JP2008204833A - 燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一のセル4aと、第一のセル4aの一対の電極21a、22aと電極面積の異なる一対の電極21b、22bを備えた第二のセル4bと、第一のセル4aと第二のセル4bを積層して構成される積層セル6と、冷却水を供給排出する冷却水流路11と、複数の積層セル6と冷却水流路11を交互に積層して構成されるスタックを備えることにより、冷却水流路11の近傍など冷却されやすいセルの位置に第一のセル4aよりも電極面積の小さい第二のセル4bを配置すれば、第二のセル4bの電流密度は第一のセル4aより大きくなり、セル温度が高くなるので冷却水で冷却されてもセル温度を保持することができ、積層セル6の温度が均一化することができ、フラッディングなどの特性劣化が抑制される。
【選択図】図1
Description
積層セルと、積層セルを冷却する冷却水流路を交互に積層してスタックを構成することにより、スタックの積層方向の温度分布を均一化して、発電特性に優れた燃料電池を提供することを目的とする。
ィングなどの特性劣化が抑制され、発電特性に優れた燃料電池を得ることができる。
図1は、本発明の実施の形態1の燃料電池の概略構成図を示すものである。図1において、1aは水素イオン伝導性を有するパーフルオロカーボンスルフォン酸ポリマーからなる膜状の固体高分子電解質であり、電解質1aの両面にはそれぞれの一対の電極、アノード21aおよびカソード22aが電解質1aの面内中央に形成されている。
両端でやや温度が下がっているものの、奇数番号セル(第一のセル)4aと偶数番号セル(第二のセル)4bの温度差が減少し、スタック全体の温度分布が均一化されていることがわかった。
図4は、本発明の実施の形態2の燃料電池の概略構成図である。実施の形態1と異なる点は、図5の(a)および(b)に示したように、第二のセル4bは、第一のセル4aに用いられる一対のセパレータ板31aおよび32aよりも面積の小さい一対のセパレータ板31bおよび32bを備えた点である。それ以外は第一の実施の形態と同じであり、詳細な説明は省略する。
図6は、本発明の実施の形態3の燃料電池の概略構成図である。実施の形態1と異なる点は、3セル以上の複数のセル4を積層して積層セル6を形成し、冷却水を供給排出する冷却水流路11と交互に積層してスタックを構成した点である。図6においては3セルを積層して積層セル6を形成している形態を示す。それ以外は実施の形態1と同じであり、詳細な説明は省略する。
図7は、本発明の実施の形態4の燃料電池の概略構成図である。実施の形態3と異なる点は、積層セルの両端に位置するセルは、前記積層セルの両端以外に位置するセルよりも面積の小さい一対のセパレータ板を備えた点である。図7においては3セルを積層して積層セル6を形成している形態を示す。それ以外は実施の形態3と同じであり、詳細な説明は省略する。
21a、21b 電極(アノード)
22a、22b 電極(カソード)
31a、31b、32a、32b セパレータ板
4a 第一のセル
4b 第二のセル
6 積層セル
11 冷却水流路
Claims (14)
- 第一のセルと、前記第一のセルの一対の電極に比べて電極面積の異なる一対の電極を有する第二のセルとを有し、前記第一のセルと前記第二のセルを積層して積層セルが構成されるとともに、前記積層セルを冷却する冷却水を供給排出する冷却水流路とを有し、前記積層セルと前記冷却水流路を交互に積層してスタックを構成する燃料電池。
- 電解質と前記電解質を挟む一対の電極と前記電極の一方に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給排出し他方に少なくとも酸素を含む酸化剤ガスを供給排出するガス流路を有する一対のセパレータ板とを有する第一のセルと、前記第一のセルの一対の電極に比べて電極面積の異なる一対の電極と前記電極の一方に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給排出し他方に少なくとも酸素を含む酸化剤ガスを供給排出するガス流路を有する一対のセパレータ板とを有する第二のセルとを有し、前記第一のセルと前記第二のセルを積層して積層セルが構成されるとともに、前記積層セルを冷却する冷却水を供給排出する冷却水流路とを有し、前記積層セルと前記冷却水流路を交互に積層してスタックを構成する燃料電池。
- 第二のセルの一対の電極の電極面積は第一のセルの一対の電極の電極面積よりも小さく、前記第二のセルの燃料ガスを供給排出する側のセパレータ板に前記第一のセルの酸化剤ガスを供給排出する側のセパレータ板を積層し、前記第二のセルの酸化剤ガスを供給排出する側および前記第一のセルの燃料ガスを供給排出する側のセパレータ板に冷却水を供給排出する冷却水流路を配置し、積層セルを冷却する請求項2に記載の燃料電池。
- 第二のセルは、第一のセルよりも面積の小さい一対のセパレータ板を備えた請求項2あるいは3に記載の燃料電池。
- 第二のセルは、第一のセルのセパレータ板のガス流路よりも流路長の短いガス流路を有するセパレータ板を備えた請求項2〜4いずれか1項に記載の燃料電池。
- 第二のセルは、第一のセルのセパレータ板のガス流路よりも流路幅の大きいガス流路を有するセパレータ板を備えた請求項2〜4いずれか1項に記載の燃料電池。
- 第二のセルは、第一のセルのセパレータ板のガス流路よりも流路深さの大きいガス流路を有するセパレータ板を備えた請求項2〜4いずれか1項に記載の燃料電池。
- 第二のセルは、第一のセルのセパレータ板のガス流路よりも流路本数の多いガス流路を有するセパレータ板を備えた請求項2〜4いずれか1項に記載の燃料電池。
- 3つ以上のセルを積層して構成した積層セルと、前記積層セルを冷却する冷却水を供給排出する冷却水流路とを有し、前記積層セルと前記冷却水流路を交互に積層してスタックを構成し、前記積層セルの両端に位置するセルの一対の電極の電極面積を前記積層セルの両端以外に位置するセルの一対の電極の電極面積よりも小さくする燃料電池。
- 積層セルの両端に位置するセルは、前記積層セルの両端以外に位置するセルよりも面積の小さい一対のセパレータ板を備えた請求項9に記載の燃料電池。
- 積層セルの両端に位置するセルは、前記積層セルの両端以外に位置するセルのセパレータ板のガス流路よりも流路長の短いガス流路を有するセパレータ板を備えた請求項9または10に記載の燃料電池。
- 積層セルの両端に位置するセルは、前記積層セルの両端以外に位置するセルのセパレータ
板のガス流路よりも流路幅の大きいガス流路を有するセパレータ板を備えた請求項9または10に記載の燃料電池。 - 積層セルの両端に位置するセルは、前記積層セルの両端以外に位置するセルのセパレータ板のガス流路よりも流路深さの大きいガス流路を有するセパレータ板を備えた請求項9または10に記載の燃料電池。
- 積層セルの両端に位置するセルは、前記積層セルの両端以外に位置するセルのセパレータ板のガス流路よりも流路本数の多いガス流路を有するセパレータ板を備えた請求項9または10に記載の燃料電池。
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