JP2001196089A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JP2001196089A JP2001196089A JP2000006315A JP2000006315A JP2001196089A JP 2001196089 A JP2001196089 A JP 2001196089A JP 2000006315 A JP2000006315 A JP 2000006315A JP 2000006315 A JP2000006315 A JP 2000006315A JP 2001196089 A JP2001196089 A JP 2001196089A
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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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】スタック積層面の大面積絶縁板の設置取り扱い
が容易で、絶縁板における炭化短絡の危険がなく、スタ
ック昇温後にも絶縁抵抗回復の対応ができる燃料電池の
提供にある。 【解決手段】単セルを複数個積層して構成されたセルブ
ロックと、該セルブロックの上下に燃料ガスを供給する
ガスヘツダを備えた電池モジュール１２と、該電池モジ
ュール１２の積層面に電気的絶縁のための絶縁板１４が
介在されている燃料電池において、前記絶縁板は絶縁板
専用治具１の支持板面上に載置されており、該専用治具
はその内部に一本以上のガス配管を内蔵し、該ガス配管
および前記支持板面には、該支持板面上に載置され絶縁
板に酸素含有ガスを均一に供給できる多数の給気孔が設
けられており、かつ、前記ガス配管は外部の酸素含有ガ
ス供給管に接続可能に構成されている燃料電池。
が容易で、絶縁板における炭化短絡の危険がなく、スタ
ック昇温後にも絶縁抵抗回復の対応ができる燃料電池の
提供にある。 【解決手段】単セルを複数個積層して構成されたセルブ
ロックと、該セルブロックの上下に燃料ガスを供給する
ガスヘツダを備えた電池モジュール１２と、該電池モジ
ュール１２の積層面に電気的絶縁のための絶縁板１４が
介在されている燃料電池において、前記絶縁板は絶縁板
専用治具１の支持板面上に載置されており、該専用治具
はその内部に一本以上のガス配管を内蔵し、該ガス配管
および前記支持板面には、該支持板面上に載置され絶縁
板に酸素含有ガスを均一に供給できる多数の給気孔が設
けられており、かつ、前記ガス配管は外部の酸素含有ガ
ス供給管に接続可能に構成されている燃料電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に係わ
り、特に、電池モジュール上下の積層面の電気絶縁構造
に関する。
り、特に、電池モジュール上下の積層面の電気絶縁構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の溶融炭酸塩型燃料電池スタックの
絶縁構造を図７に示す。燃料電池スタックは単セルを積
層した電池モジュール１２と、加熱するためのヒータ板
１１などが積層され、締付具９によりこれを締め付け、
圧力容器１３内に収納されている。
絶縁構造を図７に示す。燃料電池スタックは単セルを積
層した電池モジュール１２と、加熱するためのヒータ板
１１などが積層され、締付具９によりこれを締め付け、
圧力容器１３内に収納されている。
【０００３】しかし、電池モジュール１２とヒータ板１
１とは電気的に絶縁する必要がある。そのために、電池
モジュール１２の積層面には有機バインダを含むマイカ
板などの絶縁板１４を直接介在させて絶縁していた。
１とは電気的に絶縁する必要がある。そのために、電池
モジュール１２の積層面には有機バインダを含むマイカ
板などの絶縁板１４を直接介在させて絶縁していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記スタックには、電
池モジュール１２の積層時にバインダを含む絶縁板１４
を直接積層介在し絶縁されており、該スタックを昇温す
ることで、容器内雰囲気ガスに含まれる酸素と反応させ
て上記バインダを燃焼させ（脱バインダと呼ぶ）、二酸
化炭素ガスとして容器外へ排出し、絶縁板中に炭素成分
を析出させない方法をとってきた。しかし、容器内雰囲
気ガスに酸素が存在すると電池アノードが酸化劣化して
電池性能が低下すると云う問題があった。
池モジュール１２の積層時にバインダを含む絶縁板１４
を直接積層介在し絶縁されており、該スタックを昇温す
ることで、容器内雰囲気ガスに含まれる酸素と反応させ
て上記バインダを燃焼させ（脱バインダと呼ぶ）、二酸
化炭素ガスとして容器外へ排出し、絶縁板中に炭素成分
を析出させない方法をとってきた。しかし、容器内雰囲
気ガスに酸素が存在すると電池アノードが酸化劣化して
電池性能が低下すると云う問題があった。
【０００５】逆に、酸素の無い雰囲気ガス中でスタック
を昇温すると、絶縁板中のバインダ成分の炭化により、
短絡または絶縁抵抗が著しく低下するなどの問題があっ
た。なお、絶縁抵抗が低下したことが分かるのは昇温後
であるために、その点検修理には運転を中止し、スタッ
クを分解しなければならず、多くの時間と費用を要する
が、上記絶縁抵抗の回復に有効な手段がこれまでなかっ
た。
を昇温すると、絶縁板中のバインダ成分の炭化により、
短絡または絶縁抵抗が著しく低下するなどの問題があっ
た。なお、絶縁抵抗が低下したことが分かるのは昇温後
であるために、その点検修理には運転を中止し、スタッ
クを分解しなければならず、多くの時間と費用を要する
が、上記絶縁抵抗の回復に有効な手段がこれまでなかっ
た。
【０００６】また、運転温度６００℃程度の高温となる
燃料電池の絶縁材は、価格と性能の点から、従来、マイ
カ板などに限られていたが、これらの絶縁材は形状維持
のためのバインダを含み、脱バインダすると含まれてい
る有機溶剤が燃焼し、二酸化炭素として排出されるた
め、大面積の絶縁板の場合、脱バインダ後のハンドリン
グ時に板状の形状を維持できず破損するなど、その取り
扱いが困難であると云う問題もあった。
燃料電池の絶縁材は、価格と性能の点から、従来、マイ
カ板などに限られていたが、これらの絶縁材は形状維持
のためのバインダを含み、脱バインダすると含まれてい
る有機溶剤が燃焼し、二酸化炭素として排出されるた
め、大面積の絶縁板の場合、脱バインダ後のハンドリン
グ時に板状の形状を維持できず破損するなど、その取り
扱いが困難であると云う問題もあった。
【０００７】本発明の目的は、スタック積層面の絶縁に
大面積の絶縁板を用いることができ、スタック昇温後に
も絶縁板の脱バインダが可能で、絶縁板の炭化等による
短絡等の恐れがない燃料電池を提供することにある。
大面積の絶縁板を用いることができ、スタック昇温後に
も絶縁板の脱バインダが可能で、絶縁板の炭化等による
短絡等の恐れがない燃料電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の要旨は下記のとおりである。
明の要旨は下記のとおりである。
【０００９】〔１〕 単セルを複数個積層して構成され
たセルブロックと、該セルブロックの上下に燃料ガスを
供給するガスヘツダを備えた電池モジュールと、該電池
モジュールの積層面に電気的絶縁のための絶縁板が介在
されている燃料電池において、前記絶縁板は絶縁板専用
治具の支持板面上に載置されており、該専用治具はその
内部に一本以上のガス配管を内蔵し、該ガス配管および
前記支持板面には、該支持板面上に載置された絶縁板に
酸素含有ガスを均一に供給できる多数の給気孔が設けら
れており、かつ、前記ガス配管は外部の酸素含有ガス供
給管に接続可能に構成されていることを特徴とする燃料
電池にある。
たセルブロックと、該セルブロックの上下に燃料ガスを
供給するガスヘツダを備えた電池モジュールと、該電池
モジュールの積層面に電気的絶縁のための絶縁板が介在
されている燃料電池において、前記絶縁板は絶縁板専用
治具の支持板面上に載置されており、該専用治具はその
内部に一本以上のガス配管を内蔵し、該ガス配管および
前記支持板面には、該支持板面上に載置された絶縁板に
酸素含有ガスを均一に供給できる多数の給気孔が設けら
れており、かつ、前記ガス配管は外部の酸素含有ガス供
給管に接続可能に構成されていることを特徴とする燃料
電池にある。
【００１０】〔２〕 前記ガス配管および前記支持板面
に設けられた給気孔は、絶縁板に酸素含有ガスを均一供
給できるよう多数の給気孔が均一に配置されている前記
の燃料電池にある。
に設けられた給気孔は、絶縁板に酸素含有ガスを均一供
給できるよう多数の給気孔が均一に配置されている前記
の燃料電池にある。
【００１１】〔３〕 前記ガス配管と前記酸素含有ガス
供給管とが、着脱自在に構成され、かつ、両者の間にガ
ス開閉弁を設けた前記の燃料電池にある。
供給管とが、着脱自在に構成され、かつ、両者の間にガ
ス開閉弁を設けた前記の燃料電池にある。
【００１２】〔４〕 前記絶縁板の絶縁抵抗が所定の値
より低い場合、前記ガス配管に接続した外部の酸素含有
ガス供給管から酸素含有ガスを供給し、燃料電池の実機
運転に伴なう加熱によって前記絶縁板中のバインダを燃
焼させる前記の燃料電池にある。
より低い場合、前記ガス配管に接続した外部の酸素含有
ガス供給管から酸素含有ガスを供給し、燃料電池の実機
運転に伴なう加熱によって前記絶縁板中のバインダを燃
焼させる前記の燃料電池にある。
【００１３】本発明の専用治具上に絶縁板を載せ、これ
を外部焼成装置で脱バインダした後、絶縁板上面をカバ
ーで覆い、該カバーと専用治具とをクランプ等で固定す
ることで絶縁板の形状を安定維持することができる。こ
れによって移動，保管等が容易となり、電池スタック組
立時に前記カバーを外して所定の位置に載置し、専用治
具の支持板面に設けたガス供給管へ外部配管を接続する
よう構成した。これにより、必要に応じて外部より脱バ
インダのための酸素含有ガスを供給し加熱することで、
絶縁板の絶縁抵抗を所定の値以上にすることができる。
を外部焼成装置で脱バインダした後、絶縁板上面をカバ
ーで覆い、該カバーと専用治具とをクランプ等で固定す
ることで絶縁板の形状を安定維持することができる。こ
れによって移動，保管等が容易となり、電池スタック組
立時に前記カバーを外して所定の位置に載置し、専用治
具の支持板面に設けたガス供給管へ外部配管を接続する
よう構成した。これにより、必要に応じて外部より脱バ
インダのための酸素含有ガスを供給し加熱することで、
絶縁板の絶縁抵抗を所定の値以上にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１〜図６に基
づき説明する。図１は本発明の絶縁板を載せる専用治具
の構造図である。絶縁板専用治具１の側面には、吊り上
げ用の吊り上げ座２が付いている。また、絶縁板専用治
具１の側面には、ガス供給用配管３が設けられており、
絶縁板専用治具１の内部に設けたガス散布用配管４に接
続されている。
づき説明する。図１は本発明の絶縁板を載せる専用治具
の構造図である。絶縁板専用治具１の側面には、吊り上
げ用の吊り上げ座２が付いている。また、絶縁板専用治
具１の側面には、ガス供給用配管３が設けられており、
絶縁板専用治具１の内部に設けたガス散布用配管４に接
続されている。
【００１５】ガス供給用配管３から導入される酸素含有
ガスは、絶縁板専用治具１の上面全域から噴出可能に複
数のガス散布配管４群に接続され、該ガス配管群には絶
縁板専用治具の上面に対向する側にガス散布孔５が複数
穿けてある。
ガスは、絶縁板専用治具１の上面全域から噴出可能に複
数のガス散布配管４群に接続され、該ガス配管群には絶
縁板専用治具の上面に対向する側にガス散布孔５が複数
穿けてある。
【００１６】さらに、このガス散布用配管４の上には、
絶縁板を載せるための絶縁板支持板６を有する。この絶
縁板支持板６には、ガス散布用配管４から噴出されたガ
スを通すための支持板散布孔７が多数設けられている。
絶縁板を載せるための絶縁板支持板６を有する。この絶
縁板支持板６には、ガス散布用配管４から噴出されたガ
スを通すための支持板散布孔７が多数設けられている。
【００１７】上記の支持板散布孔７としては、例えば、
直径３ｍｍφ程度の孔を５ｍｍピッチで穿けたパンチン
グメタルを使用することで、その目的を達成することが
できる。なお、ガス散布用配管４としては、図２に示す
ように一本でも、あるいは、図３に示すように２本以上
で構成してもよい。
直径３ｍｍφ程度の孔を５ｍｍピッチで穿けたパンチン
グメタルを使用することで、その目的を達成することが
できる。なお、ガス散布用配管４としては、図２に示す
ように一本でも、あるいは、図３に示すように２本以上
で構成してもよい。
【００１８】図４は本発明のスタック全体構造の一例を
示す模式図である。また、図５は絶縁板の積層部を拡大
した模式図である。
示す模式図である。また、図５は絶縁板の積層部を拡大
した模式図である。
【００１９】まず、図５に示すように絶縁板専用治具１
上に、バインダを含む未燃焼の絶縁板１４を載せ、外部
の焼成装置（図示省略）内の酸素含有ガス雰囲気中で脱
バインダ可能な温度で加熱して脱バインダを行なう。
上に、バインダを含む未燃焼の絶縁板１４を載せ、外部
の焼成装置（図示省略）内の酸素含有ガス雰囲気中で脱
バインダ可能な温度で加熱して脱バインダを行なう。
【００２０】次に、焼成装置内で室温まで冷却後、焼成
装置から取り出し、図６に示すように、絶縁板１４側を
カバー１５で覆う。カバー１５と絶縁板専用治具１とを
クランプ１６等で挟み、固定する。
装置から取り出し、図６に示すように、絶縁板１４側を
カバー１５で覆う。カバー１５と絶縁板専用治具１とを
クランプ１６等で挟み、固定する。
【００２１】このようにカバー１５と絶縁板専用治具１
とで固定一体化したものは、電池スタックに組み込まれ
るまでこの状態で保管する。これによって、脱バインダ
された絶縁板１４の形状を崩すことなく、通常のスタッ
ク積層部品と同様の取り扱いが可能となる。
とで固定一体化したものは、電池スタックに組み込まれ
るまでこの状態で保管する。これによって、脱バインダ
された絶縁板１４の形状を崩すことなく、通常のスタッ
ク積層部品と同様の取り扱いが可能となる。
【００２２】その後、現地等で電池スタックへ絶縁板を
組み込む段階でカバー１５を外し、絶縁板１４が載置さ
れた絶縁板専用治具１を、スタックの計画積層位置に設
置する。なお、絶縁板１４上に積層されるスタック組立
部品は、カバー１５を外した絶縁板１４上に直接載せて
行くことで、スタック全体が組み立てられる。
組み込む段階でカバー１５を外し、絶縁板１４が載置さ
れた絶縁板専用治具１を、スタックの計画積層位置に設
置する。なお、絶縁板１４上に積層されるスタック組立
部品は、カバー１５を外した絶縁板１４上に直接載せて
行くことで、スタック全体が組み立てられる。
【００２３】スタック全体の組み立てが終了したら、締
付具９を取り付け、さらに、絶縁板専用治具１の側面に
設けたガス供給用配管３に外部配管８（図４，５参照）
を接続する。上記の組み立て終了後のスタックは圧力容
器１３内に収納され実運転に入る。
付具９を取り付け、さらに、絶縁板専用治具１の側面に
設けたガス供給用配管３に外部配管８（図４，５参照）
を接続する。上記の組み立て終了後のスタックは圧力容
器１３内に収納され実運転に入る。
【００２４】燃料電池の実運転による昇温後に、上記絶
縁板１４の絶縁抵抗が所定の値よりも低い場合には、前
記の外部配管８からガス供給配管３へ酸素含有ガスを供
給する。これにより、絶縁板下面に酸素含有ガスが均一
噴出し、再度、炭化物質を燃焼させて脱バインダするこ
とで、絶縁抵抗を回復させることができる。
縁板１４の絶縁抵抗が所定の値よりも低い場合には、前
記の外部配管８からガス供給配管３へ酸素含有ガスを供
給する。これにより、絶縁板下面に酸素含有ガスが均一
噴出し、再度、炭化物質を燃焼させて脱バインダするこ
とで、絶縁抵抗を回復させることができる。
【００２５】なお、上記外部配管８またはガス供給配管
３のいずれか一方に、ガス開閉弁を設けることで、脱バ
インダの必要が無い場合には、酸素含有ガスの供給を遮
断することができる。
３のいずれか一方に、ガス開閉弁を設けることで、脱バ
インダの必要が無い場合には、酸素含有ガスの供給を遮
断することができる。
【００２６】さらにまた、上記両配管を互いに着脱自在
に構成することで、電池の取扱性を向上することができ
る。
に構成することで、電池の取扱性を向上することができ
る。
【００２７】また、供給する酸素含有ガスの濃度と流量
の程度を調節することにより、電池アノードの酸化を最
小限にすることが可能で、長寿命の燃料電池を得ること
ができる。
の程度を調節することにより、電池アノードの酸化を最
小限にすることが可能で、長寿命の燃料電池を得ること
ができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、燃料電池の運転開始後
にスタック積層面の前記絶縁板１４の絶縁抵抗が所定値
よりも低いことが分かっても、その運転を停止すること
なく絶縁抵抗を回復させることができる。従って、上記
絶縁板のバインダの炭化に基づく絶縁短絡の無い、高信
頼性の燃料電池を提供することができる。
にスタック積層面の前記絶縁板１４の絶縁抵抗が所定値
よりも低いことが分かっても、その運転を停止すること
なく絶縁抵抗を回復させることができる。従って、上記
絶縁板のバインダの炭化に基づく絶縁短絡の無い、高信
頼性の燃料電池を提供することができる。
【図１】本発明の絶縁板専用治具の構造の一例を示す模
式斜視図である。
式斜視図である。
【図２】本発明の絶縁板専用治具内のガス散布用配管の
構造の一例を示す模式図である。
構造の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の絶縁板専用治具内のガス散布用配管の
構造の他の一例を示す模式図である。
構造の他の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の燃料電池スタックの全体構造の一例を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図５】本発明の絶縁板の積層部を拡大した模式図であ
る。
る。
【図６】本発明の絶縁板専用治具の保管時の状態を示す
模式斜視図である。
模式斜視図である。
【図７】従来の燃料電池スタックの全体構造の一例を示
す模式図である。
す模式図である。
１…絶縁板専用治具、２…吊り上げ座、３…ガス供給用
配管、４…ガス散布用配管、５…ガス配管散布孔、６…
絶縁板支持板、７…支持板散布孔、８…外部配管、９…
締付具、１０…保温、１１…ヒータ板、１２…電池モジ
ュール、１３…圧力容器、１４…絶縁板、１５…カバ
ー、１６…クランプ。
配管、４…ガス散布用配管、５…ガス配管散布孔、６…
絶縁板支持板、７…支持板散布孔、８…外部配管、９…
締付具、１０…保温、１１…ヒータ板、１２…電池モジ
ュール、１３…圧力容器、１４…絶縁板、１５…カバ
ー、１６…クランプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 将人 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA05 CC06 CX06 CX10 EE11 5H027 AA05 KK51
Claims (4)
- 【請求項１】 単セルを複数個積層して構成されたセル
ブロックと、該セルブロックの上下に燃料ガスを供給す
るガスヘツダを備えた電池モジュールと、該電池モジュ
ールの積層面に電気的絶縁のための絶縁板が介在されて
いる燃料電池において、 前記絶縁板は絶縁板専用治具の支持板面上に載置されて
おり、該専用治具はその内部に一本以上のガス配管を内
蔵し、該ガス配管および前記支持板面には、該支持板面
上に載置された絶縁板に酸素含有ガスを均一に供給でき
る多数の給気孔が設けられており、かつ、前記ガス配管
は外部の酸素含有ガス供給管に接続可能に構成されてい
ることを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】 前記ガス配管および前記支持板面に設け
られた給気孔は、絶縁板に酸素含有ガスを均一供給でき
るよう多数の給気孔が均一に配置されている請求項１に
記載の燃料電池。 - 【請求項３】 前記ガス配管と前記酸素含有ガス供給管
とが、着脱自在に構成され、かつ、両者の間にガス開閉
弁を設けた請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項４】 前記絶縁板の絶縁抵抗が所定の値より低
い場合、前記ガス配管に接続した外部の酸素含有ガス供
給管から酸素含有ガスを供給し、燃料電池の実機運転に
伴なう加熱によって前記絶縁板中のバインダを燃焼させ
る請求項１，２または３に記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000006315A JP3310252B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000006315A JP3310252B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001196089A true JP2001196089A (ja) | 2001-07-19 |
| JP3310252B2 JP3310252B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=18534863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000006315A Expired - Fee Related JP3310252B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310252B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009087863A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
-
2000
- 2000-01-12 JP JP2000006315A patent/JP3310252B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009087863A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3310252B2 (ja) | 2002-08-05 |
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