JP3385781B2 - 燃料電池用セパレータ - Google Patents
燃料電池用セパレータInfo
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- JP3385781B2 JP3385781B2 JP05525995A JP5525995A JP3385781B2 JP 3385781 B2 JP3385781 B2 JP 3385781B2 JP 05525995 A JP05525995 A JP 05525995A JP 5525995 A JP5525995 A JP 5525995A JP 3385781 B2 JP3385781 B2 JP 3385781B2
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- Japan
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- plate
- thermocouple
- fuel cell
- separator
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- 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
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料の有する化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換させるエネルギー部門
で用いる燃料電池のセルを積層するときの仕切りとして
用いるセパレータに関するものである。
ギーを直接電気エネルギーに変換させるエネルギー部門
で用いる燃料電池のセルを積層するときの仕切りとして
用いるセパレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池のうち、たとえば、溶融炭酸塩
型燃料電池は、図３乃至図５に一例の概略を示す如く、
電解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませた電
解質板１をカソード２とアノード３の両電極で両面から
挟み、カソード２側に酸化ガスＯＧを供給すると共にア
ノード３側に燃料ガスＦＧを供給することによりカソー
ド２側とアノード３側で反応を行わせて発電が行われる
ようにしたものを１セルＣとし、各セルＣをセパレータ
４を介し多層に積層させてスタックとするようにしてあ
る。
型燃料電池は、図３乃至図５に一例の概略を示す如く、
電解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませた電
解質板１をカソード２とアノード３の両電極で両面から
挟み、カソード２側に酸化ガスＯＧを供給すると共にア
ノード３側に燃料ガスＦＧを供給することによりカソー
ド２側とアノード３側で反応を行わせて発電が行われる
ようにしたものを１セルＣとし、各セルＣをセパレータ
４を介し多層に積層させてスタックとするようにしてあ
る。
【０００３】上記燃料電池のセルＣを積層するときの仕
切りとなるセパレータ４には、種々の型式のものがある
が、近年では、センタープレート５と、該センタープレ
ート５の両面にガス通路を形成するコルゲート６及び７
と、電極反応部となる中央部分をくり抜いて周辺部のみ
としてなり周辺部を折り曲げてセンタープレート５に全
周にわたり接合させるようにしてあるカソード側マスク
プレート８とアノード側マスクプレート９とからなる構
成のものが用いられている。
切りとなるセパレータ４には、種々の型式のものがある
が、近年では、センタープレート５と、該センタープレ
ート５の両面にガス通路を形成するコルゲート６及び７
と、電極反応部となる中央部分をくり抜いて周辺部のみ
としてなり周辺部を折り曲げてセンタープレート５に全
周にわたり接合させるようにしてあるカソード側マスク
プレート８とアノード側マスクプレート９とからなる構
成のものが用いられている。
【０００４】なお、図３に示す如く内部マニホールド型
の燃料電池の場合には、電解質板１及びセパレータ４の
周辺部の一端側に酸化ガス供給用マニホールド１０と燃
料ガス供給用マニホールド１１を設けると共に、他端側
に酸化ガス排出用マニホールド１２と燃料ガス排出用マ
ニホールド１３を設けた構成としてあり、更に、酸化ガ
スの給排用マニホールド１０，１２の周縁部では、図５
に示す如くアノード側マスクプレート９をセンタープレ
ート５に接合して酸化ガスがアノード３側へ流れること
がないようにし、又、燃料ガスの給排用マニホールド１
１，１３の周縁部では、図示してないがカソード側マス
クプレート８をセンタープレート５に接合して燃料ガス
がカソード２側へ流れることがないようにしてある。
の燃料電池の場合には、電解質板１及びセパレータ４の
周辺部の一端側に酸化ガス供給用マニホールド１０と燃
料ガス供給用マニホールド１１を設けると共に、他端側
に酸化ガス排出用マニホールド１２と燃料ガス排出用マ
ニホールド１３を設けた構成としてあり、更に、酸化ガ
スの給排用マニホールド１０，１２の周縁部では、図５
に示す如くアノード側マスクプレート９をセンタープレ
ート５に接合して酸化ガスがアノード３側へ流れること
がないようにし、又、燃料ガスの給排用マニホールド１
１，１３の周縁部では、図示してないがカソード側マス
クプレート８をセンタープレート５に接合して燃料ガス
がカソード２側へ流れることがないようにしてある。
【０００５】上記のように構成されている燃料電池にお
いて、従来より電極反応部の面内温度分布を計測するこ
とが行われている。
いて、従来より電極反応部の面内温度分布を計測するこ
とが行われている。
【０００６】従来の燃料電池の面内温度分布の計測は、
セパレータ４のところで行うようにするために、セパレ
ータ４の構成部材であるマスクプレート８又は９に、図
４に示す如く熱電対挿入用パイプ１４を挿通させる孔を
設けて、該孔にパイプ１４を挿通させ、該パイプ１４を
マスクプレート８又は９にろう付けする等の加工をし、
該パイプ１４内を通してセパレータ４内に挿入した熱電
対１５をガス流路部に直接配置するようにしてある。
セパレータ４のところで行うようにするために、セパレ
ータ４の構成部材であるマスクプレート８又は９に、図
４に示す如く熱電対挿入用パイプ１４を挿通させる孔を
設けて、該孔にパイプ１４を挿通させ、該パイプ１４を
マスクプレート８又は９にろう付けする等の加工をし、
該パイプ１４内を通してセパレータ４内に挿入した熱電
対１５をガス流路部に直接配置するようにしてある。
【０００７】なお、熱電対１５は、図３に示す如く、酸
化ガスＯＧや燃料ガスＦＧの流れ方向と平行に複数本挿
入して、各部の温度分布を計測するようにしてある。
化ガスＯＧや燃料ガスＦＧの流れ方向と平行に複数本挿
入して、各部の温度分布を計測するようにしてある。
【０００８】なお、１６はカレントコレクタである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
熱電対挿入方式では、熱電対１５をセパレータ４のガス
流路部に直接挿入するものであるため、ガスの流配性能
に影響を与えることが考えられ、又、マスクプレート８
又は９に加工を施こす必要があるためにガスリークのお
それがあると共に、マスクプレートに孔をあけてパイプ
１４をろう付けするので、熱電対１５の挿入位置を変え
たいときにパイプ１４の挿入位置を変える作業が大変と
なる、等の問題点がある。
熱電対挿入方式では、熱電対１５をセパレータ４のガス
流路部に直接挿入するものであるため、ガスの流配性能
に影響を与えることが考えられ、又、マスクプレート８
又は９に加工を施こす必要があるためにガスリークのお
それがあると共に、マスクプレートに孔をあけてパイプ
１４をろう付けするので、熱電対１５の挿入位置を変え
たいときにパイプ１４の挿入位置を変える作業が大変と
なる、等の問題点がある。
【００１０】そこで、本発明は、温度分布をセパレータ
内で計測する場合に、ガスの流配性能に影響を与えるこ
とがなく、且つマスクプレートに加工を施こすことなく
熱電対を挿入でき、更に、熱電対の挿入位置を容易に変
えることができるようにしたセパレータを提供しようと
するものである。
内で計測する場合に、ガスの流配性能に影響を与えるこ
とがなく、且つマスクプレートに加工を施こすことなく
熱電対を挿入でき、更に、熱電対の挿入位置を容易に変
えることができるようにしたセパレータを提供しようと
するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、センタープレートと、該センタープレー
トの両面側にガス通路を形成するためのコルゲートと、
電極反応部となる中央部分をくり抜いたマスクプレート
とからなり、電解質板をカソードとアノードの両電極で
両面から挟んでなるセルを多層に積層するときの仕切り
となる燃料電池用セパレータ又はガス通路を形成するた
めにセンタープレートにプレス加工を施こした燃料電池
用セパレータにおいて、上記センタープレートをカソー
ド側プレートとアノード側プレートとの２枚とし、該２
枚のプレートの間に、所要幅とした複数のスペーサを介
在させ、該スペーサの間に空間を形成して、該空間を熱
電対挿入部とした構成とする。
決するために、センタープレートと、該センタープレー
トの両面側にガス通路を形成するためのコルゲートと、
電極反応部となる中央部分をくり抜いたマスクプレート
とからなり、電解質板をカソードとアノードの両電極で
両面から挟んでなるセルを多層に積層するときの仕切り
となる燃料電池用セパレータ又はガス通路を形成するた
めにセンタープレートにプレス加工を施こした燃料電池
用セパレータにおいて、上記センタープレートをカソー
ド側プレートとアノード側プレートとの２枚とし、該２
枚のプレートの間に、所要幅とした複数のスペーサを介
在させ、該スペーサの間に空間を形成して、該空間を熱
電対挿入部とした構成とする。
【００１２】又、スペーサを用いることに代えて、２枚
のプレートの対向面側に凹溝を設け、２枚のセンタープ
レートを重合させたときに凹溝同士により形成される空
間を熱電対挿入部とした構成としてもよい。
のプレートの対向面側に凹溝を設け、２枚のセンタープ
レートを重合させたときに凹溝同士により形成される空
間を熱電対挿入部とした構成としてもよい。
【００１３】
【作用】セパレータのセンタープレートを２枚として、
その間に熱電対の挿入部を設け、熱電対を２枚のプレー
トの間に挿入して温度分布を測定するようにすると、熱
電対がガスの流路部にはないので、ガスの流配性能に影
響を与えることはなく、又、従来方式における如きマス
クプレートに加工を施こすことがなくて、ガスリークの
問題はない。更に、２枚のセンタープレート間にスペー
サを入れて熱電対挿入部を形成するものでは、熱電対の
挿入位置を容易に変えることができる。
その間に熱電対の挿入部を設け、熱電対を２枚のプレー
トの間に挿入して温度分布を測定するようにすると、熱
電対がガスの流路部にはないので、ガスの流配性能に影
響を与えることはなく、又、従来方式における如きマス
クプレートに加工を施こすことがなくて、ガスリークの
問題はない。更に、２枚のセンタープレート間にスペー
サを入れて熱電対挿入部を形成するものでは、熱電対の
挿入位置を容易に変えることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１５】図１（イ）（ロ）は本発明の一実施例を示
すもので、図３に示す如く電解質板１をカソード２とア
ノード３の両電極で両面から挟み、カソード２側に酸化
ガスＯＧを、又、アノード３側に燃料ガスＦＧをそれぞ
れ供給するようにしてなる燃料電池セルＣを多層に積層
してスタックとするときの仕切りとして用いるセパレー
タ４を改良し、燃料電池の電極反応部の温度分布を計測
する熱電対の挿入部をセンタープレートの部分としたも
のである。
すもので、図３に示す如く電解質板１をカソード２とア
ノード３の両電極で両面から挟み、カソード２側に酸化
ガスＯＧを、又、アノード３側に燃料ガスＦＧをそれぞ
れ供給するようにしてなる燃料電池セルＣを多層に積層
してスタックとするときの仕切りとして用いるセパレー
タ４を改良し、燃料電池の電極反応部の温度分布を計測
する熱電対の挿入部をセンタープレートの部分としたも
のである。
【００１６】すなわち、セパレータ４を構成するセンタ
ープレートを、カソード側プレート５ａとアノード側プ
レート５ｂとの２枚からなる構成として、該２枚のプレ
ート５ａと５ｂの間に、所要の幅寸法とし且つ所要厚さ
としたスペーサ１７を、酸化ガス及び燃料ガスの流れ方
向と直交する方向へ挿入して介在させ、ガスの流れ方向
に相隣接するスペーサ１７同士の間を所要間隔あけて空
間１８を形成し、該空間１８を熱電対１５の挿入部とし
て熱電対１５をガスの流れ方向と直交する方向へ挿入配
置するようにしたものである。
ープレートを、カソード側プレート５ａとアノード側プ
レート５ｂとの２枚からなる構成として、該２枚のプレ
ート５ａと５ｂの間に、所要の幅寸法とし且つ所要厚さ
としたスペーサ１７を、酸化ガス及び燃料ガスの流れ方
向と直交する方向へ挿入して介在させ、ガスの流れ方向
に相隣接するスペーサ１７同士の間を所要間隔あけて空
間１８を形成し、該空間１８を熱電対１５の挿入部とし
て熱電対１５をガスの流れ方向と直交する方向へ挿入配
置するようにしたものである。
【００１７】なお、上記スペーサ１７の周辺部には、酸
化ガスや燃料ガスの各給排用マニホールド１０，１１，
１２，１３に対応させてマニホールドが設けられる。
化ガスや燃料ガスの各給排用マニホールド１０，１１，
１２，１３に対応させてマニホールドが設けられる。
【００１８】従来のセパレータ４のセンタープレート５
を２枚にして、その間に熱電対１５を挿入するようにし
た本発明のセパレータ４とすれば、従来の如きガス流路
部に熱電対を挿入するものではないため、カソード側及
びアノード側の各ガスの流配性能に影響を与えることが
なく、マスクプレートに加工を施こす必要もなくせてガ
スリークの問題も生じさせることがない。
を２枚にして、その間に熱電対１５を挿入するようにし
た本発明のセパレータ４とすれば、従来の如きガス流路
部に熱電対を挿入するものではないため、カソード側及
びアノード側の各ガスの流配性能に影響を与えることが
なく、マスクプレートに加工を施こす必要もなくせてガ
スリークの問題も生じさせることがない。
【００１９】熱電対１５の挿入位置を変更したいとき
は、スペーサ１７を幅寸法の異なるスペーサに取り換え
て空間１８の位置を図１（ロ）で左右方向へずらすよう
にする。これにより容易に熱電対１５の挿入位置を換え
ることができる。
は、スペーサ１７を幅寸法の異なるスペーサに取り換え
て空間１８の位置を図１（ロ）で左右方向へずらすよう
にする。これにより容易に熱電対１５の挿入位置を換え
ることができる。
【００２０】なお、本発明のセパレータにおいて、空間
１８の大きさは、挿入する熱電対の本数に応じて変更す
るようにする。
１８の大きさは、挿入する熱電対の本数に応じて変更す
るようにする。
【００２１】次に、図２（イ）（ロ）は本発明の他の実
施例を示すもので、センタープレートをカソード側プレ
ート５ａとアノード側プレート５ｂに分けて、両者の間
にスペーサ１７を介在させ、スペーサ１７同士の間に熱
電対１５を挿入させるようにした図１（イ）（ロ）の実
施例に代えて、カソード側プレート５ａの下面とアノー
ド側プレート５ｂの上面の所要個所に、酸化ガスや燃料
ガスの流れ方向と直交する方向へ延びる角状又は円弧状
の複数本の凹溝１９をそれぞれ相対向させて設け、上記
カソード側プレート５ａとアノード側プレート５ｂとを
重合させてセンタープレートとし、上記凹溝１９同士に
より形成される空間１８を熱電対挿入部として、熱電対
１５を挿入するようにする。
施例を示すもので、センタープレートをカソード側プレ
ート５ａとアノード側プレート５ｂに分けて、両者の間
にスペーサ１７を介在させ、スペーサ１７同士の間に熱
電対１５を挿入させるようにした図１（イ）（ロ）の実
施例に代えて、カソード側プレート５ａの下面とアノー
ド側プレート５ｂの上面の所要個所に、酸化ガスや燃料
ガスの流れ方向と直交する方向へ延びる角状又は円弧状
の複数本の凹溝１９をそれぞれ相対向させて設け、上記
カソード側プレート５ａとアノード側プレート５ｂとを
重合させてセンタープレートとし、上記凹溝１９同士に
より形成される空間１８を熱電対挿入部として、熱電対
１５を挿入するようにする。
【００２２】この実施例でも、熱電対１５はガス流路部
に挿入されることがないので、ガスの流配性能に影響を
与えることがなく、又、マスクプレートを加工すること
もなくすことができる。
に挿入されることがないので、ガスの流配性能に影響を
与えることがなく、又、マスクプレートを加工すること
もなくすことができる。
【００２３】この実施例においては、カソード側プレー
ト５ａ及びアノード側プレート５ｂの板厚や、空間１８
の大きさは、熱電対１５の本数により変更することは勿
論である。
ト５ａ及びアノード側プレート５ｂの板厚や、空間１８
の大きさは、熱電対１５の本数により変更することは勿
論である。
【００２４】なお、上記の各実施例では、一例として、
コルゲート形式のセパレータについて示したが、これに
のみ限定されるものではなく、たとえば、センタープレ
ートをプレス成形することによりガス通路を形成したも
のでもよいこと、又、カソード２とアノード３は電解質
板１を挟んで図示とは逆であってもよいこと、更に、上
記実施例ではスペーサ１７や凹溝１９をガスの流れ方向
と直交する方向へ延びるように設けた場合を示したが、
ガスの流れ方向と平行になるように配設してもよいこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更
を加え得ることは勿論である。
コルゲート形式のセパレータについて示したが、これに
のみ限定されるものではなく、たとえば、センタープレ
ートをプレス成形することによりガス通路を形成したも
のでもよいこと、又、カソード２とアノード３は電解質
板１を挟んで図示とは逆であってもよいこと、更に、上
記実施例ではスペーサ１７や凹溝１９をガスの流れ方向
と直交する方向へ延びるように設けた場合を示したが、
ガスの流れ方向と平行になるように配設してもよいこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更
を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の燃料電池用セ
パレータによれば、センタープレートとコルゲートとマ
スクプレートとからなるセパレータ又はガス通路を形成
するためにセンタープレートにプレス加工を施こしたセ
パレータのセンタープレートを、カソード側プレートと
アノード側プレートとに分けて、この２枚のプレートの
間に熱電対挿入部としての空間を形成し、この空間に熱
電対を挿入するようにした構成としてあるので、次のよ
うな優れた効果を奏し得る。 (i) 熱電対挿入によるガスの流配性能への影響がなくな
る。 (ii)従来方式の如きマスクプレートへの加工がなくなる
ため、加工部からのガスリークが生じることがなくなる
と共に、熱電対挿入用のパイプをろう付けする必要もな
くなるので、ろう付けによる変形がなくなりセパレータ
製作の歩留りが向上する。 (iii) 熱電対挿入のための特殊な加工を必要としないた
め、製作性が向上する。 (iv)カソード側プレートとアノード側プレートとの間に
スペーサを挿入するようにしたものでは、スペーサの大
きさ等を変えることにより、熱電対の挿入位置を容易に
変えることができる。
パレータによれば、センタープレートとコルゲートとマ
スクプレートとからなるセパレータ又はガス通路を形成
するためにセンタープレートにプレス加工を施こしたセ
パレータのセンタープレートを、カソード側プレートと
アノード側プレートとに分けて、この２枚のプレートの
間に熱電対挿入部としての空間を形成し、この空間に熱
電対を挿入するようにした構成としてあるので、次のよ
うな優れた効果を奏し得る。 (i) 熱電対挿入によるガスの流配性能への影響がなくな
る。 (ii)従来方式の如きマスクプレートへの加工がなくなる
ため、加工部からのガスリークが生じることがなくなる
と共に、熱電対挿入用のパイプをろう付けする必要もな
くなるので、ろう付けによる変形がなくなりセパレータ
製作の歩留りが向上する。 (iii) 熱電対挿入のための特殊な加工を必要としないた
め、製作性が向上する。 (iv)カソード側プレートとアノード側プレートとの間に
スペーサを挿入するようにしたものでは、スペーサの大
きさ等を変えることにより、熱電対の挿入位置を容易に
変えることができる。
【図１】本発明の燃料電池用セパレータの一実施例を示
すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＡ−
Ａ矢視図である。
すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＡ−
Ａ矢視図である。
【図２】本発明の燃料電池用セパレータの他の実施例を
示すもので、（イ）は図１（イ）に相当する切断側面
図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向よりの側面図である。
示すもので、（イ）は図１（イ）に相当する切断側面
図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向よりの側面図である。
【図３】燃料電池用セパレータの概略平面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視拡大断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
１ 電解質板
２ カソード
３ アノード
４ セパレータ
５ センタープレート
５ａ カソード側プレート
５ｂ アノード側プレート
６，７ コルゲート
８，９ マスクプレート
１５ 熱電対
１７ スペーサ
１８ 空間
１９ 凹溝
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−114071（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−60898（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−176309（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/02
H01M 8/04
Claims (2)
- 【請求項１】 センタープレートと、該センタープレー
トの両面側にガス通路を形成するコルゲートと、マスク
プレートとからなる構成の燃料電池用セパレータ又はガ
ス通路を形成するためにセンタープレートにプレス加工
を施こした燃料電池用セパレータにおける上記センター
プレートを、カソード側プレートとアノード側プレート
の２枚からなる構成とし、且つ該２枚のプレートの間
に、所要幅とした複数枚のスペーサを挿入して、該スペ
ーサ同士の間に空間を形成し、該空間を熱電対挿入部と
して熱電対を挿入するようにしたことを特徴とする燃料
電池用セパレータ。 - 【請求項２】 カソード側プレートとアノード側プレー
トとの間にスペーサを挿入して空間を形成することに代
えて、カソード側プレートとアノード側プレートの相対
向面に、凹溝を相対向させて複数本設け、上記両プレー
トを重合させたときに凹溝同士の間で形成された空間を
熱電対挿入部とする請求項１記載の燃料電池用セパレー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05525995A JP3385781B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 燃料電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05525995A JP3385781B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 燃料電池用セパレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08227723A JPH08227723A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3385781B2 true JP3385781B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=12993606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05525995A Expired - Fee Related JP3385781B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 燃料電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3385781B2 (ja) |
-
1995
- 1995-02-21 JP JP05525995A patent/JP3385781B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08227723A (ja) | 1996-09-03 |
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