JPH1167242A - 燃料電池用セパレータ - Google Patents

燃料電池用セパレータ

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JPH1167242A
JPH1167242A JP9226709A JP22670997A JPH1167242A JP H1167242 A JPH1167242 A JP H1167242A JP 9226709 A JP9226709 A JP 9226709A JP 22670997 A JP22670997 A JP 22670997A JP H1167242 A JPH1167242 A JP H1167242A
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JP
Japan
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cathode
anode
center plate
mask
gas
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Pending
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JP9226709A
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English (en)
Inventor
Hajime Saito
一 斉藤
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1167242A publication Critical patent/JPH1167242A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
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    • HELECTRICITY
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    • YGENERAL 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要なプレス成形品の種類を更に減らし、か
つ接合部分を少なくして、製造コストを更に低減するこ
とができる燃料電池用セパレータを提供する。 【解決手段】 カソードマスク11、カソードコレクタ
12、センタープレート13、及びアノードコレクタ1
4を構成部品とし、これらが順次積層され、それぞれ同
一位置にカソードガス用貫通孔16とアノードガス用貫
通孔17を有する。カソードマスクは、中央部にカソー
ドを収容する開口11aを有し、カソードコレクタとア
ノードコレクタは、少なくともこの開口に対応する位置
に多数の貫通孔を有する。センタープレートは、アーノ
ド及びカソードを支持する複数の電極凹凸部13aを有
する。更に、センタープレートとカソードマスクの外周
部と、センタープレート及びカソードマスクのアノード
ガス用貫通孔の内縁部と、センタープレート及びカソー
ドマスクのカソードガス用貫通孔の中央内縁部とが、そ
れぞれ互いに気密に連結され、外部リークと内部リーク
を防止している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料
電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4A)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4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6内の各セルにプロセスガ
スを供給する手段として、図4B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、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し、かつコストダウン
を図るために、従来の精密機械加工に代えて、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、各
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】
【発明が解決しようとする課題】コルゲート型セパレー
タは、中央の平板の両面に、コルゲート板を張り付けて
流路を構成するため、平面精度と柔軟性に富み大型化が
容易である利点がある。しかしその反面、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。
【0007】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、プレス加工により量産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開平9−63599号)。このプレ
ス型セパレータは、3枚のプレス成形品(センタープレ
ート、カソードマスクプレート、アノードマスクプレー
ト)と2枚の穴開板(カソードコレクタ、アノードコレ
クタ)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た。
【0008】しかし、上述したプレス型セパレータであ
っても、3枚のプレス成形品が必要であり、かつ接合部
分が多く、結果として、製造コストが依然として高い問
題点がある。
【0009】本発明はかかる問題点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、必要
なプレス成形品の種類を更に減らし、かつ接合部分を少
なくして、製造コストを更に低減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。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、それぞ
れほぼ矩形平板状のカソードマスク、カソードコレク
タ、センタープレート、及びアノードコレクタを構成部
品とし、これらが順次積層された燃料電池用セパレータ
であって、各構成部品は、それぞれ同一位置にカソード
ガス用貫通孔とアノードガス用貫通孔を有し、カソード
マスクは、中央部にカソードを収容する開口を有し、カ
ソードコレクタとアノードコレクタは、少なくとも前記
開口に対応する位置に多数の貫通孔を有し、センタープ
レートは、アーノド及びカソードを支持する複数の電極
凹凸部を有し、センタープレートとカソードマスクの外
周部と、センタープレート及びカソードマスクのアノー
ドガス用貫通孔の内縁部と、センタープレート及びカソ
ードマスクのカソードガス用貫通孔の中央内縁部とが、
それぞれ互いに気密に連結されている、ことを特徴とす
る燃料電池用セパレータが提供される。
【0011】上記本発明の構成によれば、それぞれほぼ
矩形平板状のカソードマスク、カソードコレクタ、セン
タープレート、及びアノードコレクタの4枚の構成部品
を溶接等で連結するだけで、セパレータを完成させるこ
とができ、組立に要する費用と時間を大幅に削減するこ
とができる。また、電極凹凸部を有するセンタープレー
トは、可撓性の高い薄板をプレス加工することにより容
易に成形することができるので、柔軟性を保持し、平面
精度を高めることができ、かつ生産性が高く大量生産が
可能で大幅なコストダウンができる。
【0012】更に、センタープレートとカソードマスク
の外周部と、センタープレート及びカソードマスクのア
ノードガス用貫通孔の内縁部と、センタープレート及び
カソードマスクのカソードガス用貫通孔の中央内縁部と
が、それぞれ互いに気密に連結されているので、アノー
ドガスとカソードガスの混合を防止しながら、アノード
及びカソードにそれぞれアノードガスとカソードガスを
供給することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、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、本発明による燃料電池用セパレータのカソ
ード側平面図であり、図2は、図1のD部のセンタープ
レートの部分図である。図1及び図2に示すように、本
発明の燃料電池用セパレータ10は、複数の内部マニホ
ールドを有する平行流用のセパレータであり、それぞれ
ほぼ矩形平板状のカソードマスク11、カソードコレク
タ12、センタープレート13、及びアノードコレクタ
14を構成部品とし、これらが順次積層されて構成され
ている。また各構成部品は、それぞれ同一位置にカソー
ドガス用貫通孔16とアノードガス用貫通孔17を有す
る。
【0014】カソードマスク11は、中央部にカソード
を収容する開口11aを有する。また、カソードコレク
タ12とアノードコレクタ14は、少なくとも開口11
aに対応する位置に多数の貫通孔を有する。また、セン
タープレート13は、アーノド及びカソードを支持する
複数の電極凹凸部13aを有し、図2において、表面に
カソードガス、裏面にアノードガスを流すようになって
いる。
【0015】図3は、図1のE断面図(A)、F断面図
(B)及びG断面図(C)である。図3(A)に示すよ
うに、センタープレート13とカソードマスク11の外
周部とは溶接により互いに気密に接合され、セパレータ
内のガスが外部にリークしないようになっている。ま
た、図3(B)に示すように、アノードマニホールドに
おいて、センタープレート13及びカソードマスク11
のアノードガス用貫通孔17の内縁部が、溶接により互
いに気密に連結されており、アノードマニホールドを垂
直に流れるアノードガスが各セパレータにおいてカソー
ド側には流れず、電極凹凸部13aのアーノド側にのみ
流れるようになっている。更に、図3(C)に示すよう
に、カソードマニホールドにおいてセンタープレート1
3及びカソードマスク11のカソードガス用貫通孔16
の中央内縁部とが、溶接により互いに気密に連結されて
おり、カソードマニホールドを垂直に流れるカソードガ
スが各セパレータにおいてアノード側には流れず、電極
凹凸部13aのカソード側にのみ流れるようになってい
る。
【0016】上述した本発明の構成によれば、それぞれ
ほぼ矩形平板状のカソードマスク、11、カソードコレ
クタ12、センタープレート13、及びアノードコレク
タ14の4枚の構成部品を溶接等で連結するだけで、セ
パレータを完成させることができ、組み立てに要する費
用と時間を大幅に削減することができる。また、電極凹
凸部13aを有するセンタープレート13は、可撓性の
高い薄板をプレス加工することにより容易に成形するこ
とができるので、柔軟性を保持し、平面精度を高めるこ
とができ、かつ生産性が高く大量生産が可能で大幅なコ
ストダウンができる。
【0017】更に、センタープレート13とカソードマ
スク11の外周部と、センタープレート13及びカソー
ドマスク11のアノードガス用貫通孔17の内縁部と、
センタープレート13及びカソードマスク11のカソー
ドガス用貫通孔16の中央内縁部とが、それぞれ互いに
気密に連結されてるので、アノードガスとカソードガス
の混合を防止しながら、アノード及びカソードにそれぞ
れアノードガスとカソードガスを供給することができ
る。
【0018】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。
【0019】
【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、必要なプレス成形品の種類を更に減らし、
かつ接合部分を少なくして、製造コストを更に低減する
ことができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による燃料電池用セパレータのカソード
側平面図である。
【図2】図1のD部のセンタープレートの部分図であ
る。
【図3】図1のE、F、Gにおける断面図である。
【図4】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の説明図である。
【符号の説明】
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) 6 スタック 8 内部マニホールド 10 セパレータ 11 カソードマスク 11a 開口 12 カソードコレクタ 13 センタープレート 13a 電極凹凸部 14 アノードコレクタ 16 カソードガス用貫通孔 17 アノードガス用貫通孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれほぼ矩形平板状のカソードマス
    ク、カソードコレクタ、センタープレート、及びアノー
    ドコレクタを構成部品とし、これらが順次積層された燃
    料電池用セパレータであって、各構成部品は、それぞれ
    同一位置にカソードガス用貫通孔とアノードガス用貫通
    孔を有し、 カソードマスクは、中央部にカソードを収容する開口を
    有し、カソードコレクタとアノードコレクタは、少なく
    とも前記開口に対応する位置に多数の貫通孔を有し、 センタープレートは、アーノド及びカソードを支持する
    複数の電極凹凸部を有し、 センタープレートとカソードマスクの外周部と、センタ
    ープレート及びカソードマスクのアノードガス用貫通孔
    の内縁部と、センタープレート及びカソードマスクのカ
    ソードガス用貫通孔の中央内縁部とが、それぞれ互いに
    気密に連結されている、ことを特徴とする燃料電池用セ
    パレータ。
JP9226709A 1997-08-22 1997-08-22 燃料電池用セパレータ Pending JPH1167242A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671426B1 (ko) * 2005-12-26 2007-01-19 재단법인 포항산업과학연구원 연료전지용 분리판
KR100728833B1 (ko) 2005-12-26 2007-06-15 재단법인 포항산업과학연구원 연료전지용 분리판
US8753784B2 (en) 2006-12-29 2014-06-17 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Separator for molten carbonate fuel cell

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671426B1 (ko) * 2005-12-26 2007-01-19 재단법인 포항산업과학연구원 연료전지용 분리판
KR100728833B1 (ko) 2005-12-26 2007-06-15 재단법인 포항산업과학연구원 연료전지용 분리판
US8753784B2 (en) 2006-12-29 2014-06-17 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Separator for molten carbonate fuel cell

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