JPS60250563A - 燃料電池 - Google Patents
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- JPS60250563A JPS60250563A JP60099452A JP9945285A JPS60250563A JP S60250563 A JPS60250563 A JP S60250563A JP 60099452 A JP60099452 A JP 60099452A JP 9945285 A JP9945285 A JP 9945285A JP S60250563 A JPS60250563 A JP S60250563A
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- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
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- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
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- 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
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、相互に電気的に接触するように配置された複
数の素子から構成される燃料電池構造の改良に係り、各
素子は、好ましくは平行面を有する平板形であり、夫々
特定の触媒を担持するカソードとアノードとの２個の多
孔質電極と、電極間に配置された間隙を充填する電解液
と、カソード面の頂部においてカソードの外側表面と電
気的に接触し、アノード面において隣接素子のアノード
の外側表面と電気的に接触する第１の集電器と、アノー
ド面の頂部においてアノードの外側表面と電気的に接触
し、カソード面において別の隣接素子のカソードと電気
的に接触する第２の集電器とから成り、集電器の各面に
設けられた孔道を担持する少なくとも１個の中央導電ゾ
ーンを有する２個の不透過性バイポーラ型集電器とを備
えており、カソードと第１の集電器のカソード面との間
を気体助燃剤が循環し、アノードと第２の集電器のアノ
ード面との間を気体燃料が循環し、中央導電ゾーンの両
側に配置された集電器の下部及び上部は、電池内を通っ
て電解液及び燃料を循環させるためのオリフィスを備え
ており、第１の電極は、好ましくはプラスチック絶縁材
料から形成された四辺形状の中央オリフィスを有する枠
の両側に固定されており、楯の下部及び上部は、集電器
に設けられたオリフィスに対応しており且つ電池内を通
って燃料及び電解液を移送するためのオリフィスを備え
ており、枠の一方の面には、電解液の移送用オリフィス
の１個、即ち入口オリフィスから２個の電極間に配置さ
れた電解槽へ、及び電解槽から電解液の移送用の別のオ
リフィス、即ち出口オリフィスへ電解液を移送するため
の手段か具備されており、該手段は、中央オリフィスの
２個の対向側に沿って枠の下部及び上部に配置された電
解液の分配及び分布及び配分用チャンバを形成している
切欠部に開口しており且っリブにより規定された複数の
平行な微量管を介して電解槽に連通ずる溝から構成され
ている。
数の素子から構成される燃料電池構造の改良に係り、各
素子は、好ましくは平行面を有する平板形であり、夫々
特定の触媒を担持するカソードとアノードとの２個の多
孔質電極と、電極間に配置された間隙を充填する電解液
と、カソード面の頂部においてカソードの外側表面と電
気的に接触し、アノード面において隣接素子のアノード
の外側表面と電気的に接触する第１の集電器と、アノー
ド面の頂部においてアノードの外側表面と電気的に接触
し、カソード面において別の隣接素子のカソードと電気
的に接触する第２の集電器とから成り、集電器の各面に
設けられた孔道を担持する少なくとも１個の中央導電ゾ
ーンを有する２個の不透過性バイポーラ型集電器とを備
えており、カソードと第１の集電器のカソード面との間
を気体助燃剤が循環し、アノードと第２の集電器のアノ
ード面との間を気体燃料が循環し、中央導電ゾーンの両
側に配置された集電器の下部及び上部は、電池内を通っ
て電解液及び燃料を循環させるためのオリフィスを備え
ており、第１の電極は、好ましくはプラスチック絶縁材
料から形成された四辺形状の中央オリフィスを有する枠
の両側に固定されており、楯の下部及び上部は、集電器
に設けられたオリフィスに対応しており且つ電池内を通
って燃料及び電解液を移送するためのオリフィスを備え
ており、枠の一方の面には、電解液の移送用オリフィス
の１個、即ち入口オリフィスから２個の電極間に配置さ
れた電解槽へ、及び電解槽から電解液の移送用の別のオ
リフィス、即ち出口オリフィスへ電解液を移送するため
の手段か具備されており、該手段は、中央オリフィスの
２個の対向側に沿って枠の下部及び上部に配置された電
解液の分配及び分布及び配分用チャンバを形成している
切欠部に開口しており且っリブにより規定された複数の
平行な微量管を介して電解槽に連通ずる溝から構成され
ている。
咳電池において、枠に設けられた溝と分配及び分布及び
配分チャンバと微量管とから構成される電解液分配系の
気密性は、分配系を有する枠の面に第２の電極を付着さ
せ、該電極を、該系を覆うに十分な寸法に形成すること
により確保され、従って、各構成要素の取付及び締着時
に気密性が形成される。
配分チャンバと微量管とから構成される電解液分配系の
気密性は、分配系を有する枠の面に第２の電極を付着さ
せ、該電極を、該系を覆うに十分な寸法に形成すること
により確保され、従って、各構成要素の取付及び締着時
に気密性が形成される。
しかしながら、このような解決法は、電解液が全素子間
を並列に分配されながら永久的に循環するような電池の
場合、電極が、組立られた電池内で各構成要素に設けら
れたオリフィスの協働により管内を循環する各弟子、共
通の電解液に接触するため、分流、従って大幅なエネル
ギ損失をもたらすので、十分ではないと認められている
。
を並列に分配されながら永久的に循環するような電池の
場合、電極が、組立られた電池内で各構成要素に設けら
れたオリフィスの協働により管内を循環する各弟子、共
通の電解液に接触するため、分流、従って大幅なエネル
ギ損失をもたらすので、十分ではないと認められている
。
本発明は、この欠点を解決するものである。
上記型の本発明の電池は、好ましくはプラスチック絶縁
材料から形成されており且つ第１の電極が固定されてい
る第１の枠に一致する行路と、第１の枠のオリフィスに
対応する燃料及び電解液移送用オリフィスとを有する第
２の枠か、溝と電解液の分配及び分布及び配分チャンバ
とを有する枠の面に、一方の平面を介して（＝Ｉ着され
、且つ電解液の分配系の気密性を確保するべく該枠に結
合されており、第２の電極が第２の枠の他方の面に固定
されており、従って、電解層が電極と２個の枠の中央オ
リフィスとにより規定されていることを特徴とする。
材料から形成されており且つ第１の電極が固定されてい
る第１の枠に一致する行路と、第１の枠のオリフィスに
対応する燃料及び電解液移送用オリフィスとを有する第
２の枠か、溝と電解液の分配及び分布及び配分チャンバ
とを有する枠の面に、一方の平面を介して（＝Ｉ着され
、且つ電解液の分配系の気密性を確保するべく該枠に結
合されており、第２の電極が第２の枠の他方の面に固定
されており、従って、電解層が電極と２個の枠の中央オ
リフィスとにより規定されていることを特徴とする。
本発明の一具体例によると、第２の電極が固定されてい
る第２の枠の面は、好ましくは、第２の枠に固定後、第
２の電極が第２の枠の面から突出しないように第２の電
極の厚みにほぼ対応する高さのストップ部分を中央オリ
フィスの近傍に備えており、第１の電極が固定されてい
る第゛ｌの枠の面は、同様に第１の枠に固定後、第１の
電極が第１の枠の面から突出しないように第１の電極の
厚みにほぼ対応する高さのストップ部分を中央オリフィ
スの近傍に備えている。
る第２の枠の面は、好ましくは、第２の枠に固定後、第
２の電極が第２の枠の面から突出しないように第２の電
極の厚みにほぼ対応する高さのストップ部分を中央オリ
フィスの近傍に備えており、第１の電極が固定されてい
る第゛ｌの枠の面は、同様に第１の枠に固定後、第１の
電極が第１の枠の面から突出しないように第１の電極の
厚みにほぼ対応する高さのストップ部分を中央オリフィ
スの近傍に備えている。
一興体例によると、第１の枠において、電解液の入口及
び出口オリフィスを分配及び分布及び配分チャンバに連
結する溝の行路は、底部が電解槽を規定する中央オリフ
ィスから突出するようにオリフィスに対して配置されて
いるＵ字形である。
び出口オリフィスを分配及び分布及び配分チャンバに連
結する溝の行路は、底部が電解槽を規定する中央オリフ
ィスから突出するようにオリフィスに対して配置されて
いるＵ字形である。
好ましくは、溝と分配及び分布及び配分チャンバとの底
部は、第１の枠の面と同一平面上にあり且つ、第２の枠
が第１の枠に付着される時に第２の枠と底部との間の間
隔を維持するべく構成された突起又はリブのような手段
を備えている。
部は、第１の枠の面と同一平面上にあり且つ、第２の枠
が第１の枠に付着される時に第２の枠と底部との間の間
隔を維持するべく構成された突起又はリブのような手段
を備えている。
本発明の他の特徴及び刺入は、以下の詳細な説明及び添
付図面から明らかになろう。
付図面から明らかになろう。
図中、参照符号１及び２は、本発明の電池素子構造に含
まれる多孔質電極を示している。
まれる多孔質電極を示している。
説明及び図示の具体例において、参照符号１は、一方の
面において電解液、他方の面において気体燃料と接触す
るアノードを示しており、参照符号２は、一方の面にお
いて電解液、他方の面におＩｌ）て気体助燃剤と接触す
るカソードを示して０る。
面において電解液、他方の面において気体燃料と接触す
るアノードを示しており、参照符号２は、一方の面にお
いて電解液、他方の面におＩｌ）て気体助燃剤と接触す
るカソードを示して０る。
電極は、炭素とプラスチック材料とを主成分とし、例え
ばポリテトラフルオルエチレンから形成され得、夫々特
定の触媒を担持し得る。
ばポリテトラフルオルエチレンから形成され得、夫々特
定の触媒を担持し得る。
非限定的な例として、電極は、１９７９年１０月１８日
付仏国特許出願第７９２５８７９号に開示されているよ
うな可撓性構造であり得る。電極は特に、同じく１９７
９年１０月１８日付仏国特許出願第７９２５８７７号及
び７９２５８７８号に開示の方法により作成され得る。
付仏国特許出願第７９２５８７９号に開示されているよ
うな可撓性構造であり得る。電極は特に、同じく１９７
９年１０月１８日付仏国特許出願第７９２５８７７号及
び７９２５８７８号に開示の方法により作成され得る。
図例中、カソード２は、四辺形の中央オリフィス４を有
する枠３に固定されている。
する枠３に固定されている。
枠３は好ましくは、例えばポリプロピレン、ポリ塩化ビ
ニル、アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリスルフォン等を主成分と
するプラスチック絶縁材料から構成される。
ニル、アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリスルフォン等を主成分と
するプラスチック絶縁材料から構成される。
電極の厚みは、０．２から５ｍｍ、好ましくは０．５か
ら１．５ｍｍのオーダである。
ら１．５ｍｍのオーダである。
図示例では、中央オリフィスは正方形である。
枠３の下部５及び上部６は、電池内を通って燃料及び電
解液を移送するためのオリフィスを備えている。
解液を移送するためのオリフィスを備えている。
符号７は、図示例では楕円形の燃料循環オリフィスを示
している。
している。
オリフィス８Ａは、電池内に電解液を循環させ、電解液
を電解槽内に移送するべく機能する。
を電解槽内に移送するべく機能する。
オリフィス８Ｂは、電解槽から電解液を排出し、電解液
を電池内に循環させるべく機能する。
を電池内に循環させるべく機能する。
符号９は、例えば組立時の素子の整列及び／又は締着撃
打の導入のために使用され得るオリフィスを示している
。
打の導入のために使用され得るオリフィスを示している
。
枠３の面１０には、電解液をオリフィス８Ａから中央オ
リフィス４、中央オリフィスからオリフィス８Ｂに向か
って移送するための手段が備えられてし）る。
リフィス４、中央オリフィスからオリフィス８Ｂに向か
って移送するための手段が備えられてし）る。
該手段は、中央オリフィスの２個の対向側に沿つて枠３
の下部５及び上部６に配置された電解液分配及び分布及
び配分チャンバ１２を形成している切欠部に開口してお
り且つリブ１４（第２１図に詳示）により規定された複
数の平行な微量管１３を介して電解槽と連通ずる溝１１
から構成されている。
の下部５及び上部６に配置された電解液分配及び分布及
び配分チャンバ１２を形成している切欠部に開口してお
り且つリブ１４（第２１図に詳示）により規定された複
数の平行な微量管１３を介して電解槽と連通ずる溝１１
から構成されている。
リブ１４の頂部は、枠３の面ｌＯと同一平面上にある。
ｉｌｌは、好ましくは行路が長く断面積が小さい。
実際に、電解液が素子間に高い分流抵抗を形成し、対応
するエネルギ損失をできるだけ減少させるように素子に
並列に分配されるような電池の場合、導入及び排出オリ
フィスと電解槽との間の電解液の行路を長くし、断面積
を狭くすることが重要である。更に、断面積が小さく長
さが大きい管内を通って電解液を移送すると、チャージ
損失が限定されしかも電解槽よりも大きいので、電解液
流は電池の各素子間に均等に分配される。
するエネルギ損失をできるだけ減少させるように素子に
並列に分配されるような電池の場合、導入及び排出オリ
フィスと電解槽との間の電解液の行路を長くし、断面積
を狭くすることが重要である。更に、断面積が小さく長
さが大きい管内を通って電解液を移送すると、チャージ
損失が限定されしかも電解槽よりも大きいので、電解液
流は電池の各素子間に均等に分配される。
図例では、溝１１は、底部が電解槽を規定している中央
オリフィス４から突出するようにオリフィス８Ａおよび
８旧二対して配置されたＵ字形の行路を有する。
オリフィス４から突出するようにオリフィス８Ａおよび
８旧二対して配置されたＵ字形の行路を有する。
Ｕ字形構造は、素子の寸法を過度に増加することなく行
路を倍増することが可能である。Ｕ字形構造は更に、必
要とあれば、槽を満たしておきながら電解液の循環を遮
断し、必要とあれば、偶発的なガス侵入時に槽からの排
出を回避しながら槽内の下方から上方に電解液を循環さ
せることが可能である。
路を倍増することが可能である。Ｕ字形構造は更に、必
要とあれば、槽を満たしておきながら電解液の循環を遮
断し、必要とあれば、偶発的なガス侵入時に槽からの排
出を回避しながら槽内の下方から上方に電解液を循環さ
せることが可能である。
例えば、Ｕ字形の各腕の長さは電解槽の高さに等しく、
溝の幅は０．５ｍｍから１０ｍｍであり得る。
溝の幅は０．５ｍｍから１０ｍｍであり得る。
枠３に設けられた溝１１．チャンバ１２及び微量管１３
から構成される電解液分配系の気密性は、少なくとも分
配系に向かって伸延しており且つ枠３に結合されたプラ
スチック絶縁材料から成る第２の枠５５によ゛り確保さ
れる。
から構成される電解液分配系の気密性は、少なくとも分
配系に向かって伸延しており且つ枠３に結合されたプラ
スチック絶縁材料から成る第２の枠５５によ゛り確保さ
れる。
図示例の枠５５の長さは、枠３の長さ、特に枠３に設け
られたオリフィス７．８Ａ、８Ｂ及び９に夫々対応する
オリフィス６７．６８Ａ、６８Ｂ及び６９の長さに近似
する。
られたオリフィス７．８Ａ、８Ｂ及び９に夫々対応する
オリフィス６７．６８Ａ、６８Ｂ及び６９の長さに近似
する。
該枠は更に、枠３の中央オリフィス４に対応する中央オ
リフィス７１を備えている。枠５５の厚みは、０．１か
ら５ｎ＋ｍ、好ましくは０．３から０．６ｍｍであり得
る。
リフィス７１を備えている。枠５５の厚みは、０．１か
ら５ｎ＋ｍ、好ましくは０．３から０．６ｍｍであり得
る。
該枠は、好ましくは枠３の構成材料と同一の材料から構
成され得る。
成され得る。
枠５５及び枠３間の結合は、適当な手段、例えば接着、
溶接等により実施され得る。
溶接等により実施され得る。
溝１１と電解液分配及び分布及び配分チャンバ１２との
底部は、枠３の面と同一平面上に配置されており且つ、
特に枠５５と該底部との間隔を維持し、流体供給を調整
するべく構成された突起又はリブのような手段を備えて
いる。図示例では、リブ１６が溝１１の全長に沿って該
溝内に配置されている。
底部は、枠３の面と同一平面上に配置されており且つ、
特に枠５５と該底部との間隔を維持し、流体供給を調整
するべく構成された突起又はリブのような手段を備えて
いる。図示例では、リブ１６が溝１１の全長に沿って該
溝内に配置されている。
更にチャンバ１２は、平行に配置されており且つ電解液
の循環を妨げない複数のリブ１７を備えている。
の循環を妨げない複数のリブ１７を備えている。
リブ１６及び１７の頂部は、枠３の面１０と同一平面上
にある。
にある。
突起の代わりにリブを使用することにより、薄膜に孔の
あく危険を減少させることができる。
あく危険を減少させることができる。
アノード１は枠５５に固定されている。
電解槽６４は、２個の電極ｌ及び２と枠３及び５５とに
より規定されている。電解槽内に、例えば多孔性波形シ
ートから構成されるセパレータを配置することが可能で
ある。
より規定されている。電解槽内に、例えば多孔性波形シ
ートから構成されるセパレータを配置することが可能で
ある。
而１０に対向する面７２において、中央オリフィス４を
規定しており且つカソードが固定されている枠３の部分
は、ストップ部分６０を備えており、カソード２が枠３
のストップ部分６０のレベルに固定後、枠３の面から突
出しないように構成されている。
規定しており且つカソードが固定されている枠３の部分
は、ストップ部分６０を備えており、カソード２が枠３
のストップ部分６０のレベルに固定後、枠３の面から突
出しないように構成されている。
他方、電極を担持（ておらず且つ枠５５が付着されてい
る枠３の面１０は、ストップ部分を備えていない。
る枠３の面１０は、ストップ部分を備えていない。
該構造は第２図に特に詳細に示してあり、図中、微量管
Ｉ３を規定しているリブ１４は、枠３の面と同一平面上
にある。リブ１６及び１７についても同様である。
Ｉ３を規定しているリブ１４は、枠３の面と同一平面上
にある。リブ１６及び１７についても同様である。
第３図は、第１図の面に対向する枠５５の面５７を示し
ている。電解液の分配系を有する枠３の面に支承されて
いる核間５７は、平坦であり、ストップ部分を含んでい
ない。
ている。電解液の分配系を有する枠３の面に支承されて
いる核間５７は、平坦であり、ストップ部分を含んでい
ない。
他方、アノードｌが固定されている枠５５の他方の面５
６は、中央オリフィスの周囲にストップ７０を備えてお
り、アノードｌが枠５５のストップ部分７０のレベルに
固定後、枠５５の面から突出しないように構成されてい
る。
６は、中央オリフィスの周囲にストップ７０を備えてお
り、アノードｌが枠５５のストップ部分７０のレベルに
固定後、枠５５の面から突出しないように構成されてい
る。
第４図、第５図、第６図及び第７図は、第１図の各構成
要素、即ち電極ｌ及び２と枠３及び５５とを組立てるこ
とにより形成されたアセンブリ４０を示している。第４
図は、燃料を供給されるアセンブリ４０の面を示してお
り、第７図は助燃剤を供給さ第１る而を釆してぃＡ− 第７図中、枠３の下部及び上部は、集電器に設けられた
対応する切欠部又は溝と組合せられて素子内の助燃剤の
入口及び出口断面積を増加させ得る切欠部２２を、オリ
フィス７間に備えている。該切欠部２２は第１図及び第
２図にも示しである。切欠部２２の内側には、第７図に
示すように鉛直方向管を規定する長手方向リブ６１を配
置することができる。
要素、即ち電極ｌ及び２と枠３及び５５とを組立てるこ
とにより形成されたアセンブリ４０を示している。第４
図は、燃料を供給されるアセンブリ４０の面を示してお
り、第７図は助燃剤を供給さ第１る而を釆してぃＡ− 第７図中、枠３の下部及び上部は、集電器に設けられた
対応する切欠部又は溝と組合せられて素子内の助燃剤の
入口及び出口断面積を増加させ得る切欠部２２を、オリ
フィス７間に備えている。該切欠部２２は第１図及び第
２図にも示しである。切欠部２２の内側には、第７図に
示すように鉛直方向管を規定する長手方向リブ６１を配
置することができる。
第８図から第１２図は、集電器に関する。該集電器は、
集電器の各面に設けられた孔道を担持する少なくとも１
個の中央導電ゾーンを備えるバイポーラ型不透過性集電
器であり、中央導電ゾーンの両側に配置された集電器の
下部及び上部は、電池内を通って電解液と燃料とを循環
させるためのオリフィスを備えている。
集電器の各面に設けられた孔道を担持する少なくとも１
個の中央導電ゾーンを備えるバイポーラ型不透過性集電
器であり、中央導電ゾーンの両側に配置された集電器の
下部及び上部は、電池内を通って電解液と燃料とを循環
させるためのオリフィスを備えている。
図示例の集電器は、符号２３で示しである。集電器は、
周囲を絶縁ゾーン２５で包囲された電極１及び２に対応
する形状の中央導電ゾーン２４を備えている。絶縁ゾー
ン２５の上部２６及び下部２７は、夫々オリフィス７．
８Ａ、８Ｂ及び９に対応するオリフィス２８゜２９Ａ、
２９Ｂ及び３０を備えている。
周囲を絶縁ゾーン２５で包囲された電極１及び２に対応
する形状の中央導電ゾーン２４を備えている。絶縁ゾー
ン２５の上部２６及び下部２７は、夫々オリフィス７．
８Ａ、８Ｂ及び９に対応するオリフィス２８゜２９Ａ、
２９Ｂ及び３０を備えている。
集電器の各面３１及び３２において、中央導電ゾーン２
４は、気体流を循環させるための平均直方向管を規定す
る孔道を備えている。
４は、気体流を循環させるための平均直方向管を規定す
る孔道を備えている。
図示例の孔道３３は鉛直方向であり、同様に鉛直方向の
管３４を規定している。孔道及び管系は、第９図に示す
ような波形支持体を使用することにより得られるが、両
側に凹凸を有する中心平坦小板を構成することも可能で
ある。支持体の厚みは、５０ミクロンから３ｍｍ、好ま
しくはＯｌから０．５ｍｍであり得る。
管３４を規定している。孔道及び管系は、第９図に示す
ような波形支持体を使用することにより得られるが、両
側に凹凸を有する中心平坦小板を構成することも可能で
ある。支持体の厚みは、５０ミクロンから３ｍｍ、好ま
しくはＯｌから０．５ｍｍであり得る。
更に、鉛直孔道の代わりに山形又は他の何らかの形状の
孔道を形成することも可能である。孔道（即ぢ管）のピ
ッチ及び深さは、０２から５ｍｍ、好ましくは０５から
０．５ｍｍであり得る。
孔道を形成することも可能である。孔道（即ぢ管）のピ
ッチ及び深さは、０２から５ｍｍ、好ましくは０５から
０．５ｍｍであり得る。
集電器の面３１は、助燃剤、例えば空気又は酸素を供給
されるように構成されており、而３２は燃料、例えば水
素を供給される。
されるように構成されており、而３２は燃料、例えば水
素を供給される。
集電器のカソード面３１の上部２６及び下部２７は、外
部と連通している溝又は切欠部３５であり、方向転換に
よるチャージ損失、即ち大気等の助燃剤を使用する場合
、必要流量が非常に大きいために特に増加し得るチャー
ジ損失を避けるほぼ直線状の行路に従って、集電器のカ
ソード面に助燃剤を供給し、核間から助燃剤を排出させ
る該面又は切欠部３５を備えている。
部と連通している溝又は切欠部３５であり、方向転換に
よるチャージ損失、即ち大気等の助燃剤を使用する場合
、必要流量が非常に大きいために特に増加し得るチャー
ジ損失を避けるほぼ直線状の行路に従って、集電器のカ
ソード面に助燃剤を供給し、核間から助燃剤を排出させ
る該面又は切欠部３５を備えている。
集電器の面３２の上部及び下部は、移送オリフィス２８
から集電器のアノード面に燃料を供給し、燃料を排出さ
せる溝又は切欠部３６を備えている。流れ分配手段は、
溝及び切欠部３５及び３６内に配置されている。
から集電器のアノード面に燃料を供給し、燃料を排出さ
せる溝又は切欠部３６を備えている。流れ分配手段は、
溝及び切欠部３５及び３６内に配置されている。
該手段は、分配管を形成している伸延リブにより構成さ
れており、リブの上面は、溝及び切欠部を担持している
集電器の面と同一平面上に配置されており、従って、リ
ブを担持している集電器の底部と電池の隣接素子との間
の間隔を維持するべく機能する。こうして形成された管
は、はぼ鉛直方向である。
れており、リブの上面は、溝及び切欠部を担持している
集電器の面と同一平面上に配置されており、従って、リ
ブを担持している集電器の底部と電池の隣接素子との間
の間隔を維持するべく機能する。こうして形成された管
は、はぼ鉛直方向である。
集電器の導電部分に設けられた孔道により規定される管
が同様に平均鉛直方向を有するので、助燃剤及び燃料流
は、集電器の面の全長に沿ってほぼ同一の鉛直方向を維
持する。
が同様に平均鉛直方向を有するので、助燃剤及び燃料流
は、集電器の面の全長に沿ってほぼ同一の鉛直方向を維
持する。
第１２図から明らかなようにζ燃料供給オリフィス２８
は楕円形であり、燃料移送を可能にする溝又は切欠部３
６は、集電器２３の中央導電ゾーン２４の最近傍に配置
された楕円形オリフィスの部分の近傍に開口している。
は楕円形であり、燃料移送を可能にする溝又は切欠部３
６は、集電器２３の中央導電ゾーン２４の最近傍に配置
された楕円形オリフィスの部分の近傍に開口している。
燃料分配用リブは、オリフィス２８から集電器の導電部
分２４に向かって広がる系を規定している。オリフィス
２８の近傍に配置されたリブ３７は、より長さが大きく
且つ集電器の導電部分２４の管の近傍に連通ずるリブ３
８により規定されたより多数の中間管にそれ自体供給す
る管を規定しており、中間管は集電器の導電部分２４の
少なくとも１個の管３４に供給する。
分２４に向かって広がる系を規定している。オリフィス
２８の近傍に配置されたリブ３７は、より長さが大きく
且つ集電器の導電部分２４の管の近傍に連通ずるリブ３
８により規定されたより多数の中間管にそれ自体供給す
る管を規定しており、中間管は集電器の導電部分２４の
少なくとも１個の管３４に供給する。
燃料分配管の伸延により、全素子に共通の循環管内のガ
スチャージ損失を少量にとどめながら、多数の素子のス
タックが可能になる。更に、残留ガスの流れを妨げるこ
となく、下部楕円形管の下部に向かって寄生液体の最良
の排出が可能になる。
スチャージ損失を少量にとどめながら、多数の素子のス
タックが可能になる。更に、残留ガスの流れを妨げるこ
となく、下部楕円形管の下部に向かって寄生液体の最良
の排出が可能になる。
第１．１図に示すように、助燃剤流の分配リブ３９は伸
延型であり、図中では集電器の導電部分の隣接部分内に
広がるほぼ鉛直方向の分配管を規定している。集電器の
カソード面に沿った助燃剤行路は、顕著な方向転換及び
障害を伴わないほぼ直線状である。導電部分２４の近傍
に配置されたリブ３９の端部間には、突起６２が配置さ
れ得る。
延型であり、図中では集電器の導電部分の隣接部分内に
広がるほぼ鉛直方向の分配管を規定している。集電器の
カソード面に沿った助燃剤行路は、顕著な方向転換及び
障害を伴わないほぼ直線状である。導電部分２４の近傍
に配置されたリブ３９の端部間には、突起６２が配置さ
れ得る。
分配管は更°に集電器の導電部分の全水平方向面にわた
って開口しているので、カソード面のレベルで助燃剤の
優れた分配が得られる。
って開口しているので、カソード面のレベルで助燃剤の
優れた分配が得られる。
同様の理由から、アノード面のレベルにおける燃料につ
いても同様の結果が得られる。
いても同様の結果が得られる。
好ましくは、導電部分２４の近傍においてリブ３８の端
部は、電池の各構成要素の組立及び締着時に集電器のこ
れらのゾーンを最良に保持し得るように、リブ３９の端
部及び突起６２？こ累積される。
部は、電池の各構成要素の組立及び締着時に集電器のこ
れらのゾーンを最良に保持し得るように、リブ３９の端
部及び突起６２？こ累積される。
枠３及び５５及び集電器の絶縁部分は、好ましくは同一
の合成絶縁材料から構成され、従って、これらの部材間
の結合が助長される。
の合成絶縁材料から構成され、従って、これらの部材間
の結合が助長される。
従って、該部材は上述のように、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル−ブタジ
ェン−スチレン、ポリスルフォン、ポリスチレン等から
構成され得る。
エチレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル−ブタジ
ェン−スチレン、ポリスルフォン、ポリスチレン等から
構成され得る。
これらの材料は、機械的及び熱特性を変化させ、特に集
電器の中央導電ゾーンに近似の熱膨張率が得られるよう
に適当なチャージ、例えばタルクのような不活性飼料を
含有し得る。
電器の中央導電ゾーンに近似の熱膨張率が得られるよう
に適当なチャージ、例えばタルクのような不活性飼料を
含有し得る。
例えば、該部材は、例えば５から９０％、好ましくは３
５から４５％のタルクをチャージされたポリプロピレン
から構成され得る。
５から４５％のタルクをチャージされたポリプロピレン
から構成され得る。
集電器の中央導電部分は、好ましくは枠３の組成と同一
のプラスデック材料てありながら導電性チャージ、例え
ば金属粉末、グラファイト粉末、炭素粉末、ファーネス
ブラック、アセチレンブラック、カーボンファイバー、
グラファイトファイバー又はこれらの各物質の混合物を
導入させた材料から形成され得る。例えば該部分は、例
えば１０から９０％、好ましくは３０から５０％のカー
ボンブラックをチャージさせたポリプロピレンがら構成
され得る。
のプラスデック材料てありながら導電性チャージ、例え
ば金属粉末、グラファイト粉末、炭素粉末、ファーネス
ブラック、アセチレンブラック、カーボンファイバー、
グラファイトファイバー又はこれらの各物質の混合物を
導入させた材料から形成され得る。例えば該部分は、例
えば１０から９０％、好ましくは３０から５０％のカー
ボンブラックをチャージさせたポリプロピレンがら構成
され得る。
枠及び集電器は、熱圧縮、射出成形法により作成され得
る。
る。
射出成形法は、中央導電ゾーンと周辺絶縁ゾーンとを構
成する材料を流体状態でモールド内に同時に導入するの
で、２種類の材料を溶接でき、従って２ゾ一ン間の不連
続性を避けることができるので、集電器を作成する場合
に特に優れている。更に、この方法は著しく経済的であ
る。
成する材料を流体状態でモールド内に同時に導入するの
で、２種類の材料を溶接でき、従って２ゾ一ン間の不連
続性を避けることができるので、集電器を作成する場合
に特に優れている。更に、この方法は著しく経済的であ
る。
第１３図は、本発明の電池素子の分解図である。
符号４０は、第７図の構成要素のアセンブリを示してお
り、該アセンブリは電極２を担持する枠３と電極１を担
持する枠５５とから構成されている。アセンブリの両側
には、上述のよ゛うな２個の集電器が配置されている。
り、該アセンブリは電極２を担持する枠３と電極１を担
持する枠５５とから構成されている。アセンブリの両側
には、上述のよ゛うな２個の集電器が配置されている。
第１の集電器２３°は、カソード面３１’の頂部におい
てカソード（図示せず）の外側表面と電気的に接触して
おり、アノード面において隣接素子（図示せず）のアノ
ードの外側表面と電気的に接触している。第２の集電器
２３”は、アノード面（図示せず）の頂部においてアノ
ードＩの外側表面と電気的に接触しており、カソード面
３１”において別の隣接素子（図示せず）のカソードと
電気的に接触している。
てカソード（図示せず）の外側表面と電気的に接触して
おり、アノード面において隣接素子（図示せず）のアノ
ードの外側表面と電気的に接触している。第２の集電器
２３”は、アノード面（図示せず）の頂部においてアノ
ードＩの外側表面と電気的に接触しており、カソード面
３１”において別の隣接素子（図示せず）のカソードと
電気的に接触している。
気体助燃剤、例えば空気は、集電器２３゛の中央導電部
分２４°の孔道に”より規定された管を通って、アセン
ブリ４０のカソードと集電器２３゛のカソード面３１’
との間を循環する。
分２４°の孔道に”より規定された管を通って、アセン
ブリ４０のカソードと集電器２３゛のカソード面３１’
との間を循環する。
気体燃料、例えば水素は、集電器２３”の中央導電部分
の孔道により規定された管を通って、アノード１と集電
器２３”のアノード面との間を循環する。
の孔道により規定された管を通って、アノード１と集電
器２３”のアノード面との間を循環する。
電極は、適当な手段、例えば圧着、溶接、接着等により
、集電器の中央導電部分の孔道の頂部のレベルに電気的
に結合される。
、集電器の中央導電部分の孔道の頂部のレベルに電気的
に結合される。
一方、電極のクラウン状の周辺ゾーンは、組立及び作動
時に電極の破壊又は亀裂を避（Ｊるべく膨張差を維持で
きるように、非結合状態に維持することが好ましい。
時に電極の破壊又は亀裂を避（Ｊるべく膨張差を維持で
きるように、非結合状態に維持することが好ましい。
第１４図は、第１３図の素子を複数組合せることにより
形成された本発明の電池を示している。
形成された本発明の電池を示している。
符号５０はこうして構成された電池を、符号５１及び５
２は端子板を示している。祠号５３及び５４は、素子ス
タックの端部を構成する端子集電器の１個に夫々連結さ
れた端子を示している。
２は端子板を示している。祠号５３及び５４は、素子ス
タックの端部を構成する端子集電器の１個に夫々連結さ
れた端子を示している。
−具体例によると、端子集電器はスタックの内側に配置
されている上述のバイポーラ型集電器と異なり、小さい
厚みと少なくとも該当集電器の活性ゾーンに等しい表面
積とを有する金属素子をスタックの外側面に備えており
、該素子は好ましくはシート、格子、コート又は堆積状
として核間に付着又は導入される。
されている上述のバイポーラ型集電器と異なり、小さい
厚みと少なくとも該当集電器の活性ゾーンに等しい表面
積とを有する金属素子をスタックの外側面に備えており
、該素子は好ましくはシート、格子、コート又は堆積状
として核間に付着又は導入される。
該金属素子は、端子を連結するための側部伸延部を備え
得る。
得る。
電池への電解液導入及び排出用オリフィスは符号５６及
び５７、気体燃料の導入及び排出用オリフィスは符号５
８及び５９で示しである。
び５７、気体燃料の導入及び排出用オリフィスは符号５
８及び５９で示しである。
電池に助燃剤を進入させるためのオリフィスは、図面に
明確に示しである。該オリフィスは、集電器２３と電極
２を固定した枠３に対向する面とに設けられた切欠部３
５及び２２の協働により形成される。
明確に示しである。該オリフィスは、集電器２３と電極
２を固定した枠３に対向する面とに設けられた切欠部３
５及び２２の協働により形成される。
切欠部２２に設けられたリブ６１は、切欠部３５に設ニ
ブられたリブ３９に対応しており、相互に支承し合うこ
れらのリブの協働により、切欠部３５及び２２により形
成された導管の開口断面積を維持することができる。
ブられたリブ３９に対応しており、相互に支承し合うこ
れらのリブの協働により、切欠部３５及び２２により形
成された導管の開口断面積を維持することができる。
当然のことながら、本発明は例示としてのみ示した上述
及び図示の具体例に限定されない。
及び図示の具体例に限定されない。
第１図は本発明の電池素子の数個の構成要素の分解図、
第２図は第１図の■部分の拡大部分斜視図、第３図は第
１図の構成要素の他方の面を示す説明図、第４図は第１
図の各構成要素の組立てることにより形成されたアセン
ブリの一方の面を、構成要素の一部を折曲げ、切欠いて
示した説明図、第５図は第４図の■−Ｖ線による拡大断
面図、第６図は第４図のＶｌ−Ｖｌ線による拡大断面図
、第７図は第４図のアセンブリの他方の面の説明図、第
８図はバイポーラ型集電器の一方の面の説明図、第９図
は第８図の集電器の他方の面の説明図、第１０図は第８
図のＸ−Ｘ線による拡大部分断面図、第１１図は第８図
の℃部分の拡大部分斜視図、第１２図は第９図の■部分
の拡大部分斜視図、第１３図は本発明の電池素子の分解
図、第１４図は本発明の電池の超概略斜視図である。 ■・・・・・・アノード、２・・・・・・カソード、３
，５５・・・・・枠、４゜７．８Ａ、８Ｂ、９．２８．
２９Ａ、２９Ｂ、３０．６７．６８Ａ、６８Ｂ、６９・
旧・・オリフィス、１１．３５・・・・・・溝、１３・
・・・・微量管、１４，１６゜１７．３９．６１・・・
・リブ、１８・旧・波形シート、１９・・・・・・スト
ップ、２２．３６・・・・・・切欠部、２３・・・・・
・集電器、２４・・・・・導電ゾーン、２５ ・・・絶
縁ゾーン、３３・・・・・孔道、４０・・・・・アセン
ブリ、５０・旧・・電池、５１．５２・・目・・端子板
、５３．５４・・・・・端子、６２・・・・・・突起、
６４・・・電解槽。 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、１４ 手続補正歯 昭和６０年６月７７日 特許庁長官 志 賀 学 殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第９９４５２号 巧
１、発明の名称 燃料電池 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 アルストムーアトランテイツク５、補正命令の
日付 自 発
第２図は第１図の■部分の拡大部分斜視図、第３図は第
１図の構成要素の他方の面を示す説明図、第４図は第１
図の各構成要素の組立てることにより形成されたアセン
ブリの一方の面を、構成要素の一部を折曲げ、切欠いて
示した説明図、第５図は第４図の■−Ｖ線による拡大断
面図、第６図は第４図のＶｌ−Ｖｌ線による拡大断面図
、第７図は第４図のアセンブリの他方の面の説明図、第
８図はバイポーラ型集電器の一方の面の説明図、第９図
は第８図の集電器の他方の面の説明図、第１０図は第８
図のＸ−Ｘ線による拡大部分断面図、第１１図は第８図
の℃部分の拡大部分斜視図、第１２図は第９図の■部分
の拡大部分斜視図、第１３図は本発明の電池素子の分解
図、第１４図は本発明の電池の超概略斜視図である。 ■・・・・・・アノード、２・・・・・・カソード、３
，５５・・・・・枠、４゜７．８Ａ、８Ｂ、９．２８．
２９Ａ、２９Ｂ、３０．６７．６８Ａ、６８Ｂ、６９・
旧・・オリフィス、１１．３５・・・・・・溝、１３・
・・・・微量管、１４，１６゜１７．３９．６１・・・
・リブ、１８・旧・波形シート、１９・・・・・・スト
ップ、２２．３６・・・・・・切欠部、２３・・・・・
・集電器、２４・・・・・導電ゾーン、２５ ・・・絶
縁ゾーン、３３・・・・・孔道、４０・・・・・アセン
ブリ、５０・旧・・電池、５１．５２・・目・・端子板
、５３．５４・・・・・端子、６２・・・・・・突起、
６４・・・電解槽。 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、１４ 手続補正歯 昭和６０年６月７７日 特許庁長官 志 賀 学 殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第９９４５２号 巧
１、発明の名称 燃料電池 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 アルストムーアトランテイツク５、補正命令の
日付 自 発
Claims (8)
- （１） 相互に電気的に接触するように配置された複数
の素子から構成される燃料電池であり、各素子が、好ま
しくは平行面を有する平板形であり、夫々特定の触媒を
担持するカソードとアノードとの２個の多孔質電極と、
電極間に配置された間隙を充填する電解液と、カソード
面の頂部においてカソードの外側表面と電気的に接触し
、アノード面において隣接素子のアノードの外側表面と
電気的に接触する第１の集電器と、アノード面の項部に
おいてアノードの外側表面と電気的に接触し、カソード
面において別の隣接素子のカソードと電気的に接触する
第２の集電器とから成り、集電器の各面に設けられた孔
道を担持する少なくとも１個の中央導電ゾーンを有する
２個の不透過性バイポーラ型果電器とを備えており、カ
ソードと第１の集電器のカソード面との間を気体助燃剤
が循環し、アノードと第乏の集電器のアノード面との間
を気体燃料が循環し、中央導電ゾーンの両側に配置され
た集電器の下部及び上部が、電池内を通ろて電解液及び
燃料を循環させるためのオリフィスを備えており、第１
の電極が、好ましくはプラスチック絶縁材料から形成さ
れた四辺形状の中央オリフィスを有する枠の両側に固定
されており、枠の下部及び上部が、集電器に設けられた
オリフィスに対応しており且つ電池内を通って燃料及び
電解液を移送するためのオリフィスを備えており、枠の
一方の面には、電解液の移送用オリフィスの１個、即ち
入口オリフィスから電解槽へ、及び電解槽から電解液の
移送用の別のオリフィス、即ち出口オリフィスへ電解液
を移送するための手段が具備されており、該手段が、中
央オリフィスの２個の対向側に沿って枠の下部及び上部
に配置された電解液の分配及び分布及び配分用チャンバ
を形成している切欠部に開口しており且っリブにより規
定された複数の平行な微量管を介して電解槽に連通ずる
溝から構成されている該燃料電池において、好ましくは
プラスデック絶縁材料から形成されており且つ第１の電
極が固定されている第１の枠に一致する行路と、第１の
枠に設けられたオリフィスに対応する燃料及び電解液移
送用オリフィスとを有する第２の枠が、溝と電解液の分
配及び分布及び配分チャンバとを有する枠の面に、一方
の平面を介して付着され、且つ電解液の分配系の気密性
を確保するべく該粋に結合されており、第２の電極が第
２の枠の他方の面に固定されており、電解槽が電極と２
個の枠の中央オリフィスとにより規定されている燃料電
池。 - （２）第２の電極が固定されている第２の枠の面が、第
２の枠に固定後、第２の電極が第２の枠の面から突出し
ないように第２の電極の厚みにほぼ対応する高さのスト
ップ部分を中央オリフィスの近傍に備えており、第１の
電極が固定されている第１の枠の面が、同様に第１の枠
に固定後、第１の電極が第１の枠の面から突出しないよ
うに第１の電極の厚さにほぼ対応する高さのストップ部
分を中央オリフィスの近傍に備えている特許請求の範囲
第１項に記載の電池。 - （３）第１の枠において、電解液の入口及び出口オリフ
ィスを分配及び分布及び配分チャンバに連結している溝
の行路が、Ｕ字形であり、Ｕ字形の底部が、電解槽を規
定している中央オリフィスから突出するようにオリフィ
スに対して配置されている特許請求の範囲１項又は第２
項に記載の電池。 - （４）溝と分配及び分布及び配分チャンバとの底部が、
第１の枠の面と同一平面上にあり且つ第２の枠と底部と
の間隔を維持するべく構成された突起又はリブのような
手段を備えている特許請求の範囲第１項から第３項のい
ずれかに記載の電池。 - （５）少なくとも１個のリブが溝の全長に沿って該溝内
に配置されている特許請求の範囲第４項に記載の電池。 - （６）分配及び分布及び配分チャンバが、平行に配置さ
れており且つ微量管への電解液の分配を妨げない複数の
リブから構成されている特許請求の範囲第４項に記載の
電池。 - （７）集電器が助燃剤及び燃料を移送するための切欠部
を備えており、該切欠部には、孔道により規定された管
に供給するほぼ鉛直方向の管を規定するべくリブが配置
されている特許請求の範囲第１項から第６項のいずれか
に記載の電池。 - （８）導電部分の近傍のリブの端部間において、集電器
が突起を備えており、導電部分の近傍のリブの端部が同
一集電器のリブの端部及び突起に累積されている特許請
求の範囲第７項に記載の電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8407314A FR2564251B1 (fr) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | Perfectionnements aux structures des piles a combustible |
| FR8407314 | 1984-05-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60250563A true JPS60250563A (ja) | 1985-12-11 |
| JPH073786B2 JPH073786B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=9303892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60099452A Expired - Lifetime JPH073786B2 (ja) | 1984-05-11 | 1985-05-10 | 燃料電池 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4590135A (ja) |
| JP (1) | JPH073786B2 (ja) |
| CA (1) | CA1277366C (ja) |
| DE (1) | DE3516758C2 (ja) |
| FR (1) | FR2564251B1 (ja) |
| GB (1) | GB2158990B (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH041657Y2 (ja) * | 1984-12-10 | 1992-01-21 | ||
| US5256499A (en) * | 1990-11-13 | 1993-10-26 | Allied Signal Aerospace | Monolithic solid oxide fuel cells with integral manifolds |
| US5863671A (en) * | 1994-10-12 | 1999-01-26 | H Power Corporation | Plastic platelet fuel cells employing integrated fluid management |
| RU2174728C2 (ru) * | 1994-10-12 | 2001-10-10 | Х Пауэр Корпорейшн | Топливный элемент, использующий интегральную технологию пластин для распределения жидкости |
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