JP5426264B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
[構成]
図1〜図6を参照して第1の実施形態の構成を説明する。ここに、図1は内部を部分的に示した第1の実施形態の斜視図、図2は運転状態にある第1の実施形態の斜視図、図3は第1の実施形態における単位電池の断面図、図4は第1の実施形態の横断面図、図5は第1の実施形態の要部拡大斜視図、図6は第1の実施形態の要部拡大横断面図である。
まず、図1〜図4を用いて、本実施形態に係る燃料電池の全体構成について説明する。図1、図2に示すように、燃料電池は、単位電池1を複数枚積層した燃料電池積層体50と、燃料電池積層体50の積層方向両端(図1および図2では上端部および下端部)に設置された各1枚の締付板2と、2枚の締付板2を互いに近接する方向に締め付けているタイロッド3を有している。
このうち、単位電池1は、図3に示すように、電解質膜20、カソード電極21、アノード電極22、酸化剤側セパレータ24および燃料側セパレータ26から構成されている。電解質膜20はカソード電極21とアノード電極22で挟持され、それぞれの電極21、22に接して酸化剤側セパレータ24および燃料側セパレータ26が配置されている。
図1、図2に示すように、四角柱である燃料電池積層体50の側面のうち、向かい合う一方の2面には空気入口側ガスマニホールド4と空気出口側ガスマニホールド5が配置され、向かい合う他方の2面には燃料入口側ガスマニホールド6と燃料出口側ガスマニホールド7が配置されている。
第1の実施形態には、単位電池1の電圧を常時測定するための電圧測定手段が設けられている。この電圧測定手段は、単位電池1の電圧を測定する電圧測定端子10と、空気出口側ガスマニホールド5の内部に位置する内部導通部11aと、空気出口側ガスマニホールド5を貫通する接続部29と、空気出口側ガスマニホールド5の外側に位置する外部導通部11と、電圧測定端子10にて測定した単位電池1の電圧値を取り込む電圧測定装置55から構成されている。これらの部材は電気的に接続されることにより導通状態にある。
続いて、電圧測定手段の各構成部に関して順次説明する。図4に示すように、電圧測定端子10は、酸化剤側セパレータ24の酸化剤ガス流通路23の一端に取り付けられている。この電圧測定端子10が取り付けられた部分が、すなわち酸化剤側セパレータ24が単位電池1の電圧測定部となる。
図4に示すように、内部導通部11aは電圧測定端子10と接続部29を接続する被覆導線である。内部導通部11aは、単位電池1の電圧測定部である酸化剤側セパレータ24に対して電気化学的電位が貴である材料、具体的には、金または白金の線材からなる。
図1および図4に示すように、空気出口ガスマニホールド5のガス室開口部9にガス室貫通部接続用座28が配置されており、このガス室貫通部接続用座28に接続部29が設置されている。接続部29はガス室開口部9を貫通するように構成される。
以上のような構成を有する第1の実施形態の作用効果は次の通りである。すなわち、単位電池1の電圧測定部である酸化剤側セパレータ24(炭素材)に対して電気化学的電位が貴の金属である高価な材料(金または白金)を、内部導通部11aに適用することで、酸化剤側セパレータ24と内部導通部11a間の接触部分における異種材料接触腐食を長期にわたって抑制することが可能である。さらには、不純物の溶出による燃料電池の汚染も防ぐことができる。
[構成]
続いて、図7を用いて第2の実施形態を説明する。図7は第2の実施形態において酸化剤ガス流通路の形成された平面で切断したときの横断面図である。なお、上記第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以上のような構成を有する第2の実施形態では、上記第1の実施形態の持つ作用効果に加えて、次のような独自の作用効果がある。すなわち、空気出口ガスマニホールド5を取り付けた状態のままで、内部導通部11aに接続された電位ピン30を酸化剤ガス流通路23に挿入可能であり、さらに貫通穴カバー17を取り付けるだけで、単位電池1の電圧測定作業を簡単に実施することができる。
この発明は前述した各実施形態に限定されるものではない。たとえば、図8に示すように、接続部29全体をガス・水分接触防止手段40によって覆うように構成した実施形態も包含する。このような実施形態によれば、接続部29への酸素および水分の混入を防止することができ、信頼性がいっそう向上する。
2…締付板
3…タイロッド
4…空気入口側ガスマニホールド
4a、5a…仕切り板
5…空気出口側ガスマニホールド
6…燃料入口側ガスマニホールド
7…燃料出口側ガスマニホールド
8…配管部
9…ガス室開口部
10…電圧測定端子
11…外部導通部
11a…内部導通部
12…ガス室カバー
13、15、18…シール材
14…カバー開口部
16…貫通穴
17…貫通穴カバー
19…電圧測定溝
20…電解質膜
21…カソード電極
22…アノード電極
23…酸化剤ガス流通路
24…酸化剤側セパレータ
25…燃料ガス流通路
26…燃料側セパレータ
27…冷却水流通路
28…ガス室導通部接続用座
29…接続部
30…電位ピン
31…圧着スリーブ
32…絶縁被覆
33…絶縁材料
34…導電材料
35…ボルト
36、36a、36b…ナット
37、37a…ワッシャー
38…スプリングワッシャー
39…圧着端子
40…ガス・水分接触防止手段
50…燃料電池積層体
51、52、56、57…ガス室
53…冷却水室
55…電圧測定装置
Claims (3)
- 単位電池を複数個積層することにより燃料電池積層体が構成され、前記単位電池には、電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路とが具備され、前記燃料電池積層体の側面には、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドが取り付けられた燃料電池において、
前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にはガス室開口部が形成され、
前記ガス室開口部には当該ガス室を密閉するためのガス室カバーが配置され、
前記単位電池における電圧測定部には前記ガスマニホールドの前記ガス室内部に位置する内部導通部が接続され、
前記内部導通部は、前記単位電池における前記電圧測定部に対して電気化学的電位が貴である材料から構成されるか、もしくは貴である材料でコーティングされており、
前記ガスマニホールドの外部には電圧測定装置が設置され、
前記電圧測定装置には前記ガスマニホールドの外部に位置する外部導通部が接続され、
前記ガスマニホールドの前記ガス室開口部内には前記ガス室カバーを貫通する接続部が配置され、
前記接続部により前記内部導通部および前記外部導通部が電気的に接続され、
さらに、前記接続部は、少なくとも前記ガスマニホールドの前記ガス室内部にある部分が、前記内部導通部に対して電気化学的電位差を0.6V以下とした材料から構成されたことを特徴とする燃料電池。 - 単位電池を複数個積層することにより燃料電池積層体が構成され、前記単位電池には、電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路とが具備され、前記燃料電池積層体の側面には、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドが取り付けられた燃料電池において、
前記ガスマニホールドの少なくとも一箇所に前記ガス室を通過せずに前記燃料電池積層体の側面部と前記ガスマニホールドの外部とを貫通する貫通穴が形成され、
前記貫通穴を覆い当該貫通穴を密閉する貫通穴カバーが配置され、
前記単位電池における電圧測定部には前記ガスマニホールドの前記ガス室内部に位置する内部導通部が接続され、
前記内部導通部は、前記単位電池における前記電圧測定部に対して電気化学的電位が貴である材料から構成されるか、もしくは貴である材料でコーティングされており、
前記電圧測定装置には前記ガスマニホールドの外部に位置する外部導通部が接続され、
前記ガスマニホールドの外部には電圧測定装置が設置され、
前記貫通穴内には前記貫通穴カバーを貫通する接続部が配置され、
前記接続部により前記内部導通部および前記外部導通部が電気的に接続され、
さらに、前記接続部は、少なくとも前記ガスマニホールドの前記ガス室内部にある部分が、前記内部導通部に対して電気化学的電位差を0.6V以下とした材料から構成されたことを特徴とする燃料電池。 - 前記単位電池における前記電圧測定部は炭素もしくは炭素を主体とした材料から構成され、
前記内部導通部は金または白金から構成されるか、もしくは金または白金でコーティングされ、
前記接続部は金、白金、銀、銅、ニッケルのいずれかを含む材料から構成されるか、もしくは金、白金、銀、銅、ニッケルのいずれかでコーティングされたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池。
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