JP3325293B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JP3325293B2 JP3325293B2 JP19232592A JP19232592A JP3325293B2 JP 3325293 B2 JP3325293 B2 JP 3325293B2 JP 19232592 A JP19232592 A JP 19232592A JP 19232592 A JP19232592 A JP 19232592A JP 3325293 B2 JP3325293 B2 JP 3325293B2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、反応ガス中に気化・搬
出された電解質を凝縮させて、再び電極板の内部へ戻す
ことができるように改良を施した燃料電池に関するもの
である。
出された電解質を凝縮させて、再び電極板の内部へ戻す
ことができるように改良を施した燃料電池に関するもの
である。
【０００３】
【従来の技術】燃料電池は、燃料を電気化学プロセスで
酸化させることにより、酸化反応に伴って放出されるエ
ネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。
酸化させることにより、酸化反応に伴って放出されるエ
ネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。
【０００４】現在開発が進められている燃料電池は、電
解質を含浸させた電解質層を挟んで、一対の多孔質電極
を配置してなる単電池を、四角柱状に複数個積層して積
層体が構成され、その四辺の側面には反応ガス供給・排
出用のマニホールドが取り付けられている。また、積層
体の運転温度は高いほうが好ましいが、構成材料の耐熱
性の制約から、２００℃前後に維持することが望まし
い。そのため、積層体内に埋設された伝熱管に冷却水を
循環させて、運転中に発生する熱を除去するように構成
されている。
解質を含浸させた電解質層を挟んで、一対の多孔質電極
を配置してなる単電池を、四角柱状に複数個積層して積
層体が構成され、その四辺の側面には反応ガス供給・排
出用のマニホールドが取り付けられている。また、積層
体の運転温度は高いほうが好ましいが、構成材料の耐熱
性の制約から、２００℃前後に維持することが望まし
い。そのため、積層体内に埋設された伝熱管に冷却水を
循環させて、運転中に発生する熱を除去するように構成
されている。
【０００５】図３は、従来から用いられている燃料電池
の冷却システムの一例を示したものである。即ち、単電
池２を四角柱状に複数個積層して積層体１が構成され、
その四辺の側面には反応ガス供給・排出用のマニホール
ド５が取り付けられている。また、積層体１の内部に
は、複数の単電池毎に一定間隔で冷却板４が挿入されて
いる。この冷却板４は、同一ピッチで蛇行するように連
続曲げ成形した伝熱管３を、冷却基板４ａに埋設して構
成されている。
の冷却システムの一例を示したものである。即ち、単電
池２を四角柱状に複数個積層して積層体１が構成され、
その四辺の側面には反応ガス供給・排出用のマニホール
ド５が取り付けられている。また、積層体１の内部に
は、複数の単電池毎に一定間隔で冷却板４が挿入されて
いる。この冷却板４は、同一ピッチで蛇行するように連
続曲げ成形した伝熱管３を、冷却基板４ａに埋設して構
成されている。
【０００６】また、前記伝熱管３の両端部は、マニホー
ルド５の外側に配設された集合給水管６及び集合排水管
７に接続されている。そして、伝熱管３内を流れる冷却
水は、集合給水管６から伝熱管３に導入され、積層体１
を冷却した後、集合排水管７を経て、燃料電池の外部に
排出されるように構成されている。
ルド５の外側に配設された集合給水管６及び集合排水管
７に接続されている。そして、伝熱管３内を流れる冷却
水は、集合給水管６から伝熱管３に導入され、積層体１
を冷却した後、集合排水管７を経て、燃料電池の外部に
排出されるように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に燃料
電池を運転すると積層体の温度が上昇し、多孔質電極に
含浸された電解質であるリン酸が気化して反応ガス中に
搬出される。これは、多孔質電極に含浸された電解質
が、その蒸気圧の平衡状態を保つべく、反応ガスの移動
と共に継続して気化されるためである。また、この電解
質の気化量は、反応ガス流路の下流に行くにしたがって
多くなる。
電池を運転すると積層体の温度が上昇し、多孔質電極に
含浸された電解質であるリン酸が気化して反応ガス中に
搬出される。これは、多孔質電極に含浸された電解質
が、その蒸気圧の平衡状態を保つべく、反応ガスの移動
と共に継続して気化されるためである。また、この電解
質の気化量は、反応ガス流路の下流に行くにしたがって
多くなる。
【０００８】しかしながら、上記の様なリン酸の搬出が
継続して行われると、多孔質電極に蓄えられていた電解
質は減少し、その量が一定程度に達すると、燃料電池の
運転が不可能になり、電池の寿命を脅かすことになると
いう問題があった。
継続して行われると、多孔質電極に蓄えられていた電解
質は減少し、その量が一定程度に達すると、燃料電池の
運転が不可能になり、電池の寿命を脅かすことになると
いう問題があった。
【０００９】本発明は、上述した従来技術の問題点を解
決するために提案されたもので、その目的は、反応ガス
中に気化・搬出された電解質を凝縮させて、再び電極板
の内部へ戻すことができるようにして、精度の向上及び
長寿命化を可能とした燃料電池を提供することにある。
決するために提案されたもので、その目的は、反応ガス
中に気化・搬出された電解質を凝縮させて、再び電極板
の内部へ戻すことができるようにして、精度の向上及び
長寿命化を可能とした燃料電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解質を含浸
させた電解質層を挟んで一対の多孔質電極を配置してな
る単電池を複数個積層して四角柱状の積層体を形成し、
この積層体の側面に反応ガス供給・排出用のマニホール
ドを取り付け、さらに、該積層体内部の複数の単電池毎
に冷却板を挿入し、この冷却板の内部に冷却水循環用の
伝熱管を配設した燃料電池において、前記積層体中に設
けられる反応ガス流路として、同一プレート上に往路側
ガス流路と復路側ガス流路とが備えられ、前記伝熱管と
して、前記往路側ガス流路と前記復路側ガス流路の各々
の出口側から冷却水を供給するように、前記反応ガス流
路の流路方向に対応して配設される往路側伝熱管と復路
側伝熱管とが備えられ、前記往路側ガス流路と前記復路
側ガス流路及び前記往路側伝熱管と前記復路側伝熱管と
は、前記冷却板面内の温度が不均一となるようにそれぞ
れ設けられていること、を特徴とする。
させた電解質層を挟んで一対の多孔質電極を配置してな
る単電池を複数個積層して四角柱状の積層体を形成し、
この積層体の側面に反応ガス供給・排出用のマニホール
ドを取り付け、さらに、該積層体内部の複数の単電池毎
に冷却板を挿入し、この冷却板の内部に冷却水循環用の
伝熱管を配設した燃料電池において、前記積層体中に設
けられる反応ガス流路として、同一プレート上に往路側
ガス流路と復路側ガス流路とが備えられ、前記伝熱管と
して、前記往路側ガス流路と前記復路側ガス流路の各々
の出口側から冷却水を供給するように、前記反応ガス流
路の流路方向に対応して配設される往路側伝熱管と復路
側伝熱管とが備えられ、前記往路側ガス流路と前記復路
側ガス流路及び前記往路側伝熱管と前記復路側伝熱管と
は、前記冷却板面内の温度が不均一となるようにそれぞ
れ設けられていること、を特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の燃料電池によると、反応ガス流路とし
て同一プレート上に備えられた往路側ガス流路と復路側
ガス流路に対し、各々の出口側から冷却水を供給するよ
うに各反応ガス流路の流路方向に対応させて、冷却板の
内部に往路側伝熱管と前記復路側伝熱管とが伝熱管とし
て配設される。また、反応ガス流路と伝熱管、すなわち
往路側ガス流路と復路側ガス流路及び往路側伝熱管と復
路側伝熱管は、冷却板面内の温度が不均一となるように
それぞれ設けられている。つまり、伝熱管内の冷却水
は、反応ガス流路の下流である出口側から上流である入
口側へ向かって、電池の反応熱を吸収して温度を上昇さ
せながら流れることになり、冷却板面における反応ガス
流路の下流である出口側に相当する部分に低温域が形成
される。よって、反応ガス中に気化・搬出された電解質
は、反応ガス流路の下流側である出口付近において、よ
り温度の低い冷却水によって効率良く冷却されることに
よって凝縮され、再び電極部内で移動されて反応ガス流
路の上流へと戻される。特に、各反応ガス流路の出口付
近が低温域となるように反応ガス流路の流路方向に対応
して伝熱管が設けられているため、電解質を効果的に回
収しつつ電極部内における電解質の移動を効率化させる
ことが可能となり、電解質濃度をより均一化することが
できる。
て同一プレート上に備えられた往路側ガス流路と復路側
ガス流路に対し、各々の出口側から冷却水を供給するよ
うに各反応ガス流路の流路方向に対応させて、冷却板の
内部に往路側伝熱管と前記復路側伝熱管とが伝熱管とし
て配設される。また、反応ガス流路と伝熱管、すなわち
往路側ガス流路と復路側ガス流路及び往路側伝熱管と復
路側伝熱管は、冷却板面内の温度が不均一となるように
それぞれ設けられている。つまり、伝熱管内の冷却水
は、反応ガス流路の下流である出口側から上流である入
口側へ向かって、電池の反応熱を吸収して温度を上昇さ
せながら流れることになり、冷却板面における反応ガス
流路の下流である出口側に相当する部分に低温域が形成
される。よって、反応ガス中に気化・搬出された電解質
は、反応ガス流路の下流側である出口付近において、よ
り温度の低い冷却水によって効率良く冷却されることに
よって凝縮され、再び電極部内で移動されて反応ガス流
路の上流へと戻される。特に、各反応ガス流路の出口付
近が低温域となるように反応ガス流路の流路方向に対応
して伝熱管が設けられているため、電解質を効果的に回
収しつつ電極部内における電解質の移動を効率化させる
ことが可能となり、電解質濃度をより均一化することが
できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２に基
づいて具体的に説明する。なお、図３に示した従来型と
同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。
づいて具体的に説明する。なお、図３に示した従来型と
同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。
【００１３】本実施例においては、図１に示した様に、
従来一方向であった反応ガス（空気）流路が、往路側流
路８と復路側流路９とに分割して構成されている。ま
た、冷却水を流す伝熱管も、前記往路側流路８と復路側
流路９とに対応させて、往路側伝熱管１０ａ及び復路側
伝熱管１０ｂの２つから構成されている。
従来一方向であった反応ガス（空気）流路が、往路側流
路８と復路側流路９とに分割して構成されている。ま
た、冷却水を流す伝熱管も、前記往路側流路８と復路側
流路９とに対応させて、往路側伝熱管１０ａ及び復路側
伝熱管１０ｂの２つから構成されている。
【００１４】さらに、前記反応ガスの往路側流路８と復
路側流路９の各々の出口側には集合給水管６ａ，６ｂ
が、一方、入口側には集合排水管７ａ，７ｂが配設さ
れ、それぞれ前記伝熱管１０ａ，１０ｂに接続されてい
る。そして、これら伝熱管１０ａ，１０ｂには、空気の
往路側流路８と復路側流路９の各々の出口側から、より
温度の低い冷却水が供給されるように構成されている。
路側流路９の各々の出口側には集合給水管６ａ，６ｂ
が、一方、入口側には集合排水管７ａ，７ｂが配設さ
れ、それぞれ前記伝熱管１０ａ，１０ｂに接続されてい
る。そして、これら伝熱管１０ａ，１０ｂには、空気の
往路側流路８と復路側流路９の各々の出口側から、より
温度の低い冷却水が供給されるように構成されている。
【００１５】この様な構成を有する本実施例の燃料電池
は、以下に述べる様に作用する。即ち、反応ガス（空
気）流路を往路側流路８と復路側流路９とに分割して構
成し、それぞれに対応させて伝熱管１０ａ，１０ｂを配
設し、両流路の出口側の冷却効率を高めるように構成し
たことにより、図２に示した様に、燃料電池の運転に伴
う温度上昇により、電解質であるリン酸が気化し、電解
質蒸気１１となって反応ガス流路１２に搬出したとして
も、反応ガスの往路側流路８及び復路側流路９の出口付
近“Ａ”で、集合給水管６ａ，６ｂから供給されたより
温度の低い冷却水によって効率良く冷却される。その結
果、気化された電解質は凝縮され、再び電極の内部へ戻
される。
は、以下に述べる様に作用する。即ち、反応ガス（空
気）流路を往路側流路８と復路側流路９とに分割して構
成し、それぞれに対応させて伝熱管１０ａ，１０ｂを配
設し、両流路の出口側の冷却効率を高めるように構成し
たことにより、図２に示した様に、燃料電池の運転に伴
う温度上昇により、電解質であるリン酸が気化し、電解
質蒸気１１となって反応ガス流路１２に搬出したとして
も、反応ガスの往路側流路８及び復路側流路９の出口付
近“Ａ”で、集合給水管６ａ，６ｂから供給されたより
温度の低い冷却水によって効率良く冷却される。その結
果、気化された電解質は凝縮され、再び電極の内部へ戻
される。
【００１６】また、伝熱管内部を流れる冷却水は、冷却
板４の内部を通過しながら電池の反応熱を吸収し、温度
を上げながら集合排水管７ａ，７ｂに流れる。この場
合、伝熱管１０ａ，１０ｂはマニホールド５の内部に露
出していないため、たとえ電解質として単電池に含浸さ
れているリン酸が、上記の冷却方法によって完全に回収
されず、わずかにマニホールド内に搬出されたとして
も、伝熱管に付着することがないため、伝熱管の腐食を
防止することができる。
板４の内部を通過しながら電池の反応熱を吸収し、温度
を上げながら集合排水管７ａ，７ｂに流れる。この場
合、伝熱管１０ａ，１０ｂはマニホールド５の内部に露
出していないため、たとえ電解質として単電池に含浸さ
れているリン酸が、上記の冷却方法によって完全に回収
されず、わずかにマニホールド内に搬出されたとして
も、伝熱管に付着することがないため、伝熱管の腐食を
防止することができる。
【００１７】さらに、反応ガスの往路側流路８及び復路
側流路９の出口付近での冷却効率を高めるために、２つ
の伝熱管に接続される集合給水管６ａ，６ｂを互いに反
対側に設置した結果、積層体中に挿入された各冷却板の
冷却効率は、従来の一方向にのみ冷却水を流していた場
合に比べてより均一化されるという利点もある。
側流路９の出口付近での冷却効率を高めるために、２つ
の伝熱管に接続される集合給水管６ａ，６ｂを互いに反
対側に設置した結果、積層体中に挿入された各冷却板の
冷却効率は、従来の一方向にのみ冷却水を流していた場
合に比べてより均一化されるという利点もある。
【００１８】この様に、本実施例によれば、電解質の損
失及び伝熱管の腐食を防止することができ、また、燃料
電池の長寿命化を図ることができる。
失及び伝熱管の腐食を防止することができ、また、燃料
電池の長寿命化を図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明の燃料電池によ
れば、伝熱管である往路側伝熱管と復路側伝熱管伝熱管
とは、積層体中に反応ガス流路として同一プレート上に
設けられた往路側ガス流路と復路側ガス流路の各々の出
口側から冷却水を供給するように、各反応ガス流路の流
路方向に対応して配設されるとともに、各反応ガス流路
及び伝熱管は冷却板面内の温度が不均一となるようにそ
れぞれ設けられているため、反応ガス中に気化・搬出さ
れた電解質を効率よく凝縮させて再び電極板の内部へ戻
し且つ電極部内の電解質濃度をより均一化させることが
可能となる。よって、精度が高く且つ長寿命化された燃
料電池を提供することができる。
れば、伝熱管である往路側伝熱管と復路側伝熱管伝熱管
とは、積層体中に反応ガス流路として同一プレート上に
設けられた往路側ガス流路と復路側ガス流路の各々の出
口側から冷却水を供給するように、各反応ガス流路の流
路方向に対応して配設されるとともに、各反応ガス流路
及び伝熱管は冷却板面内の温度が不均一となるようにそ
れぞれ設けられているため、反応ガス中に気化・搬出さ
れた電解質を効率よく凝縮させて再び電極板の内部へ戻
し且つ電極部内の電解質濃度をより均一化させることが
可能となる。よって、精度が高く且つ長寿命化された燃
料電池を提供することができる。
【図１】本発明の燃料電池の一実施例を示す斜視図
【図２】図１に示した実施例における電解質の搬出・回
収状態を示す模式図
収状態を示す模式図
【図３】従来の燃料電池の一例を示す斜視図
１…積層体 ２…単電池 ３…伝熱管 ４…冷却板 ５…マニホールド ６…集合給水管 ７…集合排水管 ８…往路側流路 ９…復路側流路 １０…伝熱管
Claims (1)
- 【請求項１】 電解質を含浸させた電解質層を挟んで一
対の多孔質電極を配置してなる単電池を複数個積層して
四角柱状の積層体を形成し、この積層体の側面に反応ガ
ス供給・排出用のマニホールドを取り付け、さらに、該
積層体内部の複数の単電池毎に冷却板を挿入し、この冷
却板の内部に冷却水循環用の伝熱管を配設した燃料電池
において、 前記積層体中に設けられる反応ガス流路として、同一プ
レート上に往路側ガス流路と復路側ガス流路とが備えら
れ、 前記伝熱管として、前記往路側ガス流路と前記復路側ガ
ス流路の各々の出口側から冷却水を供給するように、前
記反応ガス流路の流路方向に対応して配設される往路側
伝熱管と復路側伝熱管とが備えられ、 前記往路側ガス流路と前記復路側ガス流路及び前記往路
側伝熱管と前記復路側伝熱管は、前記冷却板面内の温度
が不均一となるようにそれぞれ設けられていること、 を特徴とする燃料電池。 【０００１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19232592A JP3325293B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19232592A JP3325293B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636775A JPH0636775A (ja) | 1994-02-10 |
| JP3325293B2 true JP3325293B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=16289411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19232592A Expired - Fee Related JP3325293B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3325293B2 (ja) |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP19232592A patent/JP3325293B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0636775A (ja) | 1994-02-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080705 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090705 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |