JP2570771B2 - 燃料電池の冷却方法 - Google Patents
燃料電池の冷却方法Info
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- JP2570771B2 JP2570771B2 JP62259773A JP25977387A JP2570771B2 JP 2570771 B2 JP2570771 B2 JP 2570771B2 JP 62259773 A JP62259773 A JP 62259773A JP 25977387 A JP25977387 A JP 25977387A JP 2570771 B2 JP2570771 B2 JP 2570771B2
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- tile
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換させるエネルギー部門で用いる燃料電池の
冷却方法に関するものである。
ルギーに変換させるエネルギー部門で用いる燃料電池の
冷却方法に関するものである。
［従来の技術］ 現在開発が進められている燃料電池のうち、溶融炭酸
塩型燃料電池は、第３図に示す如く、電解質として溶融
炭酸塩をしみ込ませたタイル（電解質板）１の両面を、
カソード（酸素極）２とアノード（燃料極）３の両電極
で挟み、カソード２側に酸化ガスを供給すると共にアノ
ード３側に燃料ガスを供給することによりカソード２と
アノード３との間で発生する電位差により発電が行われ
るようにしたものを１セルとし、各セルをセパレータ４
を介して多層に積層させるようにしてある。
塩型燃料電池は、第３図に示す如く、電解質として溶融
炭酸塩をしみ込ませたタイル（電解質板）１の両面を、
カソード（酸素極）２とアノード（燃料極）３の両電極
で挟み、カソード２側に酸化ガスを供給すると共にアノ
ード３側に燃料ガスを供給することによりカソード２と
アノード３との間で発生する電位差により発電が行われ
るようにしたものを１セルとし、各セルをセパレータ４
を介して多層に積層させるようにしてある。
燃料電池は、運転中にタイル１及び電極2,3で発熱す
るので、この発熱を除去しタイル１を適正な温度範囲に
保ち、更に電池内をできる限り均一な温度分布にするこ
とが燃料電池の性能と構造健全性を維持するために必要
である。
るので、この発熱を除去しタイル１を適正な温度範囲に
保ち、更に電池内をできる限り均一な温度分布にするこ
とが燃料電池の性能と構造健全性を維持するために必要
である。
そのため、従来では、第３図に示す如く、タイル１を
挟んで流れる酸化ガスOGと燃料ガスFGが並行流となるよ
うにすると共に、セパレータ４を挟んで流れる酸化ガス
OGと燃料ガスFGとは対向流となるようにして、各セルご
とにタイル１を挟んで流れる酸化ガスOGと燃料ガスFGの
流れ方向が逆になるようにした交換流方式が採用され、
かかる交換流方式でタイル１を適正な温度範囲に保つよ
うにガスOG又はFGの流量を変えるようにしていた。
挟んで流れる酸化ガスOGと燃料ガスFGが並行流となるよ
うにすると共に、セパレータ４を挟んで流れる酸化ガス
OGと燃料ガスFGとは対向流となるようにして、各セルご
とにタイル１を挟んで流れる酸化ガスOGと燃料ガスFGの
流れ方向が逆になるようにした交換流方式が採用され、
かかる交換流方式でタイル１を適正な温度範囲に保つよ
うにガスOG又はFGの流量を変えるようにしていた。
［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記した如きガスの流れ方向が並行流及び
対向流方式の燃料電池では、各セルを仕切っているセパ
レータ４として、第４図に示す如く、表裏両面に形成さ
れるガス通路形成用の凹溝５を同じ大きさで且つ等間隔
に有してなる構成のものが用いられているため、タイル
１を挟んで酸化ガスOGと燃料ガスFGを一端側Ａから他端
側Ｂへ流した場合、ガスの入口側Ａに比しガスの出口側
Ｂの温度が高くなるが、ガスの流れ方向の両サイドの辺
縁部では放熱等により中央部に比し温度が低くなること
から、第５図に示す如く両サイドの辺縁部の温度が低く
なる温度分布となっていた。Ｌは低音部、Ｈは高温部で
ある。又、従来の燃料電池ではタイルを適正な温度範囲
内で運転するためにガス流量を変えているが、プラント
の効率向上の面からはガス流量を減少させることが有効
であるにもかかわらず、セパレータ４の両面では全面に
わたり同じ量のガスを流すようにしてある構造上、温度
分布を均一にして更にガス流量を少なくすることができ
なかった。
対向流方式の燃料電池では、各セルを仕切っているセパ
レータ４として、第４図に示す如く、表裏両面に形成さ
れるガス通路形成用の凹溝５を同じ大きさで且つ等間隔
に有してなる構成のものが用いられているため、タイル
１を挟んで酸化ガスOGと燃料ガスFGを一端側Ａから他端
側Ｂへ流した場合、ガスの入口側Ａに比しガスの出口側
Ｂの温度が高くなるが、ガスの流れ方向の両サイドの辺
縁部では放熱等により中央部に比し温度が低くなること
から、第５図に示す如く両サイドの辺縁部の温度が低く
なる温度分布となっていた。Ｌは低音部、Ｈは高温部で
ある。又、従来の燃料電池ではタイルを適正な温度範囲
内で運転するためにガス流量を変えているが、プラント
の効率向上の面からはガス流量を減少させることが有効
であるにもかかわらず、セパレータ４の両面では全面に
わたり同じ量のガスを流すようにしてある構造上、温度
分布を均一にして更にガス流量を少なくすることができ
なかった。
そこで、本発明は、タイルを挟んで流れるガスの流量
を中央部分と両サイドで異なるようにしてタイルの両サ
イドで温度低下を生じさせないようにしようとするもの
である。
を中央部分と両サイドで異なるようにしてタイルの両サ
イドで温度低下を生じさせないようにしようとするもの
である。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、タイルの両面
をカソードとアノードの両電極で挟んでカソード側に酸
化ガスを供給すると共にアノード側に燃料ガスを流すよ
うにしたセルをセパレータを介し積層してなる燃料電池
の上記セパレータの表裏両面に、ガス通路形成用の凹溝
を同じ方向に並行に設けて、該表裏の各凹溝の間隔を中
央部で密に、又、両サイドの辺縁部で粗となるようにす
るか、又は両サイド部分の凹溝内に邪魔板を入れること
によって、平面内のガス流量配分に中央部分に比して両
サイドの部分を流量が少なくなるような分布を幅方向で
もたせ、タイルを挟んで流れる酸化ガスと燃料ガスが、
各々タイルの中央部分よりも両サイドの部分で少流量と
なるようにして冷却させるようにする。
をカソードとアノードの両電極で挟んでカソード側に酸
化ガスを供給すると共にアノード側に燃料ガスを流すよ
うにしたセルをセパレータを介し積層してなる燃料電池
の上記セパレータの表裏両面に、ガス通路形成用の凹溝
を同じ方向に並行に設けて、該表裏の各凹溝の間隔を中
央部で密に、又、両サイドの辺縁部で粗となるようにす
るか、又は両サイド部分の凹溝内に邪魔板を入れること
によって、平面内のガス流量配分に中央部分に比して両
サイドの部分を流量が少なくなるような分布を幅方向で
もたせ、タイルを挟んで流れる酸化ガスと燃料ガスが、
各々タイルの中央部分よりも両サイドの部分で少流量と
なるようにして冷却させるようにする。
［作用］ タイルを挟んで流れる酸化ガスと燃料ガスは、セパレ
ータの両サイドの部分でガス流量が絞られることから両
サイドの辺縁部で流量が減少させられるので、該辺縁部
は中央部分に比して冷却されなくなってそれだけ温度が
高くなる温度分布となる。又、かかる平面内の流量配分
に分布をもたせることから、ガスの総流量を減少させる
ことができてプラントの効率を向上させることができ
る。
ータの両サイドの部分でガス流量が絞られることから両
サイドの辺縁部で流量が減少させられるので、該辺縁部
は中央部分に比して冷却されなくなってそれだけ温度が
高くなる温度分布となる。又、かかる平面内の流量配分
に分布をもたせることから、ガスの総流量を減少させる
ことができてプラントの効率を向上させることができ
る。
［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の方法の一実施例として採用するセパ
レータを示すもので、第３図に示すセパレータ４に代え
て用いるセパレータ６として、表裏両面に形成するガス
通路形成用の凹溝５の間隔を、中央部で密に、又、両サ
イドの辺縁部で粗とするように設けた構成とする。
レータを示すもので、第３図に示すセパレータ４に代え
て用いるセパレータ６として、表裏両面に形成するガス
通路形成用の凹溝５の間隔を、中央部で密に、又、両サ
イドの辺縁部で粗とするように設けた構成とする。
かかる構成のセパレータ６を、タイル１をカソード２
とアノード３で両面から挟み、カソード２側に酸化ガス
OGを、又、アノード３側に燃料ガスFGをそれぞれ供給す
るようにしてあるセルを積層する際の仕切板として用い
ると、酸化ガスOGと燃料ガスFGがセパレータ６を挟んで
流れるとき、中央部分に比して両側部分ではガス流量が
少なくなるので、ガス流量が少なくなった分だけタイル
１の両側部分の冷却がゆるめられ、その結果、幅方向に
均一配分で流されていた従来の冷却方式に比してタイル
１の両側部分の温度が高くなり、一方、中央部分ではガ
ス入口側が最低温度、ガス出口側が最高温度に維持され
るので、第２図に示す如き温度分布が得られる。同時
に、ガス流れ方向の両側部分でガス流量が減少すること
からガスの総流量を減少させ得られて、プラントの効率
の向上が図れる。
とアノード３で両面から挟み、カソード２側に酸化ガス
OGを、又、アノード３側に燃料ガスFGをそれぞれ供給す
るようにしてあるセルを積層する際の仕切板として用い
ると、酸化ガスOGと燃料ガスFGがセパレータ６を挟んで
流れるとき、中央部分に比して両側部分ではガス流量が
少なくなるので、ガス流量が少なくなった分だけタイル
１の両側部分の冷却がゆるめられ、その結果、幅方向に
均一配分で流されていた従来の冷却方式に比してタイル
１の両側部分の温度が高くなり、一方、中央部分ではガ
ス入口側が最低温度、ガス出口側が最高温度に維持され
るので、第２図に示す如き温度分布が得られる。同時
に、ガス流れ方向の両側部分でガス流量が減少すること
からガスの総流量を減少させ得られて、プラントの効率
の向上が図れる。
なお、本発明の方法を実施するためのセパレータは第
１図に示したものに限定されるものではなく、たとえ
ば、ガス通路形成用の凹溝５内を流れるガス流量を中央
部分と両側部分とで変える手段として、両側部分の凹溝
５内にフィンの如き邪魔板を入れる方式としてもよいこ
とは勿論である。
１図に示したものに限定されるものではなく、たとえ
ば、ガス通路形成用の凹溝５内を流れるガス流量を中央
部分と両側部分とで変える手段として、両側部分の凹溝
５内にフィンの如き邪魔板を入れる方式としてもよいこ
とは勿論である。
［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の燃料電池の冷却方法によれ
ば、タイルの両面をカソードとアノードの両電極で挟ん
でカソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード側に
燃料ガスを流すようにしたセルをセパレータを介し積層
してなる燃料電池の上記セパレータの表裏両面に、ガス
通路形成用の凹溝を同じ方向に平行に設けて、該表裏の
各凹溝の間隔を中央部で密に、又、両サイドの辺縁部で
粗となるようにするか、又は両サイド部分の凹溝内に邪
魔板を入れることによって、平面内のガス流量配分に中
央部分に比して両サイドの部分の流量が少なくなるよう
な分布を幅方向でもたせ、タイルを挟んで流れる酸化ガ
スと燃料ガスが、各々タイルの中央部分よりも両サイド
の部分で少流量となるようにして冷却させるようにする
ので、ガス流れ方向の両サイド部で端部からの放熱等で
温度が低くなるようなことがあっても、この部分に流す
ガス流量が少ないためそれだけ冷却されなくなってその
分だけ温度を高め得られ、両サイドの温度を低下させな
い温度分布を実現できて、燃料電池の高性能化が図れ、
又、同時にガスの総流量を減少させ得られることからプ
ラント効率の向上が図れる、という優れた効果を奏し得
る。
ば、タイルの両面をカソードとアノードの両電極で挟ん
でカソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード側に
燃料ガスを流すようにしたセルをセパレータを介し積層
してなる燃料電池の上記セパレータの表裏両面に、ガス
通路形成用の凹溝を同じ方向に平行に設けて、該表裏の
各凹溝の間隔を中央部で密に、又、両サイドの辺縁部で
粗となるようにするか、又は両サイド部分の凹溝内に邪
魔板を入れることによって、平面内のガス流量配分に中
央部分に比して両サイドの部分の流量が少なくなるよう
な分布を幅方向でもたせ、タイルを挟んで流れる酸化ガ
スと燃料ガスが、各々タイルの中央部分よりも両サイド
の部分で少流量となるようにして冷却させるようにする
ので、ガス流れ方向の両サイド部で端部からの放熱等で
温度が低くなるようなことがあっても、この部分に流す
ガス流量が少ないためそれだけ冷却されなくなってその
分だけ温度を高め得られ、両サイドの温度を低下させな
い温度分布を実現できて、燃料電池の高性能化が図れ、
又、同時にガスの総流量を減少させ得られることからプ
ラント効率の向上が図れる、という優れた効果を奏し得
る。
第１図は本発明の実施例に用いるセパレータの一例を示
す斜視図、第２図は本発明の方法により得られた温度分
布を示す図、第３図は燃料電池の冷却方法における交換
流方式を示す説明図、第４図は従来の燃料電池に用いら
れるセパレータの一例図、第５図は温度分布を示す説明
図である。 １……タイル、２……カソード、３……アノード、4,6
……セパレータ、５……凹溝。
す斜視図、第２図は本発明の方法により得られた温度分
布を示す図、第３図は燃料電池の冷却方法における交換
流方式を示す説明図、第４図は従来の燃料電池に用いら
れるセパレータの一例図、第５図は温度分布を示す説明
図である。 １……タイル、２……カソード、３……アノード、4,6
……セパレータ、５……凹溝。
Claims (2)
- 【請求項１】タイルの両面をカソードとアノードの両電
極で挟んでカソード側に酸化ガスを供給すると共にアノ
ード側に燃料ガスを流すようにしたセルをセパレータを
介し積層してなる燃料電池の上記セパレータの表裏両面
に、ガス通路形成用の凹溝を同じ方向に平行に設け、該
表裏の各凹溝の間隔を中央部で密に、又、両サイドの辺
縁部で粗となるようにして平面内のガス流量配分に中央
部分に比して両サイドの部分の流量が少なくなるような
分布を幅方向でもたせ、タイルを挟んで流れる酸化ガス
と燃料ガスが、各々タイルの中央部分よりも両サイドの
部分で少流量となるようにしてタイルを冷却させるよう
にすることを特徴とする燃料電池の冷却方法。 - 【請求項２】タイルの両面をカソードとアノードの両電
極で挟んでカソード側に酸化ガスを供給すると共にアノ
ード側に燃料ガスを流すようにしたセルをセパレータを
介し積層してなる燃料電池の上記セパレータの表裏両面
に、ガス通路形成用の凹溝を同じ方向に平行に設け、該
表裏の各両サイド部分の凹溝内に邪魔板を入れることに
よって平面内のガス流量配分に中央部分に比して両サイ
ドの部分の流量が少なくなるような分布を幅方向でもた
せ、タイルを挟んで流れる酸化ガスと燃料ガスが、各々
タイルの中央部分よりも両サイドの部分で少流量となる
ようにしてタイルを冷却させるようにすることを特徴と
する燃料電池の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62259773A JP2570771B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 燃料電池の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62259773A JP2570771B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 燃料電池の冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105474A JPH01105474A (ja) | 1989-04-21 |
| JP2570771B2 true JP2570771B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=17338767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62259773A Expired - Lifetime JP2570771B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 燃料電池の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2570771B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7879504B2 (en) | 2004-08-30 | 2011-02-01 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell stack having improved cooling structure |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3569152B2 (ja) | 1998-10-15 | 2004-09-22 | 株式会社マキタ | バッテリーパック |
| AU2003224637A1 (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-22 | New Energy Solutions, Inc. | High performance fuel cells |
| US6924052B2 (en) * | 2002-04-24 | 2005-08-02 | General Motors Corporation | Coolant flow field design for fuel cell stacks |
| JP4599832B2 (ja) * | 2003-11-25 | 2010-12-15 | 東洋紡績株式会社 | 溝付き電極材および液流通型電解槽用電極 |
| JP2005174648A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP4792699B2 (ja) * | 2004-01-19 | 2011-10-12 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| EP1970985A1 (de) * | 2007-03-08 | 2008-09-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzelle |
| JP5180946B2 (ja) * | 2009-11-26 | 2013-04-10 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| JP6898188B2 (ja) * | 2017-09-15 | 2021-07-07 | 森村Ｓｏｆｃテクノロジー株式会社 | 燃料電池スタック |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS628455A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-16 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP62259773A patent/JP2570771B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7879504B2 (en) | 2004-08-30 | 2011-02-01 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell stack having improved cooling structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01105474A (ja) | 1989-04-21 |
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