JP2010113959A - Fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタックに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell stack.
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。このような燃料電池(単セル)を複数積層した燃料電池スタックでは、各単セルのカソードにおいて、発電時に、カソード反応によって、水(生成水)が生成される。そして、燃料電池スタックにおいて、単セルの積層方向の端部に配置された単セル(以下、端部セルと呼ぶ)は、放熱によって、中央部に配置された単セルよりも温度が低くなる。このため、端部セルでは、飽和水蒸気圧が低下し、生成水が凝縮しやすくなり、フラッディングやガス分配の不均一が生じやすくなる。 A fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas has attracted attention as an energy source. In a fuel cell stack in which a plurality of such fuel cells (single cells) are stacked, water (product water) is generated by the cathode reaction at the cathode of each single cell during power generation. And in a fuel cell stack, the temperature of a single cell (hereinafter referred to as an end cell) arranged at the end in the stacking direction of the single cells becomes lower than that of the single cell arranged at the center due to heat dissipation. For this reason, in the end cells, the saturated water vapor pressure is reduced, the generated water is likely to condense, and uneven flooding and gas distribution are likely to occur.
そこで、従来、例えば、燃料電池スタックに、端部セルを加熱するための電気ヒータを設けたり、外気よりも温度の高い冷却水を燃料電池スタックに循環させたりすることによって、端部セルの保温が行われていた。 Therefore, conventionally, for example, by providing an electric heater for heating the end cells in the fuel cell stack or circulating cooling water having a temperature higher than the outside air to the fuel cell stack, the temperature of the end cells can be kept warm. Was done.
しかし、従来の技術では、端部セルの保温、すなわち、電気ヒータによる端部セルの加熱や、冷却水の循環のために、電気エネルギを必要とするため、エネルギ効率の低下を招いていた。 However, according to the conventional technique, electric energy is required for heat retention of the end cell, that is, heating of the end cell with an electric heater and circulation of cooling water, resulting in a decrease in energy efficiency.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池スタックにおいて、エネルギ効率の低下を抑制しつつ、端部セルを保温することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to keep the end cells warm while suppressing a decrease in energy efficiency in the fuel cell stack.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 The present invention can be realized as the following forms or application examples in order to solve at least a part of the above-described problems.
[適用例1]燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する単セルを複数積層してなる燃料電池スタックであって、前記単セルの積層方向の端部に配置された端部セルに当接して配置された伝熱板と、前記伝熱板に接続され、発電時に生成された生成水を貯水する貯水タンクと、を備える燃料電池スタック。 [Application Example 1] A fuel cell stack in which a plurality of single cells that generate electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas are stacked, and the end cells arranged at the end in the stacking direction of the single cells A fuel cell stack comprising: a heat transfer plate disposed in contact with the heat transfer plate; and a water storage tank that is connected to the heat transfer plate and stores generated water generated during power generation.
適用例1の燃料電池スタックでは、発電時に生成された高温の生成水を貯水タンクに貯水し、この生成水の熱を、貯水タンクに接続された伝熱板を介して端部セルに伝導させることによって、端部セルを加熱することができる。このため、端部セルの保温のために、電気エネルギを必要としない。したがって、適用例1の燃料電池スタックによって、エネルギ効率の低下を抑制しつつ、端部セルの保温を行うことができる。 In the fuel cell stack of Application Example 1, high-temperature generated water generated during power generation is stored in a water storage tank, and the heat of this generated water is conducted to the end cells via a heat transfer plate connected to the water storage tank. Thus, the end cell can be heated. For this reason, no electrical energy is required to keep the end cells warm. Therefore, the fuel cell stack of Application Example 1 can keep the end cells warm while suppressing a decrease in energy efficiency.
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施例としての燃料電池スタック100の概略構成を示す説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
燃料電池スタック100は、水素と酸素との電気化学反応によって発電する単セル10を、複数積層させたスタック構造を有している。各単セル10は、概ね、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に、それぞれアノード、および、カソードを接合した膜電極接合体を、セパレータによって挟持した構成となっている。本実施例では、電解質膜として、ナフィオン(登録商標)等の固体高分子膜を用いるものとした。
The
燃料電池スタック100は、一端から、エンドプレート40a、絶縁板30a、伝熱板20a、複数の単セル10、伝熱板20b、絶縁板30b、エンドプレート40bの順に積層することによって構成されている。伝熱板20a,20bには、それぞれ、燃料電池スタック100において、発電時に上記電気化学反応によって生成され、アノードオフガスやカソードオフガスとともに排出された生成水を貯水するための貯水タンク50a,50bが接続されている。
The
燃料電池スタック100の各単セル10のアノードには、図示しない水素供給配管を介して、燃料ガスとしての水素が供給される。各単セル10のアノードから排出されるアノードオフガスは、配管60を介して、貯水タンク50aに導入される。そして、アノードオフガスに含まれる高温の生成水HWは、貯水タンク50aで分離されて貯水される。生成水HWが分離されたアノードオフガスは、配管61を介して、排気される。
Hydrogen as fuel gas is supplied to the anode of each
燃料電池スタック100の各単セル10のカソードには、図示しない空気供給配管を介して、コンプレッサによって圧縮された圧縮空気が、酸素を含有した酸化剤ガスとして供給される。各単セル10のカソードから排出されるカソードオフガスは、配管62を介して、貯水タンク50bに導入される。そして、カソードオフガスに含まれる高温の生成水HWは、貯水タンク50bで分離されて貯水される。生成水HWが分離されたカソードオフガスは、配管63を介して、排気される。
Compressed air compressed by a compressor is supplied as an oxidant gas containing oxygen to the cathode of each
本実施例の燃料電池スタック100では、貯水タンク50a,50bに貯水された高温の生成水HWの熱を、それぞれ、伝熱板20a,20bを介して、複数の単セル10の積層方向の端部に配置された端部セルに伝導させることによって、端部セルを加熱することができる。このため、端部セルの保温のために、電気エネルギを必要としない。したがって、以上説明した燃料電池スタック100によれば、エネルギ効率の低下を抑制しつつ、端部セルの保温を行うことができる。
In the
100…燃料電池スタック
10…単セル
20a,20b…伝熱板
30a,30b…絶縁板
40a,40b…エンドプレート
50a,50b…貯水タンク
60,61,62,63…配管
HW…生成水
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記単セルの積層方向の端部に配置された端部セルに当接して配置された伝熱板と、
前記伝熱板に接続され、発電時に生成された生成水を貯水する貯水タンクと、
を備える燃料電池スタック。 A fuel cell stack formed by laminating a plurality of single cells that generate electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas,
A heat transfer plate disposed in contact with an end cell disposed at an end of the single cell in the stacking direction;
A water storage tank that is connected to the heat transfer plate and stores generated water generated during power generation;
A fuel cell stack comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2008285647A JP2010113959A (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Fuel cell stack |
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JP2008285647A JP2010113959A (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Fuel cell stack |
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Family
ID=42302371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2008285647A Pending JP2010113959A (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Fuel cell stack |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011054423A (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell stack |
JPWO2022102055A1 (en) * | 2020-11-12 | 2022-05-19 | ||
US12035513B2 (en) | 2020-11-12 | 2024-07-09 | Tmeic Corporation | Discharge unit and electric power apparatus |
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2008
- 2008-11-06 JP JP2008285647A patent/JP2010113959A/en active Pending
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WO2022102055A1 (en) * | 2020-11-12 | 2022-05-19 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Discharge unit and electric power device |
JP7158610B2 (en) | 2020-11-12 | 2022-10-21 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | power equipment |
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