JP2005190858A - Fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell, wherein fuel gas and oxidizer gas can be supplied, and the fuel gas including generated water and the oxidizer gas can be exhausted, without causing nonconformities, even if a stack is rotated. <P>SOLUTION: This fuel cell has a rotating shaft 21, extending in the laminated direction of cells at the cell center part in the direction of the cell face, and a fuel cell stack 12 is made rotatable, together with the rotation shaft. In this fuel cell 10, a passage 23 for supplying the fuel gas to the cells and a passage 22 for supplying the oxidizer gas to the cells are provided in the rotating shaft 21. In addition, a fuel cell in which an exhaust outlet 27 for exhausting the fuel gas from the cells and an exhaust outlet 28 for exhausting the oxidizer gas from the cells are provided on the faces of the fuel cell stack 12 in mutually different directions is included. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、回転式スタックを備えた燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell having a rotary stack.

特開2002−208423号公報は、セル面内方向のセル中央部にセル積層方向に延びる回転軸を有し該回転軸とともに燃料電池スタックが回転可能とされた燃料電池を開示している。そこでは、フラッディングが起きたかあるいは起きやすい運転条件になった時に、燃料電池スタックを回転軸と一体に回転させ、ガス流路を閉塞させようとする生成水に遠心力を作用させて、ガス流路からの水の排出を促している。
特開2002−208423号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-208423 discloses a fuel cell having a rotating shaft extending in the cell stacking direction at a cell central portion in the cell in-plane direction and a fuel cell stack being rotatable with the rotating shaft. There, when flooding occurs or when operating conditions are likely to occur, the fuel cell stack is rotated integrally with the rotating shaft, and centrifugal force is applied to the generated water that attempts to close the gas flow path. It encourages the discharge of water from the road.
JP 2002-208423 A

しかし、従来のスタック回転式の燃料電池には、単にホースや電線を回転スタックに接続したのではスタックに巻きついてしまうので、
(イ)回転する燃料電池スタックに、燃料ガス、酸化剤ガスを如何に供給し、かつ生成水も含めて燃料ガス、酸化剤ガスを如何に排出するか、
(ロ)回転する燃料電池スタックから如何に発電電力を取り出すか、
等の課題が存在しており、解決が望まれる。
However, in a conventional stack rotating fuel cell, simply connecting a hose or electric wire to the rotating stack will wrap around the stack,
(A) How to supply fuel gas and oxidant gas to the rotating fuel cell stack, and how to discharge fuel gas and oxidant gas including generated water,
(B) How to extract the generated power from the rotating fuel cell stack,
There is a problem such as, and a solution is desired.

本発明の第1の目的は、スタックを回転させても、不具合を発生することなく、燃料ガス、酸化剤ガスを供給でき、また生成水も含めて燃料ガス、酸化剤ガスを排出できる燃料電池を提供することにある。
本発明の第2の目的は、上記第1の目的を達成できるとともに、スタックを回転させても、不具合を発生することなく、発電電力を取り出すことができる燃料電池を提供することにある。
A first object of the present invention is to provide a fuel cell capable of supplying fuel gas and oxidant gas without causing problems even when the stack is rotated, and discharging fuel gas and oxidant gas including generated water. Is to provide.
A second object of the present invention is to provide a fuel cell capable of achieving the first object and capable of taking out generated power without causing any trouble even when the stack is rotated.

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1)セル面内方向のセル中央部にセル積層方向に延びる回転軸を有し該回転軸とともに燃料電池スタックが回転可能とされた燃料電池であって、燃料ガスのセルへの供給通路と酸化剤ガスのセルへの供給通路を前記回転軸内に設けた燃料電池。
(2)前記回転軸内の燃料ガスのセルへの供給通路と酸化剤ガスのセルへの供給通路は、前記回転軸内で分離壁で互いに分離されている(1)記載の燃料電池。
(3)燃料ガスのセルからの排出口と酸化剤ガスのセルからの排出口を、燃料電池スタックの互いに異なる向きの面に設けた(1)記載の燃料電池。
(4)前記燃料ガスのセルからの排出口は前記回転軸が延びる方向とほぼ平行であり、前記酸化剤ガスのセルからの排出口は前記回転軸が延びる方向とほぼ垂直である(3)記載の燃料電池。
(5)回転可能な前記燃料電池スタックを包囲する固定のケーシングを備え、該ケーシングに、前記燃料ガスのセルからの排出口から排出された燃料ガスを前記ケーシングの外部に導く燃料ガス出口が形成されているとともに、前記酸化剤ガスのセルからの排出口から排出された酸化剤ガスを前記ケーシングの外部に導く酸化剤ガス出口が形成されている(3)記載の燃料電池。
(6)前記燃料電池スタックのセル積層方向両端に燃料電池スタックと共に回転可能な締め付け板を有し、一端の締め付け板は陽極で他端の締め付け板は陰極であり、陽極と陰極の一方を固定のアースに相対回転可能に導通するとともに、陽極と陰極の他方を固定の電力取り出し手段に相対回転可能に導通した(1)記載の燃料電池。
(7)前記陽極と陰極の他方が前記回転軸の一部に導通しており、前記電力取り出し手段が該回転軸の一部に摺動接触する摺動部を有する(6)記載の燃料電池。
(8)セル面内方向のセル中央部にセル積層方向に延びる回転軸を有し該回転軸とともに燃料電池スタックが回転可能とされた燃料電池であって、燃料ガスのセルからの排出口と酸化剤ガスのセルからの排出口を、燃料電池スタックの互いに異なる向きの面に設けた燃料電池。
(9)前記燃料ガスのセルからの排出口は前記回転軸が延びる方向とほぼ平行であり、前記酸化剤ガスのセルからの排出口は前記回転軸が延びる方向とほぼ垂直である(8)記載の燃料電池。
(10)回転可能な前記燃料電池スタックを包囲する固定のケーシングを備え、該ケーシングに、前記燃料ガスのセルからの排出口から排出された燃料ガスを前記ケーシングの外部に導く燃料ガス出口が形成されているとともに、前記酸化剤ガスのセルからの排出口から排出された酸化剤ガスを前記ケーシングの外部に導く酸化剤ガス出口が形成されている(8)記載の燃料電池。
(11)セル面内方向のセル中央部にセル積層方向に延びる回転軸を有し該回転軸とともに燃料電池スタックが回転可能とされた燃料電池であって、前記燃料電池スタックのセル積層方向両端に燃料電池スタックと共に回転可能な締め付け板を有し、一端の締め付け板は陽極で他端の締め付け板は陰極であり、陽極と陰極の一方を固定のアースに相対回転可能に導通するとともに、陽極と陰極の他方を固定の電力取り出し手段に相対回転可能に導通した燃料電池。
(12)前記陽極と陰極の他方が前記回転軸の一部に導通しており、前記電力取り出し手段が該回転軸の一部に摺動接触する摺動部を有する(11)記載の燃料電池。
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) A fuel cell having a rotating shaft extending in the cell stacking direction at the center of the cell in the cell in-plane direction, and the fuel cell stack being rotatable with the rotating shaft, and a fuel gas supply passage to the cell; The fuel cell which provided the supply path to the cell of oxidizing gas in the said rotating shaft.
(2) The fuel cell according to (1), wherein the fuel gas supply passage to the cell and the oxidant gas supply passage to the cell are separated from each other by a separation wall in the rotation shaft.
(3) The fuel cell according to (1), wherein an outlet from the fuel gas cell and an outlet from the oxidant gas cell are provided on surfaces of the fuel cell stack in different directions.
(4) The outlet of the fuel gas from the cell is substantially parallel to the direction in which the rotating shaft extends, and the outlet of the oxidant gas from the cell is substantially perpendicular to the direction in which the rotating shaft extends (3) The fuel cell as described.
(5) A fixed casing surrounding the rotatable fuel cell stack is provided, and a fuel gas outlet for guiding the fuel gas discharged from the discharge port of the fuel gas to the outside of the casing is formed in the casing. The fuel cell according to (3), wherein an oxidant gas outlet for guiding the oxidant gas discharged from the discharge port of the oxidant gas from the cell to the outside of the casing is formed.
(6) The fuel cell stack has clamping plates that can be rotated together with the fuel cell stack at both ends of the cell stacking direction, the clamping plate at one end is an anode, the clamping plate at the other end is a cathode, and one of the anode and the cathode is fixed. The fuel cell according to (1), wherein the other of the anode and the cathode is electrically connected to the fixed power extraction means so as to be relatively rotatable.
(7) The fuel cell according to (6), wherein the other of the anode and the cathode is electrically connected to a part of the rotating shaft, and the power take-out means has a sliding portion that is in sliding contact with a part of the rotating shaft. .
(8) A fuel cell having a rotating shaft extending in the cell stacking direction at the center of the cell in the cell in-plane direction, and the fuel cell stack being rotatable with the rotating shaft, and a discharge port of fuel gas from the cell; A fuel cell in which exhaust ports from cells of oxidant gas are provided on surfaces of the fuel cell stack in different directions.
(9) The discharge port of the fuel gas from the cell is substantially parallel to the direction in which the rotation axis extends, and the discharge port from the cell of the oxidant gas is substantially perpendicular to the direction in which the rotation axis extends (8). The fuel cell as described.
(10) A fixed casing surrounding the rotatable fuel cell stack is provided, and a fuel gas outlet for guiding the fuel gas discharged from the discharge port of the fuel gas to the outside of the casing is formed in the casing. The fuel cell according to (8), wherein an oxidant gas outlet for guiding the oxidant gas discharged from the discharge port of the oxidant gas from the cell to the outside of the casing is formed.
(11) A fuel cell having a rotation axis extending in the cell stacking direction at a cell central portion in a cell in-plane direction, and the fuel cell stack being rotatable together with the rotation shaft, wherein both ends of the fuel cell stack in the cell stacking direction A clamping plate that can be rotated together with the fuel cell stack, the clamping plate at one end is an anode and the clamping plate at the other end is a cathode, and one of the anode and the cathode is electrically connected to a fixed ground so as to be relatively rotatable, and the anode A fuel cell in which the other of the cathode and the cathode is connected to a fixed power extraction means so as to be relatively rotatable.
(12) The fuel cell according to (11), wherein the other of the anode and the cathode is electrically connected to a part of the rotating shaft, and the power take-out means has a sliding portion that is in sliding contact with a part of the rotating shaft. .

上記(1)の燃料電池によれば、燃料ガスのセルへの供給通路と酸化剤ガスのセルへの供給通路を共に前記回転軸内に設けたので、セル面内の酸化剤ガス通路のみでなく燃料ガス通路内の水分も、水に働く遠心力で半径方向外方に移動させることができ、排出を促進できる。また、回転軸内の燃料ガス供給通路への燃料ガスの供給も回転軸内の酸化剤ガス供給通路への酸化剤ガスの供給も、回転軸芯まわりに回転する回転軸内のガス供給通路へのガスの供給であるから、回転軸を軸受けを介して支持する固定の軸受支持部材からガスを供給することができる。軸受支持部材に設けたガス供給口が回転軸とともに回転することがなく、ホース等の回転軸への絡まりを生じることなく、ガスを供給できる。
上記(2)の燃料電池によれば、回転軸内の燃料ガスのセルへの供給通路と酸化剤ガスのセルへの供給通路は、回転軸内で分離壁で互いに分離されているので、燃料ガスと酸化剤ガスのそれぞれの供給通路を互いに独立とすることができ、燃料ガスと酸化剤ガスの混じり合いを防止できる。
According to the fuel cell of the above (1), since both the supply passage to the fuel gas cell and the supply passage to the oxidant gas cell are provided in the rotating shaft, only the oxidant gas passage in the cell surface is provided. In addition, the moisture in the fuel gas passage can be moved radially outward by the centrifugal force acting on the water, and the discharge can be promoted. Further, the supply of the fuel gas to the fuel gas supply passage in the rotation shaft and the supply of the oxidant gas to the oxidant gas supply passage in the rotation shaft are both performed to the gas supply passage in the rotation shaft rotating around the rotation shaft core. Therefore, the gas can be supplied from a fixed bearing support member that supports the rotating shaft via a bearing. The gas supply port provided in the bearing support member does not rotate with the rotating shaft, and gas can be supplied without causing entanglement with the rotating shaft such as a hose.
According to the fuel cell of the above (2), the fuel gas supply passage to the cell and the oxidant gas supply passage to the cell in the rotating shaft are separated from each other by the separation wall in the rotating shaft. The supply passages for the gas and the oxidant gas can be made independent of each other, and mixing of the fuel gas and the oxidant gas can be prevented.

上記(3)、(8)の燃料電池によれば、燃料ガスのセルからの排出口と酸化剤ガスのセルからの排出口を、燃料電池スタックの互いに異なる向きの面に設けたので、燃料電池スタックから排出される燃料ガスと酸化剤ガスとの混じり合いを防止する構造をとることが容易となる。
上記(4)、(9)の燃料電池によれば、燃料ガスのセルからの排出口は回転軸が延びる方向とほぼ平行であり、酸化剤ガスのセルからの排出口は回転軸が延びる方向とほぼ垂直であるので、生成水の量が多い酸化剤ガス流路を半径方向外方に開放させることができ、生成水による酸化剤ガス流路の閉塞を効果的に抑制できる。
上記(5)、(10)の燃料電池によれば、燃料電池スタックを包囲する固定のケーシングに、燃料ガスのセルからの排出口から排出された燃料ガスをケーシングの外部に導く燃料ガス出口と、酸化剤ガスのセルからの排出口から排出された酸化剤ガスをケーシングの外部に導く酸化剤ガス出口とを形成したので、ガス出口を固定とすることができ、ホース等の燃料電池スタックへの絡まりを生じることなく、ガスを排出できる。
According to the fuel cells of the above (3) and (8), since the exhaust port from the fuel gas cell and the exhaust port from the oxidant gas cell are provided on the surfaces of the fuel cell stack in different directions, It becomes easy to adopt a structure that prevents mixing of the fuel gas discharged from the battery stack and the oxidant gas.
According to the fuel cells of the above (4) and (9), the discharge port from the fuel gas cell is substantially parallel to the direction in which the rotation axis extends, and the discharge port from the oxidant gas cell extends in the direction in which the rotation shaft extends. Therefore, the oxidant gas flow path with a large amount of generated water can be opened outward in the radial direction, and blockage of the oxidant gas flow path by the generated water can be effectively suppressed.
According to the fuel cells of the above (5) and (10), the fuel gas outlet for guiding the fuel gas discharged from the discharge port of the fuel gas to the outside of the casing is fixed to the fixed casing surrounding the fuel cell stack. Since the oxidant gas outlet that guides the oxidant gas discharged from the discharge port of the oxidant gas to the outside of the casing is formed, the gas outlet can be fixed to the fuel cell stack such as a hose. Gas can be discharged without causing entanglement.

上記(6)、(11)の燃料電池によれば、燃料電池スタックのセル積層方向両端に燃料電池スタックと共に回転可能な締め付け板を有し、一端の締め付け板は陽極で他端の締め付け板は陰極であり、陽極と陰極の一方を固定のアースに相対回転可能に導通するとともに、陽極と陰極の他方を固定の電力取り出し手段に相対回転可能に導通したので、燃料電池スタックが回転しても、アースと電力取り出し手段が固定のため、電線のスタックへの巻きつきなどを生じることなく、燃料電池の電力を取り出すことができる。
上記(7)、(12)の燃料電池によれば、陽極と陰極の他方が回転軸の一部に導通しており、電力取り出し手段が該回転軸の一部に摺動接触する摺動部を有するので、陽極と陰極の他方が回転しても、回転軸と摺動部の摺動接触で電力を取り出すことができる。
According to the fuel cells of (6) and (11) above, there are clamping plates that can rotate together with the fuel cell stack at both ends in the cell stacking direction of the fuel cell stack, the clamping plate at one end is the anode, and the clamping plate at the other end is Since it is a cathode and one of the anode and the cathode is connected to a fixed ground so as to be relatively rotatable, and the other of the anode and the cathode is connected to a fixed power extraction means so as to be relatively rotatable, even if the fuel cell stack rotates Since the ground and the power take-out means are fixed, the power of the fuel cell can be taken out without causing the wire to wrap around the stack.
According to the fuel cells of the above (7) and (12), the other of the anode and the cathode is electrically connected to a part of the rotating shaft, and the sliding portion where the power extraction means slides and contacts the part of the rotating shaft. Therefore, even if the other of the anode and the cathode rotates, power can be taken out by sliding contact between the rotating shaft and the sliding portion.

以下に、本発明の燃料電池を図1〜図5を参照して説明する。
図1〜図3は本発明の燃料電池10を示し、図4、図5は本発明の燃料電池を評価する試験装置を示している。図4、図5の装置の一部を、本発明の燃料電池10の一部に利用してもよい。図1〜図3の装置と図4、図5の装置で対応する部分には、互いに同じ符号を付してある。
Below, the fuel cell of this invention is demonstrated with reference to FIGS.
1 to 3 show a fuel cell 10 of the present invention, and FIGS. 4 and 5 show a test apparatus for evaluating the fuel cell of the present invention. A part of the apparatus shown in FIGS. 4 and 5 may be used as a part of the fuel cell 10 of the present invention. Parts corresponding to those in the apparatus of FIGS. 1 to 3 and the apparatuses of FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals.

本発明の燃料電池10は、積層型の固体高分子電解質型燃料電池である。該燃料電池10は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。本発明の燃料電池10は、図1〜図5に示すように、回転可能とされた単位燃料電池(セル)11を積層した燃料電池スタック12と、燃料電池スタック12を回転させる駆動装置13を有する。
燃料電池10は、セル積層方向をほぼ水平状態にして配置されることが望ましい。ただし、セル積層方向を水平方向以外としてもよい。
The fuel cell 10 of the present invention is a stacked solid polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell 10 is mounted on, for example, a fuel cell vehicle. However, it may be used other than an automobile. As shown in FIGS. 1 to 5, the fuel cell 10 of the present invention includes a fuel cell stack 12 in which unit fuel cells (cells) 11 that can be rotated are stacked, and a drive device 13 that rotates the fuel cell stack 12. Have.
The fuel cell 10 is desirably arranged with the cell stacking direction being substantially horizontal. However, the cell stacking direction may be other than the horizontal direction.

単位燃料電池11は、膜−電極アッセンブリ14(Membrane-Electrode Assembly 、MEAともいう)とセパレータ15を重ねたものから構成される。MEA14は電解質膜16と電解質膜の一面に形成されたアノード17と電解質膜の他面に形成されたカソード18とからなる。MEA14とセパレータ15との間に拡散層を挿入してもよい。MEA14のアノード側に配置されるセパレータ15にはアノード17に燃料ガス(たとえば、水素)を供給する燃料ガス流路19が形成され、MEA14のカソード側に配置されるセパレータ15にはカソード18に酸化剤ガス(たとえば、酸素を含むガス、たとえばエア)を供給する酸化剤ガス流路20が形成される。
図2、図3では、ガス流路19、20はセパレータ15に形成された多数の突起間のガス流路からなる。ガス流路19、20は多数の溝などから構成されてもよい。
The unit fuel cell 11 is composed of a membrane-electrode assembly 14 (also referred to as Membrane-Electrode Assembly, MEA) and a separator 15 stacked together. The MEA 14 includes an electrolyte membrane 16, an anode 17 formed on one surface of the electrolyte membrane, and a cathode 18 formed on the other surface of the electrolyte membrane. A diffusion layer may be inserted between the MEA 14 and the separator 15. A separator 15 disposed on the anode side of the MEA 14 is provided with a fuel gas passage 19 for supplying fuel gas (for example, hydrogen) to the anode 17, and the separator 15 disposed on the cathode side of the MEA 14 is oxidized on the cathode 18. An oxidant gas flow path 20 for supplying an agent gas (for example, a gas containing oxygen, such as air) is formed.
2 and 3, the gas flow paths 19 and 20 are gas flow paths between a large number of protrusions formed in the separator 15. The gas flow paths 19 and 20 may be composed of a large number of grooves.

アノード17側で、水素を水素イオン(プロトン)と電子にする電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード18側で酸素と水素イオンおよび電子(アノードで生成した電子が外部回路を通してくる、または隣りのセルのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる)から水を生成するつぎの反応が行われる。
アノード側:H2 →2H+ +2e-
カソード側:2H+ +2e- +(1/2)O2 →H2
生成水はおもに酸化剤ガス流路20で形成され、ガス流で下流への流れるので、酸化剤ガス流路20の下流側ほど水分は多い。水分は電解質膜を通してカソード側からアノード側にも移行するので、燃料ガス流路19にもある程度水分は存在する。過剰の水分は、ガスの電極への供給を阻害するので、ガス流路、とくに酸化剤ガス流路20から水分が適切に排出されることが必要である。
On the anode 17 side, an ionization reaction is performed to convert hydrogen into hydrogen ions (protons) and electrons. The hydrogen ions move to the cathode side through the electrolyte membrane, and oxygen, hydrogen ions, and electrons (generated at the anode on the cathode 18 side). The next reaction is to produce water from electrons coming through an external circuit or electrons produced at the anode of the adjacent cell coming through the separator.
Anode side: H 2 → 2H + + 2e
Cathode side: 2H + + 2e + (1/2) O 2 → H 2 O
The generated water is mainly formed in the oxidant gas flow path 20 and flows downstream in the gas flow, so that the water content is higher on the downstream side of the oxidant gas flow path 20. Since moisture moves from the cathode side to the anode side through the electrolyte membrane, some moisture is also present in the fuel gas channel 19. Excess water hinders the supply of gas to the electrode, so it is necessary that water be appropriately discharged from the gas flow path, particularly the oxidant gas flow path 20.

燃料電池10は、セル面内方向のセル中央部にセル積層方向に延びる回転軸21を有し、回転軸21とともに燃料電池スタック12が回転可能とされている。回転式の燃料電池スタック12は駆動装置13によって、回転軸21とともに、回転軸21の回転軸芯まわりに回転される。この回転により、ガス流路19、20にある水分に遠心力が作用し、水分はガス流のみでなく、遠心力によっても外周側に移動され、セルから排出される。
燃料電池10は、燃料ガスのセル11への供給通路22(燃料ガス供給通路)と、酸化剤ガスのセル11への供給通路23(酸化剤ガス供給通路)と、燃料ガスの排出通路24(燃料ガス排出通路)と、酸化剤ガスの排出通路25(酸化剤ガス排出通路)を有する。
遠心力による水分の排出が効果的に行われるようにするために、セル11へのガスの流入は、燃料ガス、酸化剤ガスとも、セル11の内周側で行われ、セル11からのガス、水分の排出は、燃料ガス、酸化剤ガスとも、セル11の外周側で行われる。
The fuel cell 10 has a rotating shaft 21 extending in the cell stacking direction at the center of the cell in the cell plane direction, and the fuel cell stack 12 can rotate together with the rotating shaft 21. The rotary fuel cell stack 12 is rotated around the rotation axis of the rotation shaft 21 together with the rotation shaft 21 by the driving device 13. By this rotation, centrifugal force acts on the water in the gas flow paths 19 and 20, and the water is moved to the outer peripheral side not only by the gas flow but also by the centrifugal force and is discharged from the cell.
The fuel cell 10 includes a fuel gas supply passage 22 to the cell 11 (fuel gas supply passage), an oxidant gas supply passage 23 to the cell 11 (oxidant gas supply passage), and a fuel gas discharge passage 24 ( A fuel gas discharge passage) and an oxidant gas discharge passage 25 (oxidant gas discharge passage).
In order to effectively drain water by centrifugal force, the gas is introduced into the cell 11 on the inner peripheral side of the cell 11 for both the fuel gas and the oxidant gas. The water is discharged on the outer peripheral side of the cell 11 for both the fuel gas and the oxidant gas.

燃料ガスのセル11への供給通路22(燃料ガス供給通路)と、酸化剤ガスのセル11への供給通路23(酸化剤ガス供給通路)との両方とも、回転軸21内に設けられている。
回転軸21内の燃料ガスのセルへの供給通路22(燃料ガス供給通路)と酸化剤ガスのセルへの供給通路23(酸化剤ガス供給通路)は、回転軸21内で分離壁26で互いに分離されている。
図3に示すように、燃料ガス流路19の存在するセパレータ面内では、燃料ガス供給通路22からセパレータ面内燃料ガス流路19へのガス流通部にはシール壁が無いが、酸化剤ガス供給通路23とセパレータ面内燃料ガス流路19との間にはシール壁57がある。
図2に示すように、酸化剤ガス流路20の存在するセパレータ面内では、酸化剤ガス供給通路23からセパレータ面内酸化剤ガス流路20へのガス流通部にはシール壁が無いが、燃料ガス供給通路22とセパレータ面内酸化剤ガス流路20との間にはシール壁56がある。
燃料ガス供給通路22への燃料ガスの供給方向と、酸化剤ガス供給通路23への酸化剤ガスの供給方向は、回転軸21の軸方向において、互いに反対方向であり、回転軸21の互いに反対側から供給される。
図2、図3の構造においては、燃料ガス供給通路22と酸化剤ガス供給通路23とは、分離壁26部位で、絶縁材55により、互いから電気的に絶縁されている。
Both the fuel gas supply passage 22 (fuel gas supply passage) to the cell 11 and the oxidant gas supply passage 23 (oxidant gas supply passage) to the cell 11 are provided in the rotary shaft 21. .
The fuel gas supply passage 22 (fuel gas supply passage) and the oxidant gas supply passage 23 (oxidant gas supply passage) in the rotary shaft 21 are mutually separated by a separation wall 26 in the rotary shaft 21. It is separated.
As shown in FIG. 3, in the separator surface where the fuel gas channel 19 exists, there is no seal wall in the gas flow part from the fuel gas supply passage 22 to the fuel gas channel 19 in the separator surface. There is a seal wall 57 between the supply passage 23 and the separator in-plane fuel gas passage 19.
As shown in FIG. 2, in the separator surface where the oxidant gas flow channel 20 exists, there is no seal wall in the gas flow part from the oxidant gas supply passage 23 to the separator in-plane oxidant gas flow channel 20, There is a seal wall 56 between the fuel gas supply passage 22 and the separator in-plane oxidant gas passage 20.
The supply direction of the fuel gas to the fuel gas supply passage 22 and the supply direction of the oxidant gas to the oxidant gas supply passage 23 are opposite to each other in the axial direction of the rotary shaft 21 and opposite to each other of the rotary shaft 21. Supplied from the side.
2 and 3, the fuel gas supply passage 22 and the oxidant gas supply passage 23 are electrically insulated from each other by the insulating material 55 at the separation wall 26 site.

燃料ガスのセルからの排出口27と酸化剤ガスのセルからの排出口28は、燃料電池スタック12の互いに異なる向きの面に設けられている。
燃料ガスのセルからの排出口27は回転軸21が延びる方向(セル積層方向)とほぼ平行であり、酸化剤ガスのセルからの排出口28は回転軸21が延びる方向とほぼ垂直である。
これによって、排出口27、28の互いの干渉が避けられ、排出燃料ガスと排出酸化剤ガスの混合が、単純な構成で、たとえば排出口27から燃料ガスが排出される空間29と排出口28から酸化剤ガスが排出される空間30とを、スタック23の締め付け板31で隔てるなどの簡単な構成で、防止される。排出口27、28は、燃料電池スタックとともに回転軸21の軸芯わりに回転する。
図3に示すように、燃料ガスの排出マニホールド53がセル外周部に設けられていて該燃料ガスの排出マニホールド53は回転軸21が延びる方向(セル積層方向)とほぼ平行に延びており、燃料ガスのセルからの排出口27に連通している。セル外周部に流れた燃料ガスは、ガスシール54によってセル外周面から半径方向外側に出ることを阻止され、排出マニホールド53、排出口27を通って、空間29に流出し、空間29から燃料ガス排出通路24へと流れる。
また、図2に示すように、酸化剤ガスは燃料電池スタック12の外周面からそのまま空間30へと流れ、空間30から酸化剤ガス排出通路25へと流出する。
The exhaust port 27 from the fuel gas cell and the exhaust port 28 from the oxidant gas cell are provided on surfaces of the fuel cell stack 12 in different directions.
The outlet 27 from the fuel gas cell is substantially parallel to the direction in which the rotating shaft 21 extends (cell stacking direction), and the outlet 28 from the oxidant gas cell is substantially perpendicular to the direction in which the rotating shaft 21 extends.
Thus, mutual interference between the exhaust ports 27 and 28 is avoided, and mixing of the exhaust fuel gas and the exhaust oxidant gas is simple, for example, the space 29 and the exhaust port 28 where the fuel gas is exhausted from the exhaust port 27. The space 30 from which the oxidant gas is discharged is prevented by a simple configuration such as being separated by the fastening plate 31 of the stack 23. The discharge ports 27 and 28 rotate around the axis of the rotating shaft 21 together with the fuel cell stack.
As shown in FIG. 3, a fuel gas discharge manifold 53 is provided on the outer periphery of the cell, and the fuel gas discharge manifold 53 extends substantially parallel to the direction in which the rotating shaft 21 extends (cell stacking direction). It communicates with the outlet 27 from the gas cell. The fuel gas that has flowed to the outer periphery of the cell is prevented from exiting radially outward from the outer periphery of the cell by the gas seal 54, flows out into the space 29 through the discharge manifold 53 and the discharge port 27, and then from the space 29. It flows to the discharge passage 24.
As shown in FIG. 2, the oxidant gas flows from the outer peripheral surface of the fuel cell stack 12 to the space 30 as it is, and flows out from the space 30 to the oxidant gas discharge passage 25.

燃料電池10は、回転可能な燃料電池スタック12を包囲する固定のケーシング32を備えている。ケーシング32には、燃料ガスのセルからの排出口27から排出された燃料ガスをケーシング32の外部に導く燃料ガス出口33(排出通路24の端部)が形成されているとともに、酸化剤ガスのセルからの排出口28から空間30に排出された酸化剤ガスをケーシング32の外部に導く酸化剤ガス出口34が形成されている。酸化剤ガス出口34(排出通路25の端部)は排出水のドレンを兼ねてもよい。燃料ガス出口33、酸化剤ガス出口34は固定である。空間29、30があるために、排出口27、28が回転しても、燃料ガス出口33、酸化剤ガス出口34を固定とすることができる。   The fuel cell 10 includes a fixed casing 32 that surrounds the rotatable fuel cell stack 12. The casing 32 is formed with a fuel gas outlet 33 (an end portion of the discharge passage 24) for guiding the fuel gas discharged from the fuel gas discharge port 27 to the outside of the casing 32, and the oxidant gas. An oxidant gas outlet 34 is formed to guide the oxidant gas discharged from the discharge port 28 from the cell to the space 30 to the outside of the casing 32. The oxidant gas outlet 34 (the end of the discharge passage 25) may also serve as drainage of the discharged water. The fuel gas outlet 33 and the oxidant gas outlet 34 are fixed. Since the spaces 29 and 30 exist, the fuel gas outlet 33 and the oxidant gas outlet 34 can be fixed even if the discharge ports 27 and 28 rotate.

燃料電池10は、燃料電池スタック12のセル積層方向両端に燃料電池スタック12と共に回転可能な締め付け板31を有し、一端の締め付け板31は陽極で他端の締め付け板31は陰極である。陽極の締め付け板31と陰極の締め付け板31の一方は、固定のアース35に相対回転可能に導通されており、陽極の締め付け板31と陰極の締め付け板31の他方は、固定の電力取り出し手段36に相対回転可能に導通されている。
たとえば、陽極の締め付け板31と陰極の締め付け板31の他方は、回転軸21の一部に導通しており、電力取り出し手段36が回転軸21の一部に摺動接触する摺動部37を有している。
The fuel cell 10 has clamping plates 31 that can rotate together with the fuel cell stack 12 at both ends of the fuel cell stack 12 in the cell stacking direction. The clamping plate 31 at one end is an anode and the clamping plate 31 at the other end is a cathode. One of the anode clamping plate 31 and the cathode clamping plate 31 is connected to a fixed ground 35 so as to be relatively rotatable. The other of the anode clamping plate 31 and the cathode clamping plate 31 is a fixed power extraction means 36. Are connected to each other so as to be relatively rotatable.
For example, the other of the anode clamping plate 31 and the cathode clamping plate 31 is electrically connected to a part of the rotating shaft 21, and the power take-out means 36 has a sliding portion 37 that is in sliding contact with a part of the rotating shaft 21. Have.

図1では、カソード側に導通する陽極の締め付け板31は、回転軸21の第1の部分21aと導電性の軸受け38を介してケーシング32に導通しており、ケーシング32はアース35に接続されている。アノード側に導通する陰極の締め付け板31は、回転軸21の第2の部分21bを介して電力取り出し手段36の摺動部37と導通している。回転軸21の第2の部分21bは絶縁性の軸受け39によりケーシング32と絶縁されている。また、回転軸21の第1の部分21aと第2の部分21bは、絶縁材55により絶縁されている。
図1では、駆動装置13は、回動軸21に絶縁カップリング42で連結された電動モータ41からなる。ただし、駆動装置13は、図4、図5の試験装置に示すように、モータ41の回転をベルト43によって回転軸21に伝えてもよい。
In FIG. 1, the anode clamping plate 31 that is electrically connected to the cathode side is electrically connected to the casing 32 via the first portion 21 a of the rotating shaft 21 and the conductive bearing 38, and the casing 32 is connected to the ground 35. ing. The cathode clamping plate 31 that is electrically connected to the anode side is electrically connected to the sliding portion 37 of the power extracting means 36 via the second portion 21 b of the rotating shaft 21. The second portion 21 b of the rotating shaft 21 is insulated from the casing 32 by an insulating bearing 39. Further, the first portion 21 a and the second portion 21 b of the rotating shaft 21 are insulated by an insulating material 55.
In FIG. 1, the driving device 13 includes an electric motor 41 connected to the rotating shaft 21 by an insulating coupling 42. However, the driving device 13 may transmit the rotation of the motor 41 to the rotating shaft 21 by a belt 43 as shown in the test apparatus of FIGS.

図4、図5のテスト用装置は、燃料電池10はつぎのように構成されている。
図4は燃料電池スタック12が1層の単位燃料電池11から構成された場合を示しているが、複数層の単位燃料電池11から構成されてもよい。
図4では、固定のケーシング32に、燃料ガス入口44が回転軸21の回転軸芯の延長上に設けられるとともに、酸化剤ガス入口45が回転軸21の回転軸芯の延長上に設けられる。回転軸21とケーシング32とは、軸受けで互いに回転自在とされるとともに、シール材46、47、48でシールされている。
図4において、ハッチング部分は絶縁材部分を示す。カソード側セパレータ15はリード線49で陽極の締め付け板31に導通され、陽極の締め付け板31は回転軸21に導通され、回転軸21は導電性軸受け38を介して固定ケーシング32に導通され、ケーシング32がアースされている。一方、アノード側セパレータ15はリード線50で円筒状導電部材51に接続され、スプリング52によって円筒状導電部材51に押しつけられた摺動部(ブラシ)37を有する電力取り出し手段36から燃料電池電力が取り出される。円筒状導電部材51、摺動部(ブラシ)37を有する電力取り出し手段36は、回転軸21からは絶縁されている。
燃料電池スタック12は、モータ41の回転を断面がV字状のベルト43によって締め付け板31、回転軸21に伝えることによって、回転軸21とともに回転される。
4 and 5, the fuel cell 10 is configured as follows.
FIG. 4 shows a case where the fuel cell stack 12 is composed of one unit fuel cell 11, but it may be composed of a plurality of unit fuel cells 11.
In FIG. 4, the fuel gas inlet 44 is provided on the stationary casing 32 on the extension of the rotation axis of the rotation shaft 21, and the oxidant gas inlet 45 is provided on the extension of the rotation axis of the rotation shaft 21. The rotating shaft 21 and the casing 32 are rotatable with respect to each other by bearings and are sealed with sealing materials 46, 47 and 48.
In FIG. 4, a hatched portion indicates an insulating material portion. The cathode separator 15 is electrically connected to the anode clamping plate 31 by a lead wire 49, the anode clamping plate 31 is electrically connected to the rotating shaft 21, and the rotating shaft 21 is electrically connected to the fixed casing 32 via the conductive bearing 38. 32 is grounded. On the other hand, the anode-side separator 15 is connected to the cylindrical conductive member 51 by a lead wire 50, and fuel cell power is supplied from a power extraction means 36 having a sliding portion (brush) 37 pressed against the cylindrical conductive member 51 by a spring 52. It is taken out. The power extraction means 36 having the cylindrical conductive member 51 and the sliding portion (brush) 37 is insulated from the rotating shaft 21.
The fuel cell stack 12 is rotated together with the rotating shaft 21 by transmitting the rotation of the motor 41 to the fastening plate 31 and the rotating shaft 21 by a belt 43 having a V-shaped cross section.

つぎに、本発明の作用、効果を説明する。
本発明の燃料電池10では、燃料ガスのセルへの供給通路22と酸化剤ガスのセルへの供給通路23を共に回転軸21内に設けたので、セル面内の酸化剤ガス通路20のみでなくセル面内燃料ガス通路19内の水分も、水に働く遠心力で半径方向外方に移動させることができ、生成水の排出を促進できる。
また、回転軸21内の燃料ガス供給通路22への燃料ガスの供給も回転軸21内の酸化剤ガス供給通路23への酸化剤ガスの供給も、回転軸芯まわりに回転する回転軸21内のガス供給通路22、23へのガスの供給であるから、回転軸21を軸受けを介して支持する固定の軸受支持部材(たとえば、ケーシング32)からガスを供給することができる。これによって、軸受支持部材(たとえば、ケーシング32)に設けたガス供給口(燃料ガス入口44、酸化剤ガス入口45)が回転軸21とともに回転することがなく、ガス供給口44、45に取り付けられるホース等の回転軸21への絡まりを生じることなく、ガスを供給できる。したがって、ガスの供給が可能であり、しかも固定のガス供給口にホースを接続するという単純な構成で済む。図4の回転軸21とガス供給口44、45との構造は、図1に適用できる。
Next, functions and effects of the present invention will be described.
In the fuel cell 10 of the present invention, both the fuel gas supply passage 22 to the cell and the supply passage 23 to the oxidant gas cell are provided in the rotary shaft 21, so that only the oxidant gas passage 20 in the cell plane is provided. In addition, the moisture in the in-cell fuel gas passage 19 can also be moved radially outward by the centrifugal force acting on the water, and the discharge of the generated water can be promoted.
In addition, both the supply of the fuel gas to the fuel gas supply passage 22 in the rotary shaft 21 and the supply of the oxidant gas to the oxidant gas supply passage 23 in the rotary shaft 21 are performed in the rotary shaft 21 rotating around the rotary shaft core. Since the gas is supplied to the gas supply passages 22 and 23, the gas can be supplied from a fixed bearing support member (for example, the casing 32) that supports the rotating shaft 21 via the bearing. Accordingly, the gas supply ports (fuel gas inlet 44 and oxidant gas inlet 45) provided in the bearing support member (for example, the casing 32) are attached to the gas supply ports 44 and 45 without rotating together with the rotary shaft 21. Gas can be supplied without causing entanglement of the rotating shaft 21 such as a hose. Therefore, gas can be supplied, and a simple configuration in which a hose is connected to a fixed gas supply port is sufficient. The structure of the rotating shaft 21 and the gas supply ports 44 and 45 in FIG. 4 can be applied to FIG.

回転軸21内の燃料ガスのセルへの供給通路22と酸化剤ガスのセルへの供給通路23は、回転軸21内で分離壁26で互いに分離されているので、燃料ガスと酸化剤ガスのそれぞれの供給通路22、23を流路的に互いに独立とすることができ、燃料ガスと酸化剤ガスの混じり合いを防止できる。
燃料ガス供給通路22からセパレータ面内燃料ガス流路19へのガス流通部にはシール壁が無いが、酸化剤ガス共通鵜通路23とセパレータ面内燃料ガス流路19との間にはシール壁57があり、酸化剤ガス供給通路23からセパレータ面内酸化剤ガス流路20へのガス流通部にはシール壁が無いが、燃料ガス共通鵜通路22とセパレータ面内酸化剤ガス流路20との間にはシール壁56があるので、供給通路22、23からセパレータ面内ガス流路19、20への移行部においても、燃料ガスと酸化剤ガスの混じり合いを防止できる。
。セパレータ面内ガス流路19、20は電解質膜16によって隔てられているので、セパレータ面内ガス流路19、20における燃料ガスと酸化剤ガスの混じり合いはない。
The fuel gas supply passage 22 and the oxidant gas supply passage 23 in the rotary shaft 21 are separated from each other by a separation wall 26 in the rotary shaft 21. The supply passages 22 and 23 can be made independent of each other in terms of flow path, and mixing of fuel gas and oxidant gas can be prevented.
There is no seal wall in the gas flow part from the fuel gas supply passage 22 to the separator in-plane fuel gas passage 19, but there is a seal wall between the oxidant gas common soot passage 23 and the separator in-plane fuel gas passage 19. 57, and there is no seal wall in the gas flow part from the oxidant gas supply passage 23 to the separator in-plane oxidant gas flow path 20, but the fuel gas common soot path 22 and the separator in-plane oxidant gas flow path 20 Since there is a seal wall 56 between them, the mixing of the fuel gas and the oxidant gas can be prevented even at the transition portion from the supply passages 22 and 23 to the separator in-plane gas flow paths 19 and 20.
. Since the separator in-plane gas flow paths 19 and 20 are separated by the electrolyte membrane 16, there is no mixing of the fuel gas and the oxidant gas in the separator in-plane gas flow paths 19 and 20.

燃料ガスのセルからの排出口27と酸化剤ガスのセルからの排出口28を、燃料電池スタック12の互いに異なる向きの面に設けたので、燃料電池スタック12から排出される燃料ガスと酸化剤ガスとの混じり合いを防止する構造をとることが容易となる。たとえば、空間29、30を締め付け板31によって隔てることによって、燃料ガスと酸化剤ガスとの混じり合いを防止できる。   Since the exhaust port 27 from the fuel gas cell and the exhaust port 28 from the oxidant gas cell are provided on surfaces of the fuel cell stack 12 in different directions, the fuel gas and the oxidant discharged from the fuel cell stack 12 are provided. It becomes easy to take the structure which prevents mixing with gas. For example, by mixing the spaces 29 and 30 with the fastening plate 31, mixing of the fuel gas and the oxidant gas can be prevented.

燃料ガスのセルからの排出口27と酸化剤ガスのセルからの排出口28を、燃料電池スタック12の互いに異なる向きの面に設ける場合に、燃料ガスのセルからの排出口27を回転軸21が延びる方向とほぼ平行とし、酸化剤ガスのセルからの排出口28を回転軸21が延びる方向とほぼ垂直としたので、生成水の量が多い酸化剤ガス流路を半径方向外方に開放させることができ、生成水によるセル面内酸化剤ガス流路20の閉塞を効果的に抑制できる。   When the exhaust port 27 from the fuel gas cell and the exhaust port 28 from the oxidant gas cell are provided on surfaces of the fuel cell stack 12 in different directions, the exhaust port 27 from the fuel gas cell is provided on the rotary shaft 21. Since the discharge port 28 from the cell of the oxidant gas is substantially perpendicular to the direction in which the rotating shaft 21 extends, the oxidant gas flow path with a large amount of generated water is opened radially outward. Therefore, blockage of the in-cell oxidant gas flow path 20 by the generated water can be effectively suppressed.

燃料ガスのセルからの排出口27と酸化剤ガスのセルからの排出口28にホースを接続しないで、燃料電池スタック12を包囲する固定のケーシング32に、燃料ガスのセルからの排出口27から排出された燃料ガスをケーシング32の外部に導く燃料ガス出口33と、酸化剤ガスのセルからの排出口28から排出された酸化剤ガスをケーシング32の外部に導く酸化剤ガス出口34とを形成したので、ガス出口33、34を固定とすることができ、ホース等の燃料電池スタックへの絡まりを生じることなく、ガスを排出できる。   The hose is not connected to the exhaust port 27 from the fuel gas cell and the exhaust port 28 from the oxidant gas cell, and the fixed casing 32 surrounding the fuel cell stack 12 is connected to the fixed casing 32 from the exhaust port 27 from the fuel gas cell. A fuel gas outlet 33 for guiding the discharged fuel gas to the outside of the casing 32 and an oxidant gas outlet 34 for guiding the oxidant gas discharged from the discharge port 28 from the oxidant gas cell to the outside of the casing 32 are formed. Therefore, the gas outlets 33 and 34 can be fixed, and the gas can be discharged without causing the fuel cell stack such as a hose to be entangled.

燃料電池スタック12のセル積層方向両端に燃料電池スタックと共に回転可能な締め付け板31を有し、一端の締め付け板31は陽極で他端の締め付け板31は陰極であり、陽極と陰極の一方を固定のアース35に相対回転可能に導通するとともに、陽極と陰極の他方を固定の電力取り出し手段36に相対回転可能に導通したので、燃料電池スタック12が回転しても、アース35と電力取り出し手段36が固定のため、電線のスタック12への巻きつきなどを生じることなく、燃料電池の電力を取り出すことができる。
この場合、図1〜図3の例では、陽極と陰極の他方が回転軸21の一部21bに導通しており、電力取り出し手段36が回転軸21の一部21bに摺動接触する摺動部37を有するので、陽極と陰極の他方31(締め付け板)が回転しても、回転軸21と摺動部の37摺動接触で電力を取り出すことができる。
The fuel cell stack 12 has clamping plates 31 that can be rotated together with the fuel cell stack at both ends of the cell stacking direction. The clamping plate 31 at one end is an anode and the clamping plate 31 at the other end is a cathode, and one of the anode and the cathode is fixed. Since the other of the anode and the cathode is connected to the fixed power take-out means 36 so as to be relatively rotatable, the ground 35 and the power take-out means 36 are connected even if the fuel cell stack 12 rotates. Is fixed, the electric power of the fuel cell can be taken out without causing the electric wire to be wound around the stack 12.
In this case, in the example of FIGS. 1 to 3, the other of the anode and the cathode is electrically connected to the part 21 b of the rotating shaft 21, and the power extraction means 36 slides in contact with the part 21 b of the rotating shaft 21. Since it has the part 37, even if the other 31 (clamping plate) of an anode and a cathode rotates, electric power can be taken out by the 37 sliding contact of the rotating shaft 21 and a sliding part.

本発明の実施例1の燃料電池のセル積層方向の断面図である。It is sectional drawing of the cell lamination direction of the fuel cell of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の燃料電池のカソード側セパレータ部位のセル積層方向と直交する方向の断面図である。It is sectional drawing of the direction orthogonal to the cell lamination direction of the cathode side separator site | part of the fuel cell of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の燃料電池のアノード側セパレータ部位のセル積層方向と直交する方向の断面図である。It is sectional drawing of the direction orthogonal to the cell lamination direction of the anode side separator site | part of the fuel cell of Example 1 of this invention. 本発明の燃料電池の試験装置のセル積層方向の断面図である。It is sectional drawing of the cell lamination direction of the test apparatus of the fuel cell of this invention. 図4の装置のベルト部位でのセル積層方向と直交する方向の断面図である。It is sectional drawing of the direction orthogonal to the cell lamination direction in the belt site | part of the apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 (固体高分子電解質型)燃料電池
11 単位燃料電池
12 燃料電池スタック
13 駆動装置
14 MEA
15 セパレータ
16 電解質膜
17 アノード
18 カソード
19 燃料ガス流路
20 酸化剤ガス流路
21 回転軸
21a 第1の部分
21b 第2の部分
22 燃料ガス供給通路
23 酸化剤ガス供給通路
24 燃料ガス排出通路
25 酸化剤ガス排出通路
26 分離壁
27 燃料ガスのセルからの排出口
28 酸化剤ガスのセルからの排出口
29、30 空間
31 締め付け板
32 ケーシング
33 燃料ガス出口
34 酸化剤ガス出口
35 アース
36 電力取り出し手段
37 摺動部(ブラシ)
38 導電性軸受け
39 絶縁性軸受け
41 電動モータ
42 絶縁カップリング
44 燃料ガス入口
45 酸化剤ガス入口
46、47、48 シール材
49、50 リード線
51 円筒状導電部材
52 スプリング
53 燃料ガス排出マニホールド
54 ガスシール
55 絶縁材
56、57 シール壁
10 (solid polymer electrolyte type) fuel cell 11 unit fuel cell 12 fuel cell stack 13 driving device 14 MEA
15 Separator 16 Electrolyte membrane 17 Anode 18 Cathode 19 Fuel gas passage 20 Oxidant gas passage 21 Rotating shaft 21a First portion 21b Second portion 22 Fuel gas supply passage 23 Oxidant gas supply passage 24 Fuel gas discharge passage 25 Oxidant gas discharge passage 26 Separation wall 27 Exhaust port 28 from fuel gas cell Exhaust port 29, 30 from oxidant gas cell Space 31 Clamping plate 32 Casing 33 Fuel gas outlet 34 Oxidant gas outlet 35 Earth 36 Electricity extraction Means 37 Sliding part (brush)
38 Conductive bearing 39 Insulating bearing 41 Electric motor 42 Insulating coupling 44 Fuel gas inlet 45 Oxidant gas inlet 46, 47, 48 Sealing material 49, 50 Lead wire 51 Cylindrical conductive member 52 Spring 53 Fuel gas discharge manifold 54 Gas Seal 55 Insulation material 56, 57 Seal wall

Claims (12)

セル面内方向のセル中央部にセル積層方向に延びる回転軸を有し該回転軸とともに燃料電池スタックが回転可能とされた燃料電池であって、燃料ガスのセルへの供給通路と酸化剤ガスのセルへの供給通路を前記回転軸内に設けた燃料電池。   A fuel cell having a rotating shaft extending in a cell stacking direction at a cell central portion in a cell in-plane direction, and a fuel cell stack being rotatable together with the rotating shaft, wherein a fuel gas supply passage to the cell and an oxidant gas The fuel cell which provided the supply path to the cell in the said rotating shaft. 前記回転軸内の燃料ガスのセルへの供給通路と酸化剤ガスのセルへの供給通路は、前記回転軸内で分離壁で互いに分離されている請求項1記載の燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel gas supply passage to the cell and the oxidant gas supply passage to the cell are separated from each other by a separation wall in the rotation shaft. 燃料ガスのセルからの排出口と酸化剤ガスのセルからの排出口を、燃料電池スタックの互いに異なる向きの面に設けた請求項1記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein an outlet from the fuel gas cell and an outlet from the oxidant gas cell are provided on surfaces of the fuel cell stack in different directions. 前記燃料ガスのセルからの排出口は前記回転軸が延びる方向とほぼ平行であり、前記酸化剤ガスのセルからの排出口は前記回転軸が延びる方向とほぼ垂直である請求項3記載の燃料電池。   4. The fuel according to claim 3, wherein the discharge port of the fuel gas from the cell is substantially parallel to a direction in which the rotation axis extends, and the discharge port of the oxidant gas from the cell is substantially perpendicular to a direction in which the rotation shaft extends. battery. 回転可能な前記燃料電池スタックを包囲する固定のケーシングを備え、該ケーシングに、前記燃料ガスのセルからの排出口から排出された燃料ガスを前記ケーシングの外部に導く燃料ガス出口が形成されているとともに、前記酸化剤ガスのセルからの排出口から排出された酸化剤ガスを前記ケーシングの外部に導く酸化剤ガス出口が形成されている請求項3記載の燃料電池。   A fixed casing surrounding the rotatable fuel cell stack is provided, and a fuel gas outlet for guiding the fuel gas discharged from the fuel gas discharge port to the outside of the casing is formed in the casing. The fuel cell according to claim 3, wherein an oxidant gas outlet for guiding the oxidant gas discharged from the discharge port of the oxidant gas from the cell to the outside of the casing is formed. 前記燃料電池スタックのセル積層方向両端に燃料電池スタックと共に回転可能な締め付け板を有し、一端の締め付け板は陽極で他端の締め付け板は陰極であり、陽極と陰極の一方を固定のアースに相対回転可能に導通するとともに、陽極と陰極の他方を固定の電力取り出し手段に相対回転可能に導通した請求項1記載の燃料電池。   The fuel cell stack has clamping plates that can be rotated together with the fuel cell stack at both ends of the cell stacking direction, the clamping plate at one end is an anode, the clamping plate at the other end is a cathode, and one of the anode and the cathode is a fixed ground. 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell conducts in a relatively rotatable manner, and the other of the anode and the cathode is conducted in a relatively rotatable manner with a fixed power extracting means. 前記陽極と陰極の他方が前記回転軸の一部に導通しており、前記電力取り出し手段が該回転軸の一部に摺動接触する摺動部を有する請求項6記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 6, wherein the other of the anode and the cathode is electrically connected to a part of the rotating shaft, and the power take-out means has a sliding portion that slidingly contacts a part of the rotating shaft. セル面内方向のセル中央部にセル積層方向に延びる回転軸を有し該回転軸とともに燃料電池スタックが回転可能とされた燃料電池であって、燃料ガスのセルからの排出口と酸化剤ガスのセルからの排出口を、燃料電池スタックの互いに異なる向きの面に設けた燃料電池。   A fuel cell having a rotating shaft extending in the cell stacking direction at a cell central portion in the cell in-plane direction, and the fuel cell stack being rotatable together with the rotating shaft, wherein the fuel gas discharge port from the cell and the oxidant gas The fuel cell which provided the discharge port from these cells in the mutually different surface of a fuel cell stack. 前記燃料ガスのセルからの排出口は前記回転軸が延びる方向とほぼ平行であり、前記酸化剤ガスのセルからの排出口は前記回転軸が延びる方向とほぼ垂直である請求項8記載の燃料電池。   9. The fuel according to claim 8, wherein a discharge port of the fuel gas from the cell is substantially parallel to a direction in which the rotation axis extends, and a discharge port of the oxidant gas from the cell is substantially perpendicular to a direction in which the rotation shaft extends. battery. 回転可能な前記燃料電池スタックを包囲する固定のケーシングを備え、該ケーシングに、前記燃料ガスのセルからの排出口から排出された燃料ガスを前記ケーシングの外部に導く燃料ガス出口が形成されているとともに、前記酸化剤ガスのセルからの排出口から排出された酸化剤ガスを前記ケーシングの外部に導く酸化剤ガス出口が形成されている請求項8記載の燃料電池。   A fixed casing surrounding the rotatable fuel cell stack is provided, and a fuel gas outlet for guiding the fuel gas discharged from the fuel gas discharge port to the outside of the casing is formed in the casing. The fuel cell according to claim 8, wherein an oxidant gas outlet for guiding the oxidant gas discharged from the discharge port of the oxidant gas from the cell to the outside of the casing is formed. セル面内方向のセル中央部にセル積層方向に延びる回転軸を有し該回転軸とともに燃料電池スタックが回転可能とされた燃料電池であって、前記燃料電池スタックのセル積層方向両端に燃料電池スタックと共に回転可能な締め付け板を有し、一端の締め付け板は陽極で他端の締め付け板は陰極であり、陽極と陰極の一方を固定のアースに相対回転可能に導通するとともに、陽極と陰極の他方を固定の電力取り出し手段に相対回転可能に導通した燃料電池。   A fuel cell having a rotating shaft extending in a cell stacking direction at a cell central portion in a cell in-plane direction, and the fuel cell stack being rotatable with the rotating shaft, and the fuel cells at both ends of the fuel cell stack in the cell stacking direction A clamping plate rotatable with the stack, the clamping plate at one end is an anode and the clamping plate at the other end is a cathode, and one of the anode and the cathode is connected to a fixed ground so as to be relatively rotatable, and the anode and the cathode A fuel cell in which the other is connected to a fixed power extraction means so as to be relatively rotatable. 前記陽極と陰極の他方が前記回転軸の一部に導通しており、前記電力取り出し手段が該回転軸の一部に摺動接触する摺動部を有する請求項11記載の燃料電池。   12. The fuel cell according to claim 11, wherein the other of the anode and the cathode is electrically connected to a part of the rotating shaft, and the power extracting means has a sliding portion that slidingly contacts a part of the rotating shaft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008257889A (en) * 2007-03-30 2008-10-23 Equos Research Co Ltd Fuel cell system
US9017838B2 (en) * 2005-11-21 2015-04-28 Ford Motor Company Spinning electrode fuel cell
KR20210071465A (en) * 2019-12-06 2021-06-16 현대자동차주식회사 Fuel cell system to improve durability and its operation method

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