JP5823933B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
前記マニホールドおよび前記セルの外周部のアノードまたはカソードのセパレータ上に前記マニホールドの気密維持のために配置されたガスケットと、
前記ガスケットが配置された前記セパレータの反対側に、前記セルを積層する場合の隣接セルのガスケットが接する平面部と、
前記平面部と同じ側のセパレータに、前記平面部に隣接して配置され、前記ガスケットの潰れ量を制限するための凸部と、
を備え、
前記凸部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挾まれた絶縁材料がゴムまたはゴム弾性を有する軟質樹脂であり、かつ前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれた絶縁材料がゴム弾性を有しない硬質樹脂であることが好ましい。
前記マニホールドおよびセルの外周部のアノードまたはカソードのセパレータ上にマニホールドの気密維持のためのガスケットが配置され、ガスケットが配置されたセパレータの反対側に、セルを積層する場合の隣接セルのガスケットが接する平面部と、前記平面部と同じ側のセパレータに、前記平面部に隣接して配置され、ガスケットの潰れ量を制限するための凸部を備え、前記凸部および前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれた絶縁材料がゴムまたはゴム弾性を有する軟質樹脂である低弾性セルと、
前記マニホールドおよびセルの外周部のアノードまたはカソードのセパレータ上にマニホールドの気密維持のためのガスケットが配置され、ガスケットが配置されたセパレータの反対側に、セルを積層する場合の隣接セルのガスケットが接する平面部と、前記平面部と同じ側のセパレータに、前記平面部に隣接して配置され、ガスケットの潰れ量を制限するための凸部を備え、前記凸部および前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれた絶縁材料がゴムまたはゴム弾性を有しない硬質樹脂である高弾性セルと、
を2種類積層してなることが好ましい。
図1、図4に、本発明の第1の実施形態を示す。
図2、図3、図4は本発明の効果を示す第1例を示す代表図である。
本実施形態の燃料電池は、
・セルを積層し締め付ける際に、シールを行うガスケットの潰れ変形量を制限するための凸部と凹部を隣接して設け、
・前記ガスケット先端と前記凸部が締結途中に隣接セルに当たる際にモーメントを受ける部位のアノード・カソードセパレータの間に硬質な樹脂を介在させてモーメントを受け持たせ、
・あるいは前記凸部の弾性をセル発電部より下げ、かつ前記ガスケット先端と前記凸部が締結途中に隣接セルに当たる際にモーメントを受ける部位のアノード・カソードセパレータの間に硬質な樹脂を介在させてモーメントを受け持たせる
ようにしたものである。これによれば、締結過程でのセパレータ変形を防ぎつつ発電部位の面圧が維持出来る。
本実施形態の燃料電池は、セル端部において、高弾性のセルと、低弾性のセルの種類が組み合わされて積層され、スタックが形成されたものである。低弾性セルは、絶縁材料がゴムまたはゴム弾性を有する軟質樹脂とされたセルである。高弾性セルは、絶縁材料がゴムまたはゴム弾性を有しない硬質樹脂とされたセルである。
・セパレータを薄くすることによる材料節約と成形性の向上
・セル積層時に必要とされる位置精度の低減による生産性向上
によるコストダウンと同時に、
・セパレータの変形抑止
による信頼性向上を両立させることが可能となる。
102,202,302,402,502:アノードセパレータ(金属薄板)
103,203,403,503:マニホールド
106:セル発電部(発電領域)
108,508:カソード側ガス流路
109,209,309,509:MEGA(固体電解質膜・電極触媒層・ガス拡散層複合体)
110,310,310,510:アノード側ガス流路
111:セル外周部
141,142,241,242,442,541,542:ガスケット
161,162,261,262,361,362,462,561,562:隣接セルのガスケットがあたる平面
163,164,464:ガスケットを形成する土台となる平面
151〜158,251〜254,351〜354,453,454,457,458,551〜558:ガスケット潰れ量を制限するための凸部
171〜174,271,272,473,474:絶縁性のゴムまたはゴム弾性を有する樹脂
181,182,371,373,482:絶縁性の硬質樹脂
491,492:硬質樹脂に設けられた成型要の溝
511:マニホールド梁部
512:マニホールド外周部
571〜574:絶縁性のゴム弾性を有しない硬質樹脂
Claims (14)
- カソード側のセパレータとアノード側のセパレータを対にして重ね合わせたセルを複数積層した燃料電池であって、
複数積層された前記セルの積層方向両端以外に存在するセルにおいて、前記一対のセパレータ間に設けられた絶縁部材の一部がゴム弾性を有しない硬質の部材で構成され、他の一部が弾性材により構成されていることを特徴とする燃料電池。 - 前記硬質の部材は、複数積層された前記セル間に設けられたガスケット下部に対応する部分であり、前記弾性材により構成される部分は前記硬質の部材の両端に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記硬質の部材は特定のセル間に設けられた絶縁部材であり、前記弾性材により構成された部分は少なくとも当該特定のセル以外のセル間に設けられた絶縁部材であることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。
- MEGAと、前記MEGAを挟持する一対のセパレータと、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水の各々を供給するためのマニホールドと、を備えたセルを積層した燃料電池であって、
前記マニホールドおよび前記セルの外周部のアノードまたはカソードのセパレータ上に前記マニホールドの気密維持のために配置されたガスケットと、
前記ガスケットが配置された前記セパレータの反対側に、前記セルを積層する場合の隣接セルのガスケットが接する平面部と、
前記平面部と同じ側のセパレータに、前記平面部に隣接して配置され、前記ガスケットの潰れ量を制限するための凸部と、
を備え、
前記凸部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挾まれた絶縁材料がゴムまたはゴム弾性を有する軟質樹脂であり、かつ前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれた絶縁材料がゴム弾性を有しない硬質樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。 - 前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれたゴム弾性を有しない硬質樹脂がポリプロピレン系樹脂、オレフィン系樹脂、またはエポキシ系樹脂、または高加硫ゴムであることを特徴とする、請求項4に記載の燃料電池。
- 前記凸部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれた絶縁材料が、EPDMゴムまたはフロン系ゴムまたは低高分子量ポリエチレン、低高分子量ポリプロピレンであることを特徴とする、請求項4または5に記載の燃料電池。
- 前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれたゴム弾性を有しない硬質樹脂が、凸部を形成するセパレータと反対側のセパレータとの間に、隙間または、溝または、凹み、または凹凸、または多孔質層を有することを特徴とする、請求項4に記載の燃料電池。
- 前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれたゴム弾性を有しない硬質樹脂がポリプロピレン系樹脂、オレフィン系樹脂、またはエポキシ系樹脂、または高加硫ゴムであることを特徴とする、請求項7に記載の燃料電池。
- 前記凸部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれた絶縁材料が、EPDMゴムまたはフロン系ゴムまたは低高分子量ポリエチレン、低高分子量ポリプロピレンであることを特徴とする、請求項7または8に記載の燃料電池。
- 前記マニホールドおよびセルの外周部のアノードまたはカソードのセパレータ上にマニホールドの気密維持のためのガスケットが配置され、ガスケットが配置されたセパレータの反対側に、セルを積層する場合の隣接セルのガスケットが接する平面部と、前記平面部と同じ側のセパレータに、前記平面部に隣接して配置され、ガスケットの潰れ量を制限するための凸部を備え、前記凸部および前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれた絶縁材料がゴムまたはゴム弾性を有する軟質樹脂である低弾性セルと、
前記マニホールドおよびセルの外周部のアノードまたはカソードのセパレータ上にマニホールドの気密維持のためのガスケットが配置され、ガスケットが配置されたセパレータの反対側に、セルを積層する場合の隣接セルのガスケットが接する平面部と、前記平面部と同じ側のセパレータに、前記平面部に隣接して配置され、ガスケットの潰れ量を制限するための凸部を備え、前記凸部および前記平面部を形成するセパレータと反対側のセパレータとに挟まれた絶縁材料がゴムまたはゴム弾性を有しない硬質樹脂である高弾性セルと、
を2種類積層してなることを特徴とする、請求項4に記載の燃料電池。 - 多数の低弾性セルと少数高弾性セルとを積層してなり、かつ低弾性セルの枚数割合が高弾性セルより多いことを特徴とする、請求項10に記載の燃料電池。
- 多数の低弾性セルと少数高弾性セルとを積層してなり、かつ低弾性セルの枚数割合が高弾性セルに対して80枚:1枚〜20枚:1枚であることを特徴とする、請求項10に記載の燃料電池。
- 高弾性セルとして用いるセルの硬質樹脂がポリプロピレン系樹脂、オレフィン系樹脂、またはエポキシ系樹脂、または高加硫ゴムであることを特徴とする、請求項10〜12のいずれか一項に記載の燃料電池。
- 低弾性セルとして用いるセルの軟質樹脂がEPDMゴムまたはフロン系ゴムまたは低高分子量ポリエチレン、低高分子量ポリプロピレンであることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか一項に記載の燃料電池。
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