JPS5975578A - 積層形燃料電池 - Google Patents

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】 この発明は積層形燃料電池の位置決めに関する。

従来積層形矯料電池としては第１図に示すものがあった
。第１図において、（１）はガス分外板、（２）は酸化
剤電極、（３）は電解質マトリックス、（４）は燃料電
極であす、　（２ａ）、（４ａ）はそれぞれ酸化剤電極
（２）および燃料電極（４）の周辺部に設けられたパツ
キンまたはウェットシールで上記両電極［２１、ｔ４１
の１部である。酸化剤電極（２１、電解質マトリックス
（３）および燃料電極（４）で単電池（５）を形成する
。反応ガスを供給するためにガス分離板（１）または酸
化剤電極（２）と燃料電極（４）にガス供給溝が設けら
れているが、ここでは簡単のために省略する。また単電
池（５）とガス分離−板（１）とで燃料電池の１積層単
位を構成し、これを１セルといい、数セルごとに冷却板
（図示せず）が押入される。積層はガス分離板（１）と
単電池（５）を交互に積み重ねることによって行なわれ
、所定の積層数に達すると積層方向に平行な４面に反応
ガスの供給および排出機構（以、−両機構を合せてマニ
ホールドと呼ぶ）を取り付け、電気系統の配線などを終
えた後、圧力容器などに収納して運転する。なお電解質
は積層以前又は積層途中でマトリックスに塗布される場
合が多いが。

ｌｔ’１ｌｌｌｉ（７）後、ｂカるべき電解質補給機構
を用いてマトリックスに注入される場合もある。

次に動作について説明する。反応ガスのマニホールドを
通じて反応ガスの供給を行なうと単電池（５）に電力が
生じる。単電池（１）は導電性を有するガス分離板（１
）および冷却板によって直列に接続されており、単電池
（１）ｌこ生じた電流は積層体の両端に設けられた集電
板（図示せず）に集められ、しかるべき電気系統の配線
を通じて取り出される。積層形燃料電池は一般に全系を
高圧にして運転されるため圧力容器に収められる。また
反応ガスのマニホールドは燃料ガスと酸化剤とが混合す
るのを防ぐ働きもしており、このためマニホールドと積
層体との接触部分は極めて商い気密性を要する。

従ってマニホールドと接触するガス分離板（υと単電池
（５〕の積層端面ば、積層する際に細心の注意をもって
揃えておかなければならない。従歇この作業は、積層作
業者の勘と技術に依存する部分が多かった。

従来の積層形燃料電池は以上のように構成されテイルノ
で、数十、数百も積層する場合には、ガス分離板と単電
池の積層端面に不揮１が生じやすく、また積層した後も
、積層体を移動する際にガス分離板と単電池がずれる可
能性があった。このためマニホールドを取り付ける際に
、積層体とマニホールドの間に隙間ができ１反応ガスが
外部に漏れる恐れがあった。また積層の際の積層端面を
揃える作業は細心の注意を要し、このため作業能率を著
しく低下させるなどの欠点があった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、単電池とガス分削析またはθ動板
の間に両者の位置決め用係止部を設けることにより、ｆ
ｖ５単に積層端面の揃った積層体を形成することを目的
としている。

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第２
図はガス分離板（１）を積層方向から見た平面図である
。（６）はガス分離板（１）端部に設けた凹部であり、
冷却板の場合にもこれと同様に凹部を設ける。単電池（
５）にはガス分離板（１）の凹部（６）に対応する部分
に貫通孔を設ける。第３図、第４図は２セル積層した状
態を、２箇所の位置決め用係止部を通り積層方向に平行
な面で切断して示した断面図である。第８図は積層直後
の状態を示しており。

第ζ図は積層方向に所定の圧力をかけた状態（運転時の
状態）を示している。図において（７月よ位置決め部材
である。位置決め部材（７）を円柱状とし。

その径は単電池（５）に設けた貫通孔よりも小さいもの
とし、その長さは単電池（５〕の貫通孔の長さと凹部（
６）の深さを加えたものより長いものとする。その具体
的な径と長さは第４図のように所定の面圧をかけた状態
において、単電池（５）の貫通孔と位置決め部材（７ン
との間に隙間が生じない状態を理想として定める。第５
図、第６図はそれぞれ第３図、第４図の位置決め用係止
部付近を拡大したもので、面圧をかけることによる位置
決め部材（７〕の伸縮の様子を示したものである。第５
図は加圧前、第６図は加圧後を表わしている。この実施
例においては位置決め用係止部は、ガス分離板（１０ま
たは冷却板）に設けた凹部（６〕と、単電池（５）に設
けた貫通孔（１０と、凹部（６）と貫通孔０１とにまた
がる位置決め部材（７ンとにより構成されている。

次にこの発明による他の実施例を図をもとに説明する。

第７図、第８図はこの発明による他の実施例を示したも
ので、第５図、第６図と石（様に位置決め用係止部の付
近を拡大したものである。第７図は加圧前、第８図は加
圧後を表わしている。

この実施例においては、ガス分離板（１）　（ｔたは冷
却板）に設けた凹部（６）と円柱形の位置決め用部材（
７）のそれぞれ中心付近に貫通孔０υ、＠を設け、耐食
性かつ絶縁性材料であるテフロンを被呻シｆ：　ステン
レスの丸棒（８）を挿入している。丸棒（８）は複数個
のセルに渡って挿入することが可能である。第９図は５
セルに渡って丸棒（８）を挿入した実施例であり、２箇
所の位１ｈ決め用係止部を通り積層方向に平行な面で切
断して示した断面図である。第９図において（９）はナ
ツトであり、このナツト（９）を締めることにより５セ
ルは堅固に固定される。なお丸棒（８）の周囲にはフッ
素系のグリースを塗布しており、丸棒（８）とガス分離
板（１）（または冷却板）および位置決め部材（７）と
の曜擦を少なくしている。

次に積層形燃料電池の積み上げ形成方法について説明す
る。第２図ないし第６図を用いて示した一実施例におい
ては、積層は次のようにして行なわれる。（ト）、ガス
分離板（１ンを組立て台の上に載せる。（イ）、位置決
め部材（７）をガス分離板（１）に設けた凹部（６）に
挿入する。（つ）、あらかじめ凹部（６）ｉこ対応する
部分に貫通孔をあけておいた単電池（５）を、位置決め
部材（７）が単電池（５）に設けた貫通孔に嵌まるよう
に載せる。（内１次のガス分離板（１）をその凹部（６
）に位置決め部材（７）が嵌まるようにして載せる。

（イ）、（イ）〜に）の作業を繰り返す。以上の積層作
業において、位置決め部材（７）こ凹部（６）はガス分
離板（１）と単電池（５）の位１δを固定する作用をし
ており、作業中位置決め部材（７）と凹部（６し５よび
単電池（５）に設けた貫通孔０［）を合わせて積層する
だけで、積層端面の揃った積層体を形成オろことができ
る。また積層方向に面圧をかけた状態では位置決め部材
（７）はガス分離板（１）　（ｉよび単電池（５）との
接触が密接となり、積Ｉ＠オの楡ずれを防止すると共に
１位置決め部材（７）付近のシール性が向上する。

また、第７図ないし第９図を用いて示した他の実施例に
おいては、積層は次のようにして行なわれる。（７）、
ガス分離板（１）を組立て台の上９こ載せる。

イ）、ガス分離板（υに許′１ツた凹部（６）の＠側孔
（１１）に下端にナツトをはめた丸棒（８）を下から差
し込む。（つ）。

丸棒（８）をガス分＃板（１ンの凹部（６）から積層方
向へ少し突き出すようにして、丸棒（８）を一時固定す
る。

このとき突き出す長さは位置決め部材（７）の長さの２
倍程度が望ましい。に）１位置決め部材（７）を挿入す
る。（３）、あらかじめ凹部（４１１ｌ＋一対応する部
分にｂ通孔叫を設けておいた単電池（５）を、位１媒決
め部材（７ンが単電池（５）に設けた貫通孔ａ０に嵌ま
るようにして載せる。力）１次の分離板（υ（または冷
却板うを、その凹部（６）に設けた貫通孔σ〃に丸棒（
８）が嵌まるようにして載せる。（イ）、Ｃ′））〜ψ
）の作業を繰り返し、所定の積層数に達したならば丸棒
（８）の上端にナツトを嵌めてねじを締める。このとき
の面圧は運転の際にかける面圧よりも少し低くしておく
。以上の積層作業において１位置決め部材（７）と凹部
（６）は先にあげた実施例と同様の作用をするが、丸棒
（８）を用いることにより複数個のセルが堅固に固定さ
れるため、丸棒（８）で固定された積層体を横ずれする
ことなく自由に移動することが可能となる。従ッテ数十
、数百のセルを直列に積層する際には。

丸棒（８）で固定された積層体をあらかじめ所定の数だ
け作って保存しておけば、この積層体を積み重ねること
により極めて短い時間で数十、数百のセルの積層を完了
することができる。なお、運転の際、所定の面圧をがけ
たときには丸棒（８）に嵌めたナツト（９）はゆるむが
、積層体の横ずれを防止する作用は持続する。また燃料
電池の一部のセルに故障が生じセルを取り代える際など
、所定の面圧が取り去られた場合には丸棒（８）とナツ
ト９）による締メ付は力が復帰し、積層方向に対して所
定の面圧よりも少し低い面圧が持続する。

なお、上記実施例ではガス分離板（１）（または冷却板
）に凹部を設けたものを示したが、ガス分離板（１）に
突起を設け、この突起を位置決め部材で覆い、これを単
電池（５）の貫通孔に挿入して位置決めを行なってもよ
い。

また、上記実施例ではガス分離板（１）に凹部（６）を
設けたものを示したが、冷却板に凹部（６）を設けても
よい。

マタ、上記実施例では丸棒（８）としてテフロンを゛　
被覆したステンレスの棒を用いたが、これに限らず耐食
性に優れかつ周囲に絶縁性を冶するものであればよい。

またその形状も丸棒に眠らず多角形の棒であってもよく
１位置決め部材（７）や凹部（６）についても円柱形に
限らず多角柱であってもよい。

また、電極（２）、（４）の周辺部（２ａ）、　（４ａ
）はパツキンまたはウェットシールになっている。この
周辺部（２ａ）、（４ａ〕に位置決め用係止部を設けた
方が電池の有効面積を醋１らさずに実施することができ
る。

以上のように、この発明によれば単電池とガス分離板ま
たは冷却板の間に両者の位置決め用係止部を設けたので
、ｍ）単に積層端面の揃った積層体を形成することが可
能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の積層形燃料電池を示す断面図。 第２図はこの発明の一実施例にかかわるガス分離板の平
面図、第３図、第４図はこの発明の一実施例による積層
形燃料電池を示す断面図で、第８図は積層直後の状態を
、第４図は積層方向に所定の圧力をかけた状態を示して
いる。第５因、第６図はこの発明の一実施例による積層
形燃料電池の位置決め用係止部付近を拡大して示した断
面図で、第５図は加圧前、第６図は加圧後を表わしてい
る。 第７図、第８図はこの発明の他の実施例による積　′層
形燃料電池の位置決め用係止部付近を拡大して示した断
面図で、第７図は加圧Ｏｔｌ、第８図は加圧後を表わし
ている。第９図はこの゛発明の他の実施例による積層形
燃料電池の１１力曲図である。 図において、（１）はガス分１ｉｆｌｆ　ｈｉ　、　ｔ
ｚ＋は酸化剤電極。 （３）は電解質マトリックス、（４）は燃料電極、（５
）は単電池、（６）はガス分離板（１）（または冷却板
ンに設けた四部、（７）は位置決め部材、（８）は棒、
（９）はナツトであり、凹部（６）と位置決め部材（７
ンまたは凹部（６）と位置決め部材（７）と棒（８）お
よびナツト（９）で位置決め用係止部を構成する。（ｌ
ｔＪ　Ｏｖ叩は直通孔である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人　葛野信− 第１図 第２図 第３し１ 第、＝Ｉ図 第５図 第６図 第７１Ｚ＋ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （υ燃料電極、電解質マトリックスと酸化剤電極を有す
   る単電池、並びにガス分離板または冷却板を交互に複数
   個積層する積層形燃料電池において、上記単電池とガス
   分離板または冷却板の間に両者の位置決め用係比部を設
   けたことを特徴とする積層形郷料電池。 （２）ガス分ｍ板または冷却板の周縁部に凹部を設け、
   この凹部に対応する単電池の部分に貫通孔を設け、上記
   凹部と貫通孔にまたがる位置決め部材を設けて、ガス分
   離板または冷却板と単電池の位置決めをしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の積層形燃料電池。 （３）位置決め部材は弾性体であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の積層形燃料電池。 （４）ガス分離板または冷却板の凹部と位置決め用部材
   に貫通孔を設け、これらの貫・通孔に棒を挿λしてガス
   分離板または冷却板と単電池を固定するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項又は第８項記載の積
   層形炉料電池。 （５）耐食性かつ絶縁性材料で棒を被覆したことを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の積層形燃料電池。