JP5163142B2 - 燃料電池スタックおよび設計方法 - Google Patents
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Description
ΔPc = Pin − Pout (1)
ΔP0 = Pin − P2 (2)
ΔP(St) = (St−1)×ΔPc+ΔP0/2 (3)
(St2−1)×ΔPc+ΔP0/2=(1+r)×ΔP0/2 (4)
2(St2−1)×ΔPc/ΔP0+1=1+r (5)
ΔPc/ΔP0=r/(2(St2−1)) (6)
ΔPc/ΔP0≧r/(2(St2−1)) (7)
St2=(St−1)×n/(n−1)+1 (8)
ΔPc(流量QV/ΔT、エア) < ΔPmax (9)
図4においては、抵抗部25が多孔体流路23の外部に設けられていたが、多孔体流路23内に設けられていてもよい。図6(a)〜図6(f)は、多孔体流路23の他の例を示す模式図である。図6(a)、図6(c)および図6(e)は、それぞれ、多孔体流路23の他の例の模式的平面図である。図6(b)は、図6(a)のA−A線断面図である。図6(d)は、図6(c)のB−B線断面図である。図6(f)は、図6(e)のC−C線断面図である。
ΔP(St) = (St−1)×ΔPc + ΔP0/2 + ΔPc(1−L)/2 (10)
ΔPc/ΔP0=r/{2(St2−1)−r(1−L)} (11)
ΔPc/ΔP0≧r/{2(St2−1)−r(1−L)} (12)
ΔPc/ΔP0≧r/(2(St2−1)) (13)
20 シールガスケット一体型MEA
21 MEA
22 シールガスケット
23,24 多孔体流路
25 抵抗部
41b 燃料ガス排出マニホールド
45a,45b コモンレール
100 燃料電池スタック
130 単セル
Claims (10)
- 燃料ガス流路が形成された複数の単セルが積層された燃料電池スタックであって、
各燃料ガス流路には、燃料ガスの流動を抑制するための抵抗部が設けられており、
前記燃料ガス流路の入口から出口までの圧損をΔPcとし、前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの圧損をΔP0とし、各単セル間の前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの流路抵抗最大ばらつきを(1+r)とし、最小の流路抵抗を有する前記燃料ガス流路における燃料ガスのストイキ比をSt2とした場合に、ΔPc/ΔP0≧r/(2(St2−1))を満たすことを特徴とする燃料電池スタック。 - 燃料ガス流路が形成された複数の単セルが積層された燃料電池スタックであって、
各燃料ガス流路には、燃料ガスの流動を抑制するための抵抗部が設けられており、
前記燃料ガス流路の入口から出口までの圧損をΔPcとし、前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの圧損をΔP0とし、各単セル間の前記燃料ガス流路の流路抵抗最大ばらつきを(1+r)とし、最大の流路抵抗を有する単セルを除く他の単セルにおいて前記燃料ガス流路における燃料ガスのストイキ比をSt2とした場合に、ΔPc/ΔP0≧r/(2(St2−1))を満たすことを特徴とする燃料電池スタック。 - 燃料ガス流路が形成された複数の単セルが積層された燃料電池スタックであって、
各燃料ガス流路には、燃料ガスの流動を抑制するための抵抗部が設けられており、
前記燃料ガス流路の入口から出口までの圧損をΔPcとし、前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの圧損をΔP0とし、各単セル間の前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの流路抵抗最大ばらつきを(1+r)とし、最小の流路抵抗を有する前記燃料ガス流路における燃料ガスのストイキ比をSt2とし、前記燃料ガス流路の入口から出口までの距離を1とした場合の前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの距離の比率をLとした場合に、ΔPc/ΔP0≧r/{2(St2−1)−r(1−L)}を満たすことを特徴とする燃料電池スタック。 - 前記燃料ガス流路は、多孔体流路であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池スタック。
- 前記燃料電池スタックは、アノードガス循環レス型の燃料電池スタックであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の燃料電池スタック。
- 燃料ガス流路が形成された複数の単セルが積層された燃料電池スタックにおいて燃料ガスの流動を抑制するために前記燃料ガス流路に設けられた抵抗部の流路抵抗を設計する設計方法であって、
前記燃料電池スタックを構成する単セルの前記燃料ガス流路の圧力損失ばらつきに基づいて前記流路抵抗を設計する設計ステップを含み、
前記設計ステップは、前記燃料ガス流路の入口から出口までの圧損をΔPcとし、前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの圧損をΔP0とし、各単セル間の前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの流路抵抗最大ばらつきを(1+r)とし、最小の流路抵抗を有する前記燃料ガス流路における燃料ガスのストイキ比をSt2とした場合に、ΔPc/ΔP0≧r/(2(St2−1))を満たすように前記流路抵抗を設計するステップであることを特徴とする設計方法。 - 燃料ガス流路が形成された複数の単セルが積層された燃料電池スタックにおいて燃料ガスの流動を抑制するために前記燃料ガス流路に設けられた抵抗部の流路抵抗を設計する設計方法であって、
前記燃料電池スタックを構成する単セルの前記燃料ガス流路の圧力損失ばらつきに基づいて前記流路抵抗を設計する設計ステップを含み、
前記設計ステップは、前記燃料ガス流路の入口から出口までの圧損をΔPcとし、前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの圧損をΔP0とし、各単セル間の前記燃料ガス流路の流路抵抗最大ばらつきを(1+r)とし、最大の流路抵抗を有する単セルを除く他の単セルにおいて前記燃料ガス流路における燃料ガスのストイキ比をSt2とした場合に、ΔPc/ΔP0≧r/(2(St2−1))を満たすように前記流路抵抗を設計するステップであることを特徴とする設計方法。 - 燃料ガス流路が形成された複数の単セルが積層された燃料電池スタックにおいて燃料ガスの流動を抑制するために前記燃料ガス流路に設けられた抵抗部の流路抵抗を設計する設計方法であって、
前記燃料電池スタックを構成する単セルの前記燃料ガス流路の圧力損失ばらつきに基づいて前記流路抵抗を設計する設計ステップを含み、
前記設計ステップは、前記燃料ガス流路の入口から出口までの圧損をΔPcとし、前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの圧損をΔP0とし、各単セル間の前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの流路抵抗最大ばらつきを(1+r)とし、最小の流路抵抗を有する前記燃料ガス流路における燃料ガスのストイキ比をSt2とし、前記燃料ガス流路の入口から出口までの距離を1とした場合の前記燃料ガス流路の入口から前記抵抗部までの距離の比率をLとした場合に、ΔPc/ΔP0≧r/{2(St2−1)−r(1−L)}を満たすように前記流路抵抗を設計するステップであることを特徴とする設計方法。 - 前記燃料ガス流路は、多孔体流路であることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の設計方法。
- 前記燃料電池スタックは、アノードガス循環レス型の燃料電池スタックであることを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の設計方法。
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