JP5801735B2 - Fuel cell and fuel cell stack - Google Patents
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Description
本発明は、電解質の上下両面に二つの電極面を設けて、それぞれの電極面に反応ガスを供給して発電する燃料電池セル及びその燃料電池セルを複数個積層して形成される燃料電池スタックに関する。 The present invention provides a fuel battery cell in which two electrode surfaces are provided on both upper and lower surfaces of an electrolyte, and a reaction gas is supplied to each electrode surface to generate electric power, and a fuel cell stack formed by stacking a plurality of the fuel battery cells. About.
現在の燃料電池セルには電解質の材質により大別して、高分子電解質膜を電解質とする固体高分子形(PEFC)と、リン酸を電解質とするリン酸形(PAFC)と、Li−Na/K系炭酸塩を電解質とする溶融炭酸塩形(MCFC)と、例えばZrO2系セラミックを電解質とする固体酸化物形(SOFC)の4タイプがある。各タイプは、作動温度(イオンが電解質中を移動できる温度)が異なるのであって、現時点において、PEFCは常温〜約90℃、PAFCは約150℃〜200℃、MCFCは約650℃〜700℃、SOFCは約700℃〜1000℃である。 Current fuel cells are roughly classified according to the material of the electrolyte, solid polymer type (PEFC) using a polymer electrolyte membrane as electrolyte, phosphoric acid type (PAFC) using phosphoric acid as an electrolyte, and Li-Na / K. There are four types, a molten carbonate type (MCFC) using an electrolyte based on carbonate and a solid oxide type (SOFC) using an electrolyte based on ZrO 2 for example. Each type has a different operating temperature (the temperature at which ions can move through the electrolyte). At present, PEFC is at room temperature to about 90 ° C, PAFC is about 150 ° C to 200 ° C, and MCFC is about 650 ° C to 700 ° C. , SOFC is about 700 ° C to 1000 ° C.
一般的な燃料電池セルは、図9,図10に示したように、一対のインターコネクタ100a,100bと、そのインターコネクタ100a,100b間に位置すると共に電解質101の上下両面に電極面102a,102bが形成されている平板状のセル本体103と、各インターコネクタ100a,100bとそれぞれの電極面102a,102bとの間に形成された反応ガス室104a,104bと、各反応ガス室104a,104bにそれぞれの反応ガス(燃料ガスたる例えば水素と、酸化剤ガスたる例えば空気)を供給するガス供給部105a,105bと、発電後の反応ガスを排出するために各反応ガス室104a,104bに設けられた排気部106a,106bと、を有する。
そして、少なくとも一方の反応ガス室104aは、インターコネクタ100aから突設されると共にガスシール部材107を介してセル本体103上に載置されるシール壁108を排気部106aとは反対側の縁に備えている。
さらにこの反応ガス室104aに対応するガス供給部105aは、シール壁108の近傍に開設されたガス流出口109からセル本体103に向けて且つ該セル本体103とほぼ直交状に交差する向きに反応ガスを流出させるようになっている(例えば特許文献1参照)。
As shown in FIGS. 9 and 10, a general fuel battery cell is located between a pair of
At least one of the
Further, the
上記従来の燃料電池セルは、反応ガスが、ガス供給部105aのガス流出口109からセル本体103に向けてほぼ垂直方向に噴出し、図10に矢示(実線)したように、セル本体103に当たって全方向に拡散する。したがって、ガスシール部材107のシール面に沿う方向に反応ガスが流れて該シール面に直接作用するため、ガスシール部材107の劣化が早く進行してシール性が短期間のうちに低下するおそれがあった。ガスシール部材107のシール性が低下すると、燃料ガスなどの反応ガスが漏れ出すため、反応ガスの利用率が低下し、また、反応ガス同士が混ざり合って接触燃焼する可能性があり、それにより部分的に温度が上昇してセル本体103が割れるおそれがあるため好ましくない。
In the conventional fuel cell described above, the reaction gas is ejected in a substantially vertical direction from the
本発明は、上記に鑑みなされたもので、その目的は、ガスシール部材のシール性を向上させると共にガスシール部材が劣化し難い燃料電池セル及び燃料電池スタックを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a fuel cell and a fuel cell stack in which the sealing performance of the gas seal member is improved and the gas seal member is hardly deteriorated.
[適用例1]
上記の目的を達成するため本発明は、
一対のインターコネクタと、
前記インターコネクタ間に位置し、電解質の上下両面に電極面が形成されている平板状のセル本体と、
前記各インターコネクタとそれぞれの前記電極面との間に形成された反応ガス室と、
前記各反応ガス室にそれぞれの反応ガスを供給するガス供給部と、
発電後の反応ガスを排出するために前記各反応ガス室に設けられた排気部と、を有し、
前記反応ガス室の少なくとも一方は、前記セル本体側を下、前記インターコネクタ側を上としたとき、前記排気部とは反対側の縁の前記セル本体上にガスシール部材を設けると共に該ガスシール部材のシール面上に載置されるシール壁を備えており、
さらにこの反応ガス室に対応する前記ガス供給部は、前記シール壁の近傍に開設されたガス流出口から前記セル本体に向けて且つ該セル本体と交差する向きに反応ガスを流出させるようになっている燃料電池セルであって、
前記セル本体と前記ガス流出口との間に、前記シール壁側から前記排気部側に向けて張り出すと共に最も上の部分が前記ガスシール部材の前記シール面より上に位置するようにしたシール保護手段を設け、そうして前記ガス流出口から流出する反応ガスを該シール保護手段で受けてその流れを前記排気部方向に変化させるようにした燃料電池セルを提供する。
[Application Example 1]
In order to achieve the above object, the present invention
A pair of interconnectors;
Located between the interconnectors, a flat cell body in which electrode surfaces are formed on both upper and lower surfaces of the electrolyte,
A reaction gas chamber formed between each interconnector and each electrode surface;
A gas supply section for supplying each reaction gas to each reaction gas chamber;
An exhaust part provided in each reaction gas chamber for discharging the reaction gas after power generation,
Wherein at least one of the reaction gas chamber, under the cell body, the when the upper interconnector side, the gas seal is provided with the moth Sushiru member on the cell body of the opposite edge and the exhaust portion A seal wall placed on the seal surface of the member ;
Further, the gas supply section corresponding to the reaction gas chamber allows the reaction gas to flow out from the gas outlet formed near the seal wall toward the cell body and in a direction intersecting the cell body. A fuel cell,
A seal that protrudes from the seal wall side toward the exhaust part side between the cell main body and the gas outlet and that the uppermost part is located above the seal surface of the gas seal member protection means is provided, thus providing a fuel cell the reaction gas so as to vary the flow of that to the exhaust portion direction is received by said seal protection means for flowing out of the gas outlet.
[適用例2]
一対のインターコネクタと、
前記インターコネクタ間に位置し、電解質の上下両面に電極面が形成されている平板状のセル本体と、
前記各インターコネクタとそれぞれの前記電極面との間に形成された反応ガス室と、
前記各反応ガス室にそれぞれの反応ガスを供給するガス供給部と、
発電後の反応ガスを排出するために前記各反応ガス室に設けられた排気部と、を有し、
前記反応ガス室の少なくとも一方は、前記セル本体側を下、前記インターコネクタ側を上としたとき、前記排気部とは反対側の縁の前記セル本体上にガスシール部材を設けると共に該ガスシール部材のシール面上に載置されるシール壁を備えており、
さらにこの反応ガス室に対応する前記ガス供給部は、前記シール壁の近傍に開設されたガス流出口から前記セル本体に向けて且つ該セル本体と交差する向きに反応ガスを流出させるようになっている燃料電池セルであって、
前記セル本体と前記ガス流出口との間に、前記シール壁側から前記排気部側に向けて張り出すと共に最も上の部分が前記ガスシール部材の前記シール面より上に位置するようにしたシール保護手段を設け、そうして前記ガス流出口から流出する反応ガスを該シール保護手段で受けてその流れを前記排気部方向及び前記シール壁の壁面に沿う方向に変化させるようにした燃料電池セルを提供する。
[Application Example 2]
A pair of interconnectors;
Located between the interconnectors, a flat cell body in which electrode surfaces are formed on both upper and lower surfaces of the electrolyte,
A reaction gas chamber formed between each interconnector and each electrode surface;
A gas supply section for supplying each reaction gas to each reaction gas chamber;
An exhaust part provided in each reaction gas chamber for discharging the reaction gas after power generation,
Wherein at least one of the reaction gas chamber, under the cell body, the when the upper interconnector side, the gas seal is provided with the moth Sushiru member on the cell body of the opposite edge and the exhaust portion A seal wall placed on the seal surface of the member ;
Further, the gas supply section corresponding to the reaction gas chamber allows the reaction gas to flow out from the gas outlet formed near the seal wall toward the cell body and in a direction intersecting the cell body. A fuel cell,
A seal that protrudes from the seal wall side toward the exhaust part side between the cell main body and the gas outlet and that the uppermost part is located above the seal surface of the gas seal member protection means is provided, thus fuel the reaction gas flowing out from the gas outlet was set to vary the flow of its receiving by said seal protection means in a direction along the wall surface of the exhaust portion direction and the sealing wall A battery cell is provided.
[適用例3]
また、前記シール保護手段は、前記シール壁における反応ガス室側の壁面に沿う部位を有する適用例1又は2に記載の燃料電池セルを提供する。
[Application Example 3]
Moreover, the said seal protection means provides the fuel battery cell of the application example 1 or 2 which has a site | part along the wall surface by the side of the reactive gas chamber in the said seal wall.
[適用例4]
また、前記シール保護手段は、前記セル本体に対して交差する方向に流れる前記反応ガスを受けて、その流れの向きを前記排気部方向に変える傾斜部を有するものである適用例1又は2に記載の燃料電池セルを提供する。
[Application Example 4]
In addition, in the application example 1 or 2, the seal protection unit includes an inclined portion that receives the reaction gas flowing in a direction intersecting the cell body and changes the flow direction to the exhaust portion direction. The fuel cell described is provided.
[適用例5]
また、前記シール保護手段は、前記ガスシール部材と一体である適用例1〜4の何れか1つの適用例に記載の燃料電池セルを提供する。
[Application Example 5]
Moreover, the said seal protection means provides the fuel battery cell as described in any one of the application examples 1-4 which are integral with the said gas seal member.
[適用例6]
また、前記ガスシール部材は、弾性部材で形成されていて前記シール壁と前記セル本体との間に圧潰状態で介装されるものであり、
また、前記シール保護手段は、前記弾性部材の一部を前記反応ガス室側へはみ出させた部分で形成されるものである適用例5に記載の燃料電池セルを提供する。
[Application Example 6]
Further, the gas seal member is formed of an elastic member and is interposed between the seal wall and the cell body in a collapsed state,
Moreover, the said seal protection means provides the fuel battery cell of the application example 5 which is formed in the part which protruded a part of said elastic member to the said reaction gas chamber side.
[適用例7]
また、前記シール壁と前記シール保護手段が別体である適用例1〜4の何れか1つの適用例に記載の燃料電池セルを提供する。
[Application Example 7]
Moreover, the fuel cell as described in any one of the application examples 1-4 with which the said seal wall and the said seal protection means are separate bodies is provided.
[適用例8]
また、適用例1〜7の何れか1つの適用例に記載の燃料電池セルを複数個積層して固定してなる燃料電池スタックを提供する。
[Application Example 8]
Moreover, the fuel cell stack formed by laminating and fixing a plurality of the fuel cells described in any one of the application examples 1 to 7 is provided.
本発明の燃料電池セルは、ガス流出口からセル本体と交差する向きに流出する反応ガスを、シール保護手段で受けてその流れを排気部方向又はシール壁の壁面に沿う方向或は適用例2に記載したように排気部方向及びシール壁の壁面に沿う方向に変化させるようにしたため、ガスシール部材のシール面に直接作用するような反応ガスの流れが抑制される。よって、ガスシール部材のシール性が向上し、且つ、ガスシール部材の劣化の進行が遅くなるため耐久性も向上する。 In the fuel cell of the present invention, the reaction gas flowing out from the gas outlet in the direction intersecting the cell main body is received by the seal protection means, and the flow is directed to the exhaust portion or along the wall surface of the seal wall or Application Example 2. Therefore, the flow of the reaction gas that directly acts on the seal surface of the gas seal member is suppressed. Accordingly, the sealing performance of the gas seal member is improved, and the progress of deterioration of the gas seal member is delayed, so that the durability is also improved.
具体的には、適用例3のように、シール保護手段にシール壁における反応ガス室側の壁面に沿う部位を設けることで、シール保護手段で受けた反応ガスをシール壁の壁面に沿う方向に変化させることができる。したがって、もし仮に反応ガスがシール保護手段の壁面に沿う部位と壁面との隙間を通ってガスシール部材のシール面に到達したとしても、直撃状態のような勢いはないため、その影響は僅かである。 Specifically, as in Application Example 3, the seal protection means is provided with a portion along the wall surface of the seal wall on the reaction gas chamber side, so that the reaction gas received by the seal protection means is directed along the wall surface of the seal wall. Can be changed. Therefore, even if the reaction gas reaches the seal surface of the gas seal member through the gap between the portion along the wall surface of the seal protection means and the wall surface, there is no momentum like a direct hit state, so the influence is slight. is there.
また、適用例4のように、セル本体に対して交差する方向に流れる反応ガスを受ける傾斜部を設けて、その流れの向きを排気部方向に変えるようにすることでガスシール部材のシール面に直接作用するような反応ガスの流れが効果的に抑制される。 Further, as in Application Example 4, the sealing surface of the gas seal member is provided by providing an inclined portion that receives the reaction gas flowing in the direction intersecting the cell body and changing the flow direction to the exhaust portion direction. The flow of the reaction gas that directly acts on the gas is effectively suppressed.
また、適用例5のように、シール保護手段をガスシール部材と一体にすることにより既存の燃料電池セルに対してもガスシール部材を交換するのみで対応することができる。 Further, as in Application Example 5, by integrating the seal protection means with the gas seal member, it is possible to cope with existing fuel cells by simply replacing the gas seal member.
また、適用例6のように、ガスシール部材を弾性部材で形成して該ガスシール部材をシール壁とセル本体との間に圧潰状態で介装し、そうして弾性部材の反応ガス室側へのはみ出し部分でシール保護手段を形成した場合には、シール保護手段の形成がきわめて簡単に行える。 Further, as in Application Example 6, the gas seal member is formed of an elastic member, and the gas seal member is interposed between the seal wall and the cell body in a crushed state, so that the reaction gas chamber side of the elastic member When the seal protection means is formed at the protruding portion, the seal protection means can be formed very easily.
また、適用例7のように、シール壁とシール保護手段を別体にした場合には、既存構造の燃料電池セルに対しても大きな改変を要することなくシール保護手段を追加することができる。 Further, when the seal wall and the seal protection means are separated as in Application Example 7, the seal protection means can be added to the existing fuel cell without significant modification.
[実施形態1]
以下に、本発明の実施の形態1を図1〜図4を参照しつつ説明する。
実施形態1の燃料電池セル1は、前記した4タイプの中の固体酸化物形(SOFC)のものである。この燃料電池セル1は、図1に示したように、円の中心に軸方向に貫通する中通路2を設けた円盤形であって、上下一対のインターコネクタ3a,3bと、そのインターコネクタ3a,3b間に位置すると共に電解質4の上下両面に電極面5a,5bが形成されているセル本体6と、各インターコネクタ3a,3bとそれぞれの電極面5a,5bとの間に形成された反応ガス室7a,7bと、各反応ガス室7a,7bにそれぞれの反応ガスを供給するガス供給部8a,8bと、発電後の反応ガスを排出するために各反応ガス室7a,7bに設けられた排気部9a,9bと、を有する。
[Embodiment 1]
The
なお、実施形態1では、図1において上の反応ガス室7aに酸化剤ガスたる例えば空気が供給され、また、下の反応ガス室7bに燃料ガスたる例えば水素が供給される。したがって、上の反応ガス室7aを「空気室」、下の反応ガス室7bを「燃料室」、さらに上の電極面5aを「空気極」、下の電極面5bを「燃料極」、上の反応ガス室7a側のガス供給部8aを「空気供給部」、下の反応ガス室7b側のガス供給部8bを「燃料供給部」ともいう。
In the first embodiment, for example, air as an oxidant gas is supplied to the upper
[インターコネクタ]
前記インターコネクタ3a,3bは、前記中通路2形成用の円孔を有するドーナツ板形状であって、導電性を有するフェライト系ステンレス等で形成されている。
[Interconnector]
The
[セル本体]
前記セル本体6は、前記中通路2形成用の円孔を有するドーナツ板形状に形成されたZrO2系セラミック製の電解質4と、空気室7a側の面に形成された空気極5aと、燃料室7b側の面に形成された燃料極5bと、を備えている。
[Cell body]
The
[セル本体−電解質]
前記電解質4は、ZrO2系セラミックの他、LaGaO3系セラミック、BaCeO3系セラミック、SrCeO3系セラミック、SrZrO3系セラミック、CaZrO3系セラミック等で形成される。
[Cell body-electrolyte]
The
[セル本体−空気極]
前記空気極5aの材質は、例えば各種の金属、金属の酸化物、金属の複酸化物等を用いることができる。前記金属としてはPt、Au、Ag、Pb、Ir、Ru及びRh等の金属又は2種以上の金属を含有する合金が挙げられる。さらに、金属の酸化物としては、La、Sr、Ce、Co、Mn及びFe等の酸化物(La2O3、SrO、Ce2O3、Co2O3、MnO2及びFeO等)が挙げられる。また、複酸化物としては、少なくともLa、Pr、Sm、Sr、Ba、Co、Fe及びMn等を含有する複酸化物(La1−XSrXCoO3系複酸化物、La1−XSrXFeO3系複酸化物、La1−XSrXCo1−yFeO3系複酸化物、La1−XSrXMnO3系複酸化物、Pr1−XBaXCoO3系複酸化物及びSm1−XSrXCoO3系複酸化物等)が挙げられる。
[Cell body-air electrode]
As the material of the
[セル本体−燃料極]
前記燃料極5bの材質は、Ni及びFe等の金属と、Sc、Y等の希土類元素のうちの少なくとも1種により安定化されたジルコニア等のZrO2系セラミック、CeO2系セラミック等のセラミックのうちの少なくとも1種との混合物が挙げられる。また、燃料極5bの材質は、Pt、Au、Ag、Pb、Ir、Ru、Rh、Ni及びFe等の金属でもよく、これらの金属は1種のみでもよいし、2種以上の合金にしてもよい。さらに、これらの金属及び/又は合金と、上記セラミックの各々の少なくとも1種との混合物(サーメットを含む。)が挙げられる。また、Ni及びFe等の金属の酸化物と、上記セラミックの各々の少なくとも1種との混合物等が挙げられる。
[Cell body-Fuel electrode]
The material of the
[空気室]
前記空気室7aは、上のインターコネクタ3aの前記中通路2側が、円筒状のシール壁10と、該シール壁10とセル本体6(具体的には電解質4)の間に介装したガスシール部材11とで塞がれており、反対の外周側が外部(実際には、図示しない空気用排気経路)に開放された空気用の排気部9aになっている。なお、実施形態のシール壁10は、インターコネクタ3aと別成形して溶接等により接合したものを示したが、インターコネクタ3aと一体に成形にしてもよい。
[Air chamber]
The
[空気室−空気供給部]
空気室7aと上のインターコネクタ3aの間には上下を仕切る隔壁12が設けられていて、その隔壁12の上層が空気供給部8aになっている。この空気供給部8aは、外周側を囲う外筒壁13に多数の供給口14,14…を開設してそこから内部に空気を流入させ、さらに隔壁12のシール壁10側に開設した縦孔状のガス流出口15からセル本体6に向けて空気を流出させるようになっている。
[Air chamber-Air supply section]
A
その他、符合16aは、空気室7a内に多数設けられた柱状の集電部材であり、該集電部材16aによって空気極5aと前記隔壁12惹いてはインターコネクタ3aが電気的に接続される。
In addition,
[燃料室]
前記燃料室7bは、前記中通路2に連通する燃料供給部8bと、反対の外周側を外部(実際には、図示しないが燃料用排気経路)に開放させた排気部9bを備えている。したがって、中通路2に燃料ガスを流すと、図1に破線で示した矢印のように燃料供給部8bから燃料室7bに入り、そこから排気部9bを通って外部に抜ける。
[Fuel chamber]
The
なお、符合16bは、燃料室7b内に多数設けられた柱状の集電部材であり、該集電部材16bによって燃料極5bとインターコネクタ3bが電気的に接続される。
The
[シール保護手段]
空気室7aの内部には、セル本体6と前記ガス流出口15との間に、該ガス流出口15からセル本体6と交差する向きに流出する空気を受け且つ該空気の流れを前記排気部9a方向又はシール壁10の壁面に沿う方向或は排気部9a方向及びシール壁10の壁面に沿う方向に変化させるシール保護手段17が設けられている。
[Seal protection means]
Inside the
このシール保護手段17は、図1〜図3に示したように、前記シール壁10の底部内周面から排気部9aの方向に向けて設けられて、ガス流出口15からセル本体6の方向に向かって下傾し且つ前記ガス流出口15の真下に達する傾斜部17aを備えている。したがって、ガス流出口15からセル本体6に向かって流出する空気、つまりセル本体6と交差する向きに流出する空気は、図1,図3に実線で示した矢印のようにシール保護手段17の傾斜部17aに当たってその向きを排気部9aの方向に変える。
なお、シール壁10と一体のシール保護手段17は、レーザー加工やエッチング加工によって形成することができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the seal protection means 17 is provided from the bottom inner peripheral surface of the
The seal protection means 17 integrated with the
以上の構成である燃料電池セル1に空気供給部8aの供給口14から空気を入れると、図3に矢示(実線)したように、その空気が空気供給部8aのガス流出口15を通って空気室7aに入る。空気室7aに入った空気は、ガス流出口15の下に臨んでいるシール保護手段17の傾斜部17aに当たり、該傾斜部17aの傾斜に沿って排気部9a方向に向きを変え、空気室7aの中を通って排気部9aから外部に抜ける。
When air is introduced into the
一方、燃料電池セル1の中通路2に燃料ガスを流すと、該燃料ガスが図3に矢示(破線)したように燃料供給部8bから燃料室7bに入り、そこから排気部9bを通って外部に抜ける。
On the other hand, when the fuel gas is caused to flow into the
このように空気と燃料ガスを空気室7aと燃料室7bにそれぞれ供給した状態で燃料電池セル1の温度を700℃〜1000℃にまで上昇させると、空気と燃料ガスが空気極5aと電解質4と燃料極5bを介して反応を起こすため、空気極5aを正極、燃料極5bを負極とする直流の電気エネルギが発生する。なお、燃料電池セル1内で電気エネルギが発生する原理は周知であるため説明を省略する。
When the temperature of the
以上のように構成される燃料電池セル1を図4のように複数個積層して直列状態に固定することで、所定の出力で発電可能な燃料電池スタック18ができる。なお、燃料電池セル1を複数個積層する場合、下に位置する燃料電池セル1の上のインターコネクタ3bは、上に位置する燃料電池セル1の下のインターコネクタ3aを利用することができる。
By stacking a plurality of the
[実施形態2]
実施形態2の燃料電池セル1は、図5に示したように、シール保護手段17をシール壁10とは別体に形成して該シール壁10又はセル本体6の空気極5aに、例えば溶接又はロウ付で接合したものである。この形態のシール保護手段17の材質は、シール壁10又は空気極5aに溶接又はロウ付等の接合手段で接合可能な金属又はそのような金属を接合面に有するセラミックである。
上記以外の構成については実施形態1と同じであるため説明を省略する。
[Embodiment 2]
As shown in FIG. 5, the
Since the configuration other than the above is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[実施形態3]
実施形態3の燃料電池セル1は、図6に示したように、シール保護手段17とガスシール部材11とを一体にしたものである。このガスシール部材11は、マイカ、バーミキュライト、アルミナフェルト等の弾性部材で形成されており、図6においてシール壁10とセル本体6の電解質4の間で圧潰されている部分がガスシール部材11であり、空気室7a側にはみ出ている部分がシール保護手段17である。
このガスシール部材11とシール保護手段17の一体品は、圧潰前において厚さ一様であり、ガスシール部材11をシール壁10とセル本体6の電解質4の間に挟んで圧潰すると、シール保護手段17の根元に相当する部位17pがシール壁10の動きに引き込まれて変形し、その部位17pがシール壁10の壁面に沿う。一方、空気室7a側にはみ出たシール保護手段17の先端側は、ほぼ元の厚さを保っている。したがって、シール保護手段17の上面には実施形態1,2のような傾斜部17aが存在しない。
[Embodiment 3]
As shown in FIG. 6, the
The integrated product of the
斯かる構成の燃料電池セル1は、ガス流出口15から出た空気が図6に矢示(実線)したように、シール保護手段17の上面に当たってその一部がシール壁10の方向に流れる。そして、シール壁10に当たった空気は、壁面に沿う上下方向に向きを変え分散されて殆ど勢いを失うから、そのような空気がシール保護手段17の根元の部位17pとシール壁10との間を通ってガスシール部材11とシール壁10の間に到達する可能性は低い。
なお、実施形態3のシール保護手段17について、装着前に図3のような傾斜部17aを設け、その傾斜部17aで実施形態1と同様の作用が発揮されるようにしてももちろんよい。
In the
It should be noted that the seal protection means 17 of the third embodiment may be provided with an
また、ガスシール部材11と一体にしたシール保護手段17は、図7(a)に示したように、例えば合成樹脂等の弾性部材19をセル本体6の電解質4の上面に断面かまぼこ形に盛り上げ、さらに図7(b)に示したように、該弾性部材19のガスシール部材11に対応する部分を圧潰して形成することもできる。この場合には、シール保護手段17の上面に、弧状の傾斜部17aが形成される。
なお、図8のようにセル本体6(具体的には電解質4)の周縁コーナー部に面取り部6cを形成すれば、圧潰時にガスシール部材11が変形して該面取り部6cを覆うため、シール幅が大きくなってシール性が向上する。
Further, as shown in FIG. 7 (a), the seal protection means 17 integrated with the
If the chamfered
実施形態3の上記以外の構成については実施形態1と同じであるため説明を省略する。 Since the configuration of the third embodiment other than the above is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
以上、本発明を実施形態1〜3について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態1〜3に限定されるものではない。例えば、実施形態1〜3は、固体酸化物形(SOFC)の燃料電池セル1について説明したが、上記した固体高分子形(PEFC)、リン酸形(PAFC)、溶融炭酸塩形(MCFC)にも適用可能である。
また、実施形態1〜3は、シール保護手段17を空気室7aに設けるようにしたが、空気室7aと燃料室7bの構成を入れ替えて、シール保護手段17を燃料室7bに設けるようにしてもよい。
また、実施形態の傾斜部17aは、直線状又は凸形に湾曲する形状にしたが、ガス流出口15からセル本体6に向かって階段状に下る形状や、凹形に湾曲する形状にしてもよい。
また、実施形態では、ガス流出口15をセル本体6に向かう縦孔状に形成したが、該ガス流出口15に排気部9a側に向かう傾きを設けるようにしてもよい。そうした場合には反応ガスがガス流出口15の傾きで排気部9a方向に向かうため、シール保護手段17の効果をより確実にすることができる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated about Embodiment 1-3, of course, this invention is not limited to the said Embodiment 1-3. For example, the first to third embodiments have been described with respect to the solid oxide type (SOFC)
In the first to third embodiments, the seal protection means 17 is provided in the
In addition, the
Further, in the embodiment, the
1 …燃料電池セル
3a,3b …インターコネクタ
4 …電解質
5a …電極面(空気極)
5b …電極面(燃料極)
6 …セル本体
7a …反応ガス室(空気室)
7b …反応ガス室(燃料室)
8a …ガス供給部(空気供給部)
8b …ガス供給部(燃料供給部)
9a,9b …排気部
10 …シール壁
11 …ガスシール部材
15 …ガス流出口
17 …シール保護手段
17a …傾斜部
17p …シール保護手段17のシール壁10に沿う部位
18 …燃料電池スタック
19 …弾性部材
DESCRIPTION OF
5b Electrode surface (fuel electrode)
6 ...
7b Reaction gas chamber (fuel chamber)
8a: Gas supply part (air supply part)
8b Gas supply part (fuel supply part)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記インターコネクタ間に位置し、電解質の上下両面に電極面が形成されている平板状のセル本体と、
前記各インターコネクタとそれぞれの前記電極面との間に形成された反応ガス室と、
前記各反応ガス室にそれぞれの反応ガスを供給するガス供給部と、
発電後の反応ガスを排出するために前記各反応ガス室に設けられた排気部と、を有し、
前記反応ガス室の少なくとも一方は、前記セル本体側を下、前記インターコネクタ側を上としたとき、前記排気部とは反対側の縁の前記セル本体上にガスシール部材を設けると共に該ガスシール部材のシール面上に載置されるシール壁を備えており、
さらにこの反応ガス室に対応する前記ガス供給部は、前記シール壁の近傍に開設されたガス流出口から前記セル本体に向けて且つ該セル本体と交差する向きに反応ガスを流出させるようになっている燃料電池セルであって、
前記セル本体と前記ガス流出口との間に、前記シール壁側から前記排気部側に向けて張り出すと共に最も上の部分が前記ガスシール部材の前記シール面より上に位置するようにしたシール保護手段を設け、そうして前記ガス流出口から流出する反応ガスを該シール保護手段で受けてその流れを前記排気部方向に変化させるようにしたことを特徴とする燃料電池セル。 A pair of interconnectors;
Located between the interconnectors, a flat cell body in which electrode surfaces are formed on both upper and lower surfaces of the electrolyte,
A reaction gas chamber formed between each interconnector and each electrode surface;
A gas supply section for supplying each reaction gas to each reaction gas chamber;
An exhaust part provided in each reaction gas chamber for discharging the reaction gas after power generation,
Wherein at least one of the reaction gas chamber, under the cell body, the when the upper interconnector side, the gas seal is provided with the moth Sushiru member on the cell body of the opposite edge and the exhaust portion A seal wall placed on the seal surface of the member ;
Further, the gas supply section corresponding to the reaction gas chamber allows the reaction gas to flow out from the gas outlet formed near the seal wall toward the cell body and in a direction intersecting the cell body. A fuel cell,
A seal that protrudes from the seal wall side toward the exhaust part side between the cell main body and the gas outlet and that the uppermost part is located above the seal surface of the gas seal member protection means is provided, thus a fuel cell the reaction gas flowing out characterized the kite so as to vary the flow of that to the exhaust portion direction is received by the seal protection means from the gas outlet.
前記インターコネクタ間に位置し、電解質の上下両面に電極面が形成されている平板状のセル本体と、
前記各インターコネクタとそれぞれの前記電極面との間に形成された反応ガス室と、
前記各反応ガス室にそれぞれの反応ガスを供給するガス供給部と、
発電後の反応ガスを排出するために前記各反応ガス室に設けられた排気部と、を有し、
前記反応ガス室の少なくとも一方は、前記セル本体側を下、前記インターコネクタ側を上としたとき、前記排気部とは反対側の縁の前記セル本体上にガスシール部材を設けると共に該ガスシール部材のシール面上に載置されるシール壁を備えており、
さらにこの反応ガス室に対応する前記ガス供給部は、前記シール壁の近傍に開設されたガス流出口から前記セル本体に向けて且つ該セル本体と交差する向きに反応ガスを流出させるようになっている燃料電池セルであって、
前記セル本体と前記ガス流出口との間に、前記シール壁側から前記排気部側に向けて張り出すと共に最も上の部分が前記ガスシール部材の前記シール面より上に位置するようにしたシール保護手段を設け、そうして前記ガス流出口から流出する反応ガスを該シール保護手段で受けてその流れを前記排気部方向及び前記シール壁の壁面に沿う方向に変化させるようにしたことを特徴とする燃料電池セル。 A pair of interconnectors;
Located between the interconnectors, a flat cell body in which electrode surfaces are formed on both upper and lower surfaces of the electrolyte,
A reaction gas chamber formed between each interconnector and each electrode surface;
A gas supply section for supplying each reaction gas to each reaction gas chamber;
An exhaust part provided in each reaction gas chamber for discharging the reaction gas after power generation,
Wherein at least one of the reaction gas chamber, under the cell body, the when the upper interconnector side, the gas seal is provided with the moth Sushiru member on the cell body of the opposite edge and the exhaust portion A seal wall placed on the seal surface of the member ;
Further, the gas supply section corresponding to the reaction gas chamber allows the reaction gas to flow out from the gas outlet formed near the seal wall toward the cell body and in a direction intersecting the cell body. A fuel cell,
A seal that protrudes from the seal wall side toward the exhaust part side between the cell main body and the gas outlet and that the uppermost part is located above the seal surface of the gas seal member protection means is provided, thus the kite to the reaction gas flowing out from the gas outlet so as to vary the flow of its receiving by said seal protection means in a direction along the wall surface of the exhaust portion direction and the sealing wall A fuel cell.
また、前記シール保護手段は、前記弾性部材の一部を前記反応ガス室側へはみ出させた部分で形成されるものであることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池セル。 The gas seal member is formed of an elastic member and is interposed between the seal wall and the cell body in a collapsed state,
The fuel cell according to claim 5, wherein the seal protection means is formed by a portion where a part of the elastic member protrudes to the reaction gas chamber side.
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