JPS5975567A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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Publication number
JPS5975567A
JPS5975567A JP57185137A JP18513782A JPS5975567A JP S5975567 A JPS5975567 A JP S5975567A JP 57185137 A JP57185137 A JP 57185137A JP 18513782 A JP18513782 A JP 18513782A JP S5975567 A JPS5975567 A JP S5975567A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell stack
manifold
seal
fuel cell
packing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57185137A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunari Ihara
井原 和成
Hiroshi Hayashi
宏 林
Mitsuru Kono
河野 満
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57185137A priority Critical patent/JPS5975567A/ja
Publication of JPS5975567A publication Critical patent/JPS5975567A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料電池に係シ、特にセルスタックとその外周
面に配置された反応ガス給排用マニホルドとの間のシー
ル部の改良に関する。
〔発明の技術的背景〕
従来燃料の有しているエネルギを直接電気エネルギに変
換する装置として燃料電池が知られている。との燃料電
池は通常電解質を挾んで1対の多孔質電極を配置すると
共に一方の電極の背面に水素等の気体燃料を接触させ、
他方の電極の背面には空気等の気体酸化剤を接触させて
、この時に起こる電気化学反応を利用して両電極間から
電気エネルギを取シ出すように構成したものである。
第1図、第2図は燃料電池の概略構成を示すもので、図
中1は素電池である。この素電池1は電解質として例え
ばリン酸(H,PO4)が含浸されたマトリクスを中央
にしてその両側に触媒が付加された炭素材よシなる2枚
の多孔質電極を配置して形成されている。そして、この
素電池の両電極の背面側にはインタコネクタ2が配置さ
れ、素電池1とインタコネクタ2との間に液体燃料及び
流体酸化剤の流路が形成されている。
このインクコネクタ2は、グラファイトと熱硬化性樹脂
との混合結着体よりなるリプ付きプレートである。そし
て、このような素電池1とインタコネクタ2を組合せた
もの全1つの単位電池とし、このような単位′電池が複
数個積層されている。そしてその上部、下部に集碗板3
が配置され、絶縁スペーサ4を介して締付板5が配置さ
れ締付金具等によりat付けて角柱形のセルスタック6
が構成されている。そしてこのセルスタック6の外周面
には流体流通口が設けられ、その外周四面にはテフロン
ゴムノ’?ツキン等の絶縁性シールパツキン7を介して
反応ガスを供給又は排出する金属製のマニホルド8が取
付ケラれている。これらのマニホルド8は、セルスタッ
ク6の外面面との間に反応ガス流路を形成しているもの
でアシ、シールパツキン7はマニホルド8内の気密性を
保持し、さらにセルスタック6とマニホルド8との間を
電気的に絶縁して安全性及び防食性を保持するためのも
のである。
第3図はマニホルド8の取付部を示すもので、マニホル
ド8の周縁部にはセルスタック6に対する取伺縁部9が
形成されている。また、この取付縁部9には、セルスタ
ック6に対向する面に1又は複数条(図では2条の場合
を例示している)の突起10がlし成され、その突起1
0をシールパツキン7に圧接させて気密性を商めるよう
にしている。
〔背景技術の問題点〕
セルスタック6の操作温贋は170℃〜200℃もの高
温になる。このときセルスタック6と金属製マニホルド
8とは材質の相違にょシ熱膨張係数も異なるので、セル
スタック6トシー/L/ノクツキン7との間、及びマニ
ホルド8とシールパツキン7との間では相互の熱膨張量
の差異により摺合するようになシ、そのときの接触摩擦
によりシールパツキンには型物等の劣化が生じるおそれ
があっ/1.。J、プこ’I’L;hカ川人彫り、用:
、:j才1 ’+15 fitノ、ともなるとセルスタ
ック6の高さが3 mはどもあるため、セルスタック6
とマニホルド8との高さ方向の熱膨張量の差が20〜4
0mにも達すると予想され、その結果、シールパツキン
7がマニホルド8の取付縁部から外れて気密性が損なわ
れてしまうおそれがあっプこ。
一方、マニホルド8内のJ、;/、応ガスがセルスタッ
ク6の内部に流入して酸化剤とm旧とが混合することの
ないように、セルスタック6の内部には窒素ガスが充填
され、しかもマニホルド内部よシ若干筒圧にして反応ガ
スの流入を防止するようにしている。従って、シールパ
ツキン7が劣化するとセルスタック6内の窒素ガスがマ
ニホルド8へ流出し、出方が低下したシシールノぞツキ
ンを交換しなければならない仙態となり、さらに燃料電
池の寿命短縮につながるおそれもあった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
その目的は、セルスタックとマニd<ルドとの間の気密
性を維持し、高性能かつ長寿命で信頼性の高い燃料電池
を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の燃料電池は、セルスタックの外周面とマニホル
ドの周縁部との間にテフロン系ノシールパッキンを二重
に重ねて介挿し、セルスタック及びマニホルドにはそれ
ぞれノ9ツキン位置ずれ防止用凹部又は凸部を設けて、
セルスタック側のシールパツキンとマニホルド側のシー
ルパツキンとの間でのみ摺合を生じさせるようにしたも
のでおる〇 〔発明の実施例〕 第4及び第5図は本発明の第1実施例を示すもので、図
中101は素電池、インクコネクタ等を複数積層して形
成された角柱状のセルスタックである。このセルスタッ
ク101の外周四面には、耐熱性、耐食性、°電気絶縁
性にすぐれ*無i状のテフロン系シールパツキン102
゜103が二重に重ねて配置され、これらのツヤ、ンキ
ン102,103を介して反応ガス給排用の全屈製マニ
ホルド104が配置i;¥−されて、燃1市、池が構成
されている。第5図はセルスタック101とマニホルド
104との間のシール部を示すもので、セルスタック1
01の外周面周端部には、シールパツキン102が接す
る部位に、パツキン位置ずれ防止用間P7E 1θ5が
無端状に設けられている。またセルスタック101に接
するシールパツキン102としては、柔軟性のある例え
ばスポンジ状又はマシュマロ状のものが使用され、この
シールパツキン102にはセルスタック101に接する
面に、上記凹部105に嵌合する係合突部106が予め
形成されている。
一方、マニホルド104の周縁部にはセルスタック10
1に対する取付縁部107が形成されている。そして取
付縁部107の、セルスタック101に対向する面にも
、シールパツキン103が接する部位に、ノクツキン位
置ずれ防止用凹部108が無端状に設けられ、マニホル
ド104に接するシール部クツキン103には、上記四
部10Bに嵌合する係合突部109が予め形成されてい
る。なお、マニホルド104に接するシールパツキン1
03としては、硬質のテフロン性ゴム又はテフロン板が
使用されている。
これは、マニホルド104が圧接した状態でマニホルド
104とセルスタック101内のインクコネクタとの間
に電気的な絶縁間隔を確保するとともに、温度変化に伴
ってシールパツキン103に対する圧縮力が変動しても
このシール・やツキン103に永久変形が生じにくくす
るためである。
以上の構成によれば、セルスタック101の外周面周端
部にノ々ツキン位置ずれ防止用凹部105が設けられ、
との凹部105内にシールパツキン102の係合突部1
06を嵌合させているので、セルスタック101の外周
面が素電池、インタコネクタ等の積層によって平滑面に
なっていないにも拘らずセルスタック101とシール・
ぐツキン102との間の気密性は高度に保持され、シー
ルパツキン102の位置ずれも生シナイ。マニホルド1
04とシール、・々ツキン103との関係についても同
様に気密1ユi二が保持され、位置ずれも防止される。
従ってセルスタック101とマニホルド104との熱膨
張量の差異によりシール部やツキン102゜103間で
摺合することになるが、両シール・ぐッキン102,1
θ3共テフロン系であるためその摺合けきわめて円滑に
行なわれる。そして両パツキン102 、103は互い
に密着し7た状態で摺合するので気密性が1βなわれる
ことなく、まして亀裂等の劣化が生じることはんい。1
だセルスタック101及びシールパツキン102ノ間、
マニホルド104及びシールパツキン103の間にもそ
れぞれ熱膨張量の差異があるが、これらの差異はシール
部<? ツキン102゜103の弾性によってそれぞれ
吸収されるので、問題はない。しかも熱膨張量に差異が
生じた結果、シールパツキン102,103はそれぞれ
セルスタック101、マニホルド104の各凹部105
,10Bの側面に強く押伺けられることになシ、却って
気密性が高められる効果が得られることになる。
なお本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えばマニホルド104に設けられる取付経部1070幅
はセルスタック10ノとマニホルド104の熱膨張量の
差に応じて適宜設定すればよい。すなわち大形燃料電池
では熱膨張量の差も大きく彦るので取付縁部107の幅
も広くする必要がある。第6図は取付縁部107の幅を
広くしだ本発明の第2実施例を示している。
またシールパツキン1021103間11Cfヘシ剤(
例えばパルフロンペースト・・・商品名)を塗布するこ
とにより、両1?ツキン102 、103間の接触抵抗
が軽減されて両パツキン102゜103を一層円滑に摺
合させることができる。
さらに前記第1.第2実施例においてセルスタック10
1、マニホルド104のそれぞ五に設けることとしたノ
4ツキン位置ずれ防止用凹部105.108をパツキン
位置ずれ防止用凸部としてもよい。この場合、シールパ
ツキン102゜10Bには位置ずれ防止用凸部に嵌合す
る凹部を形成するようにすればよいがシール/? ツキ
ンが柔軟性に富む場合は予め係合突部106゜109や
凹部を設けておかなくても、セルスタック101又はマ
ニホルド104に圧接することによって位置ずれ防止用
凹部又は凸部に容易になじませることができ、気密性を
保持することができる。また、パツキン位置ずれ防止用
凹部又は凸部はシールパツキン102,103が接する
部位に設けられるものであるが、必ずしも無端状である
必要はなく、例えばエンがス状の多数の凸部であっても
よいし、逆に多数の凹部であってもよい。
マタ、セルスタック101側のシールパツキン102及
びマニホルド104側のシールパツキン103をそれぞ
れ複数ずつとしてもよい。
この場合、パツキン位置ずれ防止用凹部又は凸部の数は
シールミ4ツキンの数と必ずしも一致させる必要はない
。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、セルスタックとマニホ
ルドとの間にテフロン系のシール部やッキンを二重に重
ねて介挿し、セルスタック及びマニホルドにはそれぞれ
74ツキン位置ずれ防止用四部又は凸部を設けたことに
よシ、セルスタック側のシールパツキンとマニホルド側
のシールパツキンとの間でのみ摺合を生じることにな如
、セルスタックとマニホルドとの間の気密性を、維持す
ることができ、高性能かつ長寿命で信頼性の高い燃料電
池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は従来例を示すもので、第1図は縦
断面図、第2図は平面図、第3図はセルスタックとマニ
ホルドとの間のシール部を示す横断面図、第4図及び第
5図は本発明の第1実施例を示すもので、第4図は燃料
電池の平面図、第5図はセルスタックとマニホルドとの
間のシール部を示す横断面図、−概6図は本発明の第2
実施例を示すセルスタックとマニホルドとの間のシール
部の横断面図である。 1・・・素電池、2・・・インタコネクタ、6 、10
1・・・セルスタック、7,102,103・・・シー
ルパツキン、8,104・・・マニホルド、105゜1
08・・・ノクツキン位置ずれ防止用四部。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第2図   
。 ( 第3凶 8 第4図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)素電池、インタコネクタ等を複数積層して形成さ
    れたセルスタックと、このセルスタックの外周面に配置
    されセルスタックの外周面との間に反応ガス流路を形成
    した反応ガス給排用マニホルドと、このマニホルドの周
    縁部と前記セルスタックの外周面との間に二重に重ねて
    介挿された無端状のテフロン系シールパツキンと、前記
    セルスタック及びマニホルドの各シールパツキンに接す
    る面に形成されたA?ツキン位置ずれ防止用凹部又は凸
    部とを具備することを特徴とする燃料電池。
  2. (2)  セルスタック側のシールパッキンヲ軟質、マ
    ニホルド側のシールノやツキンを硬質としたことを特徴
    とする特許請求の範囲第(1)項記載の燃料電池。
  3. (3)  セルスタック側のシールパツキン又ハマニホ
    ルド側のシールパツキンの少なくとも−・方を複数とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の燃
    料電池。
  4. (4)  シールパツキンにはパツキン位置ずれ防止用
    凹部又は凸部に嵌合する部分が予め形成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の燃料電池
    。
  5. (5) シール・ぐツキンをその柔軟性によってパツキ
    ン位置ずれ防止用凹部又は凸部に々じませることを特徴
    とする特許請求の範囲第(1)項記載の燃料電池。
  6. (6)  パツキン位置ずれ防止用四部又は凸部はセル
    スタック及びマニホルドの各シール面ニ沿って無端状に
    設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第(1
    )項記載の燃料電池。
  7. (7)パツキン位置ずれ防止用凹部又は凸部は複数設け
    られていることを特徴とする特許請求の範囲第(6)項
    記載の燃料電池
JP57185137A 1982-10-21 1982-10-21 燃料電池 Pending JPS5975567A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61162951U (ja) * 1985-03-29 1986-10-08
JPS61199874U (ja) * 1985-06-04 1986-12-13

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61162951U (ja) * 1985-03-29 1986-10-08
JPS61199874U (ja) * 1985-06-04 1986-12-13

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