JPS6240826B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6240826B2 JPS6240826B2 JP56118812A JP11881281A JPS6240826B2 JP S6240826 B2 JPS6240826 B2 JP S6240826B2 JP 56118812 A JP56118812 A JP 56118812A JP 11881281 A JP11881281 A JP 11881281A JP S6240826 B2 JPS6240826 B2 JP S6240826B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- electrode
- oxidizer
- electrical connection
- separator
- 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.)
- Expired
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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
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0223—Composites
- H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
-
- 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
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0256—Vias, i.e. connectors passing through the separator material
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、単電池を多数個積層した積層構造の
燃料電池において、相隣り合う単電池の燃料極と
酸化剤極を、または燃料極、酸化剤極同志を接続
し、かつ燃料極及び酸化剤極から効率良く電気を
取り出す構造に関するものである。
燃料電池において、相隣り合う単電池の燃料極と
酸化剤極を、または燃料極、酸化剤極同志を接続
し、かつ燃料極及び酸化剤極から効率良く電気を
取り出す構造に関するものである。
燃料電池は燃料極に燃料を、酸化剤極に酸化剤
を供給することにより、連続的に発電することが
できる一種の直流発電機である。発電部を構成す
る単電池は燃料極、酸化剤極、電解液室、燃料
室、酸化剤室からなり、電気出力に応じてこれら
を直列又は並列に接続する。燃料電池は発電する
際に各種分極現象によつて電気的損失が生じる
が、これらとは別に各電極から外部へ電気を取り
出す際又は相隣り合う単電池の電極を接続する際
にも電気的損失が生じる。これらは全て熱に変換
されて蓄積すると積層電池の温度を上昇させるこ
とになり、電極やセパレータ等の熱歪みの原因と
なる。分極現象による損失は触媒の活性能力の低
下、燃料や酸化剤の供給不足、イオン伝導性を妨
げる要因等に起因するもので、触媒の開発や電極
内部構造の改良によつて大きな反応界面を得るよ
うな電極の開発努力がなされている。
を供給することにより、連続的に発電することが
できる一種の直流発電機である。発電部を構成す
る単電池は燃料極、酸化剤極、電解液室、燃料
室、酸化剤室からなり、電気出力に応じてこれら
を直列又は並列に接続する。燃料電池は発電する
際に各種分極現象によつて電気的損失が生じる
が、これらとは別に各電極から外部へ電気を取り
出す際又は相隣り合う単電池の電極を接続する際
にも電気的損失が生じる。これらは全て熱に変換
されて蓄積すると積層電池の温度を上昇させるこ
とになり、電極やセパレータ等の熱歪みの原因と
なる。分極現象による損失は触媒の活性能力の低
下、燃料や酸化剤の供給不足、イオン伝導性を妨
げる要因等に起因するもので、触媒の開発や電極
内部構造の改良によつて大きな反応界面を得るよ
うな電極の開発努力がなされている。
一方、各電極から電気を取り出す際、又は相隣
り合う単電池の電極を接続する際の電気損失は、
純然たる電気抵抗に起因するものであり、これを
非常に小さくすることも熱効率の向上、小型軽量
化にとつて重要である。
り合う単電池の電極を接続する際の電気損失は、
純然たる電気抵抗に起因するものであり、これを
非常に小さくすることも熱効率の向上、小型軽量
化にとつて重要である。
本発明は、かかる純然たる電気抵抗に起因する
損失の問題を解決するセパレータに関するもの
で、以下本発明の一実施例について従来の燃料電
池と対比しながら説明する。
損失の問題を解決するセパレータに関するもの
で、以下本発明の一実施例について従来の燃料電
池と対比しながら説明する。
第１図は各電極の周囲に集電用金属製端子を取
り付け、それらを積層電池の外部へ取り出して、
相隣り合う単電池の電極を接続する従来の電気接
続構造を持つ電池を示したものである。単電池は
前述したように酸化剤極１、燃料極２、電解液室
３、酸化剤室５及び燃料室６から構成されてお
り、これら単電池は両面に対向して酸化剤室５と
燃料室６を形成するセパレータ４を介して積層さ
れている。各電極１，２には集電用の電気接続端
子９を溶接し、これらを積層電池外部に取り出し
て相隣り合う単電池を電気的に接続している。第
２図は第１図に示す酸化剤極１の全周囲に、第３
図は同じく第１図に示す酸化剤極１の一辺に電気
接続端子９を溶接して取り付けたものである。こ
のような従来の燃料電池において、第２図の電極
構造のものでは電極中央部で、第３図の電極構造
のものでは電極下部で発電した電気は電気接続端
子９に到達するまでに、その間の抵抗によつて熱
に変換されるために、電極やセパレータ等の熱歪
みの原因となつた。これに対して、第４図は電気
接続片１０を有し、かつ、酸化剤室、燃料室を形
成した表面を電気伝導性材１１で被覆したセパレ
ータ４ａを介して単電池を積層した本発明の一実
施例における燃料電池を示すもので、単電池積層
状態において酸化剤極１と燃料極２との電極面同
志が電気接続片１０を介して接触接続状態となつ
ている。単電池の構成は第１図と同じであるが、
セパレータ４ａには電気接続片１０が固定されて
おり、さらにその酸化剤室、燃料室を形成した表
面には電気伝導性材１１で被覆されて、電池接続
片１０と電気伝導性材１１は接続状態になつてい
る。なお、第１図、４図において、７は電解液供
給通路、８は電解液排出通路である。第５図は第
４図において有効寸法200mm×300mmを持つ電極の
ためのセパレータ４ａを示すもので、15個の電気
接続片１０が固定され、さらに0.1mm厚さニツケ
ル板で被覆されている。電気接続片１０の数及び
電気伝導性材１１の厚さは電極面積の大きさや電
流密度によつても自由に選ぶことができる。第６
図は、従来の接続構造を持つ600cm2電極の電池と
本発明の電気接続片１０を15個固定し電気伝導材
１１で被覆したセパレータ４ａを用いた水素一酸
素燃料電池の電流密度−平均単電池電圧特性であ
る。いづれも、単電池を６個積層した積層電池の
燃料電池の性能を示してある。電気接続片１０の
材質としてニツケルを用いたが、銀を添加したシ
リコンゴム等の弾性材料を用いてもほとんど同程
度の性能を得ることができた。本発明の電気接続
片１０を有し電気伝導材１１で被覆したセパレー
タ４ａを用いることにより、電流密度100ｍＡ／
cm2では約32ｍｖ、200ｍＡ／cm2では約50ｍｖ単電
池電圧が向上している。また従来問題とされた電
極やセパレータ等の熱歪みも生じなくなつた。な
お電気伝導性材１１や電気接続片１０の材質を選
ぶことにより、アルカリ電解液を用いる水素−酸
素型のみならず、ヒドラジン空気型のような液体
燃料電池や酸性電解液を用いる水素−空気型等の
燃料電池にも適用できる。
り付け、それらを積層電池の外部へ取り出して、
相隣り合う単電池の電極を接続する従来の電気接
続構造を持つ電池を示したものである。単電池は
前述したように酸化剤極１、燃料極２、電解液室
３、酸化剤室５及び燃料室６から構成されてお
り、これら単電池は両面に対向して酸化剤室５と
燃料室６を形成するセパレータ４を介して積層さ
れている。各電極１，２には集電用の電気接続端
子９を溶接し、これらを積層電池外部に取り出し
て相隣り合う単電池を電気的に接続している。第
２図は第１図に示す酸化剤極１の全周囲に、第３
図は同じく第１図に示す酸化剤極１の一辺に電気
接続端子９を溶接して取り付けたものである。こ
のような従来の燃料電池において、第２図の電極
構造のものでは電極中央部で、第３図の電極構造
のものでは電極下部で発電した電気は電気接続端
子９に到達するまでに、その間の抵抗によつて熱
に変換されるために、電極やセパレータ等の熱歪
みの原因となつた。これに対して、第４図は電気
接続片１０を有し、かつ、酸化剤室、燃料室を形
成した表面を電気伝導性材１１で被覆したセパレ
ータ４ａを介して単電池を積層した本発明の一実
施例における燃料電池を示すもので、単電池積層
状態において酸化剤極１と燃料極２との電極面同
志が電気接続片１０を介して接触接続状態となつ
ている。単電池の構成は第１図と同じであるが、
セパレータ４ａには電気接続片１０が固定されて
おり、さらにその酸化剤室、燃料室を形成した表
面には電気伝導性材１１で被覆されて、電池接続
片１０と電気伝導性材１１は接続状態になつてい
る。なお、第１図、４図において、７は電解液供
給通路、８は電解液排出通路である。第５図は第
４図において有効寸法200mm×300mmを持つ電極の
ためのセパレータ４ａを示すもので、15個の電気
接続片１０が固定され、さらに0.1mm厚さニツケ
ル板で被覆されている。電気接続片１０の数及び
電気伝導性材１１の厚さは電極面積の大きさや電
流密度によつても自由に選ぶことができる。第６
図は、従来の接続構造を持つ600cm2電極の電池と
本発明の電気接続片１０を15個固定し電気伝導材
１１で被覆したセパレータ４ａを用いた水素一酸
素燃料電池の電流密度−平均単電池電圧特性であ
る。いづれも、単電池を６個積層した積層電池の
燃料電池の性能を示してある。電気接続片１０の
材質としてニツケルを用いたが、銀を添加したシ
リコンゴム等の弾性材料を用いてもほとんど同程
度の性能を得ることができた。本発明の電気接続
片１０を有し電気伝導材１１で被覆したセパレー
タ４ａを用いることにより、電流密度100ｍＡ／
cm2では約32ｍｖ、200ｍＡ／cm2では約50ｍｖ単電
池電圧が向上している。また従来問題とされた電
極やセパレータ等の熱歪みも生じなくなつた。な
お電気伝導性材１１や電気接続片１０の材質を選
ぶことにより、アルカリ電解液を用いる水素−酸
素型のみならず、ヒドラジン空気型のような液体
燃料電池や酸性電解液を用いる水素−空気型等の
燃料電池にも適用できる。
以上のように本発明によれば、従来問題とされ
た電気抵抗に起因する熱損失の問題点も解消され
ると共に電池性能が向上し、小形軽量の燃料電池
が得られ、また製作や組立ても容易にできる利点
を持つているので、その工業的価値は大である。
た電気抵抗に起因する熱損失の問題点も解消され
ると共に電池性能が向上し、小形軽量の燃料電池
が得られ、また製作や組立ても容易にできる利点
を持つているので、その工業的価値は大である。
第１図は従来の電気接続構造をもつ燃料電池の
概略説明図、第２図は第１図に用いた酸化剤極の
全周に電気接続端子を溶接した正面図、第３図は
第１図に用いた酸化剤極の一辺に電気接続端子を
溶接した正面図、第４図は本発明の一実施例を示
す電気接続片を有し、さらに電気伝導性材で被覆
したセパレータを介して単電池を積層した燃料電
池の概略説明図、第５図は本実施例における15個
の電気接続片が固定され、さらに電気伝導性材で
被覆したセパレータ正面図、第６図は従来の燃料
電池と本発明の一実施例を示す燃料電池との電流
密度−平均単電池電圧特性の比較曲線図である。 １は酸化剤極、２は燃料極、４ａはセパレー
タ、５は酸化剤室、６は燃料室、１０は電気接続
片、１１は電気伝導性材。
概略説明図、第２図は第１図に用いた酸化剤極の
全周に電気接続端子を溶接した正面図、第３図は
第１図に用いた酸化剤極の一辺に電気接続端子を
溶接した正面図、第４図は本発明の一実施例を示
す電気接続片を有し、さらに電気伝導性材で被覆
したセパレータを介して単電池を積層した燃料電
池の概略説明図、第５図は本実施例における15個
の電気接続片が固定され、さらに電気伝導性材で
被覆したセパレータ正面図、第６図は従来の燃料
電池と本発明の一実施例を示す燃料電池との電流
密度−平均単電池電圧特性の比較曲線図である。 １は酸化剤極、２は燃料極、４ａはセパレー
タ、５は酸化剤室、６は燃料室、１０は電気接続
片、１１は電気伝導性材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対向配置された酸化剤極と燃料極および両極
間に位置する電解液とを有する単電池を、酸化剤
極に酸化剤を供給する酸化剤室と燃料極に燃料を
供給する燃料室とを両面に対向して形成したセパ
レータを介して多数個積層した燃料電池におい
て、セパレータに酸化剤極と燃料極を該両電極面
同志を電気的に接続するための電気接続片を設
け、かつセパレータの酸化剤室、燃料室を形成し
た表面を電気伝導性材で、電気接続片と接続状態
となるように被覆したことを特徴とする燃料電
池。 ２ 電気接続片及びセパレータを被覆する材料が
金属製材料からなることを特徴とする特許請求範
囲第１項記載の燃料電池。 ３ 電気接続片及びセパレータを被覆する材料が
導電性樹脂、又は導電性弾性材料からなることを
特徴とする特許請求範囲第１項記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56118812A JPS5819871A (ja) | 1981-07-29 | 1981-07-29 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56118812A JPS5819871A (ja) | 1981-07-29 | 1981-07-29 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5819871A JPS5819871A (ja) | 1983-02-05 |
| JPS6240826B2 true JPS6240826B2 (ja) | 1987-08-31 |
Family
ID=14745738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56118812A Granted JPS5819871A (ja) | 1981-07-29 | 1981-07-29 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5819871A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6069801A (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-11 | Sony Corporation | Fuel battery |
| JP5262241B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-08-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
-
1981
- 1981-07-29 JP JP56118812A patent/JPS5819871A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5819871A (ja) | 1983-02-05 |
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