JP3487884B2 - 溶融炭酸塩型積層型燃料電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解質マトリックスを
アノード電極およびカソード電極で挟んだ構成を採る単
位電池と、前記アノード電極に燃料ガスを、カソード電
極に酸化剤ガスをそれぞれ隔てて導くセパレータとを交
互に積層した構成で、所要の起電に作用する反応ガスの
クロスリークを確実に解消し、あるいはクロスリークに
伴う燃焼の発生などを回避して、長寿命でかつ安定した
性能を出力することを可能とした溶融炭酸塩型積層型燃
料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は電極上で生じる電気化学的反
応で化学エネルギーを直接電気出力に変換する発電方式
であり、この反応を行わせるには、燃料ガスおよび酸化
剤ガスを、電解質マトリックスを挟んで対向配置した燃
料電極と酸化剤（空気）電極に、それぞれ分けて供給し
なければならない。こういった観点から、アノード電極
（燃料電極）、電解質マトリックスおよびカソード電極
（酸化剤電極）から成る単位電池を複数個積層して、積
層型燃料電池を構成する場合、単位電池の間に単位電池
同士を電気的に直列に接続する機能を併せもつセパレー
タが介装されている。

【０００３】図８は積層型燃料電池の要部構成を展開し
て示す斜視図であり、また図９は図８のＡ−Ａ線に沿っ
て２個の単位電池を積層したときの構成を示す断面図で
ある。ここで、単位電池１は電解質マトリックス２と、
その両面に密着して配置されるアノード電極３およびカ
ソード電極４とから構成されている。また、セパレータ
５は、インターコネクタ６，アノードエッジ板７，カソ
ードエッジ板８，アノード集電板９，カソード集電板10
から成り、かつ単位電池１に密着して配設され、アノー
ド電極３側にに燃料ガスを、カソード電極４側に酸化剤
ガスを導く構成を採っている。

【０００４】ところで、インターコネクタ６は燃料ガス
と酸化剤ガスとを隔て、両面側のエッジ板７，８ととも
に、それぞれのガス流路11，12を形成するものである。
また、両集電板９，10は、単位電池１に発生する電気を
単位電池１の外へ導くとともに、単位電池１をほぼ均等
な力で支持し、アノード電極３側およびカソード電極４
側に、それぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスを導くガス流
路11，12を形成している。そして、これら集電板９，10
は、アノード電極２およびカソード電極４にそれぞれ密
着する集電部分（集電板）と、対応するガスの流路11，
12を確保ながら集電部分を支持する部分（集電板サポー
ト）とに分けられていることもある。

【０００５】また、単位電池１とセパレータ５との接触
・対接構造にはいろいろあるが、一般的には図９で例示
するように、アノード電極３はアノード集電板９に、カ
ソード電極４はカソード集電板10にそれぞれ密着し、さ
らに、電解質マトリックス２がアノードエッジ板７およ
びカソードエッジ板８で挟まれて密着した構成を成して
いる。したがって、単位電池１を構成する部品のうち
で、電解質マトリックス２は、アノード電極３およびカ
ソード電極４よりも一回り大きく形成されている。この
ように、単位電池１とセパレータ５などとを交互に積み
重ね、燃料電池として発電に供されるが、このとき、燃
料ガスおよび酸化剤ガスは、マニホールド側に連接する
燃料ガス流路11および酸化剤ガス流路12を介して、アノ
ード電極３とカソード電極４にそれぞれ供給される。一
方、上記マニホールドにおいては、隣接する上下のセパ
レータ５同士が、マニホールドリング13により気密に接
続されている。ここで、マニホールドリング13は、上下
接続部の間で電気絶縁性を有しており、ときには電解質
マトリックス２が、マニホールドまで延長してマニホー
ルドリング13と同等の機能を兼ねている場合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、燃料
電池の構成において、セパレータ部分の中央部において
は、２枚のインターコネクタ６間に、アノード集電板
９、アノード電極３、電解質マトリックス２、カソード
電極４およびカソード集電板10が介装されているのに対
して、その周縁部においては、２枚のインターコネクタ
６間にアノードエッジ板７、電解質マトリックス２、カ
ソードエッジ板８が介装されている。さらに、マニホー
ルドにおいては、アノードエッジ板７，マニホールドリ
ング13，カソードエッジ板８が介装される。したがっ
て、単位電池１とセパレータ５とを交互に積層して組み
立てたとき、以下に述べるような不都合が生じる。

【０００７】すなわち、両電極３，４、両エッジ板７，
８および電解質マトリックス２の素材がそれぞれ違うた
めに、必然的に熱膨張差が生じる。そして、この熱膨張
差に起因して両電極３，４、および両エッジ板７，８に
それぞれ対接している電解質マトリックス２に力が作用
し、アノード電極３とアノードエッジ板７との隙間、カ
ソード電極４とカソードエッジ板８との隙間に接してい
る部分で、破損がしばしば発生する。特に、電解質マト
リックス２は、アノード電極３など他の構成部材に比
べ、材料強度が格段に弱いので破損し易い傾向がある。
ここで、電解質マトリックス２の部分的な破損発生は、
燃料ガス流路11と酸化剤ガス流路12との連接を意味し、
燃料ガスと酸化剤ガスとが直接反応するクロスリークを
引き起こして熱を発し、電池として機能を失墜すること
になる。

【０００８】そこで、電解質マトリックス２を保護する
工夫がいくつか提案されているが、次に指摘するごと
く、未だ対策としては不十分な状態にある。

【０００９】(a) 上記したように、電解質マトリックス
２はアノード電極３およびカソード電極４と面接触する
と同時に、その周縁部においてはアノードエッジ板７、
カソードエッジ板８とそれぞ対接した構造を採ってい
る。ところで、電解質マトリックス２は剪断力などに対
する機械的強度が弱いために、構造的な面を工夫して、
電解質マトリックス２に応力や変形が発生し難くするこ
とも試みられている。たとえば、電解質マトリックス２
の破損を避けるために、単位電池１の製造組立後、電解
質マトリックス２を平面状に保持して、電解質マトリッ
クス２がアノード電極３あるいはカソード電極４に接す
る面と、アノードエッジ板７、カソードエッジ板８に接
する面との間において、段差が生じないようにしてい
る。すなわち、図10にカソード電極４側を断面的に例示
するごとく、カソード電極４およびカソード集電板10に
おける厚さ方向の寸法ａ，ｂとカソードエッジ板８にお
ける厚さ方向の寸法ｃについて、ａ＋ｂ＝ｃとなるよう
に構成する必要がある。しかしながら、これらの各構成
要素の寸法には製作上の偏差があることから、双方の段
差を零にすることは難しい。

【００１０】そこで、図11に断面的に例示するように、
カソード電極４とカソード集電板10における厚さ方向の
寸法ｄ，ｅとカソードエッジ板８における厚さ方向の寸
法ｆについて、各要素の寸法公差を見込み、必ずｄ＋ｅ
＜ｆとなるように各部材を製造し、カソードエッジ板８
の高さｆが自由に収縮できる構造とすればよいことにな
る。そして、単位電池１の製造組立後、カソードエッジ
板８は撓み、前記図10に図示するように厚さが揃い、ｄ
＋ｅ＝ｆとなる。こうした構成を採ることにより、カソ
ードエッジ板８とカソード電極４の上に位置する電解質
マトリックス２の破損を避けることができる。なお、図
11に例示した場合、カソードエッジ板８が撓んだ後も、
より確実に平面を形成できるように、カソードエッジ板
８とインターコネクタ６との間に形成される空隙に、た
とえば図12に断面的に例示するごとく、スプリング14を
介装・配置することにより、カソードエッジ板８の撓み
とともに、カソードスプリング14の厚さ方向への収縮作
用で段差を吸収することも試みられている。

【００１１】ところで、燃料電池は所要の反応用ガスを
供給する一方、燃料電池を所要の温度に昇温することに
より発電状態となる。そして、この種の燃料電池、たと
えば溶融炭酸塩型の燃料電池においては、カソードエッ
ジ板８がステンレス鋼を素材とし、カソード電極４がニ
ッケル多孔質体の酸化物などを素材としているので、こ
れら異なる材質製のカソードエッジ板８とカソード電極
４との間には、熱膨脹差が生じる。したがって、上記図
10〜図12に例示した構造において、カソードエッジ板８
を撓ませて酸化剤ガス流路12をシールし、かつ単位電池
１の電気的接触を採るために、積層電池全体を締め付け
ると、燃料電池の温度を上げた場合、当初は電解質マト
リックス２が平面状に保持されていても、カソード電極
４あるいはカソードエッジ板８が熱膨張するとき、電解
質マトリックス２は摩擦力で引き付けられ、カソード電
極４とカソードエッジ板８との熱膨張差によって、電解
質マトリックス２が両者の境界部で破損を起こす。この
ような現象はアノード電極３側についても全く同様であ
る。

【００１２】(b) 一般的に、電解質マトリックス２は、
次のようにして製造されている。すなわち、マトリック
ス構造を形成するグリーンシート状のリチウムアルミネ
ートと、電解質である炭酸塩とを、単位電池の製造・組
み立て時に各別に供給して、バインダーの揮散したグリ
ーンシートに、炭酸塩をその溶融時に浸透させることに
よって、イオン伝導性を有する電解質マトリックス２が
形成それる。ところで、前記図11に図示した構成で、ア
ノードエッジ板７とカソードエッジ板３の間に挟まれる
電解質マトリックス２のシール部は、バインダーの揮散
の際に、揮散するガスの拡散が両電極３，４に接してい
る起電部部分よりも遅いため、各電解質マトリックス２
ごとに揮散状況に分布が生じ、この揮散状況分布によっ
ても電解質マトリックス２が破損することもある。

【００１３】(c) さらに、前記燃料電池の組み立て製造
時で、電解質マトリックス２を形成する際の炭酸塩の供
給も問題となる。つまり、炭酸塩はバインダーの揮散し
た電解質マトリックス２に融解して浸み込んでゆくが、
このときセパレータ５内の温度が不均一であると、電解
質マトリックス２への含浸も部分的に行われ、炭酸塩の
含有部と非含有部とが生じ、それらの境界で破壊される
こともある。

【００１４】(d) また、一度運転温度に達した燃料電池
は、電解質マトリックス２の主要部を成す炭酸塩の凝固
温度よりも低い温度にまで降温し、再度運転温度まで上
げるといった熱サイクルをかけると、ガスシール部が固
着されていることに伴い、炭酸塩含浸済みの電解質マト
リックス２は、どこにも固着していないエッジ部と起電
部との境界の最も強度のない所で破断する恐れがある。

【００１５】上記のように、電解質マトリックス２は様
々な原因で、比較的強度の劣るエッジ部と起電部との境
界で破損し易く、破損した場合には、両電極３，４の反
応ガスがクロスリークを起こし、燃料電池の性能や寿命
に大きな影響を及ぼすという問題がある。

【００１６】本発明はこのような事情に対処してなされ
たもので、起電に作用する反応ガスのクロスリークを確
実に解消し、あるいはクロスリークに伴う燃焼の発生な
どを回避して、長寿命でかつ安定した性能を出力するこ
とが可能な溶融炭酸塩型積層型燃料電池の提供を目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の溶融炭酸塩型積
層型燃料電池は、 (a) シート状の電解質マトリックスの両面に、その縁部
を露出させて、それぞれ前記電解質マトリックスより小
面積の電極板と集電板とを順に積層した構成の単位電池
と、インターコネクタ板の両面に、前記積層された電極
板と集電板が遊嵌可能な窓部を有する平坦な底部とこの
底部の外周から立上がる連結部で連結された縁部とを備
え前記連結部の内側に連通するガス流通孔が形成された
エッジプレートを前記縁部を内側にしてそれぞれ対接さ
せた構成のセパレータとを、前記エッジプレートの窓部
に前記電極板と集電板を嵌合させつつ複数層積層し、 (b) 最上層および最下層の前記単位電池の外側には、イ
ンターコネクタ板の片面に、前記エッジプレートを縁部
を内側にして対接させた構成の端板を、前記エッジプレ
ートの窓部に前記電極板と集電板を嵌合させて積層する
とともに、 (c) 前記セパレータ又は前記端板におけるインターコネ
クタ板の上側又は下側のいずれか一方の側のエッジプレ
ートのガス流通孔には燃料ガス流通手段を、他方の側の
エッジプレートのガス流通孔には酸化剤ガス流通手段を
接続させた構造の溶融炭酸塩型積層型燃料電池におい
て、前記エッジプレートを柔軟に構成し、かつ前記エッ
ジプレートの底部と前記インターコネクタ板間に付勢部
材を介在させて、前記電極板と前記電解質マトリックス
間の接触面圧よりも小さい接触面圧で前記エッジプレー
トの底部を前記電解質マトリックスに対して付勢したこ
とを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明においては、単位電池のガスシール部を
柔軟構造とし、かつガスシール部に加わる接触面圧を起
電部に加わる接触面圧より小さく設定してある。このた
め、燃料電池の運転動作における昇温時などにおいて、
電解質マトリックスなどの熱膨張が吸収され易くなり、
いわゆる熱膨張差に起因する電解質マトリックスの破断
など確実に回避され、起電に作用する反応ガスのクロス
リークやクロスリークに伴う燃焼の発生などもなくな
り、長寿命でかつ安定した性能を出力することが可能と
なる。

【００１９】

【実施例】以下図１〜図７を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００２０】実施例１図１ (a)， (b)は本発明に係る燃
料電池の要部構成例を断面的に示したものである。すな
わち、基本的には前記図８に図示した構成を具備する燃
料電池において、電解質マトリックスの熱的な作用（影
響）による破損などの回避を図るため、アノード電極側
およびカソード電極側で採った手段である。そして、こ
こではカソード電極側を例示しており、図１ (a)， (b)
において、２は電解質マトリックス、４はカソード電
極、６はインターコネクタ、８はカソードエッジ、10は
カソード集電板、14はエッジスプリングである。

【００２１】この構成において、電解質マトリックス２
を剛体と仮定すると、荷重Ｐがかけられていくと、図１
(a)に模式的に示すごとく、電解質マトリックス２は、
先ずカソードエッジ板８のみに接触し、柔なエッジスプ
リング14が荷重を受ける。そして、カソードエッジ板８
とカソード電極４との段差を吸収するように、エッジス
プリング14は変位し、距離ｄだけ変位したところでカソ
ード４に接触し、剛なカソード集電板10が荷重を受ける
ようになる。そして、図１ (b)に模式的に示すごとく、
カソード集電板10が十分に接触し、かつカソード電極４
が塑性変形を起こさない程度の圧力Ｐ（ただしＰ0 ＜Ｐ
＜Ｐ1 で、Ｐ0 は最低シール面圧、Ｐ1 は塑性変形を起
こす最小圧力）をかけて、積層方向に締め付けて燃料電
池を組み立て構成してある。なお、このとき、図２に示
すような特性を持つエッジスプリング14を使用すれば、
電解質マトリックス２にかかる圧力が（カソードエッジ
部８）＜（カソード電極（起電）部４）となる燃料電池
が構成される。この構成においては、前記エッジスプリ
ング14に、最低シール必要面圧Ｐ0 を満すだけの面圧が
加わっており、かつカソード電極４が塑性変形を起越す
圧力Ｐ1 より小さい面圧が加わっている必要がある。

【００２２】前記構成を採る燃料電池では、柔軟なカソ
ードエッジ板８部にかかる接触面圧がカソード電極（起
電）部４の接触面圧より小さいため、電解質マトリック
ス２を滑らせることが可能となり、昇温時の熱膨脹差に
よる電解質マトリックス２の破損を防止し、かつ、適正
なウェットシール状態を確保することができる。

【００２３】なお、本実施例では、カソード電極４側に
ついて説明したが、アノード電極３側でも同様の作用・
効果が得られる。

【００２４】実施例２図３は本発明に係る燃料電池の他
の要部構成例を断面的に示したものである。すなわち、
基本的には前記図８に図示した構成を具備する燃料電池
において、電解質マトリックスの熱的な作用（影響）に
よる破損などの回避を図るため、アノード電極側および
カソード電極側で採った手段である。図３に示すごと
く、アノードエッジ板７，カソードエッジ板８間、およ
びアノード電極（燃料極）３，カソード電極（酸化剤
極）４間に、３層の電解質マトリックスを３を積層・挾
持させて単位電池１を構成した例である。図において、
９はアノード集電板、10はカソード集電板、14はエッジ
スプリングである。

【００２５】この構成においては、アノード電極３に接
する電解質マトリックス2aおよびカソード電極４に接す
る電解質マトリックス2bは、アノードエッジ板７とアノ
ード電極３、およびカソードエッジ板８とカソード電極
４との境界部Ａ，Ａ′で予め切り離されており、中央部
に挾持された電解質マトリックス２は切断などを行わず
に、アノードエッジ板７，カソードエッジ板８の端部ま
で、それぞれ延ばして配置されている。

【００２６】上記構成では、各エッジ板７，８と各電極
３，４との境界部Ａ，Ａ′に、切断面が設けてあるた
め、燃料電池の運転時における昇温中、構成部材の熱膨
脹によって外側への移動が生じても、電解質マトリック
ス2a，2bは切断部Ａ，Ａ′で離れ、中央部の電解質マト
リックス２との間は円滑に滑ることにより、割れ・破損
など容易に回避される。

【００２７】なお、本実施例では、３枚電解質マトリッ
クスを積層としたが、それ以上の複数枚積層において
も、前記の場合と同様、最も外側の電解質マトリックス
に同じ加工を施しておくことにより、同様の作用・効果
を得ることができる。

【００２８】実施例３図４ (a)は他の構成例について、
その要部を断面的に示すもので、電解質マトリックス２
は、約20μm 程度の厚さを有するニッケル製の箔17を介
してアノード電極３、あるいはカソード電極４と接触
し、周辺部ではアノードエッジ板７およびカソードエッ
ジ板８と電解質マトリックス２との接触面間は、その接
触面間に沁み出した電解質液の存在によってウェットシ
ールを形成している。この構成において、電解質マトリ
ックス２の両面側に配置したニッケル箔17は、たとえば
図４ (b)に斜視的に示すように、周辺部が無孔部 17a
で、アノード電極３平面より小さな中央領域においては
表裏に貫通する無数の孔を有する多孔部 17bが存在する
構成を成しており、電解質液がこれらの孔を介してアノ
ード電極３、もしくはカソード電極４との間を連続的に
満たし、両電極３，４間でのイオン移動が可能となって
いる。

【００２９】この構成例の場合、電解質マトリックス２
が起電部においては、両電極３，４およびニッケル箔1
7、エッジ部では両エッジ板７，８に挟まれているた
め、これらの部材の強度によって補強され、亀裂などの
損傷を生じる恐れもない。また、起電部とエッジ部との
間においても、電解質マトリックス２の表面はニッケル
箔17で補強されるため、最も問題となる電解質マトリッ
クス２の表面からの亀裂の発生が回避される。さらに、
起電部とエッジ部との間において、仮に電解質マトリッ
クス２に亀裂を発生した場合でも、ニッケル箔17の存在
によって、アノード電極３側ガス流路11とカソード電極
４側ガス流路12とが連通することもなく、クロスリーク
は回避される。

【００３０】図５ (a)は前記ニッケル箔17について他の
構成例を斜視的に示したもので、この構成例では、ニッ
ケル箔17はエッジ部を残して、内のりがアノード電極３
あるいはカソード電極４の平面より小さい枠型を成して
おり、起電部とエッジ部との間において電解質マトリッ
クス２を補強し、電解質マトリックス２での亀裂発生を
回避する構成を採っている。

【００３１】さらに、斜視的に示す図５ (b)も前記電解
質マトリックス２の補強に係るもので、この構成例の場
合は、蒸着などの方法によって、焼成前の電解質マトリ
ックス表裏の周辺部にニッケルを付着させ、焼成後の電
解質マトリックス２の周辺部の表面に、内周がアノード
電極３平面あるいはカソード電極４平面より小さく、外
周は電解質マトリックス２の外周より小さいニッケル層
17′を形成した構成を成している。そして、この構成例
の場合は、ニッケル層17′が電解質マトリックス２表面
に存在する微小な亀裂などを埋め、また電解質マトリッ
クス粒子間の結合を補強することにより、電解質マトリ
ックス２を補強し、起電部とエッジ部との間における亀
裂の発生が容易に回避される。

【００３２】なお、これらの構成例において、金属箔も
しくは金属層の材質としてニッケルを例に説明したが、
電解質液に対して耐食性を有する他の多くの金属を用い
ても同様の効果を得ることができ、また、箔などの厚さ
も電解質マトリックス２の補強に十分であれば、ここで
示したものに限らずとも同様の効果を得ることができ
る。

【００３３】 実施例４図６に本実施例に関わる燃料電
池の要部構成例を断面的に示したもので、この構成例で
は両エッジ板７，８を、エッジ板の構成材料（たとえ
ば、SUS310S)よりも濡れ性の悪いセラミック製などの枠
18で挟み、この枠18と電解質マトリックス２との間でウ
ェットシールを形成させている。このウエットシール形
成においては、前記セラミック製枠18とエッジ板７，８
とは、電解質マトリックス２と同等的な材質でシールす
るか、あるいはロウ付けなどの方法で接合する。ここ
で、枠18は両エッジ板７，８よりも電解質マトリックス
２との滑りがよく、熱膨脹による電解質マトリックス２
の破損の可能性もほとんどないし、また、燃料電池の熱
サイクルにおいて、溶融塩の凝固・融解に対しても滑り
の効果が期待できる。

【００３４】なお、前記セラミック製の枠18の代わり
に、図７に要部構成例を断面的に示すごとく、セラミッ
クの吹き付け層18′を設けたエッジ板７，８を用いた場
合も、熱膨脹によって電解質マトリックス２が引張力を
受けても、前記吹き付け層18′の介在により同様な効果
が期待できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る燃料電池においては、上述
したような構成を採ることにより、従来、燃料電池問題
になっていた電極とエッジ部の境界にて破損することの
多かった電解質マトリックスが、前記破損を生じ易い箇
所ないし領域を適切に支持したり、または滑らせたりす
ることで容易かつ確実に保護することが可能となった。
そして、電解質マトリックスおよび各エッジ板の接触は
良好に保たれ、反応ガスの漏洩が抑えられたばかりでな
く、クロスリークも防止し、さらに単位電池と集電板の
接触も良好に保たれ、接触不良による電気抵抗を低減す
ることができる。つまり、性能および信頼性、特に耐熱
サイクル性が向上され、長寿命化の図られた燃料電池が
提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料電池の要部構成例を断面的に
示すもので、 (a)は締め付け前の状態図、 (b)は締め付
け後の状態図。

【図２】本発明に係る燃料電池の要部構成例においてセ
パレータの一部を形成するイターコネクタとエッジ板と
の間に介装させたスプリング特性図。

【図３】本発明に係る燃料電池の他の要部構成例を断面
的に示すもので、電解質マトリックスに予め分断部を設
けておいた構成図。

【図４】(a) は本発明に係る燃料電池の他の要部構成例
を示す断面図、 (b)は電極と電解質マトリックスとの間
に介在させた補強体層の斜視図。

【図５】(a) は図４ (b)の変形例を示す斜視図、 (b)は
図４ (b)の他の変形例を示す斜視図。

【図６】本発明に係る燃料電池のさらに他の要部構成例
を示す断面図。

【図７】本発明に係る燃料電池の別の要部構成例を示す
断面図。

【図８】従来の積層型燃料電池の要部構成を展開して示
す斜視図。

【図９】従来の積層型燃料電池の要部構成を示す断面
図。

【図１０】従来の積層型燃料電池におけるセパレータの
厚さ方向に段差が生じる説明図。

【図１１】従来の積層型燃料電池におけるセパレータの
厚さ方向に段差が生じる説明図。

【図１２】従来の積層型燃料電池においてエッジ板とイ
ンタコネクタ間にエッジスプリングを介装したセパレー
タの要部構成を示す断面図。

【符号の説明】

１…単位電池 ２…電解質マトリックス ３…アノード
電極 ４…カソード電極 ５…セパレータ ６…インタ
コネクタ ７…アノードエッジ板 ８…カソードエッジ
板 ９…アノード集電板 10 …カソード集電板 11 …燃
料ガス流路 12 …酸化剤ガス流路 13 …マニホールドリ
ング 14…スプリング 17 ，17′…ニッケル箔（層） 1
8 …セラミック製枠 18 ′…セラミック吹き付け層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯部 賢司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 海治 徹 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株 式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 瀬田 曜一 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株 式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 清水 康 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株 式会社東芝 京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−256381（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−71071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−289770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−184772（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−276565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−220571（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−53857（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−654（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−131266（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−92360（ＪＰ，Ｕ) 国際公開92／002057（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 8/02 H01M 8/14 H01M 8/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) シート状の電解質マトリックスの両
   面に、その縁部を露出させて、それぞれ前記電解質マト
   リックスより小面積の電極板と集電板とを順に積層した
   構成の単位電池と、インターコネクタ板の両面に、前記
   積層された電極板と集電板が遊嵌可能な窓部を有する平
   坦な底部とこの底部の外周から立上がる連結部で連結さ
   れた縁部とを備え前記連結部の内側に連通するガス流通
   孔が形成されたエッジプレートを前記縁部を内側にして
   それぞれ対接させた構成のセパレータとを、前記エッジ
   プレートの窓部に前記電極板と集電板を嵌合させつつ複
   数層積層し、 (b) 最上層および最下層の前記単位電池の外側には、イ
   ンターコネクタ板の片面に、前記エッジプレートを縁部
   を内側にして対接させた構成の端板を、前記エッジプレ
   ートの窓部に前記電極板と集電板を嵌合させて積層する
   とともに、 (c) 前記セパレータ又は前記端板におけるインターコネ
   クタ板の上側又は下側のいずれか一方の側のエッジプレ
   ートのガス流通孔には燃料ガス流通手段を、他方の側の
   エッジプレートのガス流通孔には酸化剤ガス流通手段を
   接続させた構造の溶融炭酸塩型積層型燃料電池におい
   て、 前記エッジプレートを柔軟に構成し、かつ前記エッジプ
   レートの底部と前記インターコネクタ板間に付勢部材を
   介在させて、前記電極板と前記電解質マトリックス間の
   接触面圧よりも小さい接触面圧で前記エッジプレートの
   底部を前記電解質マトリックスに対して付勢したことを
   特徴とする溶融炭酸塩型積層型燃料電池。
2. 【請求項２】 前記電解質マトリックスの各電極板で挟
   まれた部分と前記エッジプレートの底部で挟まれた部分
   の境界部を切り離したことを特徴とする請求項１記載の
   溶融炭酸塩型積層型燃料電池。
3. 【請求項３】 前記電解質マトリックスの両面に対接す
   る各電極板の少なくともいずれか一方に、穴開けされた
   導電性金属箔を介挿したことを特徴とする請求項１記載
   の溶融炭酸塩型積層型燃料電池。
4. 【請求項４】 前記エッジプレートの前記電解質マトリ
   ックスと対接する領域面がセラミックス層で被覆されて
   いることを特徴とする請求項１記載の溶融炭酸塩型積層
   型燃料電池。