JP2017538274A - 燃料電池スタック、燃料電池および殻体 - Google Patents
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Abstract
燃料電池スタックであって、数個の燃料電池を含む。各燃料電池が殻体と、殻体に取り付けられる陽極と陰極とを含み；各燃料電池の殻体には、電解液を貯蔵するための貯液チャンバーと、貯液チャンバーに連通する連通部とが設けられ；２つずつ隣接する燃料電池の貯液チャンバーが連通部を介して互いに連通される。上述の発明において、２つずつ隣接する燃料電池の貯液チャンバーが連通部を介して連通されることで、各燃料電池の電解液が流通され、電解液における各ユニットの高さを一致させることが実現でき、同一燃料電池スタック内の各燃料電池の性能パラメーターが同じになるようにし、燃料電池スタックの動作性能を向上させる。更に、本発明は燃料電池および殻体に関する。【選択図】図１
Description
本発明は、燃料電池スタック、燃料電池および殻体に関する。
燃料電池は、一般的に酸素あるいは他の酸化剤によって酸化還元反応を行い、燃料中の化学エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、主に殻体と陽極と陰極とを含む。殻体内には、電解液を貯蔵する貯液チャンバーが設けられ、陽極と陰極とが貯液チャンバー内に設けられる。このような電池は、燃料が使い果たされるまで定常電力を途切れなく提供することができる。
しかし、単体燃料電池では出力可能な電圧が低く、応用対象に応じて所要電力を満たすために、一般的には、数個の燃料電池が直列接続されて燃料電池スタックを構成する。燃料電池スタックの動作過程においては、反応熱が生じて、各燃料電池の化学反応が各密閉された貯液チャンバーにおいて起こることによって、各燃料電池の反応熱の大きさが不均衡となり、よって、燃料電池スタックの性能が不均一になる。
また、燃料電池スタックに電解液を充填する際には、順次各燃料電池を充填する必要があり、手間がかかり、且つ入れる際に漏れが発生し易くなる。
従来技術の不足に対して、本発明の目的とは、上述の技術問題を解決できる燃料電池スタック、燃料電池および殻体を提供することである。
上述の目的を実現するために、本発明においては以下の技術的手段を採用する。
燃料電池スタックであって、数個の燃料電池を含み、各燃料電池は殻体と、殻体に取り付けられる陽極及び陰極を含み、各燃料電池の殻体に電解液を貯蔵するための貯液チャンバーと、貯液チャンバーに連通する連通部とが設けられ、２つずつ隣接する2つの燃料電池毎に貯液チャンバーが連通部を介して互いに連通される。
好ましくは、各殻体の上端部及び下端部のそれぞれには、貯液チャンバーに連通する上連通口と下連通口が設けられ、隣接する2つの殻体毎に上連通口或いは下連通口が連通され、前記連通部が上連通口或いは下連通口である。
好ましくは、連通部の横断面積は、1.1ｃｍ2〜3.2ｃｍ2である。
好ましくは、燃料電池スタックにおける最初の燃料電池の上連通口は、電解液を補充するために用いられ、または、最初の燃料電池の殻体上端部には、電解液を補充するための液体注入口が設けられる。
好ましくは、燃料電池スタックにおける最後の燃料電池の上連通口は、ガスを排出するために用いられ、或いは、最後の燃料電池の上端部には、ガスを排出するための排気孔が設けられる。
好ましくは、各殻体には、陰極を取り付けるための陰極収容部が設けられ、当該殻体内には、陽極を取り付けるための陽極収容部が設けられ、貯液チャンバーは陽極収容部と陰極収容部との間に位置する。
好ましくは、陽極は陽極板と陽極支持部とを備える。陽極支持部が陽極板の上端部に設けられ、陽極板を殻体内に固定させるために用いられる。当該陽極板は平板状である。
燃料電池であって、殻体と、殻体に取付けられる陽極及び陰極を含む。殻体には、電解液を貯蔵するための貯液チャンバーと貯液チャンバーに連通する連通部が設けられ、連通部は隣接する燃料電池の貯液チャンバーを連通するために用いられる。
好ましくは、殻体の上端部には、陽極の両側にそれぞれ位置する上連通口が設けられ、前記連通部は上連通口である。
あるいは、殻体の上端部と下端部にそれぞれ上連通口と下連通口が設けられ、前記連通部が上連通口或いは下連通口である；
連通部の横断面積は、1.1ｃｍ2〜3.2 ｃｍ2である。
燃料電池殻体であって、電解液を貯蔵するための貯液チャンバーと貯液チャンバーに連通する連通部が設けられ、連通部が隣接する燃料電池の貯液チャンバーに連通するために用いられる。
本発明の効果は以下のとおりである：
1、本発明の２つずつ隣接する2つの燃料電池毎に貯液チャンバーが連通部を介して連通され、各燃料電池の電解液を互いに流通させ、電解液の反応熱の平衡を実現できることによって、同一燃料電池スタック内における各燃料電池の性能パラメーターを一致させ、燃料電池スタックの動作性能を向上させる。
1、本発明の２つずつ隣接する2つの燃料電池毎に貯液チャンバーが連通部を介して連通され、各燃料電池の電解液を互いに流通させ、電解液の反応熱の平衡を実現できることによって、同一燃料電池スタック内における各燃料電池の性能パラメーターを一致させ、燃料電池スタックの動作性能を向上させる。
2、連通部の横断面積は、1.1ｃｍ2〜3.2ｃｍ2であり、このように、２つずつ隣接する2つの燃料電池間のバイパス電流値が0.1A〜2Aになり、燃料電池スタックの動作性能が更に良好である。
3、最初の燃料電池に電解液を充填するだけで、同時に電解液をほかの燃料電池の貯液チャンバー内に充填でき、手間が省け、且つ入れる際の漏れを根本的に防ぐことができ、電池の保守作業がより安全且つ便利となる。
4、各燃料電池における化学反応で生じたガスがまとめて最後の燃料電池の上連通口を介して排出されることで、燃料電池スタックの構造を簡略化でき、さらに各燃料電池の減圧効果および反応熱効果を一致させることができる。また、燃料電池スタックが偶発故障による転倒の場合に、最後の燃料電池の上連通口を介して電解液を排出することで、化学反応を停止させ、燃料電池スタックの破損を防ぐことができる。
図面および具体的な実施形態を参照しながら、本発明について更に述べる。
図1に示すように、本発明は、燃料電池スタックに関し、その好ましい実施形態が数個の燃料電池10を含む。
図1に示すように、本発明は、燃料電池スタックに関し、その好ましい実施形態が数個の燃料電池10を含む。
各燃料電池10は、殻体と、殻体に設ける陽極20及び陰極30とを含む。各燃料電池10の殻体には、電解液を貯蔵するための貯液チャンバー11と貯液チャンバー11に連通する連通部が設けられる。２つずつ隣接する2つの燃料電池10毎に貯液チャンバー11が連通部を介して連通され、各燃料電池10の電解液を互いに流通させ、電解液の反応熱の平衡を実現できることによって、同一燃料電池スタック内における各燃料電池の性能パラメーターを一致させ、燃料電池スタックの動作性能を向上させる。
図2を参照、本実施形態においては、各殻体に陰極30を取り付けるための陰極収容部12が設けられ、当該殻体内に陽極20を取り付ける陽極収容部15が設けられ、貯液チャンバー11が陽極収容部12と陰極収容部20との間に位置される。これによって、化学反応効率を高く向上させることができる。殻体の上端部と下端部のそれぞれに貯液チャンバー11に連通するための上連通口13と下連通口14が設けられる。２つずつ隣接する2つの殻体の上連通口13或いは下連通口14が互いに連通される。上述の連通部が上連通口13或いは下連通口14である。
このように、電解液が燃料電池10の貯液チャンバー11から下連通口14或いは上連通口13を介して別の燃料電池10の下連通口14或いは上連通口13に流通し、当該別の燃料電池10の貯液チャンバー11に流れ込み、次に当該別の燃料電池10の下連通口14或いは上連通口13を介してもう一つの燃料電池10の下連通口14或いは上連通口13に流通し、当該もう一つの燃料電池10の貯液チャンバー11に流れ込むことによって、各燃料電池10における電解液の反応熱の平衡効果をより向上させることができる。
更に、殻体内には陽極制限槽16が設けられ、陽極の位置決めに用いられる。
更に、殻体内には陽極制限槽16が設けられ、陽極の位置決めに用いられる。
図3に示すように、本実施形態においては、当該上連通口13と下連通口14は陽極20の両側に位置してもよく、陽極20の同一側に位置してもよい。
２つずつ隣接する2つの殻体の上連通口13或いは下連通口14の間に直接的に連通或いは輸液配管を介して連通してもよい。
上連通口13と下連通口14との数量は一つ又は数個でもよい。
好ましくは、連通部の横断面積は1.1 ｃｍ2〜3.2 ｃｍ2であり、これによって、２つずつ隣接する燃料電池10間のバイパス電流値が0.1A〜2Aにさせ、燃料電池スタックの動作性能が更に良好になる。
図1に示すように、本実施形態においては、燃料電池スタックにおける最初の燃料電池10の上連通口13は、電解液を補充する液体注入口として用いられる。図4に示すように、他の実施形態においては、最初の燃料電池10の殻体上端部には、電解液を補充するための液体注入口19が設けられる。このように、最初の燃料電池10に電解液を充填するだけで、同時にほかの燃料電池10の貯液チャンバー11内に電解液を充填でき、手間が省け、入れる際の漏れを根本的に防ぐことができ、電池の保守作業がより安全且つ便利となる。
本実施形態においては、燃料電池スタックにおける最後の燃料電池10の上連通口13がガスを排出するために用いられ、各燃料電池10における化学反応で生じたガスがまとめて最後の燃料電池10の上連通口13を介して排出され、燃料電池スタックの構造を簡略化でき、各燃料電池10の減圧効果と反応熱効果を一致させることができる。また、燃料電池スタックが偶発故障による転倒をした場合に、最後の燃料電池10の上連通口13を介して電解液を排出することで、化学反応を停止させ、燃料電池スタックの破損を防ぐことができる。他の実施形態においては、最後の燃料電池10の上端部には、更にガスを排出するための排気孔が設けられる。
他の実施形態においては、各殻体の上端部にそれぞれ陽極の両側に位置する上連通口が二つ設けられ、２つずつ隣接する2つの殻体の貯液チャンバーが上連通口を介して連通させることによって、電解液の各燃料電池での流通方向は、上から下へ流れ込み、次に下から上へ流れ出ることになる。
図4を参照、本実施形態においては、陽極20は陽極板21と陽極支持部22とを含む。陽極支持部22が当該陽極板21の上端部に設けられ、陽極板21を殻体内に固定させるために用いられる。当該陽極板21が平板状であるため、化学反応において陽極板21の反応面積が減少せず、安定した電流を提供することができ、電解液との接触面積を増大させる上で有利であり、反応効率を向上させることができる。
好ましくは、当該陽極支持部22に液体注入孔23が設けられ、当該液体注入孔23が殻体の液体注入口19と連通される。
好ましくは、陽極20はアルミニウム・マグネシウム合金からなる陽極であり、陰極は空気極である。電解液は中性の電解液である。
当業者であれば、上述した技術的な考案及び思想に基づき、本発明の実施形態の変更及び変形例も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。
Claims (10)
- 燃料電池スタックであって、数個の燃料電池を含み、
各燃料電池が殻体と、殻体に取付けられる陽極及び陰極を含み、
各燃料電池の殻体に電解液を貯蔵するための貯液チャンバーと、貯液チャンバーに連通する連通部とが設けられ、
２つずつ隣接する2つの燃料電池毎に貯液チャンバーが連通部を介して連通されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 各殻体の上端部と下端部に、貯液チャンバーに連通する上連通口と下連通口が設けられ、
２つずつ隣接する2つの殻体毎に上連通口或いは下連通口が互いに連通され、
前記連通部が上連通口或いは下連通口であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック。
- 前記連通部の横断面積が1.1 ｃｍ2〜3.2 ｃｍ2であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック。
- 燃料電池スタックにおける最初の燃料電池の上連通口が電解液を補充するために用いられ、或いは最初の燃料電池の殻体上端部に電解液を補充するための液体注入口が設けられることを特徴とする請求項2又は3に記載の燃料電池スタック。
- 燃料電池スタックにおける最後の燃料電池の上連通口がガスを排出するために用いられ、又は最後の燃料電池の上端部にガスを排出するための排気孔が設けられることを特徴とする請求項2又は3に記載の燃料電池スタック。
- 各殻体に陰極を取付ける陰極収容部が設けられ、当該殻体内には、陽極を取付ける陽極収容部が設けられ、貯液チャンバーが陽極収容部と陰極収容部との間に位置することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック。
- 陽極は陽極板と陽極支持部とを含み、
陽極支持部が陽極板の上端部に設けられ、陽極板を殻体内に固定するために用いられ、
当該陽極板が平板状であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック。
- 燃料電池であって、
殻体と、殻体に取り付けられる陽極及び陰極を含み、
殻体に、電解液を貯蔵するための貯液チャンバーと、貯液チャンバーに連通する連通部とが設けられ、
連通部が隣接する燃料電池の貯液チャンバーを連通させるために用いられることを特徴とする燃料電池。
- 殻体の上端部に、それぞれ陽極の両側に位置する上連通口が設けられ、前記連通部が上連通口であり、或いは、殻体の上端部及び下端部に、それぞれ上連通口と下連通口とが設けられ、
前記連通部は上連通口或いは下連通口であり、
連通部の横断面積は1.1 ｃｍ2〜3.2 ｃｍ2であることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池。
- 燃料電池殻体であって、
電解液を貯蔵するための貯液チャンバーと、貯液チャンバーに連通する連通部とが設けられ、
連通部が隣接する燃料電池の貯液チャンバーを連通させるために用いられることを特徴とする燃料電池殻体。
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