JPH05159790A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JPH05159790A JPH05159790A JP3348699A JP34869991A JPH05159790A JP H05159790 A JPH05159790 A JP H05159790A JP 3348699 A JP3348699 A JP 3348699A JP 34869991 A JP34869991 A JP 34869991A JP H05159790 A JPH05159790 A JP H05159790A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- separator
- fuel
- cell
- fuel gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- 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】
【目的】 燃料ガスと酸化剤ガスをそれぞれスタック内
の各単電池の両面に均等に分散して流通させ、単電池の
全面にわたり反応を均一化させるようにした高出力密度
の固体電解質型燃料電池を提供すること。 【構成】 セパレータの単電池に対向する両面に迷路状
のガス流通溝を形成し、単電池の両側で酸化剤ガスと燃
料ガスとが隅々まで流れるようにし、また該ガス流通溝
へのガスの給気孔および排気孔の数量および配置を種々
組み合わせるようにした。
の各単電池の両面に均等に分散して流通させ、単電池の
全面にわたり反応を均一化させるようにした高出力密度
の固体電解質型燃料電池を提供すること。 【構成】 セパレータの単電池に対向する両面に迷路状
のガス流通溝を形成し、単電池の両側で酸化剤ガスと燃
料ガスとが隅々まで流れるようにし、また該ガス流通溝
へのガスの給気孔および排気孔の数量および配置を種々
組み合わせるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型燃料電池、
特にセパレータの構造に特徴を有する固体電解質型燃料
電池に関する。
特にセパレータの構造に特徴を有する固体電解質型燃料
電池に関する。
【０００２】
【従来技術】最近、酸素と水素をそれぞれ、酸化剤およ
び燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギーを
直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、環
境保護などの観点から注目されており、特に固体電解質
型燃料電池は、動作温度が８００〜１０００°Ｃと高い
ことから、リン酸型、溶融炭酸塩型の燃料電池に比べて
原理的に発電効率が高く、排熱を有効に利用することが
でき、構成材料がすべて固体であり取扱が容易であるな
どの多くの利点を有するため、研究・開発が進んできて
いる。
び燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギーを
直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、環
境保護などの観点から注目されており、特に固体電解質
型燃料電池は、動作温度が８００〜１０００°Ｃと高い
ことから、リン酸型、溶融炭酸塩型の燃料電池に比べて
原理的に発電効率が高く、排熱を有効に利用することが
でき、構成材料がすべて固体であり取扱が容易であるな
どの多くの利点を有するため、研究・開発が進んできて
いる。
【０００３】従来、この種の技術としては図８に示すよ
うな固体電解質型燃料電池がある。この図は分解斜視図
であり、上から単電池１１、セパレータ（またはインタ
ーコネクターと称する）７、単電池１１及びセパレータ
７の順に積層され、最終的に一体的に固定されて固体電
解質型燃料電池の基本構造（以下スタックと略称する）
を構成している。このスタックにおいては、セパレータ
７は単電池１１を交互に隔離し且つ該単電池１１を次々
に電気的に直列に接続する機能を有する。
うな固体電解質型燃料電池がある。この図は分解斜視図
であり、上から単電池１１、セパレータ（またはインタ
ーコネクターと称する）７、単電池１１及びセパレータ
７の順に積層され、最終的に一体的に固定されて固体電
解質型燃料電池の基本構造（以下スタックと略称する）
を構成している。このスタックにおいては、セパレータ
７は単電池１１を交互に隔離し且つ該単電池１１を次々
に電気的に直列に接続する機能を有する。
【０００４】単電池１１は平板状固体電解質層９の表面
に空気極又は酸化剤極８ａ、裏面に燃料極８ｂが配置さ
れており、これらの極８ａ，８ｂのそれぞれに酸化剤ガ
ス例えば空気１２と燃料ガス１３を接触させることによ
り起電力を発生させる。このように極８ａ，８ｂの表面
にガスを均等に流すための流通路としてセパレータ７の
両面には複数列の溝１４が縦方向又は横方向に整然と形
成されている。
に空気極又は酸化剤極８ａ、裏面に燃料極８ｂが配置さ
れており、これらの極８ａ，８ｂのそれぞれに酸化剤ガ
ス例えば空気１２と燃料ガス１３を接触させることによ
り起電力を発生させる。このように極８ａ，８ｂの表面
にガスを均等に流すための流通路としてセパレータ７の
両面には複数列の溝１４が縦方向又は横方向に整然と形
成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、セパレー
タ７の表面に等間隔に規則正しく同一幅の流通路を多数
設けているが、実際上ガスは偏流現象を起こして空気極
８ａおよび燃料極８ｂの表面に均等に分散して流れず反
応が不均一となることが多い。それはセパレータへのガ
ス吹き出し孔に近い溝にはたくさんの空気および燃料ガ
スが流れ、吹き出し孔から遠い溝には少量しか流れない
ことが原因である。この現象は外部マニホールドにより
ガスをスタック内に流通させる場合でも、またスタック
内に設けられたマニホールドからガスをスタック内に流
通させる場合でも同じように生じている。また、電池の
容量を大きくするためには単電池の面積を広くする必要
があり、そうすると上記偏流現象がますます激しくな
る。その結果、反応不均一のために単電池内部に大きな
温度分布を生じ、熱歪が発生し、ひいては電池の性能お
よび耐久性を低下させてしまう。
タ７の表面に等間隔に規則正しく同一幅の流通路を多数
設けているが、実際上ガスは偏流現象を起こして空気極
８ａおよび燃料極８ｂの表面に均等に分散して流れず反
応が不均一となることが多い。それはセパレータへのガ
ス吹き出し孔に近い溝にはたくさんの空気および燃料ガ
スが流れ、吹き出し孔から遠い溝には少量しか流れない
ことが原因である。この現象は外部マニホールドにより
ガスをスタック内に流通させる場合でも、またスタック
内に設けられたマニホールドからガスをスタック内に流
通させる場合でも同じように生じている。また、電池の
容量を大きくするためには単電池の面積を広くする必要
があり、そうすると上記偏流現象がますます激しくな
る。その結果、反応不均一のために単電池内部に大きな
温度分布を生じ、熱歪が発生し、ひいては電池の性能お
よび耐久性を低下させてしまう。
【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、酸化剤ガスおよび燃料ガスをスタック内の各単電池
の空気極および燃料極表面に均等に分散して流通させ、
各単電池の反応を極の全面にわたり均一化させることが
できる高出力密度の固体電解質型燃料電池を提供するこ
とを目的とする。
で、酸化剤ガスおよび燃料ガスをスタック内の各単電池
の空気極および燃料極表面に均等に分散して流通させ、
各単電池の反応を極の全面にわたり均一化させることが
できる高出力密度の固体電解質型燃料電池を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、固体電解質層を挟むように燃料極と空気極を
配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電気的
に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスと
を分配するセパレータとを交互に積層して構成される固
体電解質型燃料電池において、前記セパレータの両面に
燃料ガスおよび酸化剤ガスが単電池の表面をくまなく流
れるような形状のガス流通溝を形成したことを特徴とす
る。
本発明は、固体電解質層を挟むように燃料極と空気極を
配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電気的
に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスと
を分配するセパレータとを交互に積層して構成される固
体電解質型燃料電池において、前記セパレータの両面に
燃料ガスおよび酸化剤ガスが単電池の表面をくまなく流
れるような形状のガス流通溝を形成したことを特徴とす
る。
【０００８】また、前記迷路状ガス流通路へのガスの給
気孔や排気口の配置をいろいろ変えて、これらを種々組
み合わせるようにした。
気孔や排気口の配置をいろいろ変えて、これらを種々組
み合わせるようにした。
【０００９】
【作用】上記のように、単電池に対向するセパレータの
表面に迷路状のガス流通溝を形成したので、ガスが各単
電池の電極面上を均等に分散して流れるようになる。
表面に迷路状のガス流通溝を形成したので、ガスが各単
電池の電極面上を均等に分散して流れるようになる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１１】図１は本発明による固体電解室型燃料電池
を構成する単電池を示し、図２〜図７は同燃料電池を構
成するセパレータの種々の実施例を示す。
を構成する単電池を示し、図２〜図７は同燃料電池を構
成するセパレータの種々の実施例を示す。
【００１２】本発明の固体電解質型燃料電池の基本構造
（以下スタックと略称する）は固体電解質層を挟むよう
にその両側に燃料極と空気極を配置した平板状単電池
を、セパレータを間に置いて積層したものである。該単
電池は電解質層すなわちイットリア安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）焼結体の片面に、空気極として（Ｌａ，Ｓ
ｒ）ＭｎＯ3 を、他面に燃料極としてＮｉ／ＹＳＺサー
メットをスクリーン印刷などによりコーティングし、空
気中で所定の温度で焼成することにより得られる。電解
質層（ＹＳＺ）の周縁部分にはガス通路となる孔を穿孔
しておく。セパレータ７は例えば特開平２−１１１６３
２号に開示されているカルシウムド−プランタンクロマ
イトを加圧成形した後に、空気中で焼成して得られる平
板状焼結体に、ガス給排気用の孔とガス分配用の溝を機
械加工により形成することによって得られる。これらの
電池とセパレータ板を交互に積層することによりスタッ
クを構成する。
（以下スタックと略称する）は固体電解質層を挟むよう
にその両側に燃料極と空気極を配置した平板状単電池
を、セパレータを間に置いて積層したものである。該単
電池は電解質層すなわちイットリア安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）焼結体の片面に、空気極として（Ｌａ，Ｓ
ｒ）ＭｎＯ3 を、他面に燃料極としてＮｉ／ＹＳＺサー
メットをスクリーン印刷などによりコーティングし、空
気中で所定の温度で焼成することにより得られる。電解
質層（ＹＳＺ）の周縁部分にはガス通路となる孔を穿孔
しておく。セパレータ７は例えば特開平２−１１１６３
２号に開示されているカルシウムド−プランタンクロマ
イトを加圧成形した後に、空気中で焼成して得られる平
板状焼結体に、ガス給排気用の孔とガス分配用の溝を機
械加工により形成することによって得られる。これらの
電池とセパレータ板を交互に積層することによりスタッ
クを構成する。
【００１３】本発明による固体電解質型燃料電池の一実
施例を図１〜図４を参照して説明する。
施例を図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】図１は単電池１１の構造を示し、（ａ）は
平面図であり、（ｂ）は正面図である。固体電解質層９
の片側に空気極８ａが、反対側に燃料極８ｂが配置され
ている。この固体電解質層９の表面であって空気極８ａ
および燃料極８ｂが付着されていない周縁部に燃料ガス
または空気の給気孔１および排気孔２が穿孔されてい
る。これらの孔１、２は単電池１１を積層する過程で連
結されてスタックの内部にガス通路を形成する。
平面図であり、（ｂ）は正面図である。固体電解質層９
の片側に空気極８ａが、反対側に燃料極８ｂが配置され
ている。この固体電解質層９の表面であって空気極８ａ
および燃料極８ｂが付着されていない周縁部に燃料ガス
または空気の給気孔１および排気孔２が穿孔されてい
る。これらの孔１、２は単電池１１を積層する過程で連
結されてスタックの内部にガス通路を形成する。
【００１５】図２〜図４は実施例１のセパレータ７の構
造を示す。図２はスタックの中間に配置されるセパレー
タの構造を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）はガス
の流れを示す模式図である。まず図２（ａ）からわかる
ようにセパレータ７には隣接する次の単電池へ酸化剤ガ
ス（空気）および燃料ガスを供給するための給気孔１
と、反対側に隣接する単電池からのこれらガスの排気を
集合するための排気孔２が穿孔されている。すなわち給
気孔１からは単電池の各面に空気と燃料ガスが供給さ
れ、排気孔２からは単電池１１の両面で反応に使われた
酸化剤ガスおよび燃料ガスが排出される。さらに、単電
池両面のすみずみに酸化剤ガスおよび燃料ガスを均等に
分配するため、及び隣り合う単電池を電気的に直列に接
続するために溝１４がセパレータ７の両面に形成されて
いる。この溝１４は迷路状に形成されている。
造を示す。図２はスタックの中間に配置されるセパレー
タの構造を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）はガス
の流れを示す模式図である。まず図２（ａ）からわかる
ようにセパレータ７には隣接する次の単電池へ酸化剤ガ
ス（空気）および燃料ガスを供給するための給気孔１
と、反対側に隣接する単電池からのこれらガスの排気を
集合するための排気孔２が穿孔されている。すなわち給
気孔１からは単電池の各面に空気と燃料ガスが供給さ
れ、排気孔２からは単電池１１の両面で反応に使われた
酸化剤ガスおよび燃料ガスが排出される。さらに、単電
池両面のすみずみに酸化剤ガスおよび燃料ガスを均等に
分配するため、及び隣り合う単電池を電気的に直列に接
続するために溝１４がセパレータ７の両面に形成されて
いる。この溝１４は迷路状に形成されている。
【００１６】このようなセパレータ構造にすることによ
り、図２（ｂ）からわかるように、給気孔１から単電池
に供給される燃料ガスまたは酸化剤ガス（例えば空気）
はセパレータ７の表面に形成された溝１４を強制的に通
ることにより空気極８ａおよび燃料極８ｂの全面を通過
し、排気孔２から排出される。図において、白丸はセパ
レータ７の面内において溝１４が上下の単電池の給気孔
／排気孔と連結していることを表し、黒丸は連結してい
ないで、セパレータ７の裏側で連結していることを表
す。
り、図２（ｂ）からわかるように、給気孔１から単電池
に供給される燃料ガスまたは酸化剤ガス（例えば空気）
はセパレータ７の表面に形成された溝１４を強制的に通
ることにより空気極８ａおよび燃料極８ｂの全面を通過
し、排気孔２から排出される。図において、白丸はセパ
レータ７の面内において溝１４が上下の単電池の給気孔
／排気孔と連結していることを表し、黒丸は連結してい
ないで、セパレータ７の裏側で連結していることを表
す。
【００１７】図３はスタックの最上面と最下面に配置さ
れるセパレータ７’の構造を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）と（ｃ）は断面図である。セパレータ７’の上面
は図２（ａ）に示したセパレータ７と同一であるが、図
３（ｂ）に示したように、一方の排気孔２の内側面に開
口する水平の排出孔１０が設けられている。図３（ｂ）
からわかるように左側の排気孔２はセパレータ７’を貫
通しているが、右側の排気孔２は途中で切れて、排出孔
１０に連通している。また、（ｃ）に示すようにセパレ
ータ７’の片面のみに溝１４が形成されており、この点
は図２に示したセパレータ７と異なっている。
れるセパレータ７’の構造を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）と（ｃ）は断面図である。セパレータ７’の上面
は図２（ａ）に示したセパレータ７と同一であるが、図
３（ｂ）に示したように、一方の排気孔２の内側面に開
口する水平の排出孔１０が設けられている。図３（ｂ）
からわかるように左側の排気孔２はセパレータ７’を貫
通しているが、右側の排気孔２は途中で切れて、排出孔
１０に連通している。また、（ｃ）に示すようにセパレ
ータ７’の片面のみに溝１４が形成されており、この点
は図２に示したセパレータ７と異なっている。
【００１８】図４（ａ）〜（ｄ）は図２に示したセパレ
ータとは異なる４種類のセパレータ７の裏側におけるガ
スの流れを示す模式図である。なお、これらのセパレー
タ７の表側におけるガスの流れは図２（ｂ）に示すもの
と同一である。これらの４種類のセパレータ７を用いて
スタックを組み立てると、（ａ）に示すものは単電池の
両側を燃料ガスと酸化剤ガスである空気とが対向する向
きに流れる対向流式であり、（ｂ）に示すものが両ガス
が平行に流れる並行流式であり、また、（ｃ）および
（ｄ）に示すものは両ガスが直交する直交流式である。
これら４種類の組合わせからガス流量、電流、温度、熱
応力分布の最小のものを選ぶことができる。
ータとは異なる４種類のセパレータ７の裏側におけるガ
スの流れを示す模式図である。なお、これらのセパレー
タ７の表側におけるガスの流れは図２（ｂ）に示すもの
と同一である。これらの４種類のセパレータ７を用いて
スタックを組み立てると、（ａ）に示すものは単電池の
両側を燃料ガスと酸化剤ガスである空気とが対向する向
きに流れる対向流式であり、（ｂ）に示すものが両ガス
が平行に流れる並行流式であり、また、（ｃ）および
（ｄ）に示すものは両ガスが直交する直交流式である。
これら４種類の組合わせからガス流量、電流、温度、熱
応力分布の最小のものを選ぶことができる。
【００１９】上述の単電池１１（図１参照）とセパレー
タ７をパッキングを間に挟んで交互に積層することによ
り、スタックを組立てることができる。このスタックに
燃料ガスと空気をスタックの最上下面から給排気管によ
り、吹き出し孔から各セパレータ７に供給すると、ガス
は各セパレータ７の溝１４を通り各単電池の面上をくま
なく流れ、排出孔から集合して外部へ排出される。その
結果スタック上下間に起電力が発生し、負荷を接続する
と電流が流れる。
タ７をパッキングを間に挟んで交互に積層することによ
り、スタックを組立てることができる。このスタックに
燃料ガスと空気をスタックの最上下面から給排気管によ
り、吹き出し孔から各セパレータ７に供給すると、ガス
は各セパレータ７の溝１４を通り各単電池の面上をくま
なく流れ、排出孔から集合して外部へ排出される。その
結果スタック上下間に起電力が発生し、負荷を接続する
と電流が流れる。
【００２０】次に本発明の第２の実施例を図５〜図７を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００２１】この実施例の単電池は図１に示した第１の
実施例の単電池と同一であるので説明は省略し、第１の
実施例とは異なるセパレータ７について図５〜図７を参
照して説明する。セパレータ７には隣接する次の単電池
への燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給のため、および前
の単電池からのガスの排気を集合するため、周縁部に空
気給気孔３および空気排気孔４がまた燃料ガス給気孔５
と燃料ガス排気孔６が穿孔されている。これらの孔から
単電池に空気および燃料ガスを供給し、または単電池か
らの排ガスを集合するために吹き出し孔及び排出孔が設
けられている。さらに、単電池両面の隅々に空気および
燃料ガスを均等に分配するため、及び隣り合う単電池を
直列に接続するためにセパレータ７の両面に溝１４が形
成されている。
実施例の単電池と同一であるので説明は省略し、第１の
実施例とは異なるセパレータ７について図５〜図７を参
照して説明する。セパレータ７には隣接する次の単電池
への燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給のため、および前
の単電池からのガスの排気を集合するため、周縁部に空
気給気孔３および空気排気孔４がまた燃料ガス給気孔５
と燃料ガス排気孔６が穿孔されている。これらの孔から
単電池に空気および燃料ガスを供給し、または単電池か
らの排ガスを集合するために吹き出し孔及び排出孔が設
けられている。さらに、単電池両面の隅々に空気および
燃料ガスを均等に分配するため、及び隣り合う単電池を
直列に接続するためにセパレータ７の両面に溝１４が形
成されている。
【００２２】図５〜図７はセパレータ７に設ける空気供
給孔３、空気排気孔４、燃料ガス給気孔５、燃料ガス排
気孔６の位置が異なるいくつかのセパレータについてガ
スの流れを模式的に示した。
給孔３、空気排気孔４、燃料ガス給気孔５、燃料ガス排
気孔６の位置が異なるいくつかのセパレータについてガ
スの流れを模式的に示した。
【００２３】図５（ａ）に示すセパレータにはものは空
気給気孔３が２個、空気排気孔４が１個設けられてお
り、（ｂ）に示すセパレータには燃料ガス給気孔５が１
個、燃料ガス排気孔６が２個設けられている。
気給気孔３が２個、空気排気孔４が１個設けられてお
り、（ｂ）に示すセパレータには燃料ガス給気孔５が１
個、燃料ガス排気孔６が２個設けられている。
【００２４】図６（ａ）はセパレータ７の表側を示し、
また（ｂ）は同じセパレータ７の裏側を示す。セパレー
タの表側には空気給気孔３が２個設けられ且つ空気排気
孔４が２個設けられているが、裏側では燃料ガス給気孔
５が２個設けられ且つ燃料ガス排気孔６が２個設けられ
ている。
また（ｂ）は同じセパレータ７の裏側を示す。セパレー
タの表側には空気給気孔３が２個設けられ且つ空気排気
孔４が２個設けられているが、裏側では燃料ガス給気孔
５が２個設けられ且つ燃料ガス排気孔６が２個設けられ
ている。
【００２５】同様に図７（ａ）はセパレータの表側を示
し、（ｂ）はその裏側を示す。表側には２個の空気給気
孔３と１個の空気排気孔４が設けられ、また裏側には１
個の燃料ガス給気孔５と２個の燃料ガス排気孔６が設け
られている。
し、（ｂ）はその裏側を示す。表側には２個の空気給気
孔３と１個の空気排気孔４が設けられ、また裏側には１
個の燃料ガス給気孔５と２個の燃料ガス排気孔６が設け
られている。
【００２６】これらのセパレータはいづれも燃料ガスと
酸化剤ガスが単電池の両面を並行する向きに流れる構造
を持ち、給気孔または排気孔を複数個持つことにより、
電池反応の結果としてガスの流れ方向に反応ガスが次第
に薄まってしまうのを避けることができる。
酸化剤ガスが単電池の両面を並行する向きに流れる構造
を持ち、給気孔または排気孔を複数個持つことにより、
電池反応の結果としてガスの流れ方向に反応ガスが次第
に薄まってしまうのを避けることができる。
【００２７】単電池１１といずれかのセパレータ７とを
実施例１の場合と同様に組立て、燃料ガスと酸化剤ガス
とを供給することにより、両ガスは各単電池の両面上を
くまなく流れるので、スタックの上下間に起電力が効率
的に発生される。
実施例１の場合と同様に組立て、燃料ガスと酸化剤ガス
とを供給することにより、両ガスは各単電池の両面上を
くまなく流れるので、スタックの上下間に起電力が効率
的に発生される。
【００２８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る固体電解質型燃料電池によれば、各セパレータの表面
に迷路状のガス流通溝を形成し、且つこの流通溝へ酸化
剤ガスおよび燃料ガスを供給する給気孔および排出する
排気孔の数や位置を、セパレータの表面と裏面で適宜変
更して組み合わせるようにしたので、スタック内の燃料
ガスおよび酸化剤ガスの流速、温度、熱応力分布をでき
るだけ均一にすることができ、一段と出力密度を向上さ
せ且つ耐久性を増大させるという優れた効果が得られ
る。
る固体電解質型燃料電池によれば、各セパレータの表面
に迷路状のガス流通溝を形成し、且つこの流通溝へ酸化
剤ガスおよび燃料ガスを供給する給気孔および排出する
排気孔の数や位置を、セパレータの表面と裏面で適宜変
更して組み合わせるようにしたので、スタック内の燃料
ガスおよび酸化剤ガスの流速、温度、熱応力分布をでき
るだけ均一にすることができ、一段と出力密度を向上さ
せ且つ耐久性を増大させるという優れた効果が得られ
る。
【図１】本発明による固体電解質型燃料電池に使用する
単電池の構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
である。
単電池の構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
である。
【図２】本発明による固体電解質型燃料電池のスタック
中間に使用するセパレータの構造を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）はガスの流れを示す模式図である。
中間に使用するセパレータの構造を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）はガスの流れを示す模式図である。
【図３】本発明による固体電解質型燃料電池のスタック
最上下面に配置されるセパレータの構造を示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）はＹ−Ｙ’
断面図である。
最上下面に配置されるセパレータの構造を示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）はＹ−Ｙ’
断面図である。
【図４】本発明による固体電解質型燃料電池に使用する
セパレータの裏側におけるガスの流れを示す模式図であ
る。
セパレータの裏側におけるガスの流れを示す模式図であ
る。
【図５】本発明による固体電解質型燃料電池に使用する
異なる２個のセパレータのガスの流れを示す模式図であ
る。
異なる２個のセパレータのガスの流れを示す模式図であ
る。
【図６】本発明による固体電解質型燃料電池に使用する
セパレータのガスの流れを示す模式図であり、（ａ）は
表面を示し、（ｂ）は裏面を示す。
セパレータのガスの流れを示す模式図であり、（ａ）は
表面を示し、（ｂ）は裏面を示す。
【図７】本発明による固体電解質型燃料電池に使用する
セパレータのガスの流れを示す模式図であり、（ａ）は
表面を示し、（ｂ）は裏面を示す。
セパレータのガスの流れを示す模式図であり、（ａ）は
表面を示し、（ｂ）は裏面を示す。
【図８】従来の固体電解質型燃料電池のスタックの分解
斜視図である。
斜視図である。
１ 燃料または空気の給気孔 ２ 燃料ガスまたは空気の排気孔 ３ 空気給気孔 ４ 空気排気孔 ５ 燃料ガス給気孔 ６ 燃料ガス排気孔 ７ セパレータ ８ａ 空気極 ８ｂ 燃料極 ９ 固体電解質層 １０ 燃料ガスまたは空気の排出孔 １１ 単電池 １２ 空気または酸化剤ガス １３ 燃料ガス １４ 溝
Claims (2)
- 【請求項１】 固体電解質層を挟むように燃料極と空気
極を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電
気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガ
スとを分配するセパレータとを交互に積層して構成され
る固体電解質型燃料電池において、前記セパレータの両
面に燃料ガスおよび酸化剤ガスが単電池の表面をくまな
く流れるような形状のガス流通溝を形成したことを特徴
とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 前記セパレータのガス流通溝へのガスの
吸気孔および排気孔の数や配置を変化させたことを特徴
とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3348699A JPH05159790A (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3348699A JPH05159790A (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159790A true JPH05159790A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18398767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3348699A Withdrawn JPH05159790A (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05159790A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0778631A1 (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Direct methanol type fuel cell |
| JPH09245819A (ja) * | 1996-03-07 | 1997-09-19 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 燃料電池及び電解セル並びにその冷却・除湿方法 |
| WO1997042672A1 (en) * | 1996-05-07 | 1997-11-13 | Alliedsignal Inc. | Flow field plate for use in a proton exchange membrane fuel cell |
| EP0924785A2 (en) * | 1997-12-18 | 1999-06-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and bipolar separator for the same |
| EP0967675A2 (en) | 1998-06-26 | 1999-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell, separator for the same and method for distributing gas in fuel cell |
| WO2000002272A3 (en) * | 1998-07-01 | 2000-04-13 | British Gas Plc | Fuel cell separator plate providing interconnection of serpentine reactant gas flowpaths in fuel cell stacks |
| US6387558B1 (en) | 1999-02-18 | 2002-05-14 | Toyota Jidosha Kabusiki Kaisha | Fuel cell, separator for the same and method for distributing gas in fuel cell |
| JP2002151104A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-24 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用のガス流路板及び燃料電池 |
| EP1298753A2 (en) * | 2001-10-01 | 2003-04-02 | Delphi Technologies, Inc. | Fuel cell having an anode protected from high oxygen ion concentration |
| WO2002039529A3 (de) * | 2000-11-08 | 2003-09-12 | Daimler Chrysler Ag | Brennstoffzellenstapel mit membran-elektroden-einheit und verteilerplatten |
| WO2003001621A3 (de) * | 2001-06-21 | 2003-10-16 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Bipolare platte für eine brennstoffzelle |
| WO2002056402A3 (de) * | 2001-01-10 | 2003-10-30 | Daimler Chrysler Ag | Elektrochemischer brennstoffzellenstapel mit polymerelektrolyt |
| JP2004535049A (ja) * | 2001-07-13 | 2004-11-18 | セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド | 固体酸化物燃料電池の積層構造体 |
| US7138200B1 (en) | 1997-12-18 | 2006-11-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator for the same |
| EP2337131A1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-22 | Industrial Technology Research Institute | Two-sided fluid flow plate assembly having parallel flow channels |
| KR20170118930A (ko) * | 2015-03-31 | 2017-10-25 | 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 | 평판형 연료 전지 |
-
1991
- 1991-12-05 JP JP3348699A patent/JPH05159790A/ja not_active Withdrawn
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0778631A1 (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Direct methanol type fuel cell |
| US5723228A (en) * | 1995-12-06 | 1998-03-03 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Direct methanol type fuel cell |
| JPH09245819A (ja) * | 1996-03-07 | 1997-09-19 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 燃料電池及び電解セル並びにその冷却・除湿方法 |
| WO1997042672A1 (en) * | 1996-05-07 | 1997-11-13 | Alliedsignal Inc. | Flow field plate for use in a proton exchange membrane fuel cell |
| EP1100140A2 (en) * | 1997-12-18 | 2001-05-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator for the same |
| EP1100140A3 (en) * | 1997-12-18 | 2003-12-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator for the same |
| US7572537B2 (en) | 1997-12-18 | 2009-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator for the same |
| US7138200B1 (en) | 1997-12-18 | 2006-11-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator for the same |
| EP0924785A2 (en) * | 1997-12-18 | 1999-06-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and bipolar separator for the same |
| EP0924785A3 (en) * | 1997-12-18 | 2003-12-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and bipolar separator for the same |
| EP0967675A2 (en) | 1998-06-26 | 1999-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell, separator for the same and method for distributing gas in fuel cell |
| EP0967675A3 (en) * | 1998-06-26 | 2001-08-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell, separator for the same and method for distributing gas in fuel cell |
| WO2000002272A3 (en) * | 1998-07-01 | 2000-04-13 | British Gas Plc | Fuel cell separator plate providing interconnection of serpentine reactant gas flowpaths in fuel cell stacks |
| WO2000002276A3 (en) * | 1998-07-01 | 2000-04-20 | British Gas Plc | Fuel cell separator plate providing interconnection of reactant gas flowpaths in undulate layer fuel cell stacks |
| US6638658B1 (en) | 1998-07-01 | 2003-10-28 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell separator plate providing interconnection of reactant gas flowpaths in undulate layer fuel cell stacks |
| US6387558B1 (en) | 1999-02-18 | 2002-05-14 | Toyota Jidosha Kabusiki Kaisha | Fuel cell, separator for the same and method for distributing gas in fuel cell |
| US6531245B2 (en) | 1999-02-18 | 2003-03-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell, separator for the same and method for distributing gas in fuel cell |
| WO2002039529A3 (de) * | 2000-11-08 | 2003-09-12 | Daimler Chrysler Ag | Brennstoffzellenstapel mit membran-elektroden-einheit und verteilerplatten |
| US7335437B2 (en) | 2000-11-08 | 2008-02-26 | Daimlerchrysler Ag | Fuel cell stack |
| JP2002151104A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-24 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用のガス流路板及び燃料電池 |
| JP4651807B2 (ja) * | 2000-11-13 | 2011-03-16 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| WO2002056402A3 (de) * | 2001-01-10 | 2003-10-30 | Daimler Chrysler Ag | Elektrochemischer brennstoffzellenstapel mit polymerelektrolyt |
| US7485389B2 (en) | 2001-01-10 | 2009-02-03 | Daimler Ag | Electrochemical fuel cell stack |
| WO2003001621A3 (de) * | 2001-06-21 | 2003-10-16 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Bipolare platte für eine brennstoffzelle |
| JP2004535049A (ja) * | 2001-07-13 | 2004-11-18 | セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド | 固体酸化物燃料電池の積層構造体 |
| EP1298753A3 (en) * | 2001-10-01 | 2005-12-14 | Delphi Technologies, Inc. | Fuel cell having an anode protected from high oxygen ion concentration |
| EP1298753A2 (en) * | 2001-10-01 | 2003-04-02 | Delphi Technologies, Inc. | Fuel cell having an anode protected from high oxygen ion concentration |
| EP2337131A1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-22 | Industrial Technology Research Institute | Two-sided fluid flow plate assembly having parallel flow channels |
| KR20170118930A (ko) * | 2015-03-31 | 2017-10-25 | 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 | 평판형 연료 전지 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW552737B (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell assembly, fuel cell stack, and method of supplying reaction gas in fuel cell | |
| JP5227543B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPH05159790A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH08273696A (ja) | 燃料電池スタック構造 | |
| JP2002260710A (ja) | 固体高分子型セルアセンブリ、燃料電池スタックおよび燃料電池の反応ガス供給方法 | |
| US6824910B2 (en) | Co-flow planar SOFC fuel cell stack | |
| JPH10308227A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| CN108110300B (zh) | 固体氧化物燃料电池电堆及为其分配气体的气流分配板 | |
| JPH0652881A (ja) | 内部マニホルド型の固体電解質型燃料電池 | |
| JPH10106610A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH03266365A (ja) | 固体電解質型燃料電池のセパレータ | |
| US20070184328A1 (en) | Dual function, bipolar separator plates for fuel cells | |
| US20120052410A1 (en) | High-Volume-Manufacture Fuel Cell Arrangement and Method for Production Thereof | |
| JP6228984B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPS63119166A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH06349512A (ja) | 燃料電池 | |
| JP3443875B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPH05129033A (ja) | 固体電解質燃料電池 | |
| US7531262B1 (en) | High-volume-manufacture fuel cell arrangement and method for production thereof | |
| JPS63166159A (ja) | 固体電解質燃料電池 | |
| JPH06140056A (ja) | 集電率を増大した内部マニホールド構造の固体電解質燃料電池 | |
| JPH0982346A (ja) | 平板状固体電解質燃料電池 | |
| JPH05307968A (ja) | 内部マニフォールド式固体電解質型燃料電池 | |
| JPH05325997A (ja) | 固体電解質型燃料電池の積層構造 | |
| JP2517703B2 (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |