタックと呼ぶ。
【０００３】更に、スタック内の各セルにプロセスガス
を供給する手段として、図３Ｂに示すように、スタック
の側面から直接プロセスガスを供給する外部マニホール
ド方式（ａ）と、セパレータ自体に垂直な貫通マニホー
ルド８を備え、このマニホールドを介して各セルにプロ
セスガスを供給する内部マニホールド方式（ｂ）とがあ
る。
を供給する手段として、図３Ｂに示すように、スタック
の側面から直接プロセスガスを供給する外部マニホール
ド方式（ａ）と、セパレータ自体に垂直な貫通マニホー
ルド８を備え、このマニホールドを介して各セルにプロ
セスガスを供給する内部マニホールド方式（ｂ）とがあ
る。
【０００４】上述した燃料電池用セパレータは、アノ
ードガスとカソードガスを仕切る仕切板、各セルを接
続する電流コレクタ、各セルにアノードガスとカソー
ドガスをそれぞれ供給するガスマニホールド、等の複数
の機能をになっており、約７００℃以上の高温に耐え
る耐熱性、腐食性の高い溶融炭酸塩に耐える耐食性、
溶融した炭酸塩を含む電解質板（タイル）により、セ
パレータ間にウェットシールを形成する平面精度と柔軟
性、電池の内部抵抗を下げる低い電気抵抗、等が要求
される。
ードガスとカソードガスを仕切る仕切板、各セルを接
続する電流コレクタ、各セルにアノードガスとカソー
ドガスをそれぞれ供給するガスマニホールド、等の複数
の機能をになっており、約７００℃以上の高温に耐え
る耐熱性、腐食性の高い溶融炭酸塩に耐える耐食性、
溶融した炭酸塩を含む電解質板（タイル）により、セ
パレータ間にウェットシールを形成する平面精度と柔軟
性、電池の内部抵抗を下げる低い電気抵抗、等が要求
される。
【０００５】これらの要求を満たすため、燃料電池用セ
パレータは従来、精密な機械加工により製作されていた
が、発電コストの低減のために、流路部をコルゲート板
で構成したコルゲート型セパレータと、燃料電池用セパ
レータの各構成部品をプレス加工で成形したプレス型セ
パレータが、既に開発されている。
パレータは従来、精密な機械加工により製作されていた
が、発電コストの低減のために、流路部をコルゲート板
で構成したコルゲート型セパレータと、燃料電池用セパ
レータの各構成部品をプレス加工で成形したプレス型セ
パレータが、既に開発されている。
【０００６】コルゲート型セパレータは、中央の平板の
両面に、コルゲート板を張付けて流路を構成するため、
平面精度と柔軟性に富み大型化が容易である反面、コル
ゲート板の加工コスト及びセパレータの組立コストが高
く、安価に大量生産できない問題点がある。これに対し
て、プレス型セパレータは、両方の流路をプレス加工に
より一体に成形するため、加工コスト及び組立コストを
大幅に低減できる可能性が高い。このため、プレス加工
により大量生産が可能なプレス型セパレータが提案さ
れ、一部で既に実施されている（例えば、本願出願人に
よる特願平７−２１７５３８号、未公開）。
両面に、コルゲート板を張付けて流路を構成するため、
平面精度と柔軟性に富み大型化が容易である反面、コル
ゲート板の加工コスト及びセパレータの組立コストが高
く、安価に大量生産できない問題点がある。これに対し
て、プレス型セパレータは、両方の流路をプレス加工に
より一体に成形するため、加工コスト及び組立コストを
大幅に低減できる可能性が高い。このため、プレス加工
により大量生産が可能なプレス型セパレータが提案さ
れ、一部で既に実施されている（例えば、本願出願人に
よる特願平７−２１７５３８号、未公開）。
【０００７】特願平７−２１７５３８号のプレス型セパ
レータは、図４及び図５に示すように、３枚のプレス成
形品（センタープレート１３、マスクプレート１１及び
１５）と２枚の穴開板（コレクタ１２，１４）とからな
り、３枚のプレス成形品の周囲とマニホールド部を接合
して一体化する構造になっている。なお、図４で、８
ａ，８ｂは内部マニホールドである。
レータは、図４及び図５に示すように、３枚のプレス成
形品（センタープレート１３、マスクプレート１１及び
１５）と２枚の穴開板（コレクタ１２，１４）とからな
り、３枚のプレス成形品の周囲とマニホールド部を接合
して一体化する構造になっている。なお、図４で、８
ａ，８ｂは内部マニホールドである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図６は、このプレス型
セパレータの反応部の断面拡大図である。この図に示す
ように、プレス型セパレータでは、センタープレート１
３がアノードガスとカソードガスを仕切る仕切板として
機能し、センタープレート１３とコレクタ１２，１４の
間にそれぞれカソードガス流路とアノードガス流路が形
成される。
セパレータの反応部の断面拡大図である。この図に示す
ように、プレス型セパレータでは、センタープレート１
３がアノードガスとカソードガスを仕切る仕切板として
機能し、センタープレート１３とコレクタ１２，１４の
間にそれぞれカソードガス流路とアノードガス流路が形
成される。
【０００９】通常の燃料電池の運転（発電）状態におい
て、燃料電池のアノード側とカソード側では、ガス流量
が大きく異なり、カソード側はアノード側の５倍から１
０倍の流量が流れる。これに対して、図７に示すよう
に、センタープレート１３によるアノード側とカソード
側の流路断面積はほぼ同じか、或いはカソード側の流路
面積が若干大きくなるような流路形状となっている。こ
のため、燃料電池の運転状態において、スタック内でア
ノードガス及びカソードガスをセルを挟んで流すと、ア
ノード側の圧力損失に比べてカソード側の圧力損失が大
きく、アノード／カソード間に大きな差圧（極間差圧）
が発生する問題があった。
て、燃料電池のアノード側とカソード側では、ガス流量
が大きく異なり、カソード側はアノード側の５倍から１
０倍の流量が流れる。これに対して、図７に示すよう
に、センタープレート１３によるアノード側とカソード
側の流路断面積はほぼ同じか、或いはカソード側の流路
面積が若干大きくなるような流路形状となっている。こ
のため、燃料電池の運転状態において、スタック内でア
ノードガス及びカソードガスをセルを挟んで流すと、ア
ノード側の圧力損失に比べてカソード側の圧力損失が大
きく、アノード／カソード間に大きな差圧（極間差圧）
が発生する問題があった。
【００１０】この問題を解決するために、センタープレ
ートをカソード側が広くアノード側が狭い断面形状に変
更することが考えられるが、この断面形状の実現は現実
には非常に困難である。すなわち、アノード側とカソー
ド側は同一の流路高さを有するため、カソード側の流路
を大きくするためには、カソードコレクタの支持スパン
を大きくする必要がある。しかし、支持スパンを大きく
すると、それに対応してカソードコレクタを厚くして曲
げ剛性を高める必要が生じ、コレクタの製造コストが増
大するばかりか、セルの厚さが増し、スタックの全高が
増大してスタック全体が大型化し製造コストが増大する
ことになる。また、カソード側の支持スパンを大きくす
ると、その部分でのアノード側の反応がセンタープレー
トとの密着により阻害され、電池性能の低下をもたらす
おそれがある。更に、燃料電池は、電池の内部抵抗を下
げるために比較的高い面圧（例えば２〜３ｋｇ／ｃ
ｍ2 ）で締付けられるため、センタープレートは燃料電
池の運転温度（例えば約６５０℃〜７００℃）でこの面
圧に長期間耐える必要がある。
ートをカソード側が広くアノード側が狭い断面形状に変
更することが考えられるが、この断面形状の実現は現実
には非常に困難である。すなわち、アノード側とカソー
ド側は同一の流路高さを有するため、カソード側の流路
を大きくするためには、カソードコレクタの支持スパン
を大きくする必要がある。しかし、支持スパンを大きく
すると、それに対応してカソードコレクタを厚くして曲
げ剛性を高める必要が生じ、コレクタの製造コストが増
大するばかりか、セルの厚さが増し、スタックの全高が
増大してスタック全体が大型化し製造コストが増大する
ことになる。また、カソード側の支持スパンを大きくす
ると、その部分でのアノード側の反応がセンタープレー
トとの密着により阻害され、電池性能の低下をもたらす
おそれがある。更に、燃料電池は、電池の内部抵抗を下
げるために比較的高い面圧（例えば２〜３ｋｇ／ｃ
ｍ2 ）で締付けられるため、センタープレートは燃料電
池の運転温度（例えば約６５０℃〜７００℃）でこの面
圧に長期間耐える必要がある。
【００１１】これらの要望を満たすために、センタープ
レートの構造強度設計は綿密に行われており、燃料電池
の性能を保持し、かつコストの大幅な増大を回避するた
めには、アノード側とカソード側の流路断面積はほぼ同
じか、或いはカソード側の流路面積が若干大きくなる形
状とする必要がある。
レートの構造強度設計は綿密に行われており、燃料電池
の性能を保持し、かつコストの大幅な増大を回避するた
めには、アノード側とカソード側の流路断面積はほぼ同
じか、或いはカソード側の流路面積が若干大きくなる形
状とする必要がある。
【００１２】そこで、センタープレートの断面形状を大
幅に変更することなくこの問題を解決するため、本発明
の発明者等は、カソードガス流路を構成する集電板（コ
レクタ）にガスの流れ方向に長孔を設けて流路の一部を
構成するようにした燃料電池を創案し出願した（特開平
７−１９２７４０号公報）。この燃料電池により、集電
板の長穴を流路として積極的に活用し、カソード側流路
面積を実質的に拡大することができる。
幅に変更することなくこの問題を解決するため、本発明
の発明者等は、カソードガス流路を構成する集電板（コ
レクタ）にガスの流れ方向に長孔を設けて流路の一部を
構成するようにした燃料電池を創案し出願した（特開平
７−１９２７４０号公報）。この燃料電池により、集電
板の長穴を流路として積極的に活用し、カソード側流路
面積を実質的に拡大することができる。
【００１３】しかし、センタープレート流路部の高さ
（例えば３〜４ｍｍ）に対して集電板の厚さは薄い（例
えば０．５〜１．０ｍｍ）ため、集電板による流路面積
の拡大率は、最大でも２倍弱に過ぎない問題点があっ
た。また、集電板の厚さを更に増してこの拡大率を高め
ると、セパレータ厚さの増大，スタック全高の増大を招
き、スタック全体が大型化し製造コストが増大すること
になる。
（例えば３〜４ｍｍ）に対して集電板の厚さは薄い（例
えば０．５〜１．０ｍｍ）ため、集電板による流路面積
の拡大率は、最大でも２倍弱に過ぎない問題点があっ
た。また、集電板の厚さを更に増してこの拡大率を高め
ると、セパレータ厚さの増大，スタック全高の増大を招
き、スタック全体が大型化し製造コストが増大すること
になる。
【００１４】本発明は、かかる問題を解決するために創
案されたものである。すなわち本発明の目的は、セパレ
ータ厚さ及びスタック全高を大幅に増大させることな
く、アノード側とカソード側間の極間差圧を容易に最適
化することができる燃料電池用セパレータを提供するこ
とにある。また、本発明の別の目的は、アノード及びカ
ソードを電池性能を保持する最適の支持ピッチで保持し
かつ所定の面圧に耐えるようにセンタープレートの流路
形状を決定する構造強度設計と、アノード側とカソード
側の流路設計とを独立して行うことができる燃料電池用
セパレータを提供することにある。
案されたものである。すなわち本発明の目的は、セパレ
ータ厚さ及びスタック全高を大幅に増大させることな
く、アノード側とカソード側間の極間差圧を容易に最適
化することができる燃料電池用セパレータを提供するこ
とにある。また、本発明の別の目的は、アノード及びカ
ソードを電池性能を保持する最適の支持ピッチで保持し
かつ所定の面圧に耐えるようにセンタープレートの流路
形状を決定する構造強度設計と、アノード側とカソード
側の流路設計とを独立して行うことができる燃料電池用
セパレータを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、両面に
カソードとアノードがそれぞれ取り付けられ、電解質板
を間に挟んで交互に複数積層して燃料電池を構成する燃
料電池用セパレータであって、反応部に凹凸部を有する
センタープレートと、該センタープレートのカソード側
に取り付けられるコルゲート板とを備え、該コルゲート
板は、上下面が連通しかつ内部をガスが流れるように構
成されており、これによりコルゲート板内部とこれとセ
ンタープレートとの間とにカソード流路が構成される、
ことを特徴とする燃料電池用セパレータが提供される。
カソードとアノードがそれぞれ取り付けられ、電解質板
を間に挟んで交互に複数積層して燃料電池を構成する燃
料電池用セパレータであって、反応部に凹凸部を有する
センタープレートと、該センタープレートのカソード側
に取り付けられるコルゲート板とを備え、該コルゲート
板は、上下面が連通しかつ内部をガスが流れるように構
成されており、これによりコルゲート板内部とこれとセ
ンタープレートとの間とにカソード流路が構成される、
ことを特徴とする燃料電池用セパレータが提供される。
【００１６】この構成により、コルゲート板を単独に設
計・製作することができるので、センタープレートの構
造強度設計とコルゲート板を用いたカソード側の流路設
計とを独立して行うことができ、アノード側とカソード
側間の極間差圧を容易に最適化することができる。ま
た、これによりセンタープレートの凹凸部をアノードガ
スに適した低い高さに設定できるので、コルゲート板を
カソード側に用いても、セパレータ厚さ及びスタック全
高を十分小さくすることができる。
計・製作することができるので、センタープレートの構
造強度設計とコルゲート板を用いたカソード側の流路設
計とを独立して行うことができ、アノード側とカソード
側間の極間差圧を容易に最適化することができる。ま
た、これによりセンタープレートの凹凸部をアノードガ
スに適した低い高さに設定できるので、コルゲート板を
カソード側に用いても、セパレータ厚さ及びスタック全
高を十分小さくすることができる。
【００１７】また、センタープレートの凹凸部を波形に
することにより、プレス成形により容易に精度よく成形
することができる。
することにより、プレス成形により容易に精度よく成形
することができる。
【００１８】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
コルゲート板は、薄い金属板に切目を付けて折り曲げた
平板状部材であり、かつカソードを支持するように上下
面が平坦でありかつ十分小さい開口を有する。この構成
により、薄い板材（例えば０．１〜０．３ｍｍ程度）を
用いて、必要な厚さ（例えば１〜３ｍｍ程度）のコルゲ
ート板を自由に設計・製作でき、電流コレクタとして機
能を果たしながら、コルゲート内にカソードガスを低圧
損で流すことができる。
コルゲート板は、薄い金属板に切目を付けて折り曲げた
平板状部材であり、かつカソードを支持するように上下
面が平坦でありかつ十分小さい開口を有する。この構成
により、薄い板材（例えば０．１〜０．３ｍｍ程度）を
用いて、必要な厚さ（例えば１〜３ｍｍ程度）のコルゲ
ート板を自由に設計・製作でき、電流コレクタとして機
能を果たしながら、コルゲート内にカソードガスを低圧
損で流すことができる。
【００１９】更に、本発明の好ましい実施形態によれ
ば、前記センタープレートのコルゲート板と反対側に取
り付けられるアノードコレクタを備え、該アノードコレ
クタとセンタープレートとの間にアノード流路が構成さ
れ、センタープレートの凹凸部による流路高さは、アノ
ード流路がアノードガスを十分低い圧損で流せるように
設定されている。このアノードコレクタは細穴を有する
平板であるのがよい。この構成により、アノードを確実
に保持できると共に、センタープレートの凹凸部高さを
必要十分な高さに設定でき、セパレータ厚さ及びスタッ
ク全高を十分小さくすることができる。
ば、前記センタープレートのコルゲート板と反対側に取
り付けられるアノードコレクタを備え、該アノードコレ
クタとセンタープレートとの間にアノード流路が構成さ
れ、センタープレートの凹凸部による流路高さは、アノ
ード流路がアノードガスを十分低い圧損で流せるように
設定されている。このアノードコレクタは細穴を有する
平板であるのがよい。この構成により、アノードを確実
に保持できると共に、センタープレートの凹凸部高さを
必要十分な高さに設定でき、セパレータ厚さ及びスタッ
ク全高を十分小さくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるセパレータの反応部断面図で
ある。本発明の燃料電池用セパレータ２０は、両面にカ
ソード３とアノード２がそれぞれ取り付けられ、電解質
板１を間に挟んで交互に複数積層して燃料電池を構成す
るようになっている。従って、多数のセパレータ２０の
間に電解質板１を挟むことにより、多数のセルをセパレ
ータ２０を介して電気的に直列に接続することができ、
高電圧化することができる。なお、この図では、カソー
ド３を上面にアノード２を下面に取り付けているが、上
下を逆に設定してもよい。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるセパレータの反応部断面図で
ある。本発明の燃料電池用セパレータ２０は、両面にカ
ソード３とアノード２がそれぞれ取り付けられ、電解質
板１を間に挟んで交互に複数積層して燃料電池を構成す
るようになっている。従って、多数のセパレータ２０の
間に電解質板１を挟むことにより、多数のセルをセパレ
ータ２０を介して電気的に直列に接続することができ、
高電圧化することができる。なお、この図では、カソー
ド３を上面にアノード２を下面に取り付けているが、上
下を逆に設定してもよい。
【００２１】本発明のセパレータ２０は、反応部に凹凸
部２２ａを有するセンタープレート２２と、センタープ
レート２２のカソード側に取り付けられるコルゲート板
２４とを備えている。また、図１の実施形態では、セン
タープレート２２のコルゲート板２４と反対側に取り付
けられたアノードコレクタ２５を更に備えており、この
アノードコレクタ２５とセンタープレート２２との間に
アノード流路が構成されている。アノードコレクタ２５
はアノード２を保持するように十分小さい細穴を有する
平板であるのがよい。
部２２ａを有するセンタープレート２２と、センタープ
レート２２のカソード側に取り付けられるコルゲート板
２４とを備えている。また、図１の実施形態では、セン
タープレート２２のコルゲート板２４と反対側に取り付
けられたアノードコレクタ２５を更に備えており、この
アノードコレクタ２５とセンタープレート２２との間に
アノード流路が構成されている。アノードコレクタ２５
はアノード２を保持するように十分小さい細穴を有する
平板であるのがよい。
【００２２】センタープレート２２の凹凸部２２ａは、
図１に示すように、波形に成形されている。この波形
は、アノード側とカソード側の流路断面積がほぼ同じ
か、或いはカソード側の流路面積が若干大きくなる形状
とするのが好ましい。またセンタープレート２２の凹凸
部２２ａによる流路高さは、アノード流路がアノードガ
スを十分低い圧損で流せる範囲で十分小さく（低く）設
定されている。
図１に示すように、波形に成形されている。この波形
は、アノード側とカソード側の流路断面積がほぼ同じ
か、或いはカソード側の流路面積が若干大きくなる形状
とするのが好ましい。またセンタープレート２２の凹凸
部２２ａによる流路高さは、アノード流路がアノードガ
スを十分低い圧損で流せる範囲で十分小さく（低く）設
定されている。
【００２３】上述した構成により、センタープレート２
２の凹凸部をプレス成形により容易に精度よく成形する
ことができ、かつアノードを確実に保持できると共に、
センタープレートの凹凸部高さを必要十分な高さに設定
でき、セパレータ厚さ及びスタック全高を十分小さくす
ることができる。
２の凹凸部をプレス成形により容易に精度よく成形する
ことができ、かつアノードを確実に保持できると共に、
センタープレートの凹凸部高さを必要十分な高さに設定
でき、セパレータ厚さ及びスタック全高を十分小さくす
ることができる。
【００２４】図２は、コルゲート板とセンタープレート
の斜視図である。この図に示すように、コルゲート板２
４は、薄い金属板に切目を付けて折り曲げた平板状部材
であり、かつカソード３を支持するように上下面が平坦
でありかつ十分小さい開口を有している。この金属板
は、高い導電性と耐食性を有し、かつ約０．１〜０．３
ｍｍ程度の薄板であるのがよい。
の斜視図である。この図に示すように、コルゲート板２
４は、薄い金属板に切目を付けて折り曲げた平板状部材
であり、かつカソード３を支持するように上下面が平坦
でありかつ十分小さい開口を有している。この金属板
は、高い導電性と耐食性を有し、かつ約０．１〜０．３
ｍｍ程度の薄板であるのがよい。
【００２５】また、コルゲート板２４の厚さは、コルゲ
ート板２４の内部とこれとセンタープレート２２との間
をカソード流路として構成した場合に、カソード側の圧
損がアノード側とほぼ等しくなるように設定するのがよ
い。
ート板２４の内部とこれとセンタープレート２２との間
をカソード流路として構成した場合に、カソード側の圧
損がアノード側とほぼ等しくなるように設定するのがよ
い。
【００２６】上述した構成により、コルゲート板２４
を、上下面が連通しかつ内部をガスが流れるように構成
することができ、かつカソード３を支持するように上下
面を平坦にしかつ十分小さい開口を備えたコルゲート板
２４を折曲げ加工により、高精度かつ安価に製造するこ
とができる。また、薄い板材（例えば０．１〜０．３ｍ
ｍ程度）を用いて、必要な厚さ（例えば１〜３ｍｍ程
度）のコルゲート板２４を自由に設計・製作でき、電流
コレクタとして機能を果たしながら、コルゲート内にカ
ソードガスを低圧損で流すことができる。
を、上下面が連通しかつ内部をガスが流れるように構成
することができ、かつカソード３を支持するように上下
面を平坦にしかつ十分小さい開口を備えたコルゲート板
２４を折曲げ加工により、高精度かつ安価に製造するこ
とができる。また、薄い板材（例えば０．１〜０．３ｍ
ｍ程度）を用いて、必要な厚さ（例えば１〜３ｍｍ程
度）のコルゲート板２４を自由に設計・製作でき、電流
コレクタとして機能を果たしながら、コルゲート内にカ
ソードガスを低圧損で流すことができる。
【００２７】更にコルゲート板２４を単独に設計・製作
することができるので、センタープレート２２の構造強
度設計とコルゲート板２４を用いたカソード側の流路設
計とを独立して行うことができ、アノード側とカソード
側間の極間差圧を容易に最適化することができる。ま
た、これによりセンタープレート２２の凹凸部をアノー
ドガスに適した低い高さに設定できるので、コルゲート
板２４をカソード側に用いても、セパレータ厚さ及びス
タック全高を十分小さくすることができる。
することができるので、センタープレート２２の構造強
度設計とコルゲート板２４を用いたカソード側の流路設
計とを独立して行うことができ、アノード側とカソード
側間の極間差圧を容易に最適化することができる。ま
た、これによりセンタープレート２２の凹凸部をアノー
ドガスに適した低い高さに設定できるので、コルゲート
板２４をカソード側に用いても、セパレータ厚さ及びス
タック全高を十分小さくすることができる。
【００２８】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池用セ
パレータは、セパレータ厚さ及びスタック全高を大幅に
増大させることなく、アノード側とカソード側間の極間
差圧を容易に最適化することができ、かつアノード及び
カソードを電池性能を保持する最適の支持ピッチで保持
しかつ所定の面圧に耐えるようにセンタープレートの流
路形状を決定する構造強度設計と、アノード側とカソー
ド側の流路設計とを独立して行うことができる、等の優
れた効果を有する。
パレータは、セパレータ厚さ及びスタック全高を大幅に
増大させることなく、アノード側とカソード側間の極間
差圧を容易に最適化することができ、かつアノード及び
カソードを電池性能を保持する最適の支持ピッチで保持
しかつ所定の面圧に耐えるようにセンタープレートの流
路形状を決定する構造強度設計と、アノード側とカソー
ド側の流路設計とを独立して行うことができる、等の優
れた効果を有する。
【図１】本発明によるセパレータの反応部断面図であ
る。
る。
【図２】コルゲート板とセンタープレートの斜視図であ
る。
る。
【図３】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の説明図である。
【図４】先行出願にかかるセパレータの平面図である。
【図５】図４のセパレータの分解図である。
【図６】図４のセパレータの反応部断面図である。
１ 電解質板（タイル） ２ 燃料極（アノード） ３ 空気極（カソード） ４ 単セル ５ バイポーラプレート（セパレータ） ８ マニホールド ８ａ，８ｂ 内部マニホールド １０ セパレータ １１ カソードマスク １２ カソードコレクタ １３ センタープレート １４ アノードコレクタ １５ アノードマスク ２０ 燃料電池用セパレータ ２２ センタープレート ２２ａ 凹凸部 ２４ コルゲート板 ２５ アノードコレクタ
Claims (5)
- 【請求項１】 両面にカソードとアノードがそれぞれ取
り付けられ、電解質板を間に挟んで交互に複数積層して
燃料電池を構成する燃料電池用セパレータであって、 反応部に凹凸部を有するセンタープレートと、該センタ
ープレートのカソード側に取り付けられるコルゲート板
とを備え、該コルゲート板は、上下面が連通しかつ内部
をガスが流れるように構成されており、これによりコル
ゲート板内部とこれとセンタープレートとの間とにカソ
ード流路が構成される、ことを特徴とする燃料電池用セ
パレータ。 - 【請求項２】 前記コルゲート板は、薄い金属板に切目
を付けて折り曲げた平板状部材であり、かつカソードを
支持するように上下面が平坦でありかつ十分小さい開口
を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池
用セパレータ。 - 【請求項３】 前記センタープレートのコルゲート板と
反対側に取り付けられるアノードコレクタを備え、該ア
ノードコレクタとセンタープレートとの間にアノード流
路が構成され、センタープレートの凹凸部による流路高
さは、アノード流路がアノードガスを十分低い圧損で流
せるように設定されている、ことを特徴とする請求項１
又は２記載の燃料電池用セパレータ。 - 【請求項４】 アノードコレクタは細穴を有する平板で
ある、ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の燃料電
池用セパレータ。 - 【請求項５】 センタープレートの凹凸部は波形に成形
されている、ことを特徴とする請求項１乃至３記載の燃
料電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8315091A JPH10154519A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 燃料電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8315091A JPH10154519A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 燃料電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154519A true JPH10154519A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=18061308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8315091A Pending JPH10154519A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 燃料電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10154519A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100086A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2006164764A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US7687183B2 (en) | 2004-08-25 | 2010-03-30 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Electrochemical fuel cell elements having improved compression over channels |
| US8753784B2 (en) | 2006-12-29 | 2014-06-17 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Separator for molten carbonate fuel cell |
| CN114556642A (zh) * | 2019-10-28 | 2022-05-27 | 托普索公司 | 在阳极隔室和阴极隔室之间具有压差的固体氧化物电池堆 |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP8315091A patent/JPH10154519A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7687183B2 (en) | 2004-08-25 | 2010-03-30 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Electrochemical fuel cell elements having improved compression over channels |
| JP2006100086A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2006164764A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US8753784B2 (en) | 2006-12-29 | 2014-06-17 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Separator for molten carbonate fuel cell |
| CN114556642A (zh) * | 2019-10-28 | 2022-05-27 | 托普索公司 | 在阳极隔室和阴极隔室之间具有压差的固体氧化物电池堆 |
| US12288913B2 (en) | 2019-10-28 | 2025-04-29 | Topsoe A/S | Solid oxide cell stack with a pressure difference between anode and cathode compartments |
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