(57)【要約】【課題】  絶縁性に優れ、軽量で、加工が容易で製造コストが安い非常に優れた燃料電池を提供することである。【解決手段】  凹部９に反応流体が流通する燃料電池用のプレート５であって、凸部５ｃは絶縁性を有することを特徴とする。また、この燃料電池プレート５を用いる燃料電池であって、電解質層１と、電解質層１の第１の主面に設けられ、電解質層１の第１の主面の面積より小さい面積を有する第１の電極２と、電解質層１の第２の主面に設けられる第２の電極３と、を備え、燃料電池プレート５は、第１の電極２に対向して設けられ、凸部５ｃによって電解質層１を支持することを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部に反応流体が流通する燃料電池用のプレートであって、凸部は絶縁性を有することを特徴とする燃料電池プレート。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池プレートを用いる燃料電池であって、
電解質層と、
前記電解質層の第１の主面に設けられ、前記電解質層の第１の主面の面積より小さい面積を有する第１の電極と、
前記電解質層の第２の主面に設けられる第２の電極と、
を備え、
前記燃料電池プレートは、前記第１の電極に対向して設けられ、前記凸部によって前記電解質層を支持することを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池において、
前記第２の電極に対向して設けられる前記燃料電池プレートをさらに備え、
前記電解質層は、前記第１の電極に対向して設けられる第１の燃料電池プレートと、前記第２の電極に対向して設けられる第２の燃料電池プレートと、によって挟持されることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関し、詳しくはセルを挟持するプレートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は天然ガス、メタノール、石炭ガス等の燃料を改質して得られる水素と、空気中の酸素とから電気エネルギーを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴は以下の通りである。（１）従来の発電方式のように熱エネルギーや運動エネルギーの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できる。（２）発電に伴って発生する熱が給湯や冷暖房として利用しやすく、それによって総合エネルギー効率を高められる。（３）窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良い。このように、燃料電池発電は燃料のもつ化学エネルギーを有効に利用でき、環境にやさしい特性をもっているので、２１世紀を担う都市型のエネルギー供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
【０００３】
図９は従来の燃料電池の積層構造を模式的に示す断面図であり、電解液を含浸した電解質マトリックス９１の両面にアノード９２及びカソード９３を配したセル９４と、アノードガス通路９５及びカソードガス通路９６を形成したガス分離板９７とを交互に積層させた構造であり、電解質マトリックス９１の電極９２・９３非塗布面とガス分離板９７との間には、絶縁やガスシールのためパッキン９８（例えば、フッ素樹脂やフッ素系ゴム）等を介在させている。
【特許文献１】特開昭６０−２５０５６３号公報
【特許文献２】特開平０１−２９６５６９号公報
【特許文献３】特開平０４−２６７０６２号公報
【特許文献４】実開平０６−０２８９９９号公報
【特許文献５】特開平０６−２９０７９５号公報
【特許文献６】特開平０６−３３８３３２号公報
【特許文献７】特開平０６−３３８３３３号公報
【特許文献８】特開平０７−１３５００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のガス分離板は全て導電性部材（例えば、金属やカーボン等）で構成されているため、パッキン等が破損すれば、セルが電位の異なる上側又は下側のセルと導通し、絶縁性が低下するという課題がある。更には、ガス分離板の全てを金属やカーボン等で構成した場合には、重量が重く、加工が複雑で製造コストが高い等の課題もある。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、絶縁性に優れ、軽量で、加工が容易で製造コストが安い非常に優れた燃料電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、凹部に反応流体が流通する燃料電池用のプレートであって、凸部は絶縁性を有することを特徴とし、また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃料電池プレートを用いる燃料電池であって、電解質層と、前記電解質層の第１の主面に設けられ、前記電解質層の第１の主面の面積より小さい面積を有する第１の電極と、前記電解質層の第２の主面に設けられる第２の電極と、を備え、前記燃料電池プレートは、前記第１の電極に対向して設けられ、前記凸部によって前記電解質層を支持することを特徴とする。これにより、絶縁性に優れ、軽量で、加工が容易で製造コストが安い非常に優れた燃料電池を提供することができる。
【０００７】
そして、請求項３記載の発明は、請求項２記載の燃料電池において、前記第２の電極に対向して設けられる前記燃料電池プレートをさらに備え、前記電解質層は、前記第１の電極に対向して設けられる第１の燃料電池プレートと、前記第２の電極に対向して設けられる第２の燃料電池プレートと、によって挟持されることを特徴とする。各プレートのガス流通領域は上下にある電極と電気的に直列に接続するため導電性が必要であるが、ガス流通領域を除く外周部は、電極と接触しないため、本来は、導電性が不要である。本発明では、導電性が不要なかかる部分を絶縁性樹脂で構成したので、従来のパッキン等に絶縁性をもつものを使用する等の絶縁処理は不要になる。したがって、パッキン等が破損した場合でも、電位の異なるセル同士の絶縁が十分保持される。加えて、導電性の不要な部分を絶縁性樹脂で構成すれば、従来のように、プレート全部を金属やカーボン等の導電性部材で構成する場合に比べて、軽量になると共に、加工が容易で製造コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
上記本発明によれば、プレートの導電性が不要な部分を絶縁性樹脂で構成したので、従来のパッキン等に絶縁性をもつものを使用する等の絶縁処理は不要になる。したがって、パッキン等が破損した場合でも、電位の異なるセル同士の絶縁が十分保持される。また、導電性の不要な部分を絶縁性樹脂で構成すれば、従来のように、プレート全部を金属やカーボン等の導電性部材で構成する場合に比べて、軽量になると共に、加工が容易で製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池の要部を示す断面斜視図であり、電解質マトリックス１の両面にアノード２及びカソード３を配したセル４を複数積層すると共に、各セル４間に前記アノード２にアノードガスを供給するアノードガス供給用ハーフプレート５、及び前記カソード３にカソードガスを供給するカソードガス供給用ハーフプレート６を介在させた構造である。また、電解質マトリックス１の電極２・３非塗布面と各ハーフプレート５・６の間には、ガスをシールするため例えば、フッ素樹脂から成るパッキン７が介在されている。前記アノードガス供給用ハーフプレート５の一方の面には、複数のリブ８によって略等間隔のアノードガス通路９が形成され、このアノードガス供給用ハーフプレート５と前記セル４を介して対向するカソードガス供給用ハーフプレート６の一方の面には、前記リブ８と略直交して設けられる複数のリブ（図示せず）によって略等間隔のカソードガス通路１０が形成されている。
【００１１】
図２はカソードガス供給用ハーフプレート６の斜視図であり、図３は図２に示したカソードガス供給用ハーフプレート６の分解斜視図である。このハーフプレート６は、複数のリブ１１から成るガス流通領域６ａと、ガス流通領域６ａの外周部を構成する枠体６ｂとの２つの部材の組み合わせから成る。ここで、前記ガス流通領域６ａは、積層されたときに電気的に直列に接続される必要があるためカーボン等の導電性部材で構成され、一方、前記枠体６ｂは積層されてセル４と接続することがないためフェノール性樹脂等の絶縁性樹脂で構成されている。そして、この導電性部材６ａと、枠状の絶縁性樹脂６ｂとの接合は、接着剤（例えば、フッ素系接着剤）等によって行われる。
【００１２】
図４はアノードガス供給用ハーフプレート５の斜視図であり、図５は図４に示したアノードガス供給用ハーフプレート５の分解斜視図である。このハーフプレート５は、ガス流通領域５ａがカーボン等の導電性部材で構成され、枠体５ｃがフェノール性樹脂等の絶縁性樹脂で構成されている点では、前記カソードガス供給用ハーフプレート６と略同様の構成であるが、複数のリブ８が形成されるガス流通領域５ａの反対側の面が、該ガス流通領域５ａと同様にカーボン等の導電性部材から成るガス不透過性の薄板５ｂで構成されている点が異なる。したがって、アノードガス供給用ハーフプレート５の枠体５ｃと、カソードガス供給用ハーフプレート６の枠体６ｂとを同一プレートサイズで比較した場合には、アノードガス供給用ハーフプレート５の枠体５ｃの方が、薄板５ｂの厚み分だけ、カソードガス供給用ハーフプレート６の枠体６ｂの厚みよりも薄い。
【００１３】
尚、カソードガス供給用ハーフプレートとして、図４に示したタイプのハーフプレートを、アノードガス供給用ハーフプレートとして、図２に示したタイプのハーフプレートを、夫々用いることも勿論可能である。また、アノードガス及びカソードガス供給用ハーフプレートに、同じタイプのハーフプレートを用いることも勿論可能である。
【実施例２】
【００１４】
図６は本発明の実施例２に係る燃料電池の要部を示す分解斜視図であり、２枚の冷却プレート２１の間に、セル（図示せず）を挟持した一対のハーフプレート（アノードガス供給用ハーフプレート２２及びカソードガス供給用ハーフプレート２３）を介在させて電池スタック２４を構成している。この電池スタック２４の各コーナ部には、アノードガス供給孔２５、アノードガス排出孔２６、カソードガス供給孔２７、カソードガス排出孔２８が夫々電池スタック積層方向に貫通して設けられている。また、前記カソードガス供給孔２７の近くには、冷却プレート２１に冷却水を供給するための冷却水供給孔２９が、また、前記カソードガス排出孔２８の近くには、冷却プレート２１を流れた冷却水をスタック２４外に排出するための冷却水排出孔３０が、夫々スタック積層方向に貫通して設けられている。
【００１５】
図７は冷却プレート２１の平面図であり、複数のリブ３１によって冷却水通路３２が形成されている。そして、冷却水流通領域を除く外周であってリブ３１長手方向端部の一端には、前記アノードガス供給孔２５と連通するアノードガス供給溝３３が、他端には前記アノードガス排出孔２６と連通するアノードガス排出溝３４が夫々形成されている。この冷却プレート２１は、冷却水流通領域２１ａがカーボン等の導電性部材で構成され、冷却水流通領域を除く外周部２１ｂがフェノール性樹脂等の絶縁性樹脂で構成されている。
【００１６】
図８はアノードガス供給用ハーフプレート２２の平面図であり、複数のリブ３７によって略等間隔のアノードガス通路３８が形成されている。そして、リブ３７長手方向端部の一端には前記アノードガス供給溝３３と連通する複数の貫通孔３９が、前記アノードガス供給溝３３の長手方向に沿って略均等に分散して設けられている。また、リブ３７長手方向端部の他端には前記アノードガス排出溝３４と連通する複数の貫通孔４０が、前記アノードガス排出溝３４の長手方向に沿って略均等に分散して設けられている。このアノードガス供給用ハーフプレート２２は、アノードガス流通領域２２ａがカーボン等の導電性部材で構成され、アノードガス流通領域２２ａを除く外周部２２ｂがフェノール性樹脂等の絶縁性樹脂で構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
絶縁性樹脂としては、フェノール樹脂に限定されるものではなく、例えば、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。絶縁性樹脂を用いるプレートとしては、電池スタック間に積層されるプレートであって絶縁性が必要なプレートであれば、いかなるプレートにも適用することができ、例えば、バイポーラプレート等にも勿論適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池の要部を示す断面斜視図である。
【図２】カソードガス供給用ハーフプレート６の斜視図である。
【図３】図２に示したカソードガス供給用ハーフプレート６の分解斜視図である。
【図４】アノードガス供給用ハーフプレート５の斜視図である。
【図５】図４に示したアノードガス供給用ハーフプレート５の分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例２に係る燃料電池の要部を示す分解斜視図である。
【図７】冷却プレート２１の平面図である。
【図８】アノードガス供給用ハーフプレート２２の平面図である。
【図９】従来の燃料電池の積層構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…電解質マトリックス、２…アノード、３…カソード、４…セル、５…アノードガス供給用ハーフプレート、５ａ…ガス流通領域、５ｂ…薄板、５ｃ…枠体、６…カソードガス供給用ハーフプレート、６ａ…ガス流通領域、６ｂ…枠体、７…パッキン、８…リブ、９…アノードガス通路、１０…カソードガス通路、１１…リブ、２１…冷却プレート、２１ａ…冷却水流通領域、２１ｂ…外周部、２２…アノードガス供給用ハーフプレート、２２ａ…アノードガス流通領域、２２ｂ…外周部、２３…カソードガス供給用ハーフプレート、２４…電池スタック、２５…アノードガス供給孔、２６…アノードガス排出孔、２７…カソードガス供給孔、２８…カソードガス排出孔、２９…冷却水供給孔、３０…冷却水排出孔、３１…リブ、３２…冷却水通路、３３…アノードガス供給溝、３４…アノードガス排出溝、３７…リブ、３８…アノードガス通路、３９…貫通孔、４０…貫通孔、９１…電解質マトリックス、９２…アノード、９３…カソード、９４…セル、９５…アノードガス通路、９６…カソードガス通路、９７…ガス分離板、９８…パッキン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006278351.tif 000009
【図８】
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【図９】
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