JPH10233220A - 固体高分子型燃料電池 - Google Patents
固体高分子型燃料電池Info
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- JPH10233220A JPH10233220A JP9036222A JP3622297A JPH10233220A JP H10233220 A JPH10233220 A JP H10233220A JP 9036222 A JP9036222 A JP 9036222A JP 3622297 A JP3622297 A JP 3622297A JP H10233220 A JPH10233220 A JP H10233220A
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Abstract
れにより大幅なコストダウンとコンパクト化が可能とな
る固体高分子型燃料電池を提供する。 【解決手段】 アノードガス、カソードガスおよび冷却
水用の各内部マニホールド20aを有し、かつアノード
ガス6とカソードガス7を分離する機能を有する複数の
金属製セパレータ21、22と、セパレータ間に挟持さ
れた複数の膜/電解質接合体4とを備える。セパレータ
の少なくとも一部は内部に冷却水流路を有する冷却セパ
レータ22であり、その他は冷却水流路を有さない無冷
却セパレータ21である。冷却セパレータ22は、1枚
の平板25と、平板の両面にそれぞれ接合された1対の
プレスプレート23と、更にその両面に接合され中央部
に開口部を有する1対のマスクプレート24とからな
り、平板とプレスプレートの間に冷却水が流れるように
なっている。
Description
に関する。
olyte Fuel Cell:PEFC)は、図7の原理図に示すよ
うに、電解質にプロトン(H+ )導電性を有する高分子
膜1を用い、この膜の両側に薄い多孔質Pt触媒電極2
(アノードとカソード)を付けた構造を有する。それぞ
れの電極にH2 およびO2 を供給し、室温〜100℃前
後で動作させると、H2 はH2 極(アノード)でH+ に
酸化され、H+ は膜内を移動してO2 極(カソード)に
到達する。一方e- は外部回路を通って電気的な仕事を
したのち、O2 極に到達する。O2 極ではO2 が到達し
たH+ およびe-と反応してH2 Oに還元される。
は、セパレータ5の間に膜/電解質接合体4を挟んで1
つのセルが構成される。膜/電解質接合体4は、イオン
交換膜1の両面に、Pt黒又はPt担持カーボンからな
る多孔質電極2と、カーボンペーパあるいはカーボン布
からなる支持集電体3を配置したものである。また、セ
パレータ5は、両面にガスを流す溝を有し、かつ内部に
冷却水を流す溝を有する導電性の板である。なお図8の
例では内部の冷却溝は2枚のセパレータを接合して構成
されている。
に複数積層することによりスタック(積層電池)が構成
される。ガスや冷却水のシールは、ゴムシートやテフロ
ンシートを間に挟んで行うことが多いが、イオン交換膜
の弾性を利用して、膜自身でシールする場合もある。ま
た、スタックの両端には金属の集電板(図示せず)を配
置して外部電流取出し端子とし、さらに絶縁板を介して
締付板を配置し、全体をボルト等で締め付けて一体化す
る。
パレータには、主にカーボン板の両面にNC加工で溝加
工したものが従来用いられている。カーボン板には、焼
結カーボン板にフェノール樹脂を含浸したもの、樹脂モ
ールドカーボン板等が用いられる。しかし、PEFCの
製造コストの中で最も大きな比率を占めるのが、セパレ
ータの加工費であり、そのコストダウンが大きな課題と
なっていた。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、P
EFC用セパレータを安価に製作でき、これにより大幅
なコストダウンとコンパクト化が可能となる固体高分子
型燃料電池を提供することにある。
ドガス、カソードガスおよび冷却水用の各内部マニホー
ルドを有し、かつアノードガスとカソードガスを分離す
る機能を有する複数の金属製セパレータと、該セパレー
タ間に挟持された複数の膜/電解質接合体とを備え、前
記セパレータは、プレス加工により両面に流路が成形さ
れたプレスプレートを有し、該プレスプレートの両面に
異なる流体が流れるようになっている、ことを特徴とす
る固体高分子型燃料電池が提供される。
加工により成形されたプレスプレートを主要な構成部品
とする金属製セパレータを用いるので、従来のNC加工
やモールド加工と比較してPEFC用セパレータを安価
に製作でき、これにより固体高分子型燃料電池のコスト
ダウンとコンパクト化が可能となる。
セパレータの少なくとも一部は内部に冷却水流路を有す
る冷却セパレータであり、その他は冷却水流路を有さな
い無冷却セパレータである。また、無冷却セパレータ
は、1枚のプレスプレートと、該プレスプレートの両面
にそれぞれ接合され中央部に開口部を有する1対のマス
クプレートとからなり、冷却セパレータは、1枚の平板
と、該平板の両面にそれぞれ接合された1対のプレスプ
レートと、更にその両面に接合され中央部に開口部を有
する1対のマスクプレートとからなり、平板とプレスプ
レートの間に冷却水が流れるようになっている。
を最小限(好ましくは1つ)にすることができ、金型の
コストを大幅に低減することができる。
プレス加工により成形することが好ましい。これによ
り、プレスプレートのコストダウンと高精度化を同時に
達成することができる。
接合体は、セパレータの全面を覆う1枚のイオン交換膜
と、その両面にそれぞれ位置しマスクプレートの開口部
に整合する1対の多孔質電極と、更にその両面にそれぞ
れ位置し開口部のプレスプレートと接する1対の支持集
電体とからなる。この構成により、イオン交換膜自体を
セパレータ間のシール材として機能させることができ、
かつ支持集電体により多孔質電極を保持することができ
る。
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て使用する。図1は、本
発明による固体高分子型燃料電池の側面図である。この
図において、本発明の固体高分子型燃料電池10は、中
央に位置するセンターホルダ12と、その両側に位置す
る1対のスタック14と、更にその両側に位置する1対
のエンドホルダ16と、1対のエンドホルダ16を連結
する連結ロッド18とからなる。センターホルダ12、
スタック14及びエンドホルダ16の間にはそれぞれガ
スケット11が挟持され、それらの間をシールしてい
る。また、連結ロッド18の少なくとも一方には、ネジ
部が設けられ、このネジ部と螺合するナット19により
全体を所定の圧力で締付けて一体化する。この構成によ
り、アノードガス、カソードガスおよび冷却水は、セン
ターホルダ12から供給し、かつセンターホルダ12か
ら排出するようになっている。
解図である。この図に示すように、スタック14は、複
数の金属製セパレータ21、22と、このセパレータ間
に挟持された複数の膜/電解質接合体4とからなる。金
属製セパレータ21、22は、アノードガス6とカソー
ドガス7を分離する機能を有する。また、セパレータ2
1、22は、アノードガス6、カソードガス7および冷
却水8用の各内部マニホールド20aを有し、センター
ホルダ12(図1)から供給されたアノードガス6、カ
ソードガス7および冷却水8を各セルに供給するように
なっている。更に、各セパレータ21、22は、中央部
に開口部20b(凹部)を有し、膜/電解質接合体4の
一部がこの凹部20bに嵌まるようになっている。
なくとも一部は内部に冷却水流路を有する冷却セパレー
タ22であり、その他は冷却水流路を有さない無冷却セ
パレータ21である。
22の全面を覆う1枚のイオン交換膜1と、その両面に
それぞれ位置しセパレータの開口部20bに整合する1
対の多孔質電極2と、更にその両面にそれぞれ位置する
1対の支持集電体3とからなる。
り、図4はセパレータを構成するプレスプレートの正面
図である。すなわち、セパレータ21、22は、プレス
加工により両面に流路が成形されたプレスプレート23
を有し、このプレスプレート23の両面に異なる流体が
流れるようになっている。このプレスプレート23は、
1ショットプレス加工により成形することが好ましく、
これにより、プレスプレートのコストダウンと高精度化
を同時に達成することができる。
面図である。この図において、(A)〜(G)は、図3
のA〜Gの各断面図である。この図に示すように、無冷
却セパレータ21は、1枚のプレスプレート23と、プ
レスプレート23の両面にそれぞれ接合され中央部に開
口部20bを有する1対のマスクプレート24とからな
る。
り、プレスプレート23の両面に設けられた凹凸により
両面に流路が形成され、その表面に1対の多孔質電極2
と、1対の支持集電体3が位置し、反応部を形成してい
る。プレスプレート23の下側がアノード側A、上側が
カソード側Cであり、それぞれアノードガス6とカソー
ドガス7が流れるようになっている。
ある。矢印で示す外周部をレーザー等により接合するこ
とにより、アノードガス6とカソードガス7の外部への
洩れを防止することができる。図5(D)はカソードマ
ニホールド、(F)はアノードマニホールトである。こ
れらの図のように構成し、それぞれ矢印で示す個所を接
合することにより、カソードガス7、アノードガス6を
それぞれのセルのカソード側、アノード側に供給するこ
とができる。
ようにマスク部には多数のエンボスが設けられており、
このエンボスによりアノード側Aとカソード側Cにそれ
ぞれ流路を形成し、両面に異なる流体が流れるようにな
っている。図5(G)は、冷却水用のマニホールドであ
る。無冷却セパレータ21では、それぞれ矢印で示す個
所を接合することにより、冷却水8はアノード側、カソ
ード側のいずれにも流れずにそのまま通過するようにな
っている。
ある。この図において、(A)(D)(F)(G)は、
それぞれ冷却セパレータの場合の図3のA、D、F、G
の各断面図である。これらの図に示すように、冷却セパ
レータ22は、1枚の平板25と、平板25の両面にそ
れぞれ接合された1対のプレスプレート23と、更にそ
の両面に接合され中央部に開口部を有する1対のマスク
プレート24とからなる。この構成により、平板25と
プレスプレート23の間に冷却水8が流れるようになっ
ている。その他の構成は、中央に平板25がある点を除
き、図5の無冷却セパレータと同様である。
は、プレス加工により成形されたプレスプレート23を
主要な構成部品とする金属製セパレータ21、22を用
いるので、従来のNC加工やモールド加工と比較してP
EFC用セパレータを安価に製作でき、これにより固体
高分子型燃料電池のコストダウンとコンパクト化が可能
となる。
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。
燃料電池は、PEFC用セパレータを安価に製作でき、
これにより大幅なコストダウンとコンパクト化が可能と
なる等の優れた効果を有する。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 アノードガス、カソードガスおよび冷却
水用の各内部マニホールドを有し、かつアノードガスと
カソードガスを分離する機能を有する複数の金属製セパ
レータと、該セパレータ間に挟持された複数の膜/電解
質接合体とを備え、 前記セパレータは、プレス加工により両面に流路が成形
されたプレスプレートを有し、該プレスプレートの両面
に異なる流体が流れるようになっている、ことを特徴と
する固体高分子型燃料電池。 - 【請求項2】 前記セパレータの少なくとも一部は内部
に冷却水流路を有する冷却セパレータであり、その他は
冷却水流路を有さない無冷却セパレータであり、 無冷却セパレータは、1枚のプレスプレートと、該プレ
スプレートの両面にそれぞれ接合され中央部に開口部を
有する1対のマスクプレートとからなり、 冷却セパレータは、1枚の平板と、該平板の両面にそれ
ぞれ接合された1対のプレスプレートと、更にその両面
に接合され中央部に開口部を有する1対のマスクプレー
トとからなり、平板とプレスプレートの間に冷却水が流
れるようになっている、ことを特徴とする請求項1に記
載の固体高分子型燃料電池。 - 【請求項3】 前記プレスプレートは、1ショットプレ
ス加工により成形する、ことを特徴とする請求項1乃至
2に記載の固体高分子型燃料電池。 - 【請求項4】 前記膜/電解質接合体は、セパレータの
全面を覆う1枚のイオン交換膜と、その両面にそれぞれ
位置しマスクプレートの開口部に整合する1対の多孔質
電極と、更にその両面にそれぞれ位置し開口部のプレス
プレートと接する1対の支持集電体とからなる、ことを
特徴とする請求項1乃至3に記載の固体高分子型燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03622297A JP3829883B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 固体高分子型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03622297A JP3829883B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 固体高分子型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10233220A true JPH10233220A (ja) | 1998-09-02 |
| JP3829883B2 JP3829883B2 (ja) | 2006-10-04 |
Family
ID=12463758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03622297A Expired - Fee Related JP3829883B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 固体高分子型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3829883B2 (ja) |
Cited By (10)
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| US9821360B2 (en) | 2013-07-26 | 2017-11-21 | Mitsui High-Tec, Inc. | Apparatus and method for manufacturing thin uneven member |
-
1997
- 1997-02-20 JP JP03622297A patent/JP3829883B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3829883B2 (ja) | 2006-10-04 |
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