JP2843573B2 - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JP2843573B2
JP2843573B2 JP63208575A JP20857588A JP2843573B2 JP 2843573 B2 JP2843573 B2 JP 2843573B2 JP 63208575 A JP63208575 A JP 63208575A JP 20857588 A JP20857588 A JP 20857588A JP 2843573 B2 JP2843573 B2 JP 2843573B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、燃料電池に係り、特に燃料(H2)及び空気
(O2)の給排通路構造の改良に関する。
(従来の技術) 従来の燃料電池は、第6図に示す如く電解質層1の両
面にガス拡散電極プレート2を反応層側にて接合し、更
にその両面に燃料供給溝4を一定間隔に平行に有するカ
ーボンプレート5と空気供給溝6を一定間隔に平行に有
するカーボンプレート7とを相互の供給溝4、6を直交
させて対向するように配した方形のセル8を第7図に示
す如く仕切板9を介して多数積層して成る燃料電池本体
10の前記燃料供給溝4の両端が位置する側面に、第8図
に示す如く横断面円弧状のカバー11、11′を設けて燃料
供給室12、排燃料排出室12′を形成し、燃料電池本体10
の前記空気供給溝6が位置する側面に、横断面円弧状の
カバー13、13′を設けて空気供給室14、排空気排出室1
4′を形成し、各カバー11、11′、13、13′の中央に供
給管11a、排出管11′a、供給管13a、排出管13′aを設
けて成るものである。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記構造の燃料電池は、供給管11aより燃
料供給室12へ入った燃料(H2)は各セル8の燃料供給溝
4へ流入するわけであるが、供給管11aに近い燃料供給
溝4へは十分流入し、供給管11aに遠い燃料供給溝4へ
はあまり流入しない。また供給管13aより空気供給室14
へ入った空気(O2)は各セル8の空気供給溝6へ流入す
るわけであるが、供給管13aに近い空気供給溝6へは十
分流入し、供給管13aに遠い空気供給溝6へはあまり流
入しない。つまり燃料や空気は、燃料供給溝4や空気供
給溝6の位置によって供給管11a、13aから排出管11a、1
3aまでの通過する距離に差があるので、距離の短い個所
を多く通過し、距離の長い個所を少なく通過する。従っ
て、セル8の高さ位置によって反応が十分な所と反応が
不十分な所が生じ、また1つのセル8の中でも反応が盛
んな所と反応が鈍い所が生じる為、密度の低い電流が生
じ燃料電池全体の出力が低下するものである。
そこで本発明は、どの高さ位置のセルでも反応が略均
等且つ十分に行われ、また1つのセルの中ではどの位置
でも反応が盛んに行われるようにした燃料電池を提供し
ようとするものである。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するための本発明の燃料電池は、電解
質層の両面にガス拡散電極プレートを反応層側にて接合
し更にその両面に燃料供給溝を一定間隔に平行に有する
カーボンプレートと空気供給溝を一定間隔に平行に有す
るカーボンプレートとを相互の供給溝を直交させて対向
するように配した方形のセルを、仕込板を介して多数積
層して成る燃料電池本体の前記燃料供給溝の両端が位置
する側面に、夫々一定数のセル毎に上下方向に区画板を
設けた燃料分配通路と排燃料収集通路を設け、燃料分配
通路の一側端に下方からの燃料取入通路を立設し、排燃
料収集通路の他側端に上方への排燃料排出通路を立設
し、燃料電池本体の前記空気供給溝の両端が位置する側
面に、夫々一定数のセル毎に上下方向に区画板を設けた
空気分配通路と排空気収集通路を設け、空気分配通路の
一側端に下方からの空気取入通路を立設し、排空気収集
通路の他側端に上方への排空気排出通路を立設して成る
ものである。
前記燃料分配通路及び空気分配通路の断面積は燃料分
配通路が燃料取入通路と連通する側の端部で広く、他端
部で狭く、また、空気分配通路が空気取入通路と連通す
る側の端部で広く、他端部で狭くなされ、排燃料収集通
路及び排空気収集通路の断面積は排燃料収集通路が排燃
料排出通路と連通する側の端部で広く、他端部で狭く、
また、排空気収集通路が排空気排出通路と連通する側の
端部で広く、他端部で狭くなされていることが好まし
い。
(作用) 本発明の燃料電池は上述の如く構成されているので、
下方からの燃料取入通路へ取入れた燃料(H2)は、一定
数のセル毎に上下方向に区画板を設けたの燃料分配通路
へ分配して入り、ここから側面の各セルの燃料供給溝へ
供給される。この燃料供給溝へ供給された燃料(H2)の
一部は該燃料供給溝を通過中に電池の一面のガス拡散電
極プレートの拡散層を浸透し、電解質層側の反応層で反
応する。各セルの燃料供給溝を通過する燃料(H2)は、
一定数のセル毎に上下方向に区画板を設けた排燃料収集
通路へ出てその後側面から上方への排燃料排出通路へ排
出される。一方、下方からの空気取入通路へ取り入れた
空気(O2)は、積層電池の冷却単位に一致する一定数の
セル毎に上下方向に区画板を設けた空気分配通路へ分配
して入り、ここから側面の各セルの空気供給溝へ供給さ
れる。この空気供給溝へ供給された空気(O2)の一部は
該空気供給溝を通過中に電池の他面のガス拡散電極プレ
ートの拡散層へ浸透し、電解質側の反応層で反応する。
各セルの空気供給溝を通過する空気(O2)は電池の冷却
単位に一致する一定数のセル毎に上下方向に区画板を設
けた排空気収集通路へ出てその他側端から上方への排空
気排出通路へ排出される。
このように燃料(H2)及び空気(O2)の給排が行われ
ると、どの高さ位置のセルの燃料供給溝及び空気供給溝
を通っても燃料取入通路から排燃料排出通路まで及び空
気取入通路から排空気排出通路までの距離は略等しいの
で、各セルでの反応は略均等に且つ十分に行われ、また
1つのセルの中のどの位置でも反応が盛んに行われ、高
密度の電流が生じ、燃料電池全体の出力が向上する。
(実施例) 本発明の燃料電池の一実施例を図によって説明する。
第6図に示す如く電解質層1の両面にガス拡散電極プレ
ート2を反応層にて接合し、さらにその両面に、一定寸
法の凹形の燃料供給溝4を一定間隔に平行に多数有する
カーボンプレート5と、一定寸法の凹形の空気供給溝6
を一定間隔に平行に多数有するカーボンプレート7とを
相互供給溝4、6を直交させて対向するように配した方
形のセル8を第7図に示す如く仕切板9を介して多数積
層して成る燃料電池本体10の前記燃料供給溝4の両端が
位置する側面に、第1図及び第2図に示す如く夫々一定
数のセル8毎に上下方向に水平な区画板15を設けた棚状
の燃料分配通路16と排燃料収集通路17を設ける。燃料分
配通路16の一側端に第4図に示す如く角筒の下方からの
燃料取入通路18を立設し、他側端は閉鎖する。排燃料収
集通路17の一側端は閉鎖し、他側端に角筒の上方への排
燃料排出通路19を立設する。燃料電池本体10の前記空気
供給溝6の両端が位置する側面には第1図及び第3図に
示す如く夫々一定数のセル8毎に上下方向に水平な区画
板20を設けた棚状の空気分配通路21と排空気収集通路22
を設ける。空気分配通路21の一側端に第5図に示す如く
角筒の下方からの空気取入通路23を立設し、他側端は閉
鎖する。排空気収集通路22の一側端は閉鎖し、他側端に
角筒の上方への排空気排出通路24を立設する。
尚、前記燃料分配通路16及び空気分配通路21の断面積
は第4、5図に示す如く幅方向で入口側が広く、奥が狭
くなされ排燃料収集通路17及び排空気収集通路22の断面
積は幅方向で出口側が広く、奥が狭くなされていること
が好ましい。
また、燃料及び空気の取入の上下方向、または排燃料
及び排空気の排出の上下方向は、相互に逆方向である方
が、電池積層方向の温度の均一性の点から、より好まし
い。
このように構成された実施例の燃料電池に於いて、下
方からの燃料取入通路18へ取り入れた燃料(H2)は、一
定数のセル8毎に上下方向に水平な区画板15を設けた燃
料分配通路16へ分配して入り、ここから側面の各セル8
の燃料供給溝4へ供給される。この燃料供給溝4へ供給
された燃料(H2)の一部は該燃料供給溝4を通過中にガ
ス拡散電極プレート2の拡散層へ浸透し、電解質層1側
の反応層で反応する。各セル8の燃料供給溝4を通過す
る燃料(H2)は、一定数のセル8毎に上下方向に区画板
15を水平に設けた排燃料収集通路17へ出てその他側端か
ら上方への排燃料排出通路19へ排出される。一方、下方
からの空気取入通路へ取り入れた空気(O2)は、一定数
のセル8毎に上下方向に区画板20を水平に設けた空気分
配通路21へ分配して入り、ここから側面の各セル8の空
気供給溝6へ供給される。この空気供給溝6へ供給され
た空気(O2)の一部は該空気供給溝6を通過中にガス拡
散電極プレート2の拡散層へ浸透し、電解質プレート1
側の反応層で反応し、電流が生じる。各セル8の空気供
給溝6を通過する空気(O2)は、積層電池の冷却単位の
一定数のセル8毎に上下方向に区画板20を水平に設けた
排空気収集通路22へ出て、その他側端から上方への排空
気排出通路24へ排出される。
このように燃料(H2)及び空気(O2)の給排が行われ
ると、どの高さ位置のセル8の燃料供給溝4及び空気供
給溝6を通っても燃料取入通路18から排燃料排出通路19
まで及び空気取入通路23から排空気排出通路24までの距
離は略等しいので、各セル8での反応は略均等に且つ十
分に行われ、また1つのセル8の中のどの位置でも反応
が盛んにを行われ、高密度の電流が生じ、燃料電池全体
の出力が向上する。
特に実施例のように燃料分配通路16及び空気分配通路
21の断面積が幅方向で入口側が広く、奥が狭くなされ、
排燃料収集通路17及び排空気収集通路22の断面積が幅方
向で出口側が広く、奥が狭くなされている場合は、燃料
取入通路18から排燃料排出通路18まで及び空気取入通路
23から排空気排出通路24までの燃料(H2)及び空気
(O2)の通過速度は略等しくなり、通過流量も略等しく
なるので、各セル8での反応はより均等に且つ十分に行
われ、また1つのセル8の中のどの位置でもより一層反
応が盛んに行われることになる。
(発明の効果) 以上の説明で判るように本発明の燃料電池によれば、
燃料(H2)及び空気(O2)の給排が行われると、どの高
さ位置のセルの燃料供給溝及び空気供給溝を通っても燃
料取入通路から排燃料排出通路まで、及び空気取入通路
から排空気排出通路までの距離は略等しいので、各セル
での反応は略均等に且つ十分に行われ、また1つのセル
の中のどの位置でも反応が盛んに行われ、高密度の電流
が生じ、燃料電池全体の出力が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の燃料電池の一実施例を示す一部破断斜
視図、第2図は第1図のA−A線縦断面図、第3図は第
1図のB−B線縦断面図、第4図な第2図のC−C線横
断面図。第5図は第2図のD−D線横断面図、第6図は
燃料電池本体を構成するセルの一部拡大斜視図、第7図
は第6図のセルを仕切板を介して多数積層して成る燃料
電池本体を示す斜視図、第8図は従来の燃料電池を示す
平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 8/00 - 8/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解質層の両面にガス拡散電極プレートを
    反応層側にて接合し更にその両面に燃料供給溝を一定間
    隔に平行に有するカーボンプレートと空気供給溝を一定
    間隔に平行に有するカーボンプレートとを相互の供給溝
    を直交させて対向するように配した方形のセルを、仕込
    板を介して多数積層して成る燃料電池本体の前記燃料供
    給溝の両端が位置する側面に、夫々一定数のセル毎に上
    下方向に区画板を設けた燃料分配通路と排燃料収集通路
    を設け、燃料分配通路の一側端に下方からの燃料取入通
    路を立設し、排燃料収集通路の他側端に上方への排燃料
    排出通路を立設し、燃料電池本体の前記空気供給溝の両
    端が位置する側面に、夫々積層電池の冷却単位に一致す
    る一定数のセル毎に上下方向に区画板を設けた空気分配
    通路と排空気収集通路を設け、空気分配通路の一側端に
    下方からの空気取入通路を立設し、排空気収集通路の他
    側端に上方への排空気排出通路を立設して成る燃料電
    池。
  2. 【請求項2】燃料分配通路及び空気分配通路の断面積が
    燃料分配通路が燃料取入通路と連通する側の端部で広
    く、他端部で狭く、また、空気分配通路が空気取入通路
    と連通する側の端部で広く、他端部で狭くなされ、排燃
    料収集通路及び排空気収集通路の断面積が排燃料収集通
    路が排燃料排出通路と連通する側の端部で広く、他端部
    で狭く、また、排空気収集通路が排空気排出通路と連通
    する側の端部で広く、他端部で狭くなされていることを
    特徴とする請求項1記載の燃料電池。
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