JP2000021424A - 燃料電池用集電体 - Google Patents
燃料電池用集電体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極との接触面積およびガス流路の断面積が
大きい燃料電池用集電体を提供すること。 【解決手段】 本発明の集電体は、固体電解質膜と、固
体電解質膜を両側から挟持する一対の電極と、電極と対
向して位置し電極と電極反応を生じる反応性ガスが導入
されるガス室をかねたガス流路が電極との対向面にもう
けられた一対の集電体と、を有する燃料電池に用いられ
る集電体であって、集電体は電極との接触面にガス流路
を形成する凹部を有し、この凹部の断面形状が凹部の開
口部より凹部の内部が広くなった形状であることを特徴
とする。本発明の集電体は、ガス流路の断面積を保ちな
がら電極との接触面積が増加しているため、この集電体
を燃料電池に用いた場合の、燃料電池の出力電力を増加
させる効果を有する。
大きい燃料電池用集電体を提供すること。 【解決手段】 本発明の集電体は、固体電解質膜と、固
体電解質膜を両側から挟持する一対の電極と、電極と対
向して位置し電極と電極反応を生じる反応性ガスが導入
されるガス室をかねたガス流路が電極との対向面にもう
けられた一対の集電体と、を有する燃料電池に用いられ
る集電体であって、集電体は電極との接触面にガス流路
を形成する凹部を有し、この凹部の断面形状が凹部の開
口部より凹部の内部が広くなった形状であることを特徴
とする。本発明の集電体は、ガス流路の断面積を保ちな
がら電極との接触面積が増加しているため、この集電体
を燃料電池に用いた場合の、燃料電池の出力電力を増加
させる効果を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質膜の両
面に電極をもち、それぞれの電極の一方の電極に燃料ガ
スを他方の電極に酸化剤ガスを供給して電気を取り出す
燃料電池に用いられる集電体に関する。
面に電極をもち、それぞれの電極の一方の電極に燃料ガ
スを他方の電極に酸化剤ガスを供給して電気を取り出す
燃料電池に用いられる集電体に関する。
【０００２】
【従来の技術】工場や自動車からの排出ガスによる大気
汚染や、発電所から排出される温排水などからもわかる
ように、エネルギーの消費から排出までの過程において
さまざまな環境への負荷が発生している。近年の地球環
境への関心の高まりにともない、地球環境への負荷の少
ないエネルギーがもとめられ、その一つとして燃料電池
があげられている。
汚染や、発電所から排出される温排水などからもわかる
ように、エネルギーの消費から排出までの過程において
さまざまな環境への負荷が発生している。近年の地球環
境への関心の高まりにともない、地球環境への負荷の少
ないエネルギーがもとめられ、その一つとして燃料電池
があげられている。
【０００３】一般に燃料電池とは、水素を主燃料とし、
この水素が酸素と化学反応したときのエネルギーを電力
として取り出すものである。この燃料電池は、従来型の
エンジンやタービンと異なり、カルノーサイクルの効率
の制約を受けないため高い発電効率を持ち、また、ＮＯ
ｘ、ＳＯｘなどの排出が極めて少ないクリーンな電源と
なっている。
この水素が酸素と化学反応したときのエネルギーを電力
として取り出すものである。この燃料電池は、従来型の
エンジンやタービンと異なり、カルノーサイクルの効率
の制約を受けないため高い発電効率を持ち、また、ＮＯ
ｘ、ＳＯｘなどの排出が極めて少ないクリーンな電源と
なっている。
【０００４】また、燃料電池は化学エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する点においては化学電池であるが、一
般の化学電池と異なり反応物質が外部から連続的に供給
され、反応生成物が外部へ連続的に排出されるので、極
めて長時間の連続運用が可能であり、充電の必要もな
い。燃料電池にはいくつかの種類があり、その一つとし
て高分子電解質型燃料電池がある。この高分子電解質型
燃料電池は、運転温度が低く（１００℃以下）、また出
力密度が高い（およそ６０％）という特性を有してい
る。高分子電解質型燃料電池は、プロトン交換高分子電
解質膜と、この電解質膜を挟持するようにもうけられた
触媒を含む電極と、この電極を挟持するとともに電極で
発生した電気を集電する集電体とから構成されるもので
ある。なお、この集電体は、電極と対向する面に電極反
応の原料となる反応性ガスを導入し、電極への反応性ガ
スを拡散させるガス拡散機能を有するガス流路がもうけ
られている。
ネルギーに変換する点においては化学電池であるが、一
般の化学電池と異なり反応物質が外部から連続的に供給
され、反応生成物が外部へ連続的に排出されるので、極
めて長時間の連続運用が可能であり、充電の必要もな
い。燃料電池にはいくつかの種類があり、その一つとし
て高分子電解質型燃料電池がある。この高分子電解質型
燃料電池は、運転温度が低く（１００℃以下）、また出
力密度が高い（およそ６０％）という特性を有してい
る。高分子電解質型燃料電池は、プロトン交換高分子電
解質膜と、この電解質膜を挟持するようにもうけられた
触媒を含む電極と、この電極を挟持するとともに電極で
発生した電気を集電する集電体とから構成されるもので
ある。なお、この集電体は、電極と対向する面に電極反
応の原料となる反応性ガスを導入し、電極への反応性ガ
スを拡散させるガス拡散機能を有するガス流路がもうけ
られている。
【０００５】この高分子電解質型燃料電池は、電解質膜
の片面に水素もしくは水素ガスを含む燃料ガスを、もう
片方の面に酸素もしくは空気のような酸素を含む酸化物
ガスを供給して両ガスの水素と酸素を穏やかに反応させ
るものである。両ガスの反応経路は、燃料ガス中の水素
が電極（水素極）でプロトン（Ｈ+）と電子（ｅ-）とに
なり、このプロトンが電解質膜中を移動し、この移動し
たプロトンが酸化物ガス中の酸素と電極（酸素極）から
の電子と反応して水（Ｈ2Ｏ）を生成する反応である。
の片面に水素もしくは水素ガスを含む燃料ガスを、もう
片方の面に酸素もしくは空気のような酸素を含む酸化物
ガスを供給して両ガスの水素と酸素を穏やかに反応させ
るものである。両ガスの反応経路は、燃料ガス中の水素
が電極（水素極）でプロトン（Ｈ+）と電子（ｅ-）とに
なり、このプロトンが電解質膜中を移動し、この移動し
たプロトンが酸化物ガス中の酸素と電極（酸素極）から
の電子と反応して水（Ｈ2Ｏ）を生成する反応である。
【０００６】 水素極 ： Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- 酸素極 ： １／２Ｏ2 ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2Ｏ 全体 ： Ｈ2 ＋ １／２Ｏ2 → Ｈ2Ｏ 高分子電解質型燃料電池の場合には、一枚の電解質膜よ
りなる単セルでの出力電力は１．０Ｖ未満であり、通常
はこの単セルを所定数直列に積層した燃料電池としてい
る。このように単セルを直列に積層する場合には、隣接
するセル同士で集電体を共用して用いることができる。
集電体を共用する場合には、反応性ガスが集電体を透過
しないように形成されている。この場合には、集電体の
両面にガス流路がもうけられ、両面のガス流路を流通す
る燃料ガスと酸化物ガスとが接触、混合しないように十
分に隔離されている。
りなる単セルでの出力電力は１．０Ｖ未満であり、通常
はこの単セルを所定数直列に積層した燃料電池としてい
る。このように単セルを直列に積層する場合には、隣接
するセル同士で集電体を共用して用いることができる。
集電体を共用する場合には、反応性ガスが集電体を透過
しないように形成されている。この場合には、集電体の
両面にガス流路がもうけられ、両面のガス流路を流通す
る燃料ガスと酸化物ガスとが接触、混合しないように十
分に隔離されている。
【０００７】また、集電体表面にもうけられたガス流路
は、断面形状が凹状や、内部に向かって幅が狭くなる台
形形状をした溝であり、この溝が接触面に様々な形態た
とえば格子状といった形態で広がっている。
は、断面形状が凹状や、内部に向かって幅が狭くなる台
形形状をした溝であり、この溝が接触面に様々な形態た
とえば格子状といった形態で広がっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池は燃料ガス中
の水素が酸化物ガス中の酸素と反応する反応エネルギー
から電力を得る電池であるため、この電池の出力電力は
水素と酸素の反応量に依存している。また、集電体と電
極面の接触面積が増加することで集電効率が向上し、発
電能力も向上するようにもなる。
の水素が酸化物ガス中の酸素と反応する反応エネルギー
から電力を得る電池であるため、この電池の出力電力は
水素と酸素の反応量に依存している。また、集電体と電
極面の接触面積が増加することで集電効率が向上し、発
電能力も向上するようにもなる。
【０００９】集電体表面にもうけられたガス流路は断面
形状が凹状をしているため、反応性ガスの導入量を多く
するためにガス流路の凹部を広くとると、集電体と電極
面との接触面積が減少するため、集電効率が減少するよ
うになる。また、逆に、集電体と電極面との接触面積を
大きくすると、ガス流路の凹部の断面積が少なくなるこ
とから反応性ガスの導入量が少なくなり、電極反応に寄
与する反応量が減少するため、発電効率が低下してく
る。
形状が凹状をしているため、反応性ガスの導入量を多く
するためにガス流路の凹部を広くとると、集電体と電極
面との接触面積が減少するため、集電効率が減少するよ
うになる。また、逆に、集電体と電極面との接触面積を
大きくすると、ガス流路の凹部の断面積が少なくなるこ
とから反応性ガスの導入量が少なくなり、電極反応に寄
与する反応量が減少するため、発電効率が低下してく
る。
【００１０】本発明は上記実状に鑑みてなされたもので
あり、電極との接触面積およびガス流路の断面積が大き
い燃料電池用集電体を提供することを課題とする。
あり、電極との接触面積およびガス流路の断面積が大き
い燃料電池用集電体を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明者らは、燃料電池の集電体について、詳しくは集
電体にもうけられたガス流路の断面形状について検討を
重ねた結果、ガス流路の凹部を内部が広くなった形状と
することで課題を解決できることを見出した。すなわ
ち、本発明の集電体は、固体電解質膜と、固体電解質膜
を両側から挟持する一対の電極と、電極と対向して位置
し電極と電極反応を生じる反応性ガスが導入されるガス
室をかねたガス流路が電極との対向面にもうけられた一
対の集電体と、を有する燃料電池に用いられる集電体で
あって、集電体は電極との接触面にガス流路を形成する
凹部を有し、この凹部の断面形状が凹部の開口部より凹
部の内部が広くなった形状であることを特徴とする。
本発明者らは、燃料電池の集電体について、詳しくは集
電体にもうけられたガス流路の断面形状について検討を
重ねた結果、ガス流路の凹部を内部が広くなった形状と
することで課題を解決できることを見出した。すなわ
ち、本発明の集電体は、固体電解質膜と、固体電解質膜
を両側から挟持する一対の電極と、電極と対向して位置
し電極と電極反応を生じる反応性ガスが導入されるガス
室をかねたガス流路が電極との対向面にもうけられた一
対の集電体と、を有する燃料電池に用いられる集電体で
あって、集電体は電極との接触面にガス流路を形成する
凹部を有し、この凹部の断面形状が凹部の開口部より凹
部の内部が広くなった形状であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の集電体は、電極との接触
面に形成されたガス流路となる凹部を有し、この凹部の
断面が電極との接触面に開口する開口部よりその内部が
広くなった形状をしている。集電体としては、導入され
る反応性ガスが透過しない、高い集電性能を有する、反
応性ガスの反応熱により劣化しないことなどの特性を有
していれば、どのような材質でもかまわない。
面に形成されたガス流路となる凹部を有し、この凹部の
断面が電極との接触面に開口する開口部よりその内部が
広くなった形状をしている。集電体としては、導入され
る反応性ガスが透過しない、高い集電性能を有する、反
応性ガスの反応熱により劣化しないことなどの特性を有
していれば、どのような材質でもかまわない。
【００１３】ガス流路の断面形状は、電極との接触面に
開口する開口部よりその内部が広くなった形状をしてい
る。内部が広くなっていることでガス流路の断面積を大
きくでき、反応性ガスの流量を増加させることができ、
結果として、反応量を増加させて発電能力を向上させ
る。また、電極との接触面積を大きくすることとなり集
電体の集電性能を向上させる。
開口する開口部よりその内部が広くなった形状をしてい
る。内部が広くなっていることでガス流路の断面積を大
きくでき、反応性ガスの流量を増加させることができ、
結果として、反応量を増加させて発電能力を向上させ
る。また、電極との接触面積を大きくすることとなり集
電体の集電性能を向上させる。
【００１４】ガス流路の断面形状は、電極との接触面に
開口する開口部よりその内部が広くなった形状をしてい
れば、どのような形状をしていてもかまわない。ガス流
路の断面形状としては、たとえば、ガス流路の開口部の
幅が長径より短い楕円形状、ガス流路の開口部が上底と
なる台形形状などをあげることができる。ガス流路は、
凹部の内部が凹部の開口部の広さより広さが広がり始め
る湾曲開始部より始まることが好ましい。ここで、開口
部とは集電体表面の開口から湾曲開始点までを示し、開
口部の広さとは凹部が開口した集電体の表面での広さを
示している。湾曲開始部が集電体表面に位置するような
場合、すなわち凹部が開口するとともにその内部が広が
り始める場合には、開口部が鋭角となり、その開口部の
鋭角状の先端が折れて脱落しやすくなる。先端の脱落が
生じると、集電体と電極との接触面積が減少することか
ら、集電体の集電性能が低下するようになる。また、脱
落によって生じた脱落片がガス流路中にのこると、この
脱落片がガスの流通の障害となり電極面へのガスの導入
量が低下するため、燃料電池としての出力低下を導くこ
ととなる。このため、湾曲開始部をガス流路の開口部よ
り集電体内部とすることで、ガス流路の凹部の開口部を
区画する断面に幅を持たせ、その先端が脱落することを
防止する。
開口する開口部よりその内部が広くなった形状をしてい
れば、どのような形状をしていてもかまわない。ガス流
路の断面形状としては、たとえば、ガス流路の開口部の
幅が長径より短い楕円形状、ガス流路の開口部が上底と
なる台形形状などをあげることができる。ガス流路は、
凹部の内部が凹部の開口部の広さより広さが広がり始め
る湾曲開始部より始まることが好ましい。ここで、開口
部とは集電体表面の開口から湾曲開始点までを示し、開
口部の広さとは凹部が開口した集電体の表面での広さを
示している。湾曲開始部が集電体表面に位置するような
場合、すなわち凹部が開口するとともにその内部が広が
り始める場合には、開口部が鋭角となり、その開口部の
鋭角状の先端が折れて脱落しやすくなる。先端の脱落が
生じると、集電体と電極との接触面積が減少することか
ら、集電体の集電性能が低下するようになる。また、脱
落によって生じた脱落片がガス流路中にのこると、この
脱落片がガスの流通の障害となり電極面へのガスの導入
量が低下するため、燃料電池としての出力低下を導くこ
ととなる。このため、湾曲開始部をガス流路の開口部よ
り集電体内部とすることで、ガス流路の凹部の開口部を
区画する断面に幅を持たせ、その先端が脱落することを
防止する。
【００１５】ガス流路は、凹部の開口部の断面が丸めら
れていることが好ましい。この開口部の断面が丸められ
たことで、集電体と電極との接触部がなめらかになり開
口部の欠損をおさえることができる。また、開口部の湾
曲開始部側についても、同様に内部に脱落することがお
さえられている。ガス流路は、反応性ガスが電極面に拡
散されるように表層部の表面に広がっている。ガス流路
の表層部の表面に広がる形態は、反応性ガスが拡散され
る形態であれば、どのような形態をとってもかまわな
い。すなわち、ガス流路の広がりの形態は、複数のガス
流路が平行に配置される形態、表面に格子状に広がる形
態、ジグザグ状、螺旋状など様々な形態をとることがで
きる。
れていることが好ましい。この開口部の断面が丸められ
たことで、集電体と電極との接触部がなめらかになり開
口部の欠損をおさえることができる。また、開口部の湾
曲開始部側についても、同様に内部に脱落することがお
さえられている。ガス流路は、反応性ガスが電極面に拡
散されるように表層部の表面に広がっている。ガス流路
の表層部の表面に広がる形態は、反応性ガスが拡散され
る形態であれば、どのような形態をとってもかまわな
い。すなわち、ガス流路の広がりの形態は、複数のガス
流路が平行に配置される形態、表面に格子状に広がる形
態、ジグザグ状、螺旋状など様々な形態をとることがで
きる。
【００１６】本発明の燃料電池用集電体は、固体電解質
膜と、固体電解質膜を両側から挟持する一対の電極と、
これら電極と対向して位置し電極と電極反応を生じる反
応性ガスが導入されるガス室をかねたガス流路が電極と
の対向面にもうけられた一対の集電体と、を有する燃料
電池に用いられる。本発明の集電体は、その両面にガス
流路となる凹部が形成されていることが好ましい。集電
体の両面に凹部を設けることで、一枚の固体電解質膜よ
りなる単セルを複数直列につなげたときに隣り合ったセ
ル同士で集電体を共用できるようになる。
膜と、固体電解質膜を両側から挟持する一対の電極と、
これら電極と対向して位置し電極と電極反応を生じる反
応性ガスが導入されるガス室をかねたガス流路が電極と
の対向面にもうけられた一対の集電体と、を有する燃料
電池に用いられる。本発明の集電体は、その両面にガス
流路となる凹部が形成されていることが好ましい。集電
体の両面に凹部を設けることで、一枚の固体電解質膜よ
りなる単セルを複数直列につなげたときに隣り合ったセ
ル同士で集電体を共用できるようになる。
【００１７】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。 （実施例１）本発明の実施例として、図１の斜視図およ
び図１のＩＩ線での断面を示した図２に示されるガス流
路３１が表面に開口した集電体１１を作製した。この集
電体１１は、厚さ１．３ｍｍのステンレス板の両面にガ
ス流路３１が格子状にもうけられているものである。こ
こで、集電体１１の厚さはガス流路３１を区画する厚肉
部５１の厚さをさしている。ガス流路３１は、２００×
２００ｍｍの集電体１１の電極との対向面に、図３の断
面図に示されるような略楕円形状の断面形状でもうけら
れている。ガス流路３１は、幅が１ｍｍ、深さ０．５ｍ
ｍの長方形の両側面に直径が０．５ｍｍの半円を取り付
けた形状をした溝である。このときのガス流路３１の集
電体１表面での開口部４１の幅は１ｍｍであり、ガス流
路３１の最も広がった最広部４２の幅は１．５ｍｍであ
った。
び図１のＩＩ線での断面を示した図２に示されるガス流
路３１が表面に開口した集電体１１を作製した。この集
電体１１は、厚さ１．３ｍｍのステンレス板の両面にガ
ス流路３１が格子状にもうけられているものである。こ
こで、集電体１１の厚さはガス流路３１を区画する厚肉
部５１の厚さをさしている。ガス流路３１は、２００×
２００ｍｍの集電体１１の電極との対向面に、図３の断
面図に示されるような略楕円形状の断面形状でもうけら
れている。ガス流路３１は、幅が１ｍｍ、深さ０．５ｍ
ｍの長方形の両側面に直径が０．５ｍｍの半円を取り付
けた形状をした溝である。このときのガス流路３１の集
電体１表面での開口部４１の幅は１ｍｍであり、ガス流
路３１の最も広がった最広部４２の幅は１．５ｍｍであ
った。
【００１８】本実施例の集電体１１は、集電体１１の厚
肉部５１となる部分にマスキングを施したステンレス板
にエッチング処理を施すことで製造されたものである。
すなわち、厚さ１．３ｍｍのステンレス板の表面の電極
との対向面に１ｍｍ四方のマスキングを１ｍｍ間隔で施
した後に、このステンレス板を塩化第二鉄および硝酸を
含んだ水溶液中に浸して、ガス流路となる内部の広くな
った凹部を格子状に形成した。その後、このステンレス
板を水溶液中から引き出し、洗浄およびマスキングの剥
離を行い実施例の集電体を製造した。
肉部５１となる部分にマスキングを施したステンレス板
にエッチング処理を施すことで製造されたものである。
すなわち、厚さ１．３ｍｍのステンレス板の表面の電極
との対向面に１ｍｍ四方のマスキングを１ｍｍ間隔で施
した後に、このステンレス板を塩化第二鉄および硝酸を
含んだ水溶液中に浸して、ガス流路となる内部の広くな
った凹部を格子状に形成した。その後、このステンレス
板を水溶液中から引き出し、洗浄およびマスキングの剥
離を行い実施例の集電体を製造した。
【００１９】（実施例２）本実施例は、実施例１と同様
にガス流路３２が格子状にもうけられた集電体１２であ
り、この集電体１２は、厚さ１．３ｍｍのステンレス板
の両面にガス流路３２がもうけられているものである。
ここで、集電体１２の厚さはガス流路３２の凹部を区画
する厚肉部５２の厚さをさしている。ガス流路３２は、
２００×２００ｍｍの集電体１２の電極との対向面部
に、図４の断面図に示されるような略楕円形状の断面形
状でもうけられている。ガス流路３２は、幅が０．３６
ｍｍ、深さ０．５ｍｍの長方形の両側面に直径が０．５
ｍｍの半円を取り付けた形状をしている。このときのガ
ス流路３２の集電体１２の表面での開口部４３の幅は、
０．３６ｍｍであり、ガス流路３２の最も広がった最広
部４４の幅は０．８６ｍｍであった。
にガス流路３２が格子状にもうけられた集電体１２であ
り、この集電体１２は、厚さ１．３ｍｍのステンレス板
の両面にガス流路３２がもうけられているものである。
ここで、集電体１２の厚さはガス流路３２の凹部を区画
する厚肉部５２の厚さをさしている。ガス流路３２は、
２００×２００ｍｍの集電体１２の電極との対向面部
に、図４の断面図に示されるような略楕円形状の断面形
状でもうけられている。ガス流路３２は、幅が０．３６
ｍｍ、深さ０．５ｍｍの長方形の両側面に直径が０．５
ｍｍの半円を取り付けた形状をしている。このときのガ
ス流路３２の集電体１２の表面での開口部４３の幅は、
０．３６ｍｍであり、ガス流路３２の最も広がった最広
部４４の幅は０．８６ｍｍであった。
【００２０】なお、本実施例の集電体１２は実施例１の
集電体と同様の方法で作成された。 （比較例）比較例は、表面の開口部４５より内部が狭く
なるように側面にテーパがもうけられた厚肉部５３によ
り区画されたガス流路３３が格子状にもうけられた従来
の集電体１３である。この集電体１３は、厚さ１．３ｍ
ｍのステンレス板の両面にガス流路３３がもうけられて
いるものである。ここで、集電体１３の厚さはガス流路
３３の凹部を区画する厚肉部５３の厚さをさしている。
ガス流路３３は、図５の断面図に示されるように、断面
形状が開口部が広くなった台形形状をしており、開口部
の幅が１ｍｍ、底部の幅が０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ
の溝状をしている。また、ガス流路３の側面のテーパ
は、ガス流路３の０．５ｍｍの深さに対して０．２５ｍ
ｍ傾斜している。
集電体と同様の方法で作成された。 （比較例）比較例は、表面の開口部４５より内部が狭く
なるように側面にテーパがもうけられた厚肉部５３によ
り区画されたガス流路３３が格子状にもうけられた従来
の集電体１３である。この集電体１３は、厚さ１．３ｍ
ｍのステンレス板の両面にガス流路３３がもうけられて
いるものである。ここで、集電体１３の厚さはガス流路
３３の凹部を区画する厚肉部５３の厚さをさしている。
ガス流路３３は、図５の断面図に示されるように、断面
形状が開口部が広くなった台形形状をしており、開口部
の幅が１ｍｍ、底部の幅が０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ
の溝状をしている。また、ガス流路３の側面のテーパ
は、ガス流路３の０．５ｍｍの深さに対して０．２５ｍ
ｍ傾斜している。
【００２１】なお、比較例の集電体３３は、油圧プレス
により製造されたものである。すなわち、厚さ１．３ｍ
ｍのステンレス板を、集電体表面に形成される凹部を形
成するための凸部が格子状にもうけられたプレス型を用
いて、油圧プレスでプレス成形することで製造された。 （評価）本発明の実施例および比較例の集電体により、
ガス流路の断面積および電極との接触面積の大小をもち
いた集電体の評価を行った。
により製造されたものである。すなわち、厚さ１．３ｍ
ｍのステンレス板を、集電体表面に形成される凹部を形
成するための凸部が格子状にもうけられたプレス型を用
いて、油圧プレスでプレス成形することで製造された。 （評価）本発明の実施例および比較例の集電体により、
ガス流路の断面積および電極との接触面積の大小をもち
いた集電体の評価を行った。
【００２２】実施例１と比較例の集電体は、ガス流路の
開口部の幅がともに１ｍｍであり、その深さもともに
０．５ｍｍであった。また、電極との接触面積の合計は
ともに１００ｃｍ2であった。ガス流路の断面積は、実
施例１は０．６９６ｍｍ2、比較例は０．３７５ｍｍ2で
あった。このように、集電体と電極との接触面積が同じ
ならば、実施例１の集電体は比較例と比べてガス流路の
断面積がおよそ１．９倍となっている。ガス流路の断面
積が大きくなることは、燃料電池に用いられたときにガ
ス流路により導入される反応性ガスの導入量を増加させ
ることとなり、反応量ひいては出力電力を増加させるこ
ととなる。
開口部の幅がともに１ｍｍであり、その深さもともに
０．５ｍｍであった。また、電極との接触面積の合計は
ともに１００ｃｍ2であった。ガス流路の断面積は、実
施例１は０．６９６ｍｍ2、比較例は０．３７５ｍｍ2で
あった。このように、集電体と電極との接触面積が同じ
ならば、実施例１の集電体は比較例と比べてガス流路の
断面積がおよそ１．９倍となっている。ガス流路の断面
積が大きくなることは、燃料電池に用いられたときにガ
ス流路により導入される反応性ガスの導入量を増加させ
ることとなり、反応量ひいては出力電力を増加させるこ
ととなる。
【００２３】実施例２と比較例の集電体は、ガス流路の
断面積がともに０．３７５ｍｍ2となっている。このと
き、実施例２と比較例の集電体は、電極との対向面が２
００×２００ｍｍのとき、実施例２の集電体の電極との
接触面積は２１６ｃｍ2であり、比較例の接触面積は１
００ｃｍ2であった。このように、ガス流路の断面積が
同じならば、実施例２の集電体は電極との接触面積を約
２．２倍と大きくとることができる。集電体と電極との
接触面積が大きくなることは、燃料電池に用いられたと
きに電極面での電極反応により発生した電力の集電性能
を向上させることとなり、燃料電池の電力出力を増加さ
せることとなる。
断面積がともに０．３７５ｍｍ2となっている。このと
き、実施例２と比較例の集電体は、電極との対向面が２
００×２００ｍｍのとき、実施例２の集電体の電極との
接触面積は２１６ｃｍ2であり、比較例の接触面積は１
００ｃｍ2であった。このように、ガス流路の断面積が
同じならば、実施例２の集電体は電極との接触面積を約
２．２倍と大きくとることができる。集電体と電極との
接触面積が大きくなることは、燃料電池に用いられたと
きに電極面での電極反応により発生した電力の集電性能
を向上させることとなり、燃料電池の電力出力を増加さ
せることとなる。
【００２４】また、他の実施例として、ガス流路を形成
する凹部が開口部の広さより広さが広がり始める湾曲開
始部を有する集電体、およびガス流路を形成する凹部の
断面形状が異なる集電体を作製した。 （実施例３）本実施例は、ガス流路３４を形成する凹部
が図６の断面図に示される断面形状に形成されるととも
に、この断面を有するガス流路３４が電極と接触する接
触面に格子状に開口した集電体１４である。このガス流
路３４は、集電体の表面に開口した凹部の開口端８４か
ら湾曲開始部７４までが集電体表面と直角な直線上に形
成された開口部６４を有し、湾曲開始部７４から凹部が
略楕円形状に広がった断面形状をしている。
する凹部が開口部の広さより広さが広がり始める湾曲開
始部を有する集電体、およびガス流路を形成する凹部の
断面形状が異なる集電体を作製した。 （実施例３）本実施例は、ガス流路３４を形成する凹部
が図６の断面図に示される断面形状に形成されるととも
に、この断面を有するガス流路３４が電極と接触する接
触面に格子状に開口した集電体１４である。このガス流
路３４は、集電体の表面に開口した凹部の開口端８４か
ら湾曲開始部７４までが集電体表面と直角な直線上に形
成された開口部６４を有し、湾曲開始部７４から凹部が
略楕円形状に広がった断面形状をしている。
【００２５】（実施例４）本実施例は、ガス流路３５を
形成する凹部が図７の断面図に示される断面形状に形成
されるとともに、この断面を有するガス流路３５が電極
と接触する接触面に格子状に開口した集電体１５であ
る。このガス流路３５は、実施例３の集電体の開口部６
４が丸められたものである。すなわち、本実施例の凹部
は、凹部の開口端８５から湾曲開始部７５までが丸めら
れた開口部６５を有し、湾曲開始部７５から略楕円形状
に凹部が広くなった断面形状をしている。
形成する凹部が図７の断面図に示される断面形状に形成
されるとともに、この断面を有するガス流路３５が電極
と接触する接触面に格子状に開口した集電体１５であ
る。このガス流路３５は、実施例３の集電体の開口部６
４が丸められたものである。すなわち、本実施例の凹部
は、凹部の開口端８５から湾曲開始部７５までが丸めら
れた開口部６５を有し、湾曲開始部７５から略楕円形状
に凹部が広くなった断面形状をしている。
【００２６】（実施例５）本実施例は、ガス流路３６を
形成する凹部が図８の断面図に示される断面形状に形成
されるとともに、この断面を有するガス流路３６が電極
と接触する接触面に格子状に開口した集電体１６であ
る。本実施例の集電体に形成された凹部は、集電体表面
にもうけられた開口部６６を一つの頂点とした略五角形
状の断面形状を有している。すなわち、本実施例の凹部
は、湾曲開始部７６から湾曲停止部８６まで傾斜して内
部の幅が広がり、この湾曲停止部８６、８６の幅が最広
部４６となるとともにこの最広部４６を一辺とした長方
形状に広がった断面形状をしている。また、本実施例に
おいても、凹部の開口部６６および凹部の内部の角が丸
められている。
形成する凹部が図８の断面図に示される断面形状に形成
されるとともに、この断面を有するガス流路３６が電極
と接触する接触面に格子状に開口した集電体１６であ
る。本実施例の集電体に形成された凹部は、集電体表面
にもうけられた開口部６６を一つの頂点とした略五角形
状の断面形状を有している。すなわち、本実施例の凹部
は、湾曲開始部７６から湾曲停止部８６まで傾斜して内
部の幅が広がり、この湾曲停止部８６、８６の幅が最広
部４６となるとともにこの最広部４６を一辺とした長方
形状に広がった断面形状をしている。また、本実施例に
おいても、凹部の開口部６６および凹部の内部の角が丸
められている。
【００２７】
【発明の効果】本発明の集電体は、電極との接触面にも
うけられるガス流路の断面形状を表面の開口部より内部
の広さが広い形状としているため、ガス流路の断面積を
保ちながら電極との接触面積が増加している。このた
め、この集電体を燃料電池に用いた場合に、ガス流路に
より導入される反応性ガスの導入量を多く、また電極反
応により得られる電力の集電性能を向上させることがで
きる。このため、本発明の集電体を用いた燃料電池の出
力を増加させる効果を有する。
うけられるガス流路の断面形状を表面の開口部より内部
の広さが広い形状としているため、ガス流路の断面積を
保ちながら電極との接触面積が増加している。このた
め、この集電体を燃料電池に用いた場合に、ガス流路に
より導入される反応性ガスの導入量を多く、また電極反
応により得られる電力の集電性能を向上させることがで
きる。このため、本発明の集電体を用いた燃料電池の出
力を増加させる効果を有する。
【図１】 実施例１の集電体を示す斜視図である。
【図２】 図１に示される実施例１の集電体のＩＩ線で
の断面を示す断面図である。
の断面を示す断面図である。
【図３】 実施例１の集電体のガス流路の断面形状を示
した断面図である。
した断面図である。
【図４】 実施例２の集電体のガス流路の断面形状を示
した断面図である。
した断面図である。
【図５】 比較例の集電体のガス流路の断面形状を示し
た断面図である。
た断面図である。
【図６】 実施例３の集電体のガス流路の断面形状を示
した断面図である。
した断面図である。
【図７】 実施例４の集電体のガス流路の断面形状を示
した断面図である。
した断面図である。
【図８】 実施例５の集電体のガス流路の断面形状を示
した断面図である。
した断面図である。
１１、１２、１３、１４、１５、１６…集電体 ３１、３２、３３、３４、３５、３６…ガス流路 ４１、４３、４５…開口部 ４２、４４、４６
…最広部 ５１、５２、５３、５４、５５、５６…厚肉部 ６４、６５、６６…開口部 ７４、７５、７６
…湾曲開始部 ８４…開口端 ８６…湾曲停止部
…最広部 ５１、５２、５３、５４、５５、５６…厚肉部 ６４、６５、６６…開口部 ７４、７５、７６
…湾曲開始部 ８４…開口端 ８６…湾曲停止部
Claims (4)
- 【請求項１】 固体電解質膜と、該固体電解質膜を両側
から挟持する一対の電極と、該電極と対向して位置し該
電極と電極反応を生じる反応性ガスが導入されるガス室
をかねたガス流路が該電極との対向面にもうけられた一
対の集電体と、を有する燃料電池に用いられる集電体で
あって、 前記集電体は前記電極との接触面に前記ガス流路を形成
する凹部を有し、該凹部の断面形状は該凹部の開口部よ
り該凹部の内部が広くなった形状であることを特徴とす
る燃料電池用集電体。 - 【請求項２】 前記凹部の内部は、前記凹部の開口部の
広さより広さが広がり始める湾曲開始部から始まる請求
項１記載の燃料電池用集電体。 - 【請求項３】 前記凹部の開口部の断面が丸められてい
る請求項２記載の燃料電池用集電体。 - 【請求項４】 前記集電体は、その両面に前記凹部が形
成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池
用集電体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188949A JP2000021424A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 燃料電池用集電体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188949A JP2000021424A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 燃料電池用集電体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000021424A true JP2000021424A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16232744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10188949A Pending JP2000021424A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 燃料電池用集電体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000021424A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1276162A1 (en) * | 2001-06-27 | 2003-01-15 | Delphi Technologies, Inc. | Fluid distribution surface for solid fuel cells |
| KR100434779B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2004-06-07 | (주)퓨얼셀 파워 | 미세유로를 갖는 분리판 및 그 제조방법, 그리고 연료전지의 기체확산층 |
| JP2005216536A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Riken Corp | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| JP2006079831A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-23 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及びセルスタック |
| JP2006253071A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 燃料極支持形固体酸化物形燃料電池の構造 |
| JP2011181187A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Hitachi Ltd | 燃料電池用セパレータおよび燃料電池 |
| JP2012174626A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| CN103151546A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-12 | 杭州电子科技大学 | 一种燃料电池流场板及燃料电池 |
| JP2014503109A (ja) * | 2011-01-21 | 2014-02-06 | 中国科学院▲寧▼波材料技▲術▼▲与▼工程研究所 | 固体酸化物燃料電池積層体 |
| US9147887B2 (en) | 2010-01-21 | 2015-09-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell module |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP10188949A patent/JP2000021424A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1276162A1 (en) * | 2001-06-27 | 2003-01-15 | Delphi Technologies, Inc. | Fluid distribution surface for solid fuel cells |
| US6773845B2 (en) | 2001-06-27 | 2004-08-10 | Delphi Technologies, Inc. | Fluid distribution surface for solid oxide fuel cells |
| KR100434779B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2004-06-07 | (주)퓨얼셀 파워 | 미세유로를 갖는 분리판 및 그 제조방법, 그리고 연료전지의 기체확산층 |
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| JP4707985B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2011-06-22 | 京セラ株式会社 | 燃料電池セル及びセルスタック |
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| JP2014503109A (ja) * | 2011-01-21 | 2014-02-06 | 中国科学院▲寧▼波材料技▲術▼▲与▼工程研究所 | 固体酸化物燃料電池積層体 |
| JP2012174626A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| CN103151546A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-12 | 杭州电子科技大学 | 一种燃料电池流场板及燃料电池 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050216 |
|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
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