JP2000164237A - 燃料電池及び燃料電池集合体 - Google Patents
燃料電池及び燃料電池集合体Info
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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
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 燃料電池を水抜きが容易にでき、且つ小型化
する。 【解決手段】 単電池セルの積層体に面するガス供給口
８、１０を前記積層体のガス供給マニホールドと同じ高
さに設け、外部の配管に連結するガス供給口９、１１を
前記積層体のガス供給マニホールドより低い位置に設け
たガス供給孔３１、３２、前記積層体に面するガス排出
口１２、１４を前記積層体のガス排出マニホールドと同
じ高さに設け、外部の配管に連結するガス排出口１３、
１５を前記積層体のガス排出マニホールドの位置より高
い位置に設けたガス排出孔３３、３４、前記積層体のガ
ス排出マニホールドより低い位置又は同じ高さに、前記
ガス排出マニホールドに連通する水抜き分岐孔１６、１
７を設けたプレッシャプレートを備える燃料電池及び燃
料電池集合体。
する。 【解決手段】 単電池セルの積層体に面するガス供給口
８、１０を前記積層体のガス供給マニホールドと同じ高
さに設け、外部の配管に連結するガス供給口９、１１を
前記積層体のガス供給マニホールドより低い位置に設け
たガス供給孔３１、３２、前記積層体に面するガス排出
口１２、１４を前記積層体のガス排出マニホールドと同
じ高さに設け、外部の配管に連結するガス排出口１３、
１５を前記積層体のガス排出マニホールドの位置より高
い位置に設けたガス排出孔３３、３４、前記積層体のガ
ス排出マニホールドより低い位置又は同じ高さに、前記
ガス排出マニホールドに連通する水抜き分岐孔１６、１
７を設けたプレッシャプレートを備える燃料電池及び燃
料電池集合体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池及び燃料電
池集合体に関する。
池集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】大気の汚染をできる限り減らすために自
動車の排ガス対策が重要になっており、その対策の一つ
として電気自動車が使用されているが、充電設備や走行
距離などの問題で普及に至っていない。
動車の排ガス対策が重要になっており、その対策の一つ
として電気自動車が使用されているが、充電設備や走行
距離などの問題で普及に至っていない。
【０００３】燃料電池は、水素と酸素を使用して電気分
解の逆反応で発電し、水以外の排出物がなくクリーンな
発電装置として注目されており、前記燃料電池を使用し
た自動車が最も将来性のあるクリーンな自動車であると
見られている。前記燃料電池の中でも固体高分子電解質
型燃料電池が低温で作動するため自動車用として最も有
望である。
解の逆反応で発電し、水以外の排出物がなくクリーンな
発電装置として注目されており、前記燃料電池を使用し
た自動車が最も将来性のあるクリーンな自動車であると
見られている。前記燃料電池の中でも固体高分子電解質
型燃料電池が低温で作動するため自動車用として最も有
望である。
【０００４】固体高分子電解質型燃料電池システムは、
一般的に二つの電極（燃料極と酸化剤極）で固体高分子
電解質膜を挟んだ電解質と電極の接合体をセパレータで
挟持した多数の単電池セルを積層してなる積層体をプレ
ッシャプレートで挟持した燃料電池、前記燃料極側に燃
料ガスを供給する燃料ガス供給手段、前記酸化剤極側に
酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段及び各種ガス
配管と、それらを制御する制御装置から構成されてい
る。
一般的に二つの電極（燃料極と酸化剤極）で固体高分子
電解質膜を挟んだ電解質と電極の接合体をセパレータで
挟持した多数の単電池セルを積層してなる積層体をプレ
ッシャプレートで挟持した燃料電池、前記燃料極側に燃
料ガスを供給する燃料ガス供給手段、前記酸化剤極側に
酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段及び各種ガス
配管と、それらを制御する制御装置から構成されてい
る。
【０００５】前記セパレータには、燃料ガス供給マニホ
ールド孔、酸化剤ガス供給マニホールド孔、燃料ガス排
出マニホールド孔、酸化剤ガス排出マニホールド孔が設
けられている。前記積層体では、前記燃料ガス供給マニ
ホールド孔が連通して燃料ガス供給マニホールドを形成
し、前記酸化剤ガス供給マニホールド孔が連通して酸化
剤ガス供給マニホールドを形成している。また、前記積
層体では、前記燃料ガス排出マニホールド孔が連通して
燃料ガス排出マニホールドを形成し、前記酸化剤ガス排
出マニホールド孔が連通して酸化剤ガス排出マニホール
ドを形成している。
ールド孔、酸化剤ガス供給マニホールド孔、燃料ガス排
出マニホールド孔、酸化剤ガス排出マニホールド孔が設
けられている。前記積層体では、前記燃料ガス供給マニ
ホールド孔が連通して燃料ガス供給マニホールドを形成
し、前記酸化剤ガス供給マニホールド孔が連通して酸化
剤ガス供給マニホールドを形成している。また、前記積
層体では、前記燃料ガス排出マニホールド孔が連通して
燃料ガス排出マニホールドを形成し、前記酸化剤ガス排
出マニホールド孔が連通して酸化剤ガス排出マニホール
ドを形成している。
【０００６】燃料ガスは、前記燃料ガス供給マニホール
ドを通って前記燃料極に面する前記セパレータの設けら
れた燃料ガス通流溝に供給され、前記燃料ガス中の水素
が燃料極での反応に使用され、残部の燃料ガスが前記燃
料ガス排出マニホールドから排出される。
ドを通って前記燃料極に面する前記セパレータの設けら
れた燃料ガス通流溝に供給され、前記燃料ガス中の水素
が燃料極での反応に使用され、残部の燃料ガスが前記燃
料ガス排出マニホールドから排出される。
【０００７】酸化剤ガスは、前記酸化剤ガス供給マニホ
ールドを通って前記酸化剤極に面する前記セパレータの
設けられた酸化剤ガス通流溝に供給され、前記酸化剤ガ
ス中の酸素が酸化剤極での反応に使用され、残部の酸化
剤ガスが前記酸化剤ガス排出マニホールドから排出され
る。
ールドを通って前記酸化剤極に面する前記セパレータの
設けられた酸化剤ガス通流溝に供給され、前記酸化剤ガ
ス中の酸素が酸化剤極での反応に使用され、残部の酸化
剤ガスが前記酸化剤ガス排出マニホールドから排出され
る。
【０００８】前記燃料極では燃料ガス中の水素が燃料極
触媒に接触することにより下記の反応が生ずる。
触媒に接触することにより下記の反応が生ずる。
【０００９】２Ｈ２ → ４Ｈ＋ ＋４ｅ− Ｈ＋は、電解質中を移動し酸化剤極触媒に達し空気中の
酸素と反応して水となる。
酸素と反応して水となる。
【００１０】４Ｈ＋ ＋４ｅ− ＋Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ 燃料極からのＨ＋の移動に伴い水も移動するため燃料極
に供給する燃料ガスに水分を水蒸気として含ませて供給
している。電解質が、固体高分子電解質膜の場合は、電
解質の性能を維持するためにも、燃料ガスには上記の反
応に必要な量以上の水分を水蒸気として含ませて供給
し、酸化剤ガスにも水分を水蒸気として含ませて供給す
る必要がある。
に供給する燃料ガスに水分を水蒸気として含ませて供給
している。電解質が、固体高分子電解質膜の場合は、電
解質の性能を維持するためにも、燃料ガスには上記の反
応に必要な量以上の水分を水蒸気として含ませて供給
し、酸化剤ガスにも水分を水蒸気として含ませて供給す
る必要がある。
【００１１】前記燃料ガス中の水蒸気、及び酸化剤ガス
中の水蒸気が、それぞれの排出マニホールドで凝縮し、
滞留してしまうと、ガスの排出が不安定になり、燃料電
池の発電の安定性に支障を来す。従来技術として、特開
平９−６３６２７号公報には、セパレータのガス供給マ
ニホールド、ガス排出マニホールドと同じ高さで、プレ
ッシャプレートに外部の配管に連結するガス供給孔、ガ
ス排出孔セルを設けた燃料電池が開示されている。
中の水蒸気が、それぞれの排出マニホールドで凝縮し、
滞留してしまうと、ガスの排出が不安定になり、燃料電
池の発電の安定性に支障を来す。従来技術として、特開
平９−６３６２７号公報には、セパレータのガス供給マ
ニホールド、ガス排出マニホールドと同じ高さで、プレ
ッシャプレートに外部の配管に連結するガス供給孔、ガ
ス排出孔セルを設けた燃料電池が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】図５は、従来技術を適
用した燃料電池の概略斜視説明図である。単電池セルの
積層体５１をプレッシャプレート５２ａ、５２ｂで挟持
し、４本の締結用ボルト５３で締結している。一方のプ
レッシャプレート５２ａには、燃料ガス供給孔５４、酸
化剤ガス供給孔５６、燃料ガス排出孔５７、酸化剤ガス
排出孔５９が設けられている。
用した燃料電池の概略斜視説明図である。単電池セルの
積層体５１をプレッシャプレート５２ａ、５２ｂで挟持
し、４本の締結用ボルト５３で締結している。一方のプ
レッシャプレート５２ａには、燃料ガス供給孔５４、酸
化剤ガス供給孔５６、燃料ガス排出孔５７、酸化剤ガス
排出孔５９が設けられている。
【００１３】燃料ガスは、前記燃料ガス供給孔５４から
供給され、前記積層体５１の燃料ガス供給マニホールド
を通り、セパレータ１に設けられた燃料ガス供給マニホ
ールド孔２から燃料極に面する前記セパレータ１に設け
られた燃料ガス通流溝に供給される。
供給され、前記積層体５１の燃料ガス供給マニホールド
を通り、セパレータ１に設けられた燃料ガス供給マニホ
ールド孔２から燃料極に面する前記セパレータ１に設け
られた燃料ガス通流溝に供給される。
【００１４】前記燃料ガス中の水素が、前記燃料ガス通
流溝を通っている間に燃料極の電極反応に利用される。
利用されなかった未利用燃料ガスは、前記セパレータ１
に設けられた燃料ガス排出マニホールド孔４へ排出され
る。更に、前記未利用燃料ガスは、前記積層体５１の燃
料ガス排出マニホールドを通り、前記燃料ガス排出孔５
７から外部の配管に排出される。
流溝を通っている間に燃料極の電極反応に利用される。
利用されなかった未利用燃料ガスは、前記セパレータ１
に設けられた燃料ガス排出マニホールド孔４へ排出され
る。更に、前記未利用燃料ガスは、前記積層体５１の燃
料ガス排出マニホールドを通り、前記燃料ガス排出孔５
７から外部の配管に排出される。
【００１５】同様に、酸化剤ガスは、前記酸化剤ガス供
給孔５６から供給され、前記積層体５１の酸化剤ガス供
給マニホールドを通り、セパレータ１に設けられた酸化
剤ガス供給マニホールド孔３から酸化剤極に面する前記
セパレータ１に設けられた酸化剤ガス通流溝に供給され
る。
給孔５６から供給され、前記積層体５１の酸化剤ガス供
給マニホールドを通り、セパレータ１に設けられた酸化
剤ガス供給マニホールド孔３から酸化剤極に面する前記
セパレータ１に設けられた酸化剤ガス通流溝に供給され
る。
【００１６】前記酸化剤ガス中の酸素が、前記酸化剤ガ
ス通流溝を通っている間に酸化剤極の電極反応に利用さ
れる。利用されなかった未利用酸化剤ガスは、前記セパ
レータ１に設けられた酸化剤ガス排出マニホールド孔５
へ排出される。更に、前記未利用酸化剤ガスは、前記積
層体５１の酸化剤ガス排出マニホールドを通り、前記酸
化剤ガス排出孔５９から外部の配管に排出される。
ス通流溝を通っている間に酸化剤極の電極反応に利用さ
れる。利用されなかった未利用酸化剤ガスは、前記セパ
レータ１に設けられた酸化剤ガス排出マニホールド孔５
へ排出される。更に、前記未利用酸化剤ガスは、前記積
層体５１の酸化剤ガス排出マニホールドを通り、前記酸
化剤ガス排出孔５９から外部の配管に排出される。
【００１７】前記燃料ガス供給孔５４、酸化剤ガス供給
孔５６は、それぞれ前記積層体５１の燃料ガス供給マニ
ホールド、酸化剤ガス供給マニホールドと同じ高さに位
置に水平に設けられている。また、前記燃料ガス排出孔
５７、酸化剤ガス排出孔５９は、それぞれ前記積層体５
１の燃料ガス排出マニホールド、酸化剤ガス排出マニホ
ールドと同じ高さに位置に水平に設けられている。
孔５６は、それぞれ前記積層体５１の燃料ガス供給マニ
ホールド、酸化剤ガス供給マニホールドと同じ高さに位
置に水平に設けられている。また、前記燃料ガス排出孔
５７、酸化剤ガス排出孔５９は、それぞれ前記積層体５
１の燃料ガス排出マニホールド、酸化剤ガス排出マニホ
ールドと同じ高さに位置に水平に設けられている。
【００１８】排出される未利用燃料ガス、未利用酸化剤
ガス中に含まれる水蒸気が、前記燃料ガス排出孔５７、
酸化剤ガス排出孔５９で凝縮して水になっても外部の配
管に排出される。
ガス中に含まれる水蒸気が、前記燃料ガス排出孔５７、
酸化剤ガス排出孔５９で凝縮して水になっても外部の配
管に排出される。
【００１９】しかしながら、従来技術の構造では、前記
締結用ボルトを積層体から離れた位置に設けなければな
らいので、プレッシャプレートの面積を、セパレータの
面積より大きくしなければならず、燃料電池が大型化す
る問題点がある。本発明は上記課題を解決したもので、
燃料ガス、酸化剤ガス中の水分の排出が容易にできる小
型の燃料電池及び燃料電池集合体を提供する。
締結用ボルトを積層体から離れた位置に設けなければな
らいので、プレッシャプレートの面積を、セパレータの
面積より大きくしなければならず、燃料電池が大型化す
る問題点がある。本発明は上記課題を解決したもので、
燃料ガス、酸化剤ガス中の水分の排出が容易にできる小
型の燃料電池及び燃料電池集合体を提供する。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、電解質を燃
料極と酸化剤極で挟持した単電池セルを積層してなる積
層体をプレッシャプレートで挟持した燃料電池におい
て、前記プレッシャプレートの前記積層体に面するガス
供給口を前記積層体のガス供給マニホールドと同じ高さ
に設け、前記プレッシャプレートの外部の配管に連結す
るガス供給口を前記積層体のガス供給マニホールドより
低い位置に設けたガス供給孔、前記プレッシャプレート
の前記積層体に面するガス排出口を前記積層体のガス排
出マニホールドと同じ高さに設け、前記プレッシャプレ
ートの外部の配管に連結するガス排出口を前記積層体の
ガス排出マニホールドの位置より高い位置に設けたガス
排出孔、前記積層体のガス排出マニホールドより低い位
置又は同じ高さに、前記ガス排出マニホールドに連通す
る水抜き分岐孔を設けたプレッシャプレートを備えるこ
とを特徴とする燃料電池である。
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、電解質を燃
料極と酸化剤極で挟持した単電池セルを積層してなる積
層体をプレッシャプレートで挟持した燃料電池におい
て、前記プレッシャプレートの前記積層体に面するガス
供給口を前記積層体のガス供給マニホールドと同じ高さ
に設け、前記プレッシャプレートの外部の配管に連結す
るガス供給口を前記積層体のガス供給マニホールドより
低い位置に設けたガス供給孔、前記プレッシャプレート
の前記積層体に面するガス排出口を前記積層体のガス排
出マニホールドと同じ高さに設け、前記プレッシャプレ
ートの外部の配管に連結するガス排出口を前記積層体の
ガス排出マニホールドの位置より高い位置に設けたガス
排出孔、前記積層体のガス排出マニホールドより低い位
置又は同じ高さに、前記ガス排出マニホールドに連通す
る水抜き分岐孔を設けたプレッシャプレートを備えるこ
とを特徴とする燃料電池である。
【００２１】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２２】即ち、前記プレッシャプレートの面積がセ
パレータの面積と同じにしても、保持部材を単電池セル
の積層方向と垂直方向からプレッシャプレートに結合
し、該プレッシャプレートで前記積層体を締結でき、且
つ凝縮した水を水抜き分岐孔から排出できるので、水抜
きが容易にできる小型の燃料電池ができる効果を有す
る。
パレータの面積と同じにしても、保持部材を単電池セル
の積層方向と垂直方向からプレッシャプレートに結合
し、該プレッシャプレートで前記積層体を締結でき、且
つ凝縮した水を水抜き分岐孔から排出できるので、水抜
きが容易にできる小型の燃料電池ができる効果を有す
る。
【００２３】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、電解質を燃料極と酸化剤極で
挟持した単電池セルを積層してなる積層体をプレッシャ
プレートで挟持した燃料電池において、前記プレッシャ
プレートの前記積層体に面するガス供給口を前記積層体
のガス供給マニホールドと同じ高さに設け、前記プレッ
シャプレートの外部の配管に連結するガス供給口を前記
積層体のガス供給マニホールドより低い位置に設けたガ
ス供給孔、前記プレッシャプレートの前記積層体に面す
るガス排出口を前記積層体のガス排出マニホールドと同
じ高さに設け、前記プレッシャプレートの外部の配管に
連結するガス排出口を前記積層体のガス排出マニホール
ドの位置より高い位置に設けたガス排出孔、前記積層体
のガス排出マニホールドと同じ高さ又は低い位置に前記
ガス排出マニホールドに連通する水抜き分岐孔を設けた
プレッシャプレートを備えることを特徴とする燃料電池
を複数備え、前記水抜き分岐孔を一つの水抜き分岐管に
連結したことを特徴とする燃料電池集合体である。
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、電解質を燃料極と酸化剤極で
挟持した単電池セルを積層してなる積層体をプレッシャ
プレートで挟持した燃料電池において、前記プレッシャ
プレートの前記積層体に面するガス供給口を前記積層体
のガス供給マニホールドと同じ高さに設け、前記プレッ
シャプレートの外部の配管に連結するガス供給口を前記
積層体のガス供給マニホールドより低い位置に設けたガ
ス供給孔、前記プレッシャプレートの前記積層体に面す
るガス排出口を前記積層体のガス排出マニホールドと同
じ高さに設け、前記プレッシャプレートの外部の配管に
連結するガス排出口を前記積層体のガス排出マニホール
ドの位置より高い位置に設けたガス排出孔、前記積層体
のガス排出マニホールドと同じ高さ又は低い位置に前記
ガス排出マニホールドに連通する水抜き分岐孔を設けた
プレッシャプレートを備えることを特徴とする燃料電池
を複数備え、前記水抜き分岐孔を一つの水抜き分岐管に
連結したことを特徴とする燃料電池集合体である。
【００２４】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２５】即ち、前記プレッシャプレートの面積がセ
パレータの面積と同じにしても、保持部材を単電池セル
の積層方向と垂直方向からプレッシャプレートに結合
し、該プレッシャプレートで前記積層体を締結でき、且
つ凝縮した水を水抜き分岐孔から排出できる燃料電池を
使用したので、水抜きが容易にできる小型の燃料電池集
合体ができる効果を有する。
パレータの面積と同じにしても、保持部材を単電池セル
の積層方向と垂直方向からプレッシャプレートに結合
し、該プレッシャプレートで前記積層体を締結でき、且
つ凝縮した水を水抜き分岐孔から排出できる燃料電池を
使用したので、水抜きが容易にできる小型の燃料電池集
合体ができる効果を有する。
【００２６】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、前記複数の燃料電池で狭持さ
れ、該燃料電池に少なくともガス供給孔、ガス排出孔
を、該燃料電池との接触部に設けた燃料給排部材を備
え、該燃料給排部材に前記燃料電池の水抜き分岐孔と連
結する水抜き分岐孔を設け、該水抜き分岐孔を一つの水
抜き分岐管に連結したことを特徴とする請求項２記載の
燃料電池集合体である。
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、前記複数の燃料電池で狭持さ
れ、該燃料電池に少なくともガス供給孔、ガス排出孔
を、該燃料電池との接触部に設けた燃料給排部材を備
え、該燃料給排部材に前記燃料電池の水抜き分岐孔と連
結する水抜き分岐孔を設け、該水抜き分岐孔を一つの水
抜き分岐管に連結したことを特徴とする請求項２記載の
燃料電池集合体である。
【００２７】上記第３の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２８】即ち、前記燃料電池のガス供給孔、ガス排
出孔、水抜き分岐孔を前記燃料給排部材に集合させ、且
つ水を共通の水抜き分岐管から排出できるようにしたの
で、更に小型の燃料電池集合体ができる効果を有する。
出孔、水抜き分岐孔を前記燃料給排部材に集合させ、且
つ水を共通の水抜き分岐管から排出できるようにしたの
で、更に小型の燃料電池集合体ができる効果を有する。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００３０】図１は、本発明の第１実施例の燃料電池の
概略斜視説明図である。単電池セルの積層体５１をプレ
ッシャプレート６、７で挟持し、締結している。前記プ
レッシャプレート６、７の締結は、４本のＬ字型保持部
材５０でボルト５５を用いて単電池セルの積層方向と垂
直方向からプレッシャプレート６、７に結合して行って
いる。
概略斜視説明図である。単電池セルの積層体５１をプレ
ッシャプレート６、７で挟持し、締結している。前記プ
レッシャプレート６、７の締結は、４本のＬ字型保持部
材５０でボルト５５を用いて単電池セルの積層方向と垂
直方向からプレッシャプレート６、７に結合して行って
いる。
【００３１】一方のプレッシャプレート６には、燃料ガ
ス供給孔３１、酸化剤ガス供給孔３２、燃料ガス排出孔
３３、酸化剤ガス排出孔３４及び水抜き分岐孔１６、１
７が設けられている。
ス供給孔３１、酸化剤ガス供給孔３２、燃料ガス排出孔
３３、酸化剤ガス排出孔３４及び水抜き分岐孔１６、１
７が設けられている。
【００３２】燃料ガスは、前記燃料ガス供給孔３１から
供給され、前記積層体５１の燃料ガス供給マニホールド
を通り、セパレータ１に設けられた燃料ガス供給マニホ
ールド孔２から燃料極に面する前記セパレータ１に設け
られた燃料ガス通流溝に供給される。
供給され、前記積層体５１の燃料ガス供給マニホールド
を通り、セパレータ１に設けられた燃料ガス供給マニホ
ールド孔２から燃料極に面する前記セパレータ１に設け
られた燃料ガス通流溝に供給される。
【００３３】前記燃料ガス中の水素が、前記燃料ガス通
流溝を通っている間に燃料極の電極反応に利用される。
利用されなかった未利用燃料ガスは、前記セパレータ１
に設けられた燃料ガス排出マニホールド孔４へ排出され
る。更に、前記未利用燃料ガスは、前記積層体５１の燃
料ガス排出マニホールドを通り、前記燃料ガス排出孔３
３から外部の配管に排出される。
流溝を通っている間に燃料極の電極反応に利用される。
利用されなかった未利用燃料ガスは、前記セパレータ１
に設けられた燃料ガス排出マニホールド孔４へ排出され
る。更に、前記未利用燃料ガスは、前記積層体５１の燃
料ガス排出マニホールドを通り、前記燃料ガス排出孔３
３から外部の配管に排出される。
【００３４】同様に、酸化剤ガスは、前記酸化剤ガス供
給孔３２から供給され、前記積層体５１の酸化剤ガス供
給マニホールドを通り、セパレータ１に設けられた酸化
剤ガス供給マニホールド孔３から酸化剤極に面する前記
セパレータ１に設けられた酸化剤ガス通流溝に供給され
る。
給孔３２から供給され、前記積層体５１の酸化剤ガス供
給マニホールドを通り、セパレータ１に設けられた酸化
剤ガス供給マニホールド孔３から酸化剤極に面する前記
セパレータ１に設けられた酸化剤ガス通流溝に供給され
る。
【００３５】前記酸化剤ガス中の酸素が、前記酸化剤ガ
ス通流溝を通っている間に酸化剤極の電極反応に利用さ
れる。利用されなかった未利用酸化剤ガスは、前記セパ
レータ１に設けられた酸化剤ガス排出マニホールド孔５
へ排出される。更に、前記未利用酸化剤ガスは、前記積
層体５１の酸化剤ガス排出マニホールドを通り、前記酸
化剤ガス排出孔３４から外部の配管に排出される。
ス通流溝を通っている間に酸化剤極の電極反応に利用さ
れる。利用されなかった未利用酸化剤ガスは、前記セパ
レータ１に設けられた酸化剤ガス排出マニホールド孔５
へ排出される。更に、前記未利用酸化剤ガスは、前記積
層体５１の酸化剤ガス排出マニホールドを通り、前記酸
化剤ガス排出孔３４から外部の配管に排出される。
【００３６】図２は、本発明の第１実施例のプレッシャ
プレート６の概略斜視説明図である。
プレート６の概略斜視説明図である。
【００３７】前記燃料ガス供給孔３１は、前記積層体５
１に面する燃料ガス供給口８と外部の配管に連結する燃
料ガス供給口９を連通する孔である。前記燃料ガス供給
口８は、前記積層体５１の燃料ガス供給マニホールドと
同じ高さに設けられている。前記燃料ガス供給口９は、
前記燃料ガス供給マニホールドより低い位置に設けられ
ている。
１に面する燃料ガス供給口８と外部の配管に連結する燃
料ガス供給口９を連通する孔である。前記燃料ガス供給
口８は、前記積層体５１の燃料ガス供給マニホールドと
同じ高さに設けられている。前記燃料ガス供給口９は、
前記燃料ガス供給マニホールドより低い位置に設けられ
ている。
【００３８】同様に、前記酸化剤ガス供給孔３２は、前
記積層体５１に面する酸化剤ガス供給口１０と外部の配
管に連結する酸化剤ガス供給口１１を連通する孔であ
る。前記酸化剤ガス供給口１０は、前記積層体５１の酸
化剤ガス供給マニホールドと同じ高さに設けられてい
る。前記酸化剤ガス供給口１１は、前記酸化剤ガス供給
マニホールドより低い位置に設けられている。
記積層体５１に面する酸化剤ガス供給口１０と外部の配
管に連結する酸化剤ガス供給口１１を連通する孔であ
る。前記酸化剤ガス供給口１０は、前記積層体５１の酸
化剤ガス供給マニホールドと同じ高さに設けられてい
る。前記酸化剤ガス供給口１１は、前記酸化剤ガス供給
マニホールドより低い位置に設けられている。
【００３９】前記燃料ガス排出孔３３は、前記積層体５
１に面する燃料ガス排出口１２と外部の配管に連結する
燃料ガス排出口１３を連通する孔である。前記燃料ガス
排出口１２は、前記積層体５１の燃料ガス排出マニホー
ルドと同じ高さに設けられている。前記燃料ガス排出口
１３は、前記燃料ガス排出マニホールドより高い位置に
設けられている。水抜き分岐孔１６は、前記燃料ガス排
出マニホールドと同じ高さに設けられている。
１に面する燃料ガス排出口１２と外部の配管に連結する
燃料ガス排出口１３を連通する孔である。前記燃料ガス
排出口１２は、前記積層体５１の燃料ガス排出マニホー
ルドと同じ高さに設けられている。前記燃料ガス排出口
１３は、前記燃料ガス排出マニホールドより高い位置に
設けられている。水抜き分岐孔１６は、前記燃料ガス排
出マニホールドと同じ高さに設けられている。
【００４０】前記酸化剤ガス排出孔３４は、前記積層体
５１に面する酸化剤ガス排出口１４と外部の配管に連結
する酸化剤ガス排出口１５を連通する孔である。前記酸
化剤ガス排出口１４は、前記積層体５１の酸化剤ガス排
出マニホールドと同じ高さに設けられている。前記酸化
剤ガス排出口１５は、前記酸化剤ガス排出マニホールド
より高い位置に設けられている。水抜き分岐孔１７は、
前記酸化剤ガス排出マニホールドと同じ高さに設けられ
ている。
５１に面する酸化剤ガス排出口１４と外部の配管に連結
する酸化剤ガス排出口１５を連通する孔である。前記酸
化剤ガス排出口１４は、前記積層体５１の酸化剤ガス排
出マニホールドと同じ高さに設けられている。前記酸化
剤ガス排出口１５は、前記酸化剤ガス排出マニホールド
より高い位置に設けられている。水抜き分岐孔１７は、
前記酸化剤ガス排出マニホールドと同じ高さに設けられ
ている。
【００４１】図３は、本発明の第１実施例の酸化剤ガス
排出孔３４部分を横から見た燃料電池の部分断面図であ
る。
排出孔３４部分を横から見た燃料電池の部分断面図であ
る。
【００４２】積層体５１は、単電池セル４０が多数積層
されている。前記単電池セル４０に設けられた酸化剤ガ
ス排出マニホールド孔４が連通して酸化剤ガス排出マニ
ホールド４２を形成している。前記酸化剤ガス排出孔３
４の酸化剤ガス排出口１４は、前記酸化剤ガス排出マニ
ホールド４２と同じ高さで連通している。前記酸化剤ガ
ス排出孔３４の酸化剤ガス排出口１５は、前記酸化剤ガ
ス排出マニホールドより高い位置に設けられている。
されている。前記単電池セル４０に設けられた酸化剤ガ
ス排出マニホールド孔４が連通して酸化剤ガス排出マニ
ホールド４２を形成している。前記酸化剤ガス排出孔３
４の酸化剤ガス排出口１４は、前記酸化剤ガス排出マニ
ホールド４２と同じ高さで連通している。前記酸化剤ガ
ス排出孔３４の酸化剤ガス排出口１５は、前記酸化剤ガ
ス排出マニホールドより高い位置に設けられている。
【００４３】水抜き分岐孔１７は、前記酸化剤ガス排出
マニホールド４２と同じ高さに設けられ、前記酸化剤ガ
ス排出口１４付近で前記酸化剤ガス排出孔３４と連通し
ている。燃料ガス排出孔３３、水抜き分岐孔１６も同様
の構造をしている。
マニホールド４２と同じ高さに設けられ、前記酸化剤ガ
ス排出口１４付近で前記酸化剤ガス排出孔３４と連通し
ている。燃料ガス排出孔３３、水抜き分岐孔１６も同様
の構造をしている。
【００４４】本実施例では、プレッシャプレート６、７
とセパレータ１の積層する面積は、同じである。この場
合、前記プレッシャプレート６、７で積層体５１を締結
するためには、本実施例のように保持部材５０で前記プ
レッシャプレート６、７に積層方向と垂直方向から締結
用ボルト５５で締結する必要がある。
とセパレータ１の積層する面積は、同じである。この場
合、前記プレッシャプレート６、７で積層体５１を締結
するためには、本実施例のように保持部材５０で前記プ
レッシャプレート６、７に積層方向と垂直方向から締結
用ボルト５５で締結する必要がある。
【００４５】従来技術のガス供給孔５４、５６、ガス排
出孔５７、５９の構造では、前記締結用ボルト５５を結
合できる場所がプレッシャプレートに存在しない。本実
施例のガス供給孔３１、３２、ガス排出孔３３、３４で
は、前記締結用ボルト５５を結合できる場所がプレッシ
ャプレート６に存在するので、保持部材５０を使用する
ことができる。
出孔５７、５９の構造では、前記締結用ボルト５５を結
合できる場所がプレッシャプレートに存在しない。本実
施例のガス供給孔３１、３２、ガス排出孔３３、３４で
は、前記締結用ボルト５５を結合できる場所がプレッシ
ャプレート６に存在するので、保持部材５０を使用する
ことができる。
【００４６】しかし、単に本実施例のガス供給孔５４、
５６、ガス排出孔５７、５９の構造にすると、未利用燃
料ガス、未利用酸化剤ガス中の水蒸気が、前記ガス排出
孔５７、５９で凝縮した水が排気マニホールドに逆流
し、燃料電池の発電性能を低下させる。
５６、ガス排出孔５７、５９の構造にすると、未利用燃
料ガス、未利用酸化剤ガス中の水蒸気が、前記ガス排出
孔５７、５９で凝縮した水が排気マニホールドに逆流
し、燃料電池の発電性能を低下させる。
【００４７】前記の凝縮した水の排出を容易にするため
に、水抜き分岐孔１６、１７を設けた。これにより、小
型化と水抜きを両立させることができた。
に、水抜き分岐孔１６、１７を設けた。これにより、小
型化と水抜きを両立させることができた。
【００４８】図１〜３を用いて説明すると、プレッシャ
プレート６は積層体５１より温度が低いので、未利用酸
化剤ガスが酸化剤ガス排出孔３４を通過するとき、該未
利用酸化剤ガス中の水蒸気の一部が凝縮されて水にな
る。この水は低い位置に移動し、水抜き分岐孔１７から
排出される。もし、この水抜き分岐孔１７がないと、水
は前記酸化剤ガス排出孔３４に溜まり、酸化剤ガスの通
流を阻害するので、燃料電池の発電性能が低下する。
プレート６は積層体５１より温度が低いので、未利用酸
化剤ガスが酸化剤ガス排出孔３４を通過するとき、該未
利用酸化剤ガス中の水蒸気の一部が凝縮されて水にな
る。この水は低い位置に移動し、水抜き分岐孔１７から
排出される。もし、この水抜き分岐孔１７がないと、水
は前記酸化剤ガス排出孔３４に溜まり、酸化剤ガスの通
流を阻害するので、燃料電池の発電性能が低下する。
【００４９】プレッシャプレート６に設けられたガス供
給孔３１、３２、ガス排出孔３３、３４が、該プレッシ
ャプレート６の端部から離れて設けられているので、保
持部材５０を単電池セルの積層方向と垂直方向から前記
プレッシャプレート６に結合することができる。このた
め、前記プレッシャプレート６の面積を単電池セルの面
積と同じにでき、燃料電池１８、１９、２０、２１を小
型化できる。
給孔３１、３２、ガス排出孔３３、３４が、該プレッシ
ャプレート６の端部から離れて設けられているので、保
持部材５０を単電池セルの積層方向と垂直方向から前記
プレッシャプレート６に結合することができる。このた
め、前記プレッシャプレート６の面積を単電池セルの面
積と同じにでき、燃料電池１８、１９、２０、２１を小
型化できる。
【００５０】図４は、本発明の第２実施例の燃料電池集
合体の概略斜視説明図である。第１実施例と同じ燃料電
池１８、１９、２０、２１が、中央分岐管部２３を介し
て連結されている。前記燃料電池１８と２１は、前記中
央分岐管部２３を挟んで対称に配置されている。前記燃
料電池１９と２０は、前記中央分岐管部２３を挟んで対
称に配置されている。
合体の概略斜視説明図である。第１実施例と同じ燃料電
池１８、１９、２０、２１が、中央分岐管部２３を介し
て連結されている。前記燃料電池１８と２１は、前記中
央分岐管部２３を挟んで対称に配置されている。前記燃
料電池１９と２０は、前記中央分岐管部２３を挟んで対
称に配置されている。
【００５１】前記燃料電池１８と１９の間には、単電池
セルの積層方向と平行に燃料ガス供給管、酸化剤ガス供
給管が集合したガス供給管部２２が設けられ、前記中央
分岐管部２３に連結されている。また、前記燃料電池２
０と２１の間には、単電池セルの積層方向と平行に燃料
ガス排出管２７、酸化剤ガス排出管２８、水抜き分岐管
２５、２６が集合したガス排出管部２４が設けられ、前
記中央分岐管部２３に連結されている。
セルの積層方向と平行に燃料ガス供給管、酸化剤ガス供
給管が集合したガス供給管部２２が設けられ、前記中央
分岐管部２３に連結されている。また、前記燃料電池２
０と２１の間には、単電池セルの積層方向と平行に燃料
ガス排出管２７、酸化剤ガス排出管２８、水抜き分岐管
２５、２６が集合したガス排出管部２４が設けられ、前
記中央分岐管部２３に連結されている。
【００５２】前記中央分岐管部２３には、前記ガス供給
管部２２の燃料ガス供給管、酸化剤ガス供給管と前記燃
料電池１８、１９、２０、２１の燃料ガス供給孔３１、
酸化剤ガス供給孔３２をそれぞれ連結する管路が設けら
れている。また、前記中央分岐管部２３には、前記燃料
電池１８、１９、２０、２１の燃料ガス排出孔３３、酸
化剤ガス排出孔３４、水抜き分岐孔１６、１７と前記ガ
ス排出管部２４の燃料ガス排出管２７、酸化剤ガス排出
管２８、水抜き分岐管２５、２６をそれぞれ連結する管
路が設けられている。
管部２２の燃料ガス供給管、酸化剤ガス供給管と前記燃
料電池１８、１９、２０、２１の燃料ガス供給孔３１、
酸化剤ガス供給孔３２をそれぞれ連結する管路が設けら
れている。また、前記中央分岐管部２３には、前記燃料
電池１８、１９、２０、２１の燃料ガス排出孔３３、酸
化剤ガス排出孔３４、水抜き分岐孔１６、１７と前記ガ
ス排出管部２４の燃料ガス排出管２７、酸化剤ガス排出
管２８、水抜き分岐管２５、２６をそれぞれ連結する管
路が設けられている。
【００５３】前記燃料電池で使用された未利用燃料ガス
は、燃料ガス排出孔３３から前記中央分岐管部２３に設
けられた燃料ガス排出管路を介して前記ガス排出管部２
４の燃料ガス排出管２７に排出される。前記燃料ガス排
出孔３３などで凝縮した水は、前記水抜き分岐孔１６か
ら前記中央分岐管部２３に設けられた水抜き分岐管路を
介して前記ガス排出管部２４の水抜き分岐管２５に排出
される。
は、燃料ガス排出孔３３から前記中央分岐管部２３に設
けられた燃料ガス排出管路を介して前記ガス排出管部２
４の燃料ガス排出管２７に排出される。前記燃料ガス排
出孔３３などで凝縮した水は、前記水抜き分岐孔１６か
ら前記中央分岐管部２３に設けられた水抜き分岐管路を
介して前記ガス排出管部２４の水抜き分岐管２５に排出
される。
【００５４】一方、前記燃料電池で使用された未利用酸
化剤ガスは、酸化剤ガス排出孔３４から前記中央分岐管
部２３に設けられた酸化剤ガス排出管路を介して前記ガ
ス排出管部２４の酸化剤ガス排出管２８に排出される。
前記酸化剤ガス排出孔３４などで凝縮した水は、前記水
抜き分岐孔１７から前記中央分岐管部２３に設けられた
水抜き分岐管路を介して前記ガス排出管部２４の水抜き
分岐管２６に排出される。
化剤ガスは、酸化剤ガス排出孔３４から前記中央分岐管
部２３に設けられた酸化剤ガス排出管路を介して前記ガ
ス排出管部２４の酸化剤ガス排出管２８に排出される。
前記酸化剤ガス排出孔３４などで凝縮した水は、前記水
抜き分岐孔１７から前記中央分岐管部２３に設けられた
水抜き分岐管路を介して前記ガス排出管部２４の水抜き
分岐管２６に排出される。
【００５５】プレッシャプレート６に設けられたガス供
給孔、ガス排出孔が、該プレッシャプレート６の端部か
ら離れて設けられているので、保持部材５０を単電池セ
ルの積層方向と垂直方向から前記プレッシャプレート６
に結合することができる。このため、前記プレッシャプ
レート６の面積を単電池セルの面積と同じにでき、燃料
電池１８、１９、２０、２１を小型化できるので、燃料
ガス、酸化剤ガス中の水分の排出が容易にできる小型の
燃料電池集合体ができる。
給孔、ガス排出孔が、該プレッシャプレート６の端部か
ら離れて設けられているので、保持部材５０を単電池セ
ルの積層方向と垂直方向から前記プレッシャプレート６
に結合することができる。このため、前記プレッシャプ
レート６の面積を単電池セルの面積と同じにでき、燃料
電池１８、１９、２０、２１を小型化できるので、燃料
ガス、酸化剤ガス中の水分の排出が容易にできる小型の
燃料電池集合体ができる。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、本発明は、電解質を燃料
極と酸化剤極で挟持した単電池セルを積層してなる積層
体をプレッシャプレートで挟持した燃料電池において、
前記プレッシャプレートの前記積層体に面するガス供給
口とガス排出口の位置を前記積層体のガス供給マニホー
ルドとガス排出マニホールドの同じ高さにし、前記プレ
ッシャプレートの外部の配管に連結するガス供給口の位
置は前記積層体のガス供給マニホールドの位置より低
く、前記プレッシャプレートの外部の配管に連結するガ
ス排出口の位置は前記積層体のガス排出マニホールドの
位置より高く、且つ前記積層体のガス排出マニホールド
より低い位置又は同じ高さに、前記ガス排出マニホール
ドに連通する水抜き分岐孔を設けたことを特徴とする燃
料電池及び複数の燃料電池を集合し、前記水抜き分岐孔
を一つにまとめた水抜き分岐管を設けたことを特徴とす
る燃料電池集合体であるので、前記プレッシャプレート
の面積がセパレータの面積と同じにしても、保持部材を
単電池セルの積層方向と垂直方向からプレッシャプレー
トに結合し、該プレッシャプレートで前記積層体を締結
でき、且つ凝縮した水を水抜き分岐孔から排出できるた
め、水抜きが容易にできる小型の燃料電池及び燃料電池
集合体ができる。
極と酸化剤極で挟持した単電池セルを積層してなる積層
体をプレッシャプレートで挟持した燃料電池において、
前記プレッシャプレートの前記積層体に面するガス供給
口とガス排出口の位置を前記積層体のガス供給マニホー
ルドとガス排出マニホールドの同じ高さにし、前記プレ
ッシャプレートの外部の配管に連結するガス供給口の位
置は前記積層体のガス供給マニホールドの位置より低
く、前記プレッシャプレートの外部の配管に連結するガ
ス排出口の位置は前記積層体のガス排出マニホールドの
位置より高く、且つ前記積層体のガス排出マニホールド
より低い位置又は同じ高さに、前記ガス排出マニホール
ドに連通する水抜き分岐孔を設けたことを特徴とする燃
料電池及び複数の燃料電池を集合し、前記水抜き分岐孔
を一つにまとめた水抜き分岐管を設けたことを特徴とす
る燃料電池集合体であるので、前記プレッシャプレート
の面積がセパレータの面積と同じにしても、保持部材を
単電池セルの積層方向と垂直方向からプレッシャプレー
トに結合し、該プレッシャプレートで前記積層体を締結
でき、且つ凝縮した水を水抜き分岐孔から排出できるた
め、水抜きが容易にできる小型の燃料電池及び燃料電池
集合体ができる。
【図１】本発明の第１実施例の燃料電池の概略斜視説明
図
図
【図２】本発明の第１実施例のプレッシャプレートの概
略斜視説明図
略斜視説明図
【図３】本発明の第１実施例の酸化剤ガス排出孔部分を
横から見た燃料電池の部分断面図
横から見た燃料電池の部分断面図
【図４】本発明の第２実施例の燃料電池集合体の概略斜
視説明図
視説明図
【図５】従来技術を適用した燃料電池の概略斜視説明図
１…セパレータ ６、７…プレッシャプレート ８、９…燃料ガス供給口 １０、１１…酸化剤ガス供給口 １２、１３…燃料ガス排出口 １４、１５…酸化剤ガス排出口 １６、１７…水抜き分岐孔 １８、１９、２０、２１…燃料電池 ２２…ガス供給管部 ２３…中央分岐管部 ２４…ガス排出管部 ２５、２６…水抜き分岐管 ３１…燃料ガス供給孔 ３２…酸化剤ガス供給孔 ３３…燃料ガス排出孔 ３４…酸化剤ガス排出孔 ４０…単電池セル ４２…酸化剤ガス排出マニホールド ５１…積層体
Claims (3)
- 【請求項１】 電解質を燃料極と酸化剤極で挟持した単
電池セルを積層してなる積層体をプレッシャプレートで
挟持した燃料電池において、前記プレッシャプレートの
前記積層体に面するガス供給口を前記積層体のガス供給
マニホールドと同じ高さに設け、前記プレッシャプレー
トの外部の配管に連結するガス供給口を前記積層体のガ
ス供給マニホールドより低い位置に設けたガス供給孔、
前記プレッシャプレートの前記積層体に面するガス排出
口を前記積層体のガス排出マニホールドと同じ高さに設
け、前記プレッシャプレートの外部の配管に連結するガ
ス排出口を前記積層体のガス排出マニホールドの位置よ
り高い位置に設けたガス排出孔、前記積層体のガス排出
マニホールドより低い位置又は同じ高さに、前記ガス排
出マニホールドに連通する水抜き分岐孔を設けたプレッ
シャプレートを備えることを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】 電解質を燃料極と酸化剤極で挟持した単
電池セルを積層してなる積層体をプレッシャプレートで
挟持した燃料電池において、前記プレッシャプレートの
前記積層体に面するガス供給口を前記積層体のガス供給
マニホールドと同じ高さに設け、前記プレッシャプレー
トの外部の配管に連結するガス供給口を前記積層体のガ
ス供給マニホールドより低い位置に設けたガス供給孔、
前記プレッシャプレートの前記積層体に面するガス排出
口を前記積層体のガス排出マニホールドと同じ高さに設
け、前記プレッシャプレートの外部の配管に連結するガ
ス排出口を前記積層体のガス排出マニホールドの位置よ
り高い位置に設けたガス排出孔、前記積層体のガス排出
マニホールドと同じ高さ又は低い位置に前記ガス排出マ
ニホールドに連通する水抜き分岐孔を設けたプレッシャ
プレートを備えることを特徴とする燃料電池を複数備
え、前記水抜き分岐孔を一つの水抜き分岐管に連結した
ことを特徴とする燃料電池集合体。 - 【請求項３】前記複数の燃料電池で狭持され、該燃料電
池に少なくともガス供給孔、ガス排出孔を、該燃料電池
との接触部に設けた燃料給排部材を備え、該燃料給排部
材に前記燃料電池の水抜き分岐孔と連結する水抜き分岐
孔を設け、該水抜き分岐孔を一つの水抜き分岐管に連結
したことを特徴とする請求項２記載の燃料電池集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33259998A JP4062798B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 燃料電池及び燃料電池集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33259998A JP4062798B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 燃料電池及び燃料電池集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000164237A true JP2000164237A (ja) | 2000-06-16 |
| JP4062798B2 JP4062798B2 (ja) | 2008-03-19 |
Family
ID=18256756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33259998A Expired - Fee Related JP4062798B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 燃料電池及び燃料電池集合体 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4062798B2 (ja) |
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| US8722219B2 (en) | 2005-11-16 | 2014-05-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack having gas discharge passage and drainage passage joined at one end of the stack |
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-
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