JPS61285677A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS61285677A JPS61285677A JP60128770A JP12877085A JPS61285677A JP S61285677 A JPS61285677 A JP S61285677A JP 60128770 A JP60128770 A JP 60128770A JP 12877085 A JP12877085 A JP 12877085A JP S61285677 A JPS61285677 A JP S61285677A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell stack
- manifold
- fuel cell
- seal
- cell
- 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
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Classifications
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- 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。
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り、特にセルスタックとその外周
面に配置される反応ガス供給、排出用のマニホールドと
の間のシール部の構成を改良した燃料電池に関する。
面に配置される反応ガス供給、排出用のマニホールドと
の間のシール部の構成を改良した燃料電池に関する。
従来、燃料の有しているエネルギーを直接電気エネルギ
ーに変換する装置として燃料電池が知られている。この
燃料電池は通常、電解質を含浸させた電解質層を挟んで
一対の多孔質電極を配置するとともに、一方の電極の背
面に水素等の燃料ガスを接触させ、また他方の電極の背
面に酸素等の酸化剤ガスを接触させ、このときに起こる
電気化学的反応を利用して上記Ｎ極間から電気エネルギ
ーを取りだすように構成したものであり、上記燃料ガス
と酸化剤ガスが供給されている限り高い変換効率で電気
エネルギーを取り出すことができるものである。
ーに変換する装置として燃料電池が知られている。この
燃料電池は通常、電解質を含浸させた電解質層を挟んで
一対の多孔質電極を配置するとともに、一方の電極の背
面に水素等の燃料ガスを接触させ、また他方の電極の背
面に酸素等の酸化剤ガスを接触させ、このときに起こる
電気化学的反応を利用して上記Ｎ極間から電気エネルギ
ーを取りだすように構成したものであり、上記燃料ガス
と酸化剤ガスが供給されている限り高い変換効率で電気
エネルギーを取り出すことができるものである。
第２図および第３図は、この種の燃料電池の構成例を縦
断面図および平面図にて夫々示したものであり、また第
４図は同燃料電池におけるシール部の詳細を部分断面図
にて示したものである。図において１は素電池であり、
この素電池１はマトリックスにリン酸等の電解液を含浸
させた電解質層を挟んで、触媒が付加された炭素材より
なる一対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１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との間に燃
料ガスおよび酸化剤ガスの流路が形成されている。
断面図および平面図にて夫々示したものであり、また第
４図は同燃料電池におけるシール部の詳細を部分断面図
にて示したものである。図において１は素電池であり、
この素電池１はマトリックスにリン酸等の電解液を含浸
させた電解質層を挟んで、触媒が付加された炭素材より
なる一対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１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との間に燃
料ガスおよび酸化剤ガスの流路が形成されている。
このインタコネクタ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ブ付きプレートである。この
ような素電池１とインタコネクタ２とを組み合せたもの
を１個の単位電池とし、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、下部に集電板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
付は金具等により締付けて角柱状のセルスタック６が構
成されている。このセルスタック６の外周面にはガス流
通口が設けられ、その外周四面には、セルスタック６に
取付けるための取付縁部７が形成され、シールパツキン
１０および１１の間にフッ素樹脂板９を挟んで形成され
たシール材を介して、反応ガスを供給および排出するた
めの４個の金属性のマニホールド８が取付けられている
。これらのマニホールド８は、セルスタック６の外周面
との間に反応ガス流路を形成しているものであり、上記
シール材はマニホールド８内の気密性を保持し、さらに
セルスタック６とマニホールド８との間を電気的に絶縁
して安全性および防食性を保持するためのものであると
共に、セルスタック６とマニホールド８との熱膨張の差
異によりシールパツキン１０および１１はこれらの間に
挟まれたフッ素樹脂板９の面で摺動するように構成され
、セルスタック６やマニホールド８に過大な熱応力が発
生しないようにするためのものである。
との混合結着体よりなるリブ付きプレートである。この
ような素電池１とインタコネクタ２とを組み合せたもの
を１個の単位電池とし、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、下部に集電板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
付は金具等により締付けて角柱状のセルスタック６が構
成されている。このセルスタック６の外周面にはガス流
通口が設けられ、その外周四面には、セルスタック６に
取付けるための取付縁部７が形成され、シールパツキン
１０および１１の間にフッ素樹脂板９を挟んで形成され
たシール材を介して、反応ガスを供給および排出するた
めの４個の金属性のマニホールド８が取付けられている
。これらのマニホールド８は、セルスタック６の外周面
との間に反応ガス流路を形成しているものであり、上記
シール材はマニホールド８内の気密性を保持し、さらに
セルスタック６とマニホールド８との間を電気的に絶縁
して安全性および防食性を保持するためのものであると
共に、セルスタック６とマニホールド８との熱膨張の差
異によりシールパツキン１０および１１はこれらの間に
挟まれたフッ素樹脂板９の面で摺動するように構成され
、セルスタック６やマニホールド８に過大な熱応力が発
生しないようにするためのものである。
［背景技術の問題点］
ところでこのような燃料電池において、セルスタック６
とマニホールド８との間の電気絶縁性や気密性の保持、
あるいはセルスタック６とマニホールド８との間の熱膨
張差の吸収のために用いられるシール材は、これらの使
用条件に十分耐え得るものでなければならない。一方、
燃料電池の運転温度は反応論的に略１７０℃〜２００℃
もの高温に達することから、上記シール材としては一般
にフッ素樹脂系の材料が使用されるが、特にシール部分
にセルスタック６とマニホールド８との間の熱膨張の差
異を吸収するために摺動機能が要求されることから、フ
ッ素樹脂板９の両側に配置されるシールパツキン１０お
よび１１には柔軟性に富みかつ強度の高い繊維状のフッ
素樹脂が用いられる。この材料としては、例えば商品名
でＧＯＲＥ−ＴＥＸ （ジャパンボアテックス〈株））
等がある。
とマニホールド８との間の電気絶縁性や気密性の保持、
あるいはセルスタック６とマニホールド８との間の熱膨
張差の吸収のために用いられるシール材は、これらの使
用条件に十分耐え得るものでなければならない。一方、
燃料電池の運転温度は反応論的に略１７０℃〜２００℃
もの高温に達することから、上記シール材としては一般
にフッ素樹脂系の材料が使用されるが、特にシール部分
にセルスタック６とマニホールド８との間の熱膨張の差
異を吸収するために摺動機能が要求されることから、フ
ッ素樹脂板９の両側に配置されるシールパツキン１０お
よび１１には柔軟性に富みかつ強度の高い繊維状のフッ
素樹脂が用いられる。この材料としては、例えば商品名
でＧＯＲＥ−ＴＥＸ （ジャパンボアテックス〈株））
等がある。
しかしながら、このようなｍ紐状のフッ素樹脂を第４図
に示す如く単層状態でシールパツキン１０および１１に
使用すると、繊維質であるために樹脂層を通して反応ガ
スの漏洩を生じる。特に、セルスタック６の温度変化や
シール材の経年変形等によりシール材の締付は圧力が低
下したような場合には、反応ガスの漏洩量も増加し気密
性が維持できず、燃料電池の出力低下あるいは安全性を
損う恐れがある。
に示す如く単層状態でシールパツキン１０および１１に
使用すると、繊維質であるために樹脂層を通して反応ガ
スの漏洩を生じる。特に、セルスタック６の温度変化や
シール材の経年変形等によりシール材の締付は圧力が低
下したような場合には、反応ガスの漏洩量も増加し気密
性が維持できず、燃料電池の出力低下あるいは安全性を
損う恐れがある。
本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的はセルスタックとマニホールドとの間の
熱膨張差による摺動やシール材の経年変形による締付は
圧力の低下等の条件下においても、セルスタックとマニ
ホールドとの間の気密性を充分に保持することが可能な
高性能かつ長寿命で安全性の高い燃料電池を提供するこ
とにある。
ので、その目的はセルスタックとマニホールドとの間の
熱膨張差による摺動やシール材の経年変形による締付は
圧力の低下等の条件下においても、セルスタックとマニ
ホールドとの間の気密性を充分に保持することが可能な
高性能かつ長寿命で安全性の高い燃料電池を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために本発明では、電解質を含浸さ
せた電解質層を挟んで一対の多孔質電極を配置してなる
素電池、インタコネクタ等を複数＠層して角柱状のセル
スタックを形成し、このセルスタックの外周四面に当該
セルスタックの外周面との間に反応ガス流路が形成され
た反応ガス供給、排出用のマニホールドを配置し、かつ
上記セルスタックの外周面とマニホールドの周縁部との
間に、フッ素樹脂板とｔｉＡＨ状のシールパツキンを゛
組合せてシール材として介挿して成る燃料電池において
、上記シールパツキンを少なくとも１回以上折曲げて複
数層に形成することにより、反応ガスのシールパッキン
層部からの漏洩を防止するようにしたことを特徴とする
。
せた電解質層を挟んで一対の多孔質電極を配置してなる
素電池、インタコネクタ等を複数＠層して角柱状のセル
スタックを形成し、このセルスタックの外周四面に当該
セルスタックの外周面との間に反応ガス流路が形成され
た反応ガス供給、排出用のマニホールドを配置し、かつ
上記セルスタックの外周面とマニホールドの周縁部との
間に、フッ素樹脂板とｔｉＡＨ状のシールパツキンを゛
組合せてシール材として介挿して成る燃料電池において
、上記シールパツキンを少なくとも１回以上折曲げて複
数層に形成することにより、反応ガスのシールパッキン
層部からの漏洩を防止するようにしたことを特徴とする
。
以下、本発明を第１図に示す一実施例について説明する
。なお、第４図と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
。なお、第４図と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
第１図は、本発明による燃料電池におけるシール部の構
成例を部分断面図にて示したものである。
成例を部分断面図にて示したものである。
つまり第１図は、前記セルスタック６の外周面とマニホ
ールド８に形成された取付縁部７との間に介挿されるフ
ッ素樹脂板９の両面に配置されるシールパツキンとして
、第４図のものと同材質の１枚の薄い帯状材料を折曲げ
て複数層に形成したシールパツキン１２および１３を用
いるようにしたものである。本実、施例では、セルスタ
ック６の外周面とフッ素樹脂板９との間に介挿されるシ
ールパツキン１２は４つ折りとして形成し、またマニホ
ールド８の取付縁部７とフッ素樹脂板９との間に介挿さ
れるシールパツキン１２は２つ折りとして形成している
。
ールド８に形成された取付縁部７との間に介挿されるフ
ッ素樹脂板９の両面に配置されるシールパツキンとして
、第４図のものと同材質の１枚の薄い帯状材料を折曲げ
て複数層に形成したシールパツキン１２および１３を用
いるようにしたものである。本実、施例では、セルスタ
ック６の外周面とフッ素樹脂板９との間に介挿されるシ
ールパツキン１２は４つ折りとして形成し、またマニホ
ールド８の取付縁部７とフッ素樹脂板９との間に介挿さ
れるシールパツキン１２は２つ折りとして形成している
。
かかる燃料電池においては、１枚の薄い帯状材料を折曲
げてシールパツキン１２および１３を複数層に形成して
シール部を構成していることから、ｌ！維質シールバッ
キング材の樹脂層を通しての反応ガスの漏洩を生じるこ
とはない。また、セルスタック６の温度変化やシール材
の経年変形等によりシール材の締付は圧力が低下したよ
うな場合でも、反応ガスの漏れ経路が長く伸びているこ
とから漏洩の非常に起こり難いシール構成となり、万一
漏洩が発生したとしても反応ガスの漏れ量は燃料電池運
転には支障をきたさない程度の漏れ量である。その結果
、セルスタック６とマニホールド８との間の気密性の保
持が充分に成され、燃料電池の出力低下あるいは安全性
を損うということはなくなる。
げてシールパツキン１２および１３を複数層に形成して
シール部を構成していることから、ｌ！維質シールバッ
キング材の樹脂層を通しての反応ガスの漏洩を生じるこ
とはない。また、セルスタック６の温度変化やシール材
の経年変形等によりシール材の締付は圧力が低下したよ
うな場合でも、反応ガスの漏れ経路が長く伸びているこ
とから漏洩の非常に起こり難いシール構成となり、万一
漏洩が発生したとしても反応ガスの漏れ量は燃料電池運
転には支障をきたさない程度の漏れ量である。その結果
、セルスタック６とマニホールド８との間の気密性の保
持が充分に成され、燃料電池の出力低下あるいは安全性
を損うということはなくなる。
以上のように本実施例の燃料電池では、セルスタック６
の外周面に、フッ素樹脂板９と折曲げて複数層に形成し
たシールパツキン１２．１３とを組合せてシール材を形
成し、マニホールド８を取付ける構成としたので、セル
スタック６とマニホールド８との間の熱膨張差による摺
動やシール材の経年変形による締付は圧力の低下等の条
件下においても、セルスタックとマニホールドとの間の
反応ガスの気密性を充分に保持し、燃料電池の特性や安
全性維持に大いに効果を奏するものである。
の外周面に、フッ素樹脂板９と折曲げて複数層に形成し
たシールパツキン１２．１３とを組合せてシール材を形
成し、マニホールド８を取付ける構成としたので、セル
スタック６とマニホールド８との間の熱膨張差による摺
動やシール材の経年変形による締付は圧力の低下等の条
件下においても、セルスタックとマニホールドとの間の
反応ガスの気密性を充分に保持し、燃料電池の特性や安
全性維持に大いに効果を奏するものである。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても同様に実施することができるものである
。
のようにしても同様に実施することができるものである
。
例えば、シールパツキン１２および１３の折曲げ回数は
シールパツキン材質により選定すればよく、上記実施例
では第４図で述べたような市販品の材料を使用した場合
を示しており、本発明の要旨とは全く無関係なものであ
る。すなわち、要はシールパツキン１２および１３を複
数層に折曲げ形成すればよい。
シールパツキン材質により選定すればよく、上記実施例
では第４図で述べたような市販品の材料を使用した場合
を示しており、本発明の要旨とは全く無関係なものであ
る。すなわち、要はシールパツキン１２および１３を複
数層に折曲げ形成すればよい。
その他、本発明はその要旨を変形しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。
変形して実施することができるものである。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、電解質を含浸させ
た電解質層を挟んで一対の多孔質電極を配置してなる素
電池、インタコネクタ等を複数積層して角柱状のセルス
タックを形成し、このセルスタックの外周四面に当該セ
ルスタックの外周面との間に反応ガス流路が形成された
反応ガス供給。
た電解質層を挟んで一対の多孔質電極を配置してなる素
電池、インタコネクタ等を複数積層して角柱状のセルス
タックを形成し、このセルスタックの外周四面に当該セ
ルスタックの外周面との間に反応ガス流路が形成された
反応ガス供給。
排出用のマニホールドを配置し、かつ上記セルスタック
の外周面とマニホールドの周縁部との間に、フッ素樹脂
板と！［状のシールパツキンを組合せてシール材として
介挿して成る燃料電池において、上記シールパツキンを
少なくとも１回以上折曲げて複数層に形成するようにし
たので、セルスタックとマニホールドとの間の熱膨張差
による摺動やシール材め経年変形による締付は圧力の低
下等の条件下においても、セルスタックとマニホールド
との間の気密性を充分に保持することが可能な高性能か
つ長寿命で極めて安全性および信頼性の高い燃料電池が
提供できる。
の外周面とマニホールドの周縁部との間に、フッ素樹脂
板と！［状のシールパツキンを組合せてシール材として
介挿して成る燃料電池において、上記シールパツキンを
少なくとも１回以上折曲げて複数層に形成するようにし
たので、セルスタックとマニホールドとの間の熱膨張差
による摺動やシール材め経年変形による締付は圧力の低
下等の条件下においても、セルスタックとマニホールド
との間の気密性を充分に保持することが可能な高性能か
つ長寿命で極めて安全性および信頼性の高い燃料電池が
提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す部分断面図、第２図お
よび第３図は燃料電池の構成を夫々示す縦断面図および
平面図、第４図は第２図および第３図における燃料電池
のシール部の詳細を示す部分断面図である。 １・・・素電池、２・・・インタコネクタ、３・・・集
電板、４・・・絶縁スペーサ、５・・・締付板、６・・
・セルスタック、７・・・取付縁部、８・・・マニホー
ルド、９・・・フッ素樹脂板、１０．１１，１２．１３
・・・シールパツキン。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図
よび第３図は燃料電池の構成を夫々示す縦断面図および
平面図、第４図は第２図および第３図における燃料電池
のシール部の詳細を示す部分断面図である。 １・・・素電池、２・・・インタコネクタ、３・・・集
電板、４・・・絶縁スペーサ、５・・・締付板、６・・
・セルスタック、７・・・取付縁部、８・・・マニホー
ルド、９・・・フッ素樹脂板、１０．１１，１２．１３
・・・シールパツキン。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 電解質を含浸させた電解質層を挟んで一対の多孔質電極
を配置してなる素電池、インタコネクタ等を複数積層し
て角柱状のセルスタックを形成し、このセルスタックの
外周四面に当該セルスタックの外周面との間に反応ガス
流路が形成された反応ガス供給、排出用のマニホールド
を配置し、かつ前記セルスタックの外周面とマニホール
ドの周縁部との間に、フッ素樹脂板と繊維状のシールパ
ッキンを組合せてシール材として介挿して成る燃料電池
において、前記シールパッキンを少なくとも１回以上折
曲げて複数層に形成するようにしたことを特徴とする燃
料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60128770A JPS61285677A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60128770A JPS61285677A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285677A true JPS61285677A (ja) | 1986-12-16 |
Family
ID=14993039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60128770A Pending JPS61285677A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61285677A (ja) |
-
1985
- 1985-06-13 JP JP60128770A patent/JPS61285677A/ja active Pending
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