JP2001068141A - 燃料電池 - Google Patents
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- cell
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池の発電性能を安定にし、かつ向上さ
せる。 【解決手段】 燃料ガス、酸化剤ガス、冷却剤の少なく
とも一つの流体流路４ａ、４ｂ、５、６ａ、６ｂを有す
るセパレータ３ａ、３ｂ、３ｃで、電解質１を一対の電
極２、３で挟持、接合した接合体１０を挟持したセルを
複数個積層した積層体３０を挟んで締結するプレッシャ
プレート１３、１４を備え、前記プレッシャプレート１
３、１４の少なくとも一方に前記冷却剤を通流し該プレ
ッシャプレート１３、１４を保温する冷却剤流路３５、
３７が設けられていることを特徴とする燃料電池。
せる。 【解決手段】 燃料ガス、酸化剤ガス、冷却剤の少なく
とも一つの流体流路４ａ、４ｂ、５、６ａ、６ｂを有す
るセパレータ３ａ、３ｂ、３ｃで、電解質１を一対の電
極２、３で挟持、接合した接合体１０を挟持したセルを
複数個積層した積層体３０を挟んで締結するプレッシャ
プレート１３、１４を備え、前記プレッシャプレート１
３、１４の少なくとも一方に前記冷却剤を通流し該プレ
ッシャプレート１３、１４を保温する冷却剤流路３５、
３７が設けられていることを特徴とする燃料電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池に関する。
【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】前記固体高分子電解質型燃料電池は、一般
的に多数のセルを積層してなる積層体がプレッシャプレ
ートで挟持されている。前記セルは、二つの電極（燃料
極と酸化剤極）で電解質の固体高分子電解質膜を挟んで
接合した固体高分子電解質膜と電極の接合体を、燃料ガ
スまたは酸化剤ガスのガス流路を有するセパレータで挟
んだ構造をしている。このセパレータの一部に冷却剤の
流路が設けられているか、あるいは冷却剤流路のみを有
するセパレータが設けられている。
的に多数のセルを積層してなる積層体がプレッシャプレ
ートで挟持されている。前記セルは、二つの電極（燃料
極と酸化剤極）で電解質の固体高分子電解質膜を挟んで
接合した固体高分子電解質膜と電極の接合体を、燃料ガ
スまたは酸化剤ガスのガス流路を有するセパレータで挟
んだ構造をしている。このセパレータの一部に冷却剤の
流路が設けられているか、あるいは冷却剤流路のみを有
するセパレータが設けられている。
【０００５】燃料電池の外部から燃料ガスおよび酸化剤
ガスが供給され、それぞれセパレータの燃料ガス流路、
酸化剤ガス流路を通流し、燃料極、酸化剤極に供給され
る。
ガスが供給され、それぞれセパレータの燃料ガス流路、
酸化剤ガス流路を通流し、燃料極、酸化剤極に供給され
る。
【０００６】前記燃料極では燃料ガス中の水素が触媒に
接触することにより下記の反応が生ずる。
接触することにより下記の反応が生ずる。
【０００７】２Ｈ２ → ４Ｈ＋ ＋４ｅ− Ｈ＋は、固体高分子電解質膜中を移動し酸化剤極触媒に
達し酸化剤ガス中の酸素と反応して水となる。
達し酸化剤ガス中の酸素と反応して水となる。
【０００８】４Ｈ＋ ＋４ｅ− ＋Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ 上記の電気化学反応により発電する。この電気化学反応
は発熱反応である。また、この電気化学反応を効率的に
行うためには適した温度があり、この温度を制御するた
めにセパレータの冷却剤流路に冷却剤が通流されてい
る。
は発熱反応である。また、この電気化学反応を効率的に
行うためには適した温度があり、この温度を制御するた
めにセパレータの冷却剤流路に冷却剤が通流されてい
る。
【０００９】自動車等の車載用として利用するために
は、省スペース化が重要である。従来技術として、特開
平９−６３６２７号公報には、冷却剤の流し方をＵター
ン方式にして小型化した燃料電池が開示されている。こ
のＵターン方式とは、冷却剤の入口と出口が同じプレッ
シャプレート（以後、このプレッシャプレートをマニホ
ールドプレートと称し、他方のプレッシャプレートをエ
ンドプレートと称する。）にあり、入口より冷却剤を流
し、セパレータの冷却剤流路を通って出口より排出する
構造である。
は、省スペース化が重要である。従来技術として、特開
平９−６３６２７号公報には、冷却剤の流し方をＵター
ン方式にして小型化した燃料電池が開示されている。こ
のＵターン方式とは、冷却剤の入口と出口が同じプレッ
シャプレート（以後、このプレッシャプレートをマニホ
ールドプレートと称し、他方のプレッシャプレートをエ
ンドプレートと称する。）にあり、入口より冷却剤を流
し、セパレータの冷却剤流路を通って出口より排出する
構造である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は、燃料電池が高電流密度になるにつれて、エンドプ
レート側の１セルが不安定になる問題点がある。
術は、燃料電池が高電流密度になるにつれて、エンドプ
レート側の１セルが不安定になる問題点がある。
【００１１】本発明は上記課題を解決したもので、安定
に運転でき、発電性能が高い燃料電池を提供する。
に運転でき、発電性能が高い燃料電池を提供する。
【００１２】
【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、燃料ガス、
酸化剤ガス、冷却剤の少なくとも一つの流体流路を有す
るセパレータで、電解質を一対の電極で挟持、接合した
接合体を挟持したセルを複数個積層した積層体を挟んで
締結するプレッシャプレートを備え、前記プレッシャプ
レートの少なくとも一方に前記冷却剤を通流し該プレッ
シャプレートを保温する冷却剤流路が設けられているこ
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、燃料ガス、
酸化剤ガス、冷却剤の少なくとも一つの流体流路を有す
るセパレータで、電解質を一対の電極で挟持、接合した
接合体を挟持したセルを複数個積層した積層体を挟んで
締結するプレッシャプレートを備え、前記プレッシャプ
レートの少なくとも一方に前記冷却剤を通流し該プレッ
シャプレートを保温する冷却剤流路が設けられているこ
とを特徴とする燃料電池である。
【００１３】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。
【００１４】すなわち、冷却剤によりプレッシャプレー
トが保温されているので、プレッシャプレート側の１セ
ルの温度が低くなりすぎることがない。このため、電極
で生成水が凝縮して水づまりを起こすことがないので、
燃料電池を安定に運転できる。また、この１セルの温度
を内部のセルの温度とほぼ同じにできるので、発電性能
を向上できる。
トが保温されているので、プレッシャプレート側の１セ
ルの温度が低くなりすぎることがない。このため、電極
で生成水が凝縮して水づまりを起こすことがないので、
燃料電池を安定に運転できる。また、この１セルの温度
を内部のセルの温度とほぼ同じにできるので、発電性能
を向上できる。
【００１５】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、前記プレッシャプレートの一
方に、冷却剤を前記積層体に供給する入口孔と燃料電池
の外部に排出する出口孔が設けられ、前記プレッシャプ
レートの他方に前記セルの冷却剤流路を通流後の冷却剤
を通流し前記積層体方向に還流する冷却剤流路が設けら
れていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池であ
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、前記プレッシャプレートの一
方に、冷却剤を前記積層体に供給する入口孔と燃料電池
の外部に排出する出口孔が設けられ、前記プレッシャプ
レートの他方に前記セルの冷却剤流路を通流後の冷却剤
を通流し前記積層体方向に還流する冷却剤流路が設けら
れていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池であ
る。
【００１６】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。
【００１７】すなわち、冷却剤流路を通流するときに電
気化学反応の発熱で加熱された冷却剤を使用して、入口
孔、出口孔を有するプレッシャプレートと反対側のプレ
ッシャプレートを保温できるので、別の加熱装置が必要
なく小型で効率的な燃料電池ができ、プレッシャプレー
ト側の１セルと内部のセルの温度を自動的にほぼ同じに
できる。
気化学反応の発熱で加熱された冷却剤を使用して、入口
孔、出口孔を有するプレッシャプレートと反対側のプレ
ッシャプレートを保温できるので、別の加熱装置が必要
なく小型で効率的な燃料電池ができ、プレッシャプレー
ト側の１セルと内部のセルの温度を自動的にほぼ同じに
できる。
【００１８】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、前記入口孔、出口孔を有する
前記プレッシャプレートに、前記積層体から還流してき
た冷却剤を通流し該プレッシャプレートを保温する冷却
剤流路が設けられていることを特徴とする請求項２記載
の燃料電池である。
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、前記入口孔、出口孔を有する
前記プレッシャプレートに、前記積層体から還流してき
た冷却剤を通流し該プレッシャプレートを保温する冷却
剤流路が設けられていることを特徴とする請求項２記載
の燃料電池である。
【００１９】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。
【００２０】すなわち、冷却剤流路を通流するときに電
気化学反応の発熱で加熱された冷却剤を使用して、入口
孔、出口孔を有するプレッシャプレートを保温できるの
で、燃料電池の全セルの温度をほぼ同じにでき、発電性
能が高い燃料電池ができる。また、全セルの電極で水づ
まりを起こすことがなく、燃料電池を安定に運転でき
る。
気化学反応の発熱で加熱された冷却剤を使用して、入口
孔、出口孔を有するプレッシャプレートを保温できるの
で、燃料電池の全セルの温度をほぼ同じにでき、発電性
能が高い燃料電池ができる。また、全セルの電極で水づ
まりを起こすことがなく、燃料電池を安定に運転でき
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明者は、エンドプレート側の
１セルがなぜ不安定になるか試験し考察した。外気に冷
却されているため温度が低いエンドプレートへ、エンド
プレート側にある１セルのセパレータの熱が逃げること
により、そのセパレータが冷却されるので、その１セル
を流れる冷却剤が冷却される。あるいは、その１セルを
流れる冷却剤自身からもエンドプレートへ熱が逃げるの
で、その冷却剤が冷却される。このため、その１セルを
流れる冷却剤の温度が、内部のセルを流れる冷却剤より
低くなり、その１セルの生成水が凝縮し電極で水づまり
が生ずるからである。
１セルがなぜ不安定になるか試験し考察した。外気に冷
却されているため温度が低いエンドプレートへ、エンド
プレート側にある１セルのセパレータの熱が逃げること
により、そのセパレータが冷却されるので、その１セル
を流れる冷却剤が冷却される。あるいは、その１セルを
流れる冷却剤自身からもエンドプレートへ熱が逃げるの
で、その冷却剤が冷却される。このため、その１セルを
流れる冷却剤の温度が、内部のセルを流れる冷却剤より
低くなり、その１セルの生成水が凝縮し電極で水づまり
が生ずるからである。
【００２２】エンドプレート側の１セルの電極部の水づ
まりが生じないように冷却剤の温度を引き上げると、内
部のセルの温度が上がり、固体高分子電解質膜の含水量
が下がり導電率が低下して発電性能が低下する。
まりが生じないように冷却剤の温度を引き上げると、内
部のセルの温度が上がり、固体高分子電解質膜の含水量
が下がり導電率が低下して発電性能が低下する。
【００２３】エンドプレートにもセルと並列に冷却剤を
流すことにより放熱を緩和させ、エンドプレート側の１
セルに流れる冷却剤の温度を内部と同じようにすること
が考えられる。しかし、セルと同じように流しても外部
への放熱で温度が低下してしまうので、効果が十分でな
い。
流すことにより放熱を緩和させ、エンドプレート側の１
セルに流れる冷却剤の温度を内部と同じようにすること
が考えられる。しかし、セルと同じように流しても外部
への放熱で温度が低下してしまうので、効果が十分でな
い。
【００２４】本発明者は、セルから排出される温度が高
くなった冷却剤をエンドプレートに流すことによりエン
ドプレート側のセルを流れる冷却剤温度の低下を防ぐこ
とを発案するに至った。これによりエンドプレート側の
１セルを流れる冷却剤温度を、内部のセルを流れる冷却
剤と同じ温度にすることができる。こうしてエンドプレ
ート側の１セルの電極における水づまりをなくすことが
でき、燃料電池を安定に運転できる。また、この１セル
と内部のセルの発電特性が均等になるので、発電性能を
向上できる。
くなった冷却剤をエンドプレートに流すことによりエン
ドプレート側のセルを流れる冷却剤温度の低下を防ぐこ
とを発案するに至った。これによりエンドプレート側の
１セルを流れる冷却剤温度を、内部のセルを流れる冷却
剤と同じ温度にすることができる。こうしてエンドプレ
ート側の１セルの電極における水づまりをなくすことが
でき、燃料電池を安定に運転できる。また、この１セル
と内部のセルの発電特性が均等になるので、発電性能を
向上できる。
【００２５】以下、本発明の実施例について、図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００２６】図１は、本発明の実施例の固体高分子電解
質型燃料電池におけるセパレータ、電極、電解質の配置
を説明する概略分解断面図である。本分解断面図では、
３種類のセパレータ３ａ、３ｂ、３ｃを用い、２セルを
１ユニット（以後、セルユニットと称する。）として構
成している。本燃料電池は、電解質として固体高分子電
解質膜を使用している。本燃料電池の冷却剤として冷却
水を使用し、酸化剤ガスとして空気を使用している。
質型燃料電池におけるセパレータ、電極、電解質の配置
を説明する概略分解断面図である。本分解断面図では、
３種類のセパレータ３ａ、３ｂ、３ｃを用い、２セルを
１ユニット（以後、セルユニットと称する。）として構
成している。本燃料電池は、電解質として固体高分子電
解質膜を使用している。本燃料電池の冷却剤として冷却
水を使用し、酸化剤ガスとして空気を使用している。
【００２７】電極ユニット１０は、固体高分子電解質膜
１を一対の電極（燃料極２と酸化剤極３）で挟持して接
合した接合体である。電極ユニット１０に面しているセ
パレータ３ａの一方の面に、燃料ガスが通流する燃料ガ
ス流路４ａが設けられている。このセパレータ３ａの他
方の面に、冷却水が通流する冷却水流路５が設けられて
いる。
１を一対の電極（燃料極２と酸化剤極３）で挟持して接
合した接合体である。電極ユニット１０に面しているセ
パレータ３ａの一方の面に、燃料ガスが通流する燃料ガ
ス流路４ａが設けられている。このセパレータ３ａの他
方の面に、冷却水が通流する冷却水流路５が設けられて
いる。
【００２８】電極ユニット１０の燃料極２に面している
セパレータ３ｂの一方の面に、燃料ガスが通流する燃料
ガス流路４ｂが設けられている。電極ユニット１０の酸
化剤極３に面しているセパレータ３ｂの他方の面に、空
気が通流する空気流路６ａが設けられている。電極ユニ
ット１０の酸化剤極３に面しているセパレータ３ｃの一
方の面に、空気が通流する空気流路６ｂが設けられてい
る。セパレータ３ｃの他方の面は平面である。
セパレータ３ｂの一方の面に、燃料ガスが通流する燃料
ガス流路４ｂが設けられている。電極ユニット１０の酸
化剤極３に面しているセパレータ３ｂの他方の面に、空
気が通流する空気流路６ａが設けられている。電極ユニ
ット１０の酸化剤極３に面しているセパレータ３ｃの一
方の面に、空気が通流する空気流路６ｂが設けられてい
る。セパレータ３ｃの他方の面は平面である。
【００２９】二つの電極ユニット１０が、セパレータ３
ａとセパレータ３ｂおよびセパレータ３ｂとセパレータ
３ｃで挟持されている。セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃに
は、燃料電池として組み立てられたときに、冷却水流路
５に冷却水を供給する冷却水供給マニホールドを形成す
る冷却水供給孔７が設けられている。
ａとセパレータ３ｂおよびセパレータ３ｂとセパレータ
３ｃで挟持されている。セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃに
は、燃料電池として組み立てられたときに、冷却水流路
５に冷却水を供給する冷却水供給マニホールドを形成す
る冷却水供給孔７が設けられている。
【００３０】またセパレータ３ａ、３ｂ、３ｃには、燃
料電池として組み立てられたときに、冷却水流路５から
エンドプレートに冷却水を導く導水マニホールドを形成
する導水孔８が設けられている。さらにセパレータ３
ａ、３ｂ、３ｃには、燃料電池として組み立てられたと
きに、エンドプレートからマニホールドプレートに冷却
水を排出する冷却水排出マニホールドを形成する冷却水
排出孔９が設けられている。
料電池として組み立てられたときに、冷却水流路５から
エンドプレートに冷却水を導く導水マニホールドを形成
する導水孔８が設けられている。さらにセパレータ３
ａ、３ｂ、３ｃには、燃料電池として組み立てられたと
きに、エンドプレートからマニホールドプレートに冷却
水を排出する冷却水排出マニホールドを形成する冷却水
排出孔９が設けられている。
【００３１】セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃには、図示さ
れていないが、燃料電池として組み立てられたときに、
燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホール
ド、空気供給マニホールド、空気排出マニホールドを形
成する燃料ガス供給孔、燃料ガス排出孔、空気供給孔、
空気排出孔が設けられている。セパレータ３ａ、３ｂ、
３ｃには、そのほかに燃料ガス、空気、冷却水をシール
するシール部材などが設けられている。
れていないが、燃料電池として組み立てられたときに、
燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホール
ド、空気供給マニホールド、空気排出マニホールドを形
成する燃料ガス供給孔、燃料ガス排出孔、空気供給孔、
空気排出孔が設けられている。セパレータ３ａ、３ｂ、
３ｃには、そのほかに燃料ガス、空気、冷却水をシール
するシール部材などが設けられている。
【００３２】なお、本実施例では冷却剤として冷却水を
使用しているが、特に限定されずアルコールなどの他の
液体を利用できる。冷却水には成分として不凍剤や腐敗
防止剤などを含有しているものも含まれる。
使用しているが、特に限定されずアルコールなどの他の
液体を利用できる。冷却水には成分として不凍剤や腐敗
防止剤などを含有しているものも含まれる。
【００３３】図２は、本発明の実施例の固体高分子電解
質型燃料電池の配置を説明する概略断面図である。図１
に示したセルユニット２０が５０個積層され、積層体３
０が構成されている。図を簡単にするため、図２ではセ
ルユニット２０は７個だけ示されている。その積層体３
０の両端には、発電した電気を外部に取り出す一対の集
電板１１ａ、１１ｂが設けられ、積層体３０を挟持して
いる。その集電板１１ａ、１１ｂの外側に電気的絶縁の
ための一対の絶縁板１２ａ、１２ｂが設けられている。
質型燃料電池の配置を説明する概略断面図である。図１
に示したセルユニット２０が５０個積層され、積層体３
０が構成されている。図を簡単にするため、図２ではセ
ルユニット２０は７個だけ示されている。その積層体３
０の両端には、発電した電気を外部に取り出す一対の集
電板１１ａ、１１ｂが設けられ、積層体３０を挟持して
いる。その集電板１１ａ、１１ｂの外側に電気的絶縁の
ための一対の絶縁板１２ａ、１２ｂが設けられている。
【００３４】前記集電板１１ａ、絶縁板１２ａには、セ
パレータ３ａ、３ｂ、３ｃの冷却水供給孔７とともに冷
却水供給マニホールド３１を形成する冷却水供給孔１
５、１６が設けられている。また前記集電板１１ａ、絶
縁板１２ａには、セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃの冷却水
排出孔９とともに冷却水排出マニホールド３３を形成す
る冷却水排出孔１７、１８が設けられている。
パレータ３ａ、３ｂ、３ｃの冷却水供給孔７とともに冷
却水供給マニホールド３１を形成する冷却水供給孔１
５、１６が設けられている。また前記集電板１１ａ、絶
縁板１２ａには、セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃの冷却水
排出孔９とともに冷却水排出マニホールド３３を形成す
る冷却水排出孔１７、１８が設けられている。
【００３５】前記集電板１１ｂ、絶縁板１２ｂには、セ
パレータ３ａ、３ｂ、３ｃの導水孔８とともに導水マニ
ホールド３２を形成する導水孔２１、２２が設けられて
いる。また前記集電板１１ｂ、絶縁板１２ｂには、セパ
レータ３ａ、３ｂ、３ｃの冷却水排出孔９とともに冷却
水排出マニホールド３３を形成する冷却水排出孔２３、
２４が設けられている。
パレータ３ａ、３ｂ、３ｃの導水孔８とともに導水マニ
ホールド３２を形成する導水孔２１、２２が設けられて
いる。また前記集電板１１ｂ、絶縁板１２ｂには、セパ
レータ３ａ、３ｂ、３ｃの冷却水排出孔９とともに冷却
水排出マニホールド３３を形成する冷却水排出孔２３、
２４が設けられている。
【００３６】前記集電板１１ａ、絶縁板１２ａには、図
示されていないが、セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃの燃料
ガス供給孔、燃料ガス排出孔、空気供給孔、空気排出孔
とともに燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニ
ホールド、空気供給マニホールド、空気排出マニホール
ドを形成する燃料ガス供給孔、燃料ガス排出孔、空気供
給孔、空気排出孔が設けられている。
示されていないが、セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃの燃料
ガス供給孔、燃料ガス排出孔、空気供給孔、空気排出孔
とともに燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニ
ホールド、空気供給マニホールド、空気排出マニホール
ドを形成する燃料ガス供給孔、燃料ガス排出孔、空気供
給孔、空気排出孔が設けられている。
【００３７】前記絶縁板１２ａ、１２ｂの外側から、一
対のプレッシャプレート（マニホールドプレート１３と
エンドプレート１４）で挟持され、燃料電池全体が締結
されている。マニホールドプレート１３には、冷却水供
給マニホールド３１に冷却水を供給するために冷却水入
口孔３４が設けられている。またマニホールドプレート
１３には、冷却水排出マニホールド３３から排出された
冷却水が通流し、このマニホールドプレート１３を保温
する冷却水流路３５が設けられている。この冷却水流路
３５を通流したのち、冷却水は冷却水出口孔３６から外
部に排出される。外部に排出された冷却水は、図示され
ていないラジエータを介してリザーバタンクに供給さ
れ、このリザーバタンクからポンプを介して前記冷却水
入口孔３４に供給される。
対のプレッシャプレート（マニホールドプレート１３と
エンドプレート１４）で挟持され、燃料電池全体が締結
されている。マニホールドプレート１３には、冷却水供
給マニホールド３１に冷却水を供給するために冷却水入
口孔３４が設けられている。またマニホールドプレート
１３には、冷却水排出マニホールド３３から排出された
冷却水が通流し、このマニホールドプレート１３を保温
する冷却水流路３５が設けられている。この冷却水流路
３５を通流したのち、冷却水は冷却水出口孔３６から外
部に排出される。外部に排出された冷却水は、図示され
ていないラジエータを介してリザーバタンクに供給さ
れ、このリザーバタンクからポンプを介して前記冷却水
入口孔３４に供給される。
【００３８】前記エンドプレート１４には、導水マニホ
ールド３２の冷却水を冷却水排出マニホールド３３に還
流する冷却水流路３７が設けられている。前記冷却水流
路３５、３７は、それぞれマニホールドプレート１３、
エンドプレート１４を効率的に保温できるようにセルユ
ニット２０の積層方向に垂直な面方向に張り巡らされて
いる。このような構造は、マニホールドプレート１３、
エンドプレート１４を分割して製造し、組み立てること
により製造できる。
ールド３２の冷却水を冷却水排出マニホールド３３に還
流する冷却水流路３７が設けられている。前記冷却水流
路３５、３７は、それぞれマニホールドプレート１３、
エンドプレート１４を効率的に保温できるようにセルユ
ニット２０の積層方向に垂直な面方向に張り巡らされて
いる。このような構造は、マニホールドプレート１３、
エンドプレート１４を分割して製造し、組み立てること
により製造できる。
【００３９】冷却水は冷却水入口孔３４から供給され、
冷却水供給マニホールド３１を介して各セルユニット２
０の冷却水流路５に配流される。冷却水流路５を通流す
る冷却水により、電気化学反応の発熱分が冷却され、こ
の電気化学反応に適した温度にセルユニット２０の温度
を制御する。こうして電気化学反応の熱で加熱された冷
却水が、冷却水流路５から排出され、導水マニホールド
３２に集められる。
冷却水供給マニホールド３１を介して各セルユニット２
０の冷却水流路５に配流される。冷却水流路５を通流す
る冷却水により、電気化学反応の発熱分が冷却され、こ
の電気化学反応に適した温度にセルユニット２０の温度
を制御する。こうして電気化学反応の熱で加熱された冷
却水が、冷却水流路５から排出され、導水マニホールド
３２に集められる。
【００４０】導水マニホールド３２に集められた冷却水
は、エンドプレート１４の冷却水流路３７に供給され
る。冷却水流路３７を通流する冷却水は、エンドプレー
ト１４を保温しながら還流し、冷却水排出マニホールド
３３を介してマニホールドプレート１３の冷却水流路３
５に供給される。冷却水流路３５を通流する冷却水は、
マニホールドプレート１３を保温しながら冷却水出口孔
３６から排出される。
は、エンドプレート１４の冷却水流路３７に供給され
る。冷却水流路３７を通流する冷却水は、エンドプレー
ト１４を保温しながら還流し、冷却水排出マニホールド
３３を介してマニホールドプレート１３の冷却水流路３
５に供給される。冷却水流路３５を通流する冷却水は、
マニホールドプレート１３を保温しながら冷却水出口孔
３６から排出される。
【００４１】電気化学反応の熱で加熱された冷却水が冷
却水流路３７を通流することによりエンドプレート１４
を保温できるので、エンドプレート１４側の１セルユニ
ット２０ａ（セルユニット２０の一つ）の温度が低くな
りすぎるのを防止できる。これによりセルユニット２０
ａの電極における水づまりが防止でき、燃料電池を安定
して運転できる。また、セルユニット２０ａの温度が、
内部のセルユニット２０とほぼ同じにできるので、各セ
ルの発電特性を均等にでき、燃料電池の性能を向上させ
ることができる。
却水流路３７を通流することによりエンドプレート１４
を保温できるので、エンドプレート１４側の１セルユニ
ット２０ａ（セルユニット２０の一つ）の温度が低くな
りすぎるのを防止できる。これによりセルユニット２０
ａの電極における水づまりが防止でき、燃料電池を安定
して運転できる。また、セルユニット２０ａの温度が、
内部のセルユニット２０とほぼ同じにできるので、各セ
ルの発電特性を均等にでき、燃料電池の性能を向上させ
ることができる。
【００４２】同様に、電気化学反応の熱で加熱された冷
却水が冷却水流路３５を通流することによりマニホール
ドプレート１３を保温できるので、マニホールドプレー
ト１３側の１セルユニット２０ｂ（セルユニット２０の
一つ）の温度が低くなりすぎるのを防止できる。これに
よりセルユニット２０ｂの電極における水づまりが防止
でき、燃料電池を安定して運転できる。また、セルユニ
ット２０ｂの温度が、内部のセルユニット２０とほぼ同
じにできるので、各セルの発電特性を均等にでき、燃料
電池の性能を向上させることができる。
却水が冷却水流路３５を通流することによりマニホール
ドプレート１３を保温できるので、マニホールドプレー
ト１３側の１セルユニット２０ｂ（セルユニット２０の
一つ）の温度が低くなりすぎるのを防止できる。これに
よりセルユニット２０ｂの電極における水づまりが防止
でき、燃料電池を安定して運転できる。また、セルユニ
ット２０ｂの温度が、内部のセルユニット２０とほぼ同
じにできるので、各セルの発電特性を均等にでき、燃料
電池の性能を向上させることができる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明は、燃料ガス、酸
化剤ガス、冷却剤の少なくとも一つの流体流路を有する
セパレータで、電解質を一対の電極で挟持、接合した接
合体を挟持したセルを複数個積層した積層体を挟んで締
結するプレッシャプレートを備え、前記プレッシャプレ
ートの少なくとも一方に前記冷却剤を通流し該プレッシ
ャプレートを保温する冷却剤流路が設けられていること
を特徴とする燃料電池であるので、燃料電池を安定して
運転でき、燃料電池の発電性能を向上させることができ
る。
化剤ガス、冷却剤の少なくとも一つの流体流路を有する
セパレータで、電解質を一対の電極で挟持、接合した接
合体を挟持したセルを複数個積層した積層体を挟んで締
結するプレッシャプレートを備え、前記プレッシャプレ
ートの少なくとも一方に前記冷却剤を通流し該プレッシ
ャプレートを保温する冷却剤流路が設けられていること
を特徴とする燃料電池であるので、燃料電池を安定して
運転でき、燃料電池の発電性能を向上させることができ
る。
【図１】本発明の実施例の固体高分子電解質型燃料電池
におけるセパレータ、電極、電解質の配置を説明する概
略分解断面図
におけるセパレータ、電極、電解質の配置を説明する概
略分解断面図
【図２】本発明の実施例の固体高分子電解質型燃料電池
の配置を説明する概略断面図
の配置を説明する概略断面図
１…固体高分子電解質膜（電解質） ２…燃料極（電極） ３…酸化剤極（電極） ４ａ、４ｂ…燃料ガス流路（流体流路） ５…冷却水流路（流体流路） ６ａ、６ｂ…酸化剤ガス流路 １０…電極ユニット（接合体） １３…マニホールドプレート（プレッシャプレート） １４…エンドプレート（プレッシャプレート） ３５、３７…冷却水流路（冷却剤流路） ２０…セルユニット ３０…積層体
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料ガス、酸化剤ガス、冷却剤の少なく
とも一つの流体流路を有するセパレータで、電解質を一
対の電極で挟持、接合した接合体を挟持したセルを複数
個積層した積層体を挟んで締結するプレッシャプレート
を備え、前記プレッシャプレートの少なくとも一方に前
記冷却剤を通流し該プレッシャプレートを保温する冷却
剤流路が設けられていることを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】 前記プレッシャプレートの一方に、冷却
剤を前記積層体に供給する入口孔と燃料電池の外部に排
出する出口孔が設けられ、前記プレッシャプレートの他
方に前記セルの冷却剤流路を通流後の冷却剤を通流し前
記積層体方向に還流する冷却剤流路が設けられているこ
とを特徴とする請求項１記載の燃料電池。 - 【請求項３】 前記入口孔、出口孔を有する前記プレッ
シャプレートに、前記積層体から還流してきた冷却剤を
通流し該プレッシャプレートを保温する冷却剤流路が設
けられていることを特徴とする請求項２記載の燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24310299A JP2001068141A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24310299A JP2001068141A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068141A true JP2001068141A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17098835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24310299A Withdrawn JP2001068141A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001068141A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203189A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体高分子形燃料電池 |
| JP2005203228A (ja) * | 2004-01-15 | 2005-07-28 | Toyota Motor Corp | 燃料電池スタック |
| JP2007157369A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN100334768C (zh) * | 2004-03-30 | 2007-08-29 | 三洋电机株式会社 | 燃料电池堆 |
| CN102456901A (zh) * | 2010-10-25 | 2012-05-16 | 现代自动车株式会社 | 用于燃料电池组的端板的加热装置 |
| US9172100B2 (en) | 2011-07-12 | 2015-10-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US9231259B2 (en) | 2013-09-27 | 2016-01-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
| US10141595B2 (en) | 2015-10-15 | 2018-11-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
| CN113594497A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-02 | 中汽创智科技有限公司 | 一种燃料电池 |
-
1999
- 1999-08-30 JP JP24310299A patent/JP2001068141A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203189A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体高分子形燃料電池 |
| JP2005203228A (ja) * | 2004-01-15 | 2005-07-28 | Toyota Motor Corp | 燃料電池スタック |
| JP4706173B2 (ja) * | 2004-01-15 | 2011-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
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| KR101219342B1 (ko) * | 2010-10-25 | 2013-01-08 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 스택의 엔드플레이트 가열 장치 |
| US9502722B2 (en) | 2010-10-25 | 2016-11-22 | Hyundai Motor Company | Heating device for end plate of fuel cell stack |
| US9172100B2 (en) | 2011-07-12 | 2015-10-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US9231259B2 (en) | 2013-09-27 | 2016-01-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
| US10141595B2 (en) | 2015-10-15 | 2018-11-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
| CN113594497A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-02 | 中汽创智科技有限公司 | 一种燃料电池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060727 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20081006 |