JP2002270200A - 固体電解質型燃料電池のガスセパレータおよびその部材並びにこれを用いたスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池スタック - Google Patents
固体電解質型燃料電池のガスセパレータおよびその部材並びにこれを用いたスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池スタックInfo
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- JP2002270200A JP2002270200A JP2001063772A JP2001063772A JP2002270200A JP 2002270200 A JP2002270200 A JP 2002270200A JP 2001063772 A JP2001063772 A JP 2001063772A JP 2001063772 A JP2001063772 A JP 2001063772A JP 2002270200 A JP2002270200 A JP 2002270200A
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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
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部材相互の接触抵抗を低減し、ガスシール特
性に優れたガスセパレータ、スタックユニットおよびＳ
ＯＦＣスタックを提供すること。 【解決手段】 平板状の単セル３２を多数積層したＳＯ
ＦＣのガスセパレータにおいて、このガスセパレータ
は、上下に２分割された、上部材１０（４０）とこれに
接合された下部材２０（５０）とからなり、上部材は、
所定厚さの枠体部１１（４１）と、枠体部で囲まれた、
単セルおよび集電体を収容する空間部を有し、下部材
は、所定厚さの枠体部２１（５１）と、枠体部に囲まれ
た平板部２２（５２）と、平板部を貫通する電子流路２
３（５３）と、枠体部と平板部とで形成される、単セル
と集電体３１、３３を収容する空間部とを有し、このガ
スセパレータを用いてスタックユニットを形成し、スタ
ックユニットを多数積層してＳＯＦＣスタックを形成す
る。
性に優れたガスセパレータ、スタックユニットおよびＳ
ＯＦＣスタックを提供すること。 【解決手段】 平板状の単セル３２を多数積層したＳＯ
ＦＣのガスセパレータにおいて、このガスセパレータ
は、上下に２分割された、上部材１０（４０）とこれに
接合された下部材２０（５０）とからなり、上部材は、
所定厚さの枠体部１１（４１）と、枠体部で囲まれた、
単セルおよび集電体を収容する空間部を有し、下部材
は、所定厚さの枠体部２１（５１）と、枠体部に囲まれ
た平板部２２（５２）と、平板部を貫通する電子流路２
３（５３）と、枠体部と平板部とで形成される、単セル
と集電体３１、３３を収容する空間部とを有し、このガ
スセパレータを用いてスタックユニットを形成し、スタ
ックユニットを多数積層してＳＯＦＣスタックを形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池のガスセパレータおよびその部材並びにこれを用い
たスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池スタッ
クに係り、特に、部材相互の接触抵抗が小さく、ガスシ
ール性に優れ、しかも堅牢で信頼性と安全性の高い固体
電解質型燃料電池のガスセパレータおよびその部材並び
にこれを用いたスタックユニットおよび固体電解質型燃
料電池スタックに関する。
電池のガスセパレータおよびその部材並びにこれを用い
たスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池スタッ
クに係り、特に、部材相互の接触抵抗が小さく、ガスシ
ール性に優れ、しかも堅牢で信頼性と安全性の高い固体
電解質型燃料電池のガスセパレータおよびその部材並び
にこれを用いたスタックユニットおよび固体電解質型燃
料電池スタックに関する。
【０００２】
【従来の技術】平板状固体電解質型燃料電池は、一般に
電池の最小単位である単セルを、集電板を組み込んだガ
スセパレータを介して多数積層し、電気的に直列および
／または並列に接続して燃料電池スタックとし、該燃料
電池スタックを箱体に収納したものである。固体電解質
型燃料電池は、電解液の漏洩がなく反応速度が大きいの
で、低公害のエネルギー源として注目されている。平板
状の固体電解質型燃料電池（以下、ＳＯＦＣともいう）
においては、ガスシールの達成と、電気的接触抵抗の低
減が同時に要求される。
電池の最小単位である単セルを、集電板を組み込んだガ
スセパレータを介して多数積層し、電気的に直列および
／または並列に接続して燃料電池スタックとし、該燃料
電池スタックを箱体に収納したものである。固体電解質
型燃料電池は、電解液の漏洩がなく反応速度が大きいの
で、低公害のエネルギー源として注目されている。平板
状の固体電解質型燃料電池（以下、ＳＯＦＣともいう）
においては、ガスシールの達成と、電気的接触抵抗の低
減が同時に要求される。
【０００３】しかしながら、従来のＳＯＦＣではガスシ
ールの達成か、電気的接触抵抗の低減かの何れか一方の
みに着目してスタックを組み込んだものが多く、ガスシ
ールの達成と電気的接触抵抗の低減を両立することは困
難であった。すなわち、平板状のＳＯＦＣでは、ガスシ
ールに着目してセル周辺部をガスセパレータと強く接触
させることによってガスの漏洩を防止できるが、この場
合、セル中央部にある導電部の接触が甘くなり、これに
よって接触抵抗が大きくなるという問題があった。一
方、電気的接触抵抗の低減にのみ着目するとセル周辺部
とガスセパレータ周辺部との接触面圧が下がり、十分な
ガスシールができないという問題があった。このように
従来のＳＯＦＣは出力特性、長期特性および熱サイクル
特性の全てを十分に満足するものではなかった。
ールの達成か、電気的接触抵抗の低減かの何れか一方の
みに着目してスタックを組み込んだものが多く、ガスシ
ールの達成と電気的接触抵抗の低減を両立することは困
難であった。すなわち、平板状のＳＯＦＣでは、ガスシ
ールに着目してセル周辺部をガスセパレータと強く接触
させることによってガスの漏洩を防止できるが、この場
合、セル中央部にある導電部の接触が甘くなり、これに
よって接触抵抗が大きくなるという問題があった。一
方、電気的接触抵抗の低減にのみ着目するとセル周辺部
とガスセパレータ周辺部との接触面圧が下がり、十分な
ガスシールができないという問題があった。このように
従来のＳＯＦＣは出力特性、長期特性および熱サイクル
特性の全てを十分に満足するものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の問題点を解決し、各部材相互の接触抵抗を低
減して熱サイクルによる電池特性の急速な劣化を防止す
るとともに、ガスシール特性に優れ、堅牢で、信頼性と
安全性の高い、固体電解質型燃料電池のガスセパレータ
およびその部材並びにこれを用いたスタックユニットお
よび固体電解質型燃料電池スタックを提供することにあ
る。
従来技術の問題点を解決し、各部材相互の接触抵抗を低
減して熱サイクルによる電池特性の急速な劣化を防止す
るとともに、ガスシール特性に優れ、堅牢で、信頼性と
安全性の高い、固体電解質型燃料電池のガスセパレータ
およびその部材並びにこれを用いたスタックユニットお
よび固体電解質型燃料電池スタックを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者は、種々の実験によりＳＯＦＣにおける部
材相互のガスシールを確実に行うためにはシール面積を
できるだけ狭くすることが重要であり、耐熱サイクル性
を改善するためには導電部にある程度の面圧を常にかけ
る必要があるという知見を得た。そして、この知見に基
いて鋭意研究した結果、ガスセパレータを上下に２分割
した上部材と下部材とで形成される箱型構造とし、該箱
型構造のガスセパレータに単セルを収容してスタックユ
ニットとし、このスタックユニットを、下側ユニットの
単セル電極面または集電体面を上側ユニットの、例えば
電子流路が貫通する下部材の下面で押圧するように積
層、接続することにより、スタックユニット相互の電気
的接触抵抗が低減することを見出し、また、各スタック
ユニットを構成するガスセパレータ用の上下部材の上ま
たは下面外周部にそれぞれ少なくとも二つ以上の段差部
を設け、上側ユニットの下面の段差部と下側ユニットの
上面の段差部がそれぞれ嵌合するように積層させてガス
シール部を形成することにより、スタックユニット相互
間のガスシール性が著しく向上すること等を見出し、本
発明に到達した。
め、本発明者は、種々の実験によりＳＯＦＣにおける部
材相互のガスシールを確実に行うためにはシール面積を
できるだけ狭くすることが重要であり、耐熱サイクル性
を改善するためには導電部にある程度の面圧を常にかけ
る必要があるという知見を得た。そして、この知見に基
いて鋭意研究した結果、ガスセパレータを上下に２分割
した上部材と下部材とで形成される箱型構造とし、該箱
型構造のガスセパレータに単セルを収容してスタックユ
ニットとし、このスタックユニットを、下側ユニットの
単セル電極面または集電体面を上側ユニットの、例えば
電子流路が貫通する下部材の下面で押圧するように積
層、接続することにより、スタックユニット相互の電気
的接触抵抗が低減することを見出し、また、各スタック
ユニットを構成するガスセパレータ用の上下部材の上ま
たは下面外周部にそれぞれ少なくとも二つ以上の段差部
を設け、上側ユニットの下面の段差部と下側ユニットの
上面の段差部がそれぞれ嵌合するように積層させてガス
シール部を形成することにより、スタックユニット相互
間のガスシール性が著しく向上すること等を見出し、本
発明に到達した。
【０００６】すなわち、本願で特許請求する発明は、以
下のとおりである。 （１）平板状の単セルを多数積層した固体電解質型燃料
電池の前記単セル相互間にガス流路を形成するととも
に、前記単セル相互を電気的に接続する固体電解質型燃
料電池のガスセパレータにおいて、該ガスセパレータ
は、上下に２分割された、上部材と該上部材に接合され
た下部材とからなり、前記上部材は、所定厚さの枠体部
と、該枠体部で囲まれた、単セルおよび該単セルの電極
膜に当接される集電体を収容する空間部を有し、前記下
部材は、所定厚さの枠体部と、該枠体部に囲まれた平板
部と、該平板部を貫通する複数の電子流路と、前記枠体
部と平板部とで形成される、前記単セルおよび該単セル
の電極膜に当接される集電体を収容する空間部とを有す
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池のガスセパレ
ータ。
下のとおりである。 （１）平板状の単セルを多数積層した固体電解質型燃料
電池の前記単セル相互間にガス流路を形成するととも
に、前記単セル相互を電気的に接続する固体電解質型燃
料電池のガスセパレータにおいて、該ガスセパレータ
は、上下に２分割された、上部材と該上部材に接合され
た下部材とからなり、前記上部材は、所定厚さの枠体部
と、該枠体部で囲まれた、単セルおよび該単セルの電極
膜に当接される集電体を収容する空間部を有し、前記下
部材は、所定厚さの枠体部と、該枠体部に囲まれた平板
部と、該平板部を貫通する複数の電子流路と、前記枠体
部と平板部とで形成される、前記単セルおよび該単セル
の電極膜に当接される集電体を収容する空間部とを有す
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池のガスセパレ
ータ。
【０００７】（２）前記電子流路が、前記下部材の平板
部を貫通する貫通孔に充填されたＬａＣｒＯ3 系セラミ
ックス製電子流路材および金属フェルトまたはサーメッ
トからなることを特徴とする上記（１）に記載の固体電
解質型燃料電池のガスセパレータ。 （３）上記（１）または（２）に記載のガスセパレータ
用の上または下部材であって、枠体部上面または下面
に、該枠体部の外周または内周に沿って所定間隔を隔て
て設けられた少なくとも二つの段差部を有することを特
徴とするガスセパレータ用の部材。
部を貫通する貫通孔に充填されたＬａＣｒＯ3 系セラミ
ックス製電子流路材および金属フェルトまたはサーメッ
トからなることを特徴とする上記（１）に記載の固体電
解質型燃料電池のガスセパレータ。 （３）上記（１）または（２）に記載のガスセパレータ
用の上または下部材であって、枠体部上面または下面
に、該枠体部の外周または内周に沿って所定間隔を隔て
て設けられた少なくとも二つの段差部を有することを特
徴とするガスセパレータ用の部材。
【０００８】（４）前記枠体部上面の一部または枠体部
上面の段差部の一部を内側に突出させて凸状部を設け、
該凸状部に対向する枠体部に前記凸状部に相応する凹状
部を設け、前記凸状部、凹状部および／またはその隣接
部に枠体部または平板部を貫通するガス流路孔を設けた
ことを特徴とする上記（３）に記載のガスセパレータ用
の部材。 （５）上記（１）〜（４）の何れかに記載のガスセパレ
ータ用の部材であって、マグネシア（ＭｇＯ）とスピネ
ル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とする、一体成形された
緻密質焼結体または薄板状の緻密質焼結板の接合体であ
って、前記ＭｇＯとＭｇＡｌ2 Ｏ4 の混合比が重量比で
３０／７０〜７０／３０であることを特徴とするガスセ
パレータ用の部材。
上面の段差部の一部を内側に突出させて凸状部を設け、
該凸状部に対向する枠体部に前記凸状部に相応する凹状
部を設け、前記凸状部、凹状部および／またはその隣接
部に枠体部または平板部を貫通するガス流路孔を設けた
ことを特徴とする上記（３）に記載のガスセパレータ用
の部材。 （５）上記（１）〜（４）の何れかに記載のガスセパレ
ータ用の部材であって、マグネシア（ＭｇＯ）とスピネ
ル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とする、一体成形された
緻密質焼結体または薄板状の緻密質焼結板の接合体であ
って、前記ＭｇＯとＭｇＡｌ2 Ｏ4 の混合比が重量比で
３０／７０〜７０／３０であることを特徴とするガスセ
パレータ用の部材。
【０００９】（６）枠体部の上面の一部を内側に突出さ
せて凸状部を設け、該凸状部に対向する枠体部に前記凸
状部に相応する凹状部を設け、前記凸状部および該凸状
部に隣接する平板部に枠体部または平板部を貫通するガ
ス流路孔を設けた上記（４）に記載のガスセパレータ用
の下部材と、枠体部上面の段差部の一部を内側に突出さ
せて凸状部を設け、該凸状部に対向する段差部に前記凸
状部に相応する凹状部を設け、前記凸状部および凹状部
に枠体部を貫通するガス流路孔を設けた上記（４）に記
載のガスセパレータ用の上部材と、前記ガスセパレータ
用の下部材の空間部に収容された空気側集電体と、該空
気側集電体に空気極膜が当接するように配置された単セ
ルと、該単セルの上面外周部の固体電解質膜および前記
下部材の枠体部上面に枠体部下面が当接するように接合
された、前記ガスセパレータ用上部材と、該ガスセパレ
ータ用上部材の枠体部で囲まれた空間部に収容され、前
記単セルの燃料極膜に当接するように配置された燃料側
集電体とを有し、前記上部材の凹状部に設けられたガス
流路孔と下部材の凸状部に設けられたガス流路孔を連通
させたことを特徴とするスタックユニット。
せて凸状部を設け、該凸状部に対向する枠体部に前記凸
状部に相応する凹状部を設け、前記凸状部および該凸状
部に隣接する平板部に枠体部または平板部を貫通するガ
ス流路孔を設けた上記（４）に記載のガスセパレータ用
の下部材と、枠体部上面の段差部の一部を内側に突出さ
せて凸状部を設け、該凸状部に対向する段差部に前記凸
状部に相応する凹状部を設け、前記凸状部および凹状部
に枠体部を貫通するガス流路孔を設けた上記（４）に記
載のガスセパレータ用の上部材と、前記ガスセパレータ
用の下部材の空間部に収容された空気側集電体と、該空
気側集電体に空気極膜が当接するように配置された単セ
ルと、該単セルの上面外周部の固体電解質膜および前記
下部材の枠体部上面に枠体部下面が当接するように接合
された、前記ガスセパレータ用上部材と、該ガスセパレ
ータ用上部材の枠体部で囲まれた空間部に収容され、前
記単セルの燃料極膜に当接するように配置された燃料側
集電体とを有し、前記上部材の凹状部に設けられたガス
流路孔と下部材の凸状部に設けられたガス流路孔を連通
させたことを特徴とするスタックユニット。
【００１０】（７）枠体部の上面の一部を内側に突出さ
せて凸状部を設け、該凸状部に対向する枠体部に前記凸
状部に相応する凹状部を設け、該凹状部および該凹状部
に隣接する枠体部に該枠体部または平板部を貫通するガ
ス流路孔を設けた上記（４）に記載のガスセパレータ用
下部材と、枠体部上面の段差部の一部を内側に突出させ
て凸状部を設け、該凸状部に対向する段差部に前記凸状
部に相応する凹状部を設け、前記凸状部に隣接する枠体
部および凹状部に隣接する枠体部に、枠体部を貫通する
ガス流路孔を設けた上記（４）に記載のガスセパレータ
用上部材と、前記ガスセパレータ用下部材の空間部に収
容された空気側集電体と、該空気側集電体に空気極膜が
当接するように配置された単セルと、該単セルの上面外
周部の固体電解質膜および前記下部材の枠体部上面に枠
体部下面が当接するように接合された、前記ガスセパレ
ータ用上部材と、該上部材の枠体部で囲まれた空間部に
収容され、前記単セルの燃料極膜に当接するように配置
された燃料側集電体とを有し、前記上部材の凸状部に隣
接して設けられたガス流路孔と下部材の凹状部に隣接し
て設けられたガス流路孔を連通させたことを特徴とする
スタックユニット。
せて凸状部を設け、該凸状部に対向する枠体部に前記凸
状部に相応する凹状部を設け、該凹状部および該凹状部
に隣接する枠体部に該枠体部または平板部を貫通するガ
ス流路孔を設けた上記（４）に記載のガスセパレータ用
下部材と、枠体部上面の段差部の一部を内側に突出させ
て凸状部を設け、該凸状部に対向する段差部に前記凸状
部に相応する凹状部を設け、前記凸状部に隣接する枠体
部および凹状部に隣接する枠体部に、枠体部を貫通する
ガス流路孔を設けた上記（４）に記載のガスセパレータ
用上部材と、前記ガスセパレータ用下部材の空間部に収
容された空気側集電体と、該空気側集電体に空気極膜が
当接するように配置された単セルと、該単セルの上面外
周部の固体電解質膜および前記下部材の枠体部上面に枠
体部下面が当接するように接合された、前記ガスセパレ
ータ用上部材と、該上部材の枠体部で囲まれた空間部に
収容され、前記単セルの燃料極膜に当接するように配置
された燃料側集電体とを有し、前記上部材の凸状部に隣
接して設けられたガス流路孔と下部材の凹状部に隣接し
て設けられたガス流路孔を連通させたことを特徴とする
スタックユニット。
【００１１】（８）上記（６）に記載のスタックユニッ
トと、（７）に記載のスタックユニットを、上側スタッ
クユニットのガスセパレータ用下部材の平板部下面で下
側スタックユニットの燃料側集電体の上面を押圧するよ
うに、かつ上側スタックユニットのガスセパレータ用下
部材の枠体部下面に設けられた少なくとも二つの段差部
がそれぞれ下側スタックユニットのガスセパレータ用上
部材の枠体部上面に設けられた少なくとも二つの段差部
に嵌合してガスシール部を形成するように交互に多数積
層し、各スタックユニットの単セルを前記ガスセパレー
タ用下部材の平板部を貫通する電子流路を介して電気的
に直列に接続したことを特徴とする固体電解質型燃料電
池スタック。
トと、（７）に記載のスタックユニットを、上側スタッ
クユニットのガスセパレータ用下部材の平板部下面で下
側スタックユニットの燃料側集電体の上面を押圧するよ
うに、かつ上側スタックユニットのガスセパレータ用下
部材の枠体部下面に設けられた少なくとも二つの段差部
がそれぞれ下側スタックユニットのガスセパレータ用上
部材の枠体部上面に設けられた少なくとも二つの段差部
に嵌合してガスシール部を形成するように交互に多数積
層し、各スタックユニットの単セルを前記ガスセパレー
タ用下部材の平板部を貫通する電子流路を介して電気的
に直列に接続したことを特徴とする固体電解質型燃料電
池スタック。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。図１および図２は、本発明の一実施例であ
る固体電解質型燃料電池のガスセパレータ（以下、単に
ガスセパレータという）の構成部材を示す説明図であ
り、図１はガスセパレータ用上部材の一部切欠斜視図、
図２は、図１に示した上部材に接合されるガスセパレー
タ用下部材の一部切欠斜視図である。また、後述する図
３および図４は、ガスセパレータ用上部材および下部材
を用いて組み立てた本発明のスタックユニットを示す説
明図である。
に説明する。図１および図２は、本発明の一実施例であ
る固体電解質型燃料電池のガスセパレータ（以下、単に
ガスセパレータという）の構成部材を示す説明図であ
り、図１はガスセパレータ用上部材の一部切欠斜視図、
図２は、図１に示した上部材に接合されるガスセパレー
タ用下部材の一部切欠斜視図である。また、後述する図
３および図４は、ガスセパレータ用上部材および下部材
を用いて組み立てた本発明のスタックユニットを示す説
明図である。
【００１３】図１および図３において、本発明のガスセ
パレータ用上部材（以下、単に上部材ともいう）１０
は、所定厚さの枠体部１１と、該枠体部１１で囲まれ
た、単セルおよび該単セルの電極膜に当接される集電体
を収容する空間部を有する。また図２および図３におい
て、本発明のガスセパレータ用下部材（以下、単に下部
材ともいう）２０は、所定厚さの枠体部２１と、該枠体
部２１に囲まれた平板部２２と、該平板部２２を貫通す
る複数の電子流路２３と、前記枠体部２１と平板部２２
とで形成される、単セルおよび該単セルの電極膜に当接
される集電体を収容する空間部を有する本実施例におい
て、上部材および下部材は、それぞれ２種類用意され、
２種類の上部材および下部材を用いて２種類のスタック
ユニットが形成される。これによって、スタックユニッ
トを多数積層した際、ガス流路が直列に連結されるよう
になる。
パレータ用上部材（以下、単に上部材ともいう）１０
は、所定厚さの枠体部１１と、該枠体部１１で囲まれ
た、単セルおよび該単セルの電極膜に当接される集電体
を収容する空間部を有する。また図２および図３におい
て、本発明のガスセパレータ用下部材（以下、単に下部
材ともいう）２０は、所定厚さの枠体部２１と、該枠体
部２１に囲まれた平板部２２と、該平板部２２を貫通す
る複数の電子流路２３と、前記枠体部２１と平板部２２
とで形成される、単セルおよび該単セルの電極膜に当接
される集電体を収容する空間部を有する本実施例におい
て、上部材および下部材は、それぞれ２種類用意され、
２種類の上部材および下部材を用いて２種類のスタック
ユニットが形成される。これによって、スタックユニッ
トを多数積層した際、ガス流路が直列に連結されるよう
になる。
【００１４】図３および図４は、ガスセパレータ用上部
材および下部材を用いて組み立てた、それぞれ本発明の
第１のスタックユニットおよび第２のスタックユニット
を示す説明図および組立図である。図３において、ガス
セパレータ用上部材１０は、枠体部１１の上面に、該枠
体部１１の外周または内周に沿って所定間隔を隔てて設
けられた二つの段差部１２、１３を有する。また、この
上部材１０は、段差部１３の一部を内側に突出させた凸
状部１４を有し、該凸状部１４に対向する段差部１３に
前記凸状部１４に相応する凹状部１５を有し、凸状部１
４および凹状部１５にはそれぞれ枠体部１１を貫通する
ガス流路孔１６および１７が設けられている。
材および下部材を用いて組み立てた、それぞれ本発明の
第１のスタックユニットおよび第２のスタックユニット
を示す説明図および組立図である。図３において、ガス
セパレータ用上部材１０は、枠体部１１の上面に、該枠
体部１１の外周または内周に沿って所定間隔を隔てて設
けられた二つの段差部１２、１３を有する。また、この
上部材１０は、段差部１３の一部を内側に突出させた凸
状部１４を有し、該凸状部１４に対向する段差部１３に
前記凸状部１４に相応する凹状部１５を有し、凸状部１
４および凹状部１５にはそれぞれ枠体部１１を貫通する
ガス流路孔１６および１７が設けられている。
【００１５】一方、ガスセパレータ用下部材２０は、枠
体部２１の上面の一部を内側に突出させた凸状部２４を
有し、該凸状部２４に対向する枠体部に前記凸状部２４
に相応する凹状部２５を有し、前記凸状部２４および該
凸状部２４に隣接する平板部２２にそれぞれ枠体部また
は平板部を貫通するガス流路孔２７および２６が設けら
れている。
体部２１の上面の一部を内側に突出させた凸状部２４を
有し、該凸状部２４に対向する枠体部に前記凸状部２４
に相応する凹状部２５を有し、前記凸状部２４および該
凸状部２４に隣接する平板部２２にそれぞれ枠体部また
は平板部を貫通するガス流路孔２７および２６が設けら
れている。
【００１６】そして第１のスタックユニット３０は、ガ
スセパレータ用下部材２０と、該下部材２０の空間部に
収容された空気側集電体３１と、該空気側集電体３１に
空気極膜が当接するように配置された単セル３２と、該
単セル３２の上面外周部の固体電解質膜および前記下部
材２０の枠体部２１の上面に下面が当接するように接合
されたガスセパレータ用上部材１０と、該上部材１０の
枠体部１１で囲まれた空間部に収容され、前記単セル３
２の燃料極膜に当接するように配置された燃料側集電体
３３とを有し、前記上部材１０の凹状部１５に設けられ
たガス流路孔１７と下部材２０の凸状部２４に設けられ
たガス流路孔２７が連通するように接合させたものであ
る。
スセパレータ用下部材２０と、該下部材２０の空間部に
収容された空気側集電体３１と、該空気側集電体３１に
空気極膜が当接するように配置された単セル３２と、該
単セル３２の上面外周部の固体電解質膜および前記下部
材２０の枠体部２１の上面に下面が当接するように接合
されたガスセパレータ用上部材１０と、該上部材１０の
枠体部１１で囲まれた空間部に収容され、前記単セル３
２の燃料極膜に当接するように配置された燃料側集電体
３３とを有し、前記上部材１０の凹状部１５に設けられ
たガス流路孔１７と下部材２０の凸状部２４に設けられ
たガス流路孔２７が連通するように接合させたものであ
る。
【００１７】図４において、ガスセパレータ用上部材４
０は、枠体部４１の上面に、該枠体部４１の外周または
内周に沿って所定間隔を隔てて設けられた二つの段差部
４２、４３を有する。また、この上部材４０は、内周側
段差部４３の一部を内側に突出させた凸状部４４を有
し、該凸状部４４に対向する内周側段差部４３に前記凸
状部４４に相応する凹状部４５を有し、凸状部４４に隣
接する枠体部および凹状部４５に隣接する枠体部にそれ
ぞれ該枠体部を貫通するガス流路孔４７および４６を有
している。
０は、枠体部４１の上面に、該枠体部４１の外周または
内周に沿って所定間隔を隔てて設けられた二つの段差部
４２、４３を有する。また、この上部材４０は、内周側
段差部４３の一部を内側に突出させた凸状部４４を有
し、該凸状部４４に対向する内周側段差部４３に前記凸
状部４４に相応する凹状部４５を有し、凸状部４４に隣
接する枠体部および凹状部４５に隣接する枠体部にそれ
ぞれ該枠体部を貫通するガス流路孔４７および４６を有
している。
【００１８】一方、下部材５０は、枠体部５１の上面の
一部を内側に突出させた凸状部５４を有し、該凸状部５
４に対向する枠体部に前記凸状部５４に相応する凹状部
５５を有し、該凹状部５５および該凹状部５５に隣接す
る枠体部５１にそれぞれ枠体部または平板部を貫通する
ガス流路孔５６および５７が設けられている。
一部を内側に突出させた凸状部５４を有し、該凸状部５
４に対向する枠体部に前記凸状部５４に相応する凹状部
５５を有し、該凹状部５５および該凹状部５５に隣接す
る枠体部５１にそれぞれ枠体部または平板部を貫通する
ガス流路孔５６および５７が設けられている。
【００１９】そして第２のスタックユニット６０は、前
記第１のスタックユニットの下部材２０に代えて下部材
５０を用い、上部材１０に代えて上部材４０を用いて第
１のスタックユニットと同様に組立て、前記上部材４０
の凸状部の近傍に設けたガス流路孔４７と下部材５０の
凹状部５５の近傍に設けたガス流路孔５７を連通させも
のである。
記第１のスタックユニットの下部材２０に代えて下部材
５０を用い、上部材１０に代えて上部材４０を用いて第
１のスタックユニットと同様に組立て、前記上部材４０
の凸状部の近傍に設けたガス流路孔４７と下部材５０の
凹状部５５の近傍に設けたガス流路孔５７を連通させも
のである。
【００２０】図５は、第１スタックユニットのガスセパ
レータ用下部材の下面（裏面）を示す説明図、図６は、
第２スタックユニットのガスセパレータ用下部材の下面
（裏面）を示す説明図である。図５において、ガスセパ
レータ用下部材２０の裏面には、その外周に沿って所定
間隔を隔てて二つの段差部２８および２９が形成されて
おり、段差部２９には、第２スタックユニット（図４参
照）の上部材４０の段差部４３と嵌合するように凸状部
および凹状部が設けられている。また、図６において、
ガスセパレータ用下部材５０の裏面には、その外周に沿
って所定間隔を隔てて二つの段差部５８および５９が形
成されており、段差部５９には、第１スタックユニット
（図３参照）の上部材１０の段差部１３と嵌合するよう
に凸状部および凹状部が設けられている。
レータ用下部材の下面（裏面）を示す説明図、図６は、
第２スタックユニットのガスセパレータ用下部材の下面
（裏面）を示す説明図である。図５において、ガスセパ
レータ用下部材２０の裏面には、その外周に沿って所定
間隔を隔てて二つの段差部２８および２９が形成されて
おり、段差部２９には、第２スタックユニット（図４参
照）の上部材４０の段差部４３と嵌合するように凸状部
および凹状部が設けられている。また、図６において、
ガスセパレータ用下部材５０の裏面には、その外周に沿
って所定間隔を隔てて二つの段差部５８および５９が形
成されており、段差部５９には、第１スタックユニット
（図３参照）の上部材１０の段差部１３と嵌合するよう
に凸状部および凹状部が設けられている。
【００２１】図７は、複数のスタックユニットを積層し
た本発明の固体電解質型燃料電池スタックの説明図であ
る。また図８は、図７のVIII−VIII線矢視方向一部断面
図である。図７および８において、図３の第１スタック
ユニット３０と図４の第２スタックユニット６０が、例
えば上側スタックユニット（第２のスタックユニット６
０）の下部材５０の平板部の下面で下側スタックユニッ
ト（第１のスタックユニット３０）の燃料側集電体３３
の上面を押圧するように、かつ上側スタックユニット６
０の下部材５０の枠体部下面に設けられた二つの段差部
がそれぞれ下側スタックユニット３０の上部材１０の枠
体部上面に設けられた二つの段差部に嵌合してガスシー
ル部８１を形成するように交互に多数積層し、各スタッ
クユニットの単セル３２をガスセパレータ用下部材の平
板部を貫通する電子流路２３を介して電気的に直列に接
続した固体電解質型燃料電池スタックが示されている。
た本発明の固体電解質型燃料電池スタックの説明図であ
る。また図８は、図７のVIII−VIII線矢視方向一部断面
図である。図７および８において、図３の第１スタック
ユニット３０と図４の第２スタックユニット６０が、例
えば上側スタックユニット（第２のスタックユニット６
０）の下部材５０の平板部の下面で下側スタックユニッ
ト（第１のスタックユニット３０）の燃料側集電体３３
の上面を押圧するように、かつ上側スタックユニット６
０の下部材５０の枠体部下面に設けられた二つの段差部
がそれぞれ下側スタックユニット３０の上部材１０の枠
体部上面に設けられた二つの段差部に嵌合してガスシー
ル部８１を形成するように交互に多数積層し、各スタッ
クユニットの単セル３２をガスセパレータ用下部材の平
板部を貫通する電子流路２３を介して電気的に直列に接
続した固体電解質型燃料電池スタックが示されている。
【００２２】このＳＯＦＣスタックの一つまたは複数個
を接続して箱体に収納し、ガスの流路および電気の流路
を連結して固体電解質型燃料電池が構成される。このよ
うにして構成された固体電解質型燃料電池の、例えば単
セル３２の上側のガス流路に燃料ガス７１として例えば
水素ガスが、下側のガス流路に空気または酸素ガス７２
が供給され、各単セルで電極反応が生じて電気エネルギ
が発生し、この電気エネルギが外部に取り出されて利用
される。
を接続して箱体に収納し、ガスの流路および電気の流路
を連結して固体電解質型燃料電池が構成される。このよ
うにして構成された固体電解質型燃料電池の、例えば単
セル３２の上側のガス流路に燃料ガス７１として例えば
水素ガスが、下側のガス流路に空気または酸素ガス７２
が供給され、各単セルで電極反応が生じて電気エネルギ
が発生し、この電気エネルギが外部に取り出されて利用
される。
【００２３】本実施例によれば、ガスセパレータを上下
に２分割した箱型構造とし、この箱型構造内に電極膜に
集電体を当接した単セルを収容してスタックユニットを
構成し、該スタックユニットを、上側スタックユニット
のガスセパレータ用下部材の電子流路を有する平板部を
下側スタックユニットのガスセパレータ用上部材の空間
部に収容された燃料側集電体上に載置するように複数積
層してＳＯＦＣスタックを組み立てたことにより、前記
スタックユニットの下部材の平板部下面と燃料側集電体
とが所定の面圧で接触するようになる。従って、スタッ
クユニット相互の電気的接触抵抗が著しく低減する。ま
た、ガスセパレータ用上部材の枠体部上面および下部材
の枠体部下面にそれぞれ二つの段差部（ハメアイ構造の
段差部）を設け、上下の段差部を嵌合させて細長いガス
シール部を形成したことにより、ガスシール性がより向
上する。
に２分割した箱型構造とし、この箱型構造内に電極膜に
集電体を当接した単セルを収容してスタックユニットを
構成し、該スタックユニットを、上側スタックユニット
のガスセパレータ用下部材の電子流路を有する平板部を
下側スタックユニットのガスセパレータ用上部材の空間
部に収容された燃料側集電体上に載置するように複数積
層してＳＯＦＣスタックを組み立てたことにより、前記
スタックユニットの下部材の平板部下面と燃料側集電体
とが所定の面圧で接触するようになる。従って、スタッ
クユニット相互の電気的接触抵抗が著しく低減する。ま
た、ガスセパレータ用上部材の枠体部上面および下部材
の枠体部下面にそれぞれ二つの段差部（ハメアイ構造の
段差部）を設け、上下の段差部を嵌合させて細長いガス
シール部を形成したことにより、ガスシール性がより向
上する。
【００２４】なお、本実施例のＳＯＦＣスタックにおい
て、面圧は上側スタックユニットの下部材の平板部下面
と下側スタックユニットの燃料側集電体表面との当接部
にしか発生せず、確実な電気的接触を得ることができ
る。また、ガスセパレータ用上部材と下部材との接合部
およびスタックユニット相互間に形成されるガスシール
部にはガラススラリー等の接合材を介在させることが好
ましい。本実施例によれば、ガスセパレータ用上部材と
下部材とで形成される箱体内に単セルおよび集電体を収
納してスタックユニットとしたことにより、セル自身が
露出して損傷を受けることがなく機械的強度が著しく向
上する。
て、面圧は上側スタックユニットの下部材の平板部下面
と下側スタックユニットの燃料側集電体表面との当接部
にしか発生せず、確実な電気的接触を得ることができ
る。また、ガスセパレータ用上部材と下部材との接合部
およびスタックユニット相互間に形成されるガスシール
部にはガラススラリー等の接合材を介在させることが好
ましい。本実施例によれば、ガスセパレータ用上部材と
下部材とで形成される箱体内に単セルおよび集電体を収
納してスタックユニットとしたことにより、セル自身が
露出して損傷を受けることがなく機械的強度が著しく向
上する。
【００２５】本実施例において、ガスセパレータ用の上
部材および下部材の上面または下面に外周または内周に
沿って形成される段差部は、少なくとも二つである。こ
れによって、スタックユニット相互の積層部には狭い、
例えば２段の空隙部が形成され（図８参照）、１段目の
空隙部には空気が満たされ、２段目の空隙部は外気と連
通する。従って前記上部材と下部材の二つの段差部がそ
れぞれ嵌合することによって燃料と空気が別々の空間に
維持され、ガスシールの目的を達成することができる。
部材および下部材の上面または下面に外周または内周に
沿って形成される段差部は、少なくとも二つである。こ
れによって、スタックユニット相互の積層部には狭い、
例えば２段の空隙部が形成され（図８参照）、１段目の
空隙部には空気が満たされ、２段目の空隙部は外気と連
通する。従って前記上部材と下部材の二つの段差部がそ
れぞれ嵌合することによって燃料と空気が別々の空間に
維持され、ガスシールの目的を達成することができる。
【００２６】本発明において単セルとは、電池の最小構
成単位であって、平板状の固体電解質膜と、該固体電解
質膜の両面にそれぞれ積層された燃料側電極膜および酸
素側電極膜とを有する電池をいう。単セルとして、集電
体の片面に、例えば順次燃料側電極膜、固体電解質膜お
よび酸素側電極膜を積層した基板支持膜型の単セルを用
いることもできる。スタックユニットとは、ガスセパレ
ータ用上部材と下部材で構成される箱型構造体に単セル
を収容した、固体電解質型燃料電池スタックの一単位を
いう。そしてスタックユニットを多数積層した固体電解
質型燃料電池スタックを単独で、または複数接続して箱
体に収納してガスの流路および電気の流路を形成したも
のを固体電解質型燃料電池という。
成単位であって、平板状の固体電解質膜と、該固体電解
質膜の両面にそれぞれ積層された燃料側電極膜および酸
素側電極膜とを有する電池をいう。単セルとして、集電
体の片面に、例えば順次燃料側電極膜、固体電解質膜お
よび酸素側電極膜を積層した基板支持膜型の単セルを用
いることもできる。スタックユニットとは、ガスセパレ
ータ用上部材と下部材で構成される箱型構造体に単セル
を収容した、固体電解質型燃料電池スタックの一単位を
いう。そしてスタックユニットを多数積層した固体電解
質型燃料電池スタックを単独で、または複数接続して箱
体に収納してガスの流路および電気の流路を形成したも
のを固体電解質型燃料電池という。
【００２７】本発明においてガス流路とは、固体電解質
型燃料電池の単セルの電極膜に電極活物質である燃料ガ
スまたは酸素ガスを供給する流路をいう。本発明におい
て、ガスセパレータ用上部材および下部材は、これに単
セルを組み込んだスタックユニットを多数積層して固体
電解質型燃料電池スタック（ＳＯＦＣスタック）を形成
する際、各ガス流路が直列に連通するように、異なる位
置にガス流路を設けたものが、例えば２種類用意され
る。そして２種類の上部材および下部材を用いて２種類
のスタックユニットが形成される。ガスセパレータ用上
部材、下部材およびスタックユニットは２種類に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できれば３種類
またはそれ以上であってもよい。
型燃料電池の単セルの電極膜に電極活物質である燃料ガ
スまたは酸素ガスを供給する流路をいう。本発明におい
て、ガスセパレータ用上部材および下部材は、これに単
セルを組み込んだスタックユニットを多数積層して固体
電解質型燃料電池スタック（ＳＯＦＣスタック）を形成
する際、各ガス流路が直列に連通するように、異なる位
置にガス流路を設けたものが、例えば２種類用意され
る。そして２種類の上部材および下部材を用いて２種類
のスタックユニットが形成される。ガスセパレータ用上
部材、下部材およびスタックユニットは２種類に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できれば３種類
またはそれ以上であってもよい。
【００２８】本発明において電子流路は、ガスセパレー
タ用下部材に設けられた電子流路用の貫通孔に、内側か
ら、例えばセラミックス製電子流路材としてのＬａＣｒ
Ｏ3系ペロブスカイトの円板で蓋をし、下面側から金属
フェルトまたは、例えばＮｉ＋ＹＳＺサーメット等の導
電性固体をペレット状に焼成したものを充填することに
よって形成される。本発明においてガスセパレータなら
びに該ガスセパレータ用上部材および下部材は、平面図
上正方形または長方形であることが好ましいが、特に限
定されるものではない。
タ用下部材に設けられた電子流路用の貫通孔に、内側か
ら、例えばセラミックス製電子流路材としてのＬａＣｒ
Ｏ3系ペロブスカイトの円板で蓋をし、下面側から金属
フェルトまたは、例えばＮｉ＋ＹＳＺサーメット等の導
電性固体をペレット状に焼成したものを充填することに
よって形成される。本発明においてガスセパレータなら
びに該ガスセパレータ用上部材および下部材は、平面図
上正方形または長方形であることが好ましいが、特に限
定されるものではない。
【００２９】本発明において、ガスセパレータ用上部材
および下部材は、電気絶縁性物質、例えばマグネシア
（ＭｇＯ）とスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とす
る、一体成形された緻密質焼結体または薄板状の緻密質
焼結板の接合体からなることが好ましい。ＭｇＯとＭｇ
Ａｌ2 Ｏ4 の複合材料を主成分とすることにより、安価
にかつ堅牢な固体電解質型燃料電池が得られる。また、
一体成形の焼結体とすることにより、機械的強度がより
向上し、薄板状の緻密質焼結板の接合体とすることによ
り、成形性がより向上する。
および下部材は、電気絶縁性物質、例えばマグネシア
（ＭｇＯ）とスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とす
る、一体成形された緻密質焼結体または薄板状の緻密質
焼結板の接合体からなることが好ましい。ＭｇＯとＭｇ
Ａｌ2 Ｏ4 の複合材料を主成分とすることにより、安価
にかつ堅牢な固体電解質型燃料電池が得られる。また、
一体成形の焼結体とすることにより、機械的強度がより
向上し、薄板状の緻密質焼結板の接合体とすることによ
り、成形性がより向上する。
【００３０】ＭｇＯとＭｇＡｌ2 Ｏ4 との混合比は重量
比で３０／７０〜７０／３０、好ましくは４０／６０〜
５０／５０である。これによって、単セル３２の固体電
解質であるＹＳＺの熱膨張係数との整合性を高めること
ができる。ＭｇＯの混合比が多すぎると熱膨張率過大と
なり、少なすぎると熱膨張率過小となる。一方、ＭｇＡ
ｌ2 Ｏ4 の混合比が多すぎると熱膨張率過小となり、少
なすぎると熱膨張率過大となる。マグネシア（ＭｇＯ）
とスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とする焼結体を
形成する際、焼結剤（第３成分）として、例えばＣａＯ
を添加することが好ましく、その添加量は、前記マグネ
シア（ＭｇＯ）とスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4 ）の合計量
に対して、例えば０．５〜１重量％である。
比で３０／７０〜７０／３０、好ましくは４０／６０〜
５０／５０である。これによって、単セル３２の固体電
解質であるＹＳＺの熱膨張係数との整合性を高めること
ができる。ＭｇＯの混合比が多すぎると熱膨張率過大と
なり、少なすぎると熱膨張率過小となる。一方、ＭｇＡ
ｌ2 Ｏ4 の混合比が多すぎると熱膨張率過小となり、少
なすぎると熱膨張率過大となる。マグネシア（ＭｇＯ）
とスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とする焼結体を
形成する際、焼結剤（第３成分）として、例えばＣａＯ
を添加することが好ましく、その添加量は、前記マグネ
シア（ＭｇＯ）とスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4 ）の合計量
に対して、例えば０．５〜１重量％である。
【００３１】本発明において、ガスセパレータ用上部材
の枠体部上面およびガスセパレータ用下部材の枠体部下
面にはその外周または内周に沿って所定間隔を隔てて二
つまたはそれ以上の段差部が設けられており、隣接する
スタックユニットのガスセパレータ用下部材および上部
材の前記段差部を嵌合することによりスタックユニット
相互間のガスシール部が形成される。
の枠体部上面およびガスセパレータ用下部材の枠体部下
面にはその外周または内周に沿って所定間隔を隔てて二
つまたはそれ以上の段差部が設けられており、隣接する
スタックユニットのガスセパレータ用下部材および上部
材の前記段差部を嵌合することによりスタックユニット
相互間のガスシール部が形成される。
【００３２】本発明において、燃料側および空気側の集
電体収納スペースへの燃料ガスおよび空気含有ガスの出
入口を正対させることなく、所定間隔だけずらすことが
好ましい。これによって、単セルの電極膜への電極活物
質の均一供給性を向上させることができる。
電体収納スペースへの燃料ガスおよび空気含有ガスの出
入口を正対させることなく、所定間隔だけずらすことが
好ましい。これによって、単セルの電極膜への電極活物
質の均一供給性を向上させることができる。
【００３３】
【発明の効果】本願の請求項１に記載の発明によれば、
ガスセパレータを上下に２分割した上部材と下部材とで
構成し、該上部材と下部材に、単セルおよび該単セルの
電極膜に当接される集電体を収容する空間部を設けたこ
とにより、単セルの露出を防止し、堅牢で信頼性と安全
性の高いスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池
スタックが得られる。本願の請求項２に記載の発明によ
れば、上記発明の効果に加え、単セル相互間の電気的接
触抵抗をより低減することができる。
ガスセパレータを上下に２分割した上部材と下部材とで
構成し、該上部材と下部材に、単セルおよび該単セルの
電極膜に当接される集電体を収容する空間部を設けたこ
とにより、単セルの露出を防止し、堅牢で信頼性と安全
性の高いスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池
スタックが得られる。本願の請求項２に記載の発明によ
れば、上記発明の効果に加え、単セル相互間の電気的接
触抵抗をより低減することができる。
【００３４】本願の請求項３に記載の発明によれば、上
記発明の効果に加え、スタックユニット相互間のガスシ
ール性が向上する。本願の請求項４に記載の発明によれ
ば、上記発明の効果に加え、スタックユニット内にガス
流路を確保し、各スタックユニットのガス流路を直列に
連結することができる。
記発明の効果に加え、スタックユニット相互間のガスシ
ール性が向上する。本願の請求項４に記載の発明によれ
ば、上記発明の効果に加え、スタックユニット内にガス
流路を確保し、各スタックユニットのガス流路を直列に
連結することができる。
【００３５】本願の請求項５に記載の発明によれば、ガ
スセパレータ用の上下部材の機械的強度が向上し、かつ
単セルの固体電解質膜である、例えばＹＳＺとの熱膨張
係数を整合させることができる。本願の請求項６および
７に記載の発明によれば、電気的接触抵抗が小さく、ガ
スシール性に優れ、堅牢で、かつ信頼性と安全性の高い
スタックユニットが得られる。本願の請求項８に記載の
発明によれば、電気的接触抵抗が小さく、ガスシール性
に優れ、そのうえ堅牢で、信頼性と安全性の高い固体電
解質型燃料電池スタックが得られる。
スセパレータ用の上下部材の機械的強度が向上し、かつ
単セルの固体電解質膜である、例えばＹＳＺとの熱膨張
係数を整合させることができる。本願の請求項６および
７に記載の発明によれば、電気的接触抵抗が小さく、ガ
スシール性に優れ、堅牢で、かつ信頼性と安全性の高い
スタックユニットが得られる。本願の請求項８に記載の
発明によれば、電気的接触抵抗が小さく、ガスシール性
に優れ、そのうえ堅牢で、信頼性と安全性の高い固体電
解質型燃料電池スタックが得られる。
【図１】本発明の一実施例であるガスセパレータ用上部
材の一部切欠斜視図。
材の一部切欠斜視図。
【図２】本発明の一実施例であるガスセパレータ用下部
材の一部切欠斜視図。
材の一部切欠斜視図。
【図３】本発明の一実施例である第１スタックユニット
を示す斜視図および組立図。
を示す斜視図および組立図。
【図４】本発明の一実施例である第２スタックユニット
を示す斜視図および組立図。
を示す斜視図および組立図。
【図５】本発明の一実施例である第１スタックユニット
のガスセパレータ用下部材の下面を示す説明図。
のガスセパレータ用下部材の下面を示す説明図。
【図６】本発明の一実施例である第２スタックユニット
のガスセパレータ用下部材の下面を示す説明図。
のガスセパレータ用下部材の下面を示す説明図。
【図７】本発明の一実施例である固体電解質型燃料電池
スタックを示す説明図。
スタックを示す説明図。
【図８】本発明の一実施例である固体電解質型燃料電池
スタックの一部断面図。
スタックの一部断面図。
１０…ガスセパレータ用上部材、１１…枠体部、１２…
段差部、１３…段差部、１４…凸状部、１５…凹状部、
１６…ガス流路孔、１７…ガス流路孔、２０…ガスセパ
レータ用下部材、２１…枠体部、２２…平板部、２３…
電子流路、２４…凸状部、２５…凹状部、２６…ガス流
路孔、２７…ガス流路孔、２８…段差部、２９…段差
部、３０…第１スタックユニット、３１…空気側集電
体、３２…単セル、３３…燃料側集電体、４０…ガスセ
パレータ用上部材、４１…枠体部、４２…段差部、４３
…段差部、４４…凸状部、４５…凹状部、４６…ガス流
路孔、４７…ガス流路孔、５０…ガスセパレータ用下部
材、５１…枠体部、５２…平板部、５３…電子流路、５
４…凸状部、５５…凹状部、５６…ガス流路孔、５７…
ガス流路孔、５８…段差部、５９…段差部、６０…第２
スタックユニット、７１…燃料ガス、７２…空気、８１
…ガスシール部。
段差部、１３…段差部、１４…凸状部、１５…凹状部、
１６…ガス流路孔、１７…ガス流路孔、２０…ガスセパ
レータ用下部材、２１…枠体部、２２…平板部、２３…
電子流路、２４…凸状部、２５…凹状部、２６…ガス流
路孔、２７…ガス流路孔、２８…段差部、２９…段差
部、３０…第１スタックユニット、３１…空気側集電
体、３２…単セル、３３…燃料側集電体、４０…ガスセ
パレータ用上部材、４１…枠体部、４２…段差部、４３
…段差部、４４…凸状部、４５…凹状部、４６…ガス流
路孔、４７…ガス流路孔、５０…ガスセパレータ用下部
材、５１…枠体部、５２…平板部、５３…電子流路、５
４…凸状部、５５…凹状部、５６…ガス流路孔、５７…
ガス流路孔、５８…段差部、５９…段差部、６０…第２
スタックユニット、７１…燃料ガス、７２…空気、８１
…ガスシール部。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｅ
Claims (8)
- 【請求項１】 平板状の単セルを多数積層した固体電解
質型燃料電池の前記単セル相互間にガス流路を形成する
とともに、前記単セル相互を電気的に接続する固体電解
質型燃料電池のガスセパレータにおいて、該ガスセパレ
ータは、上下に２分割された、上部材と該上部材に接合
された下部材とからなり、前記上部材は、所定厚さの枠
体部と、該枠体部で囲まれた、単セルおよび該単セルの
電極膜に当接される集電体を収容する空間部を有し、前
記下部材は、所定厚さの枠体部と、該枠体部に囲まれた
平板部と、該平板部を貫通する複数の電子流路と、前記
枠体部と平板部とで形成される、前記単セルおよび該単
セルの電極膜に当接される集電体を収容する空間部とを
有することを特徴とする固体電解質型燃料電池のガスセ
パレータ。 - 【請求項２】 前記電子流路が、前記下部材の平板部を
貫通する貫通孔に充填されたＬａＣｒＯ3 系セラミック
ス製電子流路材および金属フェルトまたはサーメットか
らなることを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型
燃料電池のガスセパレータ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のガスセパレー
タ用の上または下部材であって、枠体部上面または下面
に、該枠体部の外周または内周に沿って所定間隔を隔て
て設けられた少なくとも二つの段差部を有することを特
徴とするガスセパレータ用の部材。 - 【請求項４】 前記枠体部上面の一部または枠体部上面
の段差部の一部を内側に突出させて凸状部を設け、該凸
状部に対向する枠体部に前記凸状部に相応する凹状部を
設け、前記凸状部、凹状部および／またはその隣接部に
枠体部または平板部を貫通するガス流路孔を設けたこと
を特徴とする請求項３に記載のガスセパレータ用の部
材。 - 【請求項５】 請求項１〜４の何れかに記載のガスセパ
レータ用の部材であって、マグネシア（ＭｇＯ）とスピ
ネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とする、一体成形され
た緻密質焼結体または薄板状の緻密質焼結板の接合体で
あって、前記ＭｇＯとＭｇＡｌ2 Ｏ4 の混合比が重量比
で３０／７０〜７０／３０であることを特徴とするガス
セパレータ用の部材。 - 【請求項６】 枠体部の上面の一部を内側に突出させて
凸状部を設け、該凸状部に対向する枠体部に前記凸状部
に相応する凹状部を設け、前記凸状部および該凸状部に
隣接する平板部に枠体部または平板部を貫通するガス流
路孔を設けた請求項４に記載のガスセパレータ用の下部
材と、枠体部上面の段差部の一部を内側に突出させて凸
状部を設け、該凸状部に対向する段差部に前記凸状部に
相応する凹状部を設け、前記凸状部および凹状部に枠体
部を貫通するガス流路孔を設けた請求項４に記載のガス
セパレータ用の上部材と、前記ガスセパレータ用の下部
材の空間部に収容された空気側集電体と、該空気側集電
体に空気極膜が当接するように配置された単セルと、該
単セルの上面外周部の固体電解質膜および前記下部材の
枠体部上面に枠体部下面が当接するように接合された、
前記ガスセパレータ用上部材と、該ガスセパレータ用上
部材の枠体部で囲まれた空間部に収容され、前記単セル
の燃料極膜に当接するように配置された燃料側集電体と
を有し、前記上部材の凹状部に設けられたガス流路孔と
下部材の凸状部に設けられたガス流路孔を連通させたこ
とを特徴とするスタックユニット。 - 【請求項７】 枠体部の上面の一部を内側に突出させて
凸状部を設け、該凸状部に対向する枠体部に前記凸状部
に相応する凹状部を設け、該凹状部および該凹状部に隣
接する枠体部に該枠体部または平板部を貫通するガス流
路孔を設けた請求項４に記載のガスセパレータ用下部材
と、枠体部上面の段差部の一部を内側に突出させて凸状
部を設け、該凸状部に対向する段差部に前記凸状部に相
応する凹状部を設け、前記凸状部に隣接する枠体部およ
び凹状部に隣接する枠体部に、枠体部を貫通するガス流
路孔を設けた請求項４に記載のガスセパレータ用上部材
と、前記ガスセパレータ用下部材の空間部に収容された
空気側集電体と、該空気側集電体に空気極膜が当接する
ように配置された単セルと、該単セルの上面外周部の固
体電解質膜および前記下部材の枠体部上面に枠体部下面
が当接するように接合された、前記ガスセパレータ用上
部材と、該上部材の枠体部で囲まれた空間部に収容さ
れ、前記単セルの燃料極膜に当接するように配置された
燃料側集電体とを有し、前記上部材の凸状部に隣接して
設けられたガス流路孔と下部材の凹状部に隣接して設け
られたガス流路孔を連通させたことを特徴とするスタッ
クユニット。 - 【請求項８】 上記請求項６に記載のスタックユニット
と、請求項７に記載のスタックユニットを、上側スタッ
クユニットのガスセパレータ用下部材の平板部下面で下
側スタックユニットの燃料側集電体の上面を押圧するよ
うに、かつ上側スタックユニットのガスセパレータ用下
部材の枠体部下面に設けられた少なくとも二つの段差部
がそれぞれ下側スタックユニットのガスセパレータ用上
部材の枠体部上面に設けられた少なくとも二つの段差部
に嵌合してガスシール部を形成するように交互に多数積
層し、各スタックユニットの単セルを前記ガスセパレー
タ用下部材の平板部を貫通する電子流路を介して電気的
に直列に接続したことを特徴とする固体電解質型燃料電
池スタック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063772A JP2002270200A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 固体電解質型燃料電池のガスセパレータおよびその部材並びにこれを用いたスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池スタック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063772A JP2002270200A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 固体電解質型燃料電池のガスセパレータおよびその部材並びにこれを用いたスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池スタック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270200A true JP2002270200A (ja) | 2002-09-20 |
Family
ID=18922705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001063772A Pending JP2002270200A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 固体電解質型燃料電池のガスセパレータおよびその部材並びにこれを用いたスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池スタック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002270200A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
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- 2001-03-07 JP JP2001063772A patent/JP2002270200A/ja active Pending
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