JP2020107600A - スタック内部の熱分布が改善された燃料電池 - Google Patents
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Abstract
Description
10 スタック
11 単位セル
12 分離板
121 空気流入マニホールド
122 空気排出マニホールド
123 燃料流入マニホールド
124 燃料排出マニホールド
20 第1チャンバー
21 第1滞留空間
211 第1空気連通孔
212 空気流入孔
22 第2滞留空間
221 空気排出マニホールド連通孔
222 空気流出孔
23 第3滞留空間
231 第1燃料連通孔
232 空気流出孔
24 第4滞留空間
241 燃料排出マニホールド連通孔
242 燃料流出孔
25 第1仕切り
30 第2チャンバー
31 第5滞留空間
311 第2空気連通孔
312 空気流入マニホールド連通孔
32 第6滞留空間
321 第2燃料連通孔
322 燃料流入マニホールド連通孔
33 第2仕切り
34 空気熱交換流路
35 燃料熱交換流路
40 連結部
41 空気連結部
42 燃料連結部
Claims (12)
- 二つ以上の単位セル、及び前記単位セルの両面に備えられ、平面視で四角形状であり、4辺部にそれぞれマニホールドが貫設された分離板を含むスタックと、
前記スタックの一側面に位置し、一定容積の内部空間を含み、外部から空気及び燃料を受けて第2チャンバー伝達し、前記スタックから排出された空気及び燃料を受けて外部に流出する第1チャンバーと、
前記スタックの一側面に対向する他側面に位置し、一定容積の内部空間を含み、前記第1チャンバーから受けた空気及び燃料を前記マニホールドを通して前記スタックに伝達する第2チャンバーと、
前記スタックの外側に位置し、前記第1チャンバーと前記第2チャンバーを連結し、前記第1チャンバーから前記第2チャンバーに空気及び燃料が移動する空間を提供する連結部とを含む、燃料電池。 - 前記分離板は、いずれか一辺部に形成された空気流入マニホールド、前記空気流入マニホールドと対向する位置に形成された空気排出マニホールド、他の一辺部に形成された燃料流入マニホールド、及び前記燃料流入マニホールドと対向する位置に形成された燃料排出マニホールドを含む、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記第2チャンバーから前記空気流入マニホールドを通して前記スタックに流入した空気は前記単位セルを通り、前記空気流入マニホールドと対向する位置に形成された空気排出マニホールドを通して前記第1チャンバーに排出され、
前記第2チャンバーから前記燃料流入マニホールドを通して前記スタックに流入した燃料は前記単位セルを通り、前記燃料流入マニホールドと対向する位置に形成された燃料排出マニホールドを通して前記第1チャンバーに排出される、請求項2に記載の燃料電池。 - 前記第1チャンバーは所定の六面体形状であり、
前記第1チャンバーは、側面垂直方向の互いに対向する角部を連結して前記第1チャンバーの内部空間を第1、第2、第3及び第4滞留空間に区画する第1仕切りを含む、請求項1に記載の燃料電池。 - 前記第1滞留空間は前記第2滞留空間と向き合い、前記第3滞留空間は前記第4滞留空間と向き合い、
前記第1滞留空間は、上面に貫設された空気流入孔、及び前記第1滞留空間が前記連結部と連通するように下面に貫設された第1空気連通孔を含み、
前記第2滞留空間は、前記第2滞留空間が前記分離板のマニホールドと連通するように下面に貫設された空気排出マニホールド連通孔、及び上面に貫設された空気流出孔を含み、
前記第3滞留空間は、上面に貫設された燃料流入孔、及び前記第3滞留空間が前記連結部と連通するように下面に貫設された第1燃料連通孔を含み、
前記第4滞留空間は、前記第4滞留空間が前記分離板のマニホールドと連通するように下面に貫設された燃料排出マニホールド連通孔、及び上面に貫設された燃料流出孔を含む、請求項4に記載の燃料電池。 - 前記空気流入孔を通して前記第1滞留空間に流入した外部の低温の空気及び前記燃料流入孔を通して前記第3滞留空間に流入した外部の低温の燃料は、前記空気排出マニホールド連通孔を通して前記第2滞留空間に流入したスタックの高温の空気及び前記燃料排出マニホールド連通孔を通して前記第4滞留空間に流入したスタックの高温の燃料と熱交換する、請求項5に記載の燃料電池。
- 前記第2チャンバーは所定の六面体形状であり、
前記第2チャンバーは、側面垂直方向の互いに対向する角部を連結して前記第2チャンバーの内部空間を第5滞留空間及び第6滞留空間に区画する第2仕切りを含む、請求項1に記載の燃料電池。 - 前記第5滞留空間は、前記第5滞留空間が前記連結部と連通するように上面に貫設された第2空気連通孔、及び前記第5滞留空間が前記分離板のマニホールドと連通するように上面に貫設された空気流入マニホールド連通孔を含み、
前記第6滞留空間は、前記第6滞留空間が前記連結部と連通するように上面に貫設された第2燃料連通孔、及び前記第6滞留空間が前記分離板のマニホールドと連通するように上面に貫設された燃料流入マニホールド連通孔を含む、請求項7に記載の燃料電池。 - 前記連結部は外部から第1チャンバーに流入した空気が第2チャンバーに移動することができるように前記第1チャンバーと第2チャンバーを連結する直線流路である空気連結部と、
外部から第1チャンバーに流入した燃料が第2チャンバーに移動することができるように前記第1チャンバーと第2チャンバーを連結する直線流路である燃料連結部とを含む、請求項1に記載の燃料電池。 - 前記第1チャンバーは、下面がいずれか一つの角部がL字形に切断された四角形状であり、前記切断された角部と対向する位置の角部及びこれに隣接したいずれか一つの角部に第1空気連通孔が貫設され、残りの一つの角部には第1燃料連通孔が貫設され、
前記第2チャンバーは、上面が前記第1チャンバーの下面と対称の形状であり、前記第1空気連通孔と対称の位置に第2空気連通孔が貫設され、前記第1燃料連通孔と対称の位置に第2燃料連通孔が形成され、
前記空気連結部が前記第1空気連通孔と前記第2空気連通孔を連結し、前記燃料連結部が前記第1燃料連通孔と前記第2燃料連通孔を連結する、請求項9に記載の燃料電池。 - 前記分離板は角部がL字形に切断された四角形状であり、
前記分離板のL字形に切断された角部の一部が前記空気連結部及び燃料連結部の外周面と接触した状態で前記スタックが前記第1チャンバー及び前記第2チャンバーの間に介在され、
前記スタックから前記空気連結部及び燃料連結部に熱が伝達される、請求項10に記載の燃料電池。 - 前記第2チャンバーは所定の六面体形状であり、
前記第2チャンバーの内部空間には、一端が前記空気連結部と連結され、他端がいずれか一つの前記マニホールドと連結され、直線領域と曲線領域が交互に位置する空気熱交換流路と、一端が前記燃料連結部と連結され、他端が他の一つの前記マニホールドと連結され、直線領域と曲線領域が交互に位置する燃料熱交換流路とが搭載される、請求項9に記載の燃料電池。
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