JP5444025B2 - Fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、1つのスタックを隔離板で上流側スタックと下流側スタックとに分割した外部マニホールド方式の燃料電池に関する。 The present invention relates to an external manifold type fuel cell in which one stack is divided into an upstream stack and a downstream stack by a separator.
燃料電池は、水素等の燃料と空気等の酸化剤を燃料電池本体に供給して、電気化学的に反応させることにより、燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換して外部へ取り出す発電装置である。 A fuel cell is a power generator that supplies fuel such as hydrogen and an oxidant such as air to the fuel cell body and reacts them electrochemically, thereby converting the chemical energy of the fuel directly into electrical energy and taking it out. It is.
燃料電池の用途としては、工場や病院などの業務用、一般家庭用、自動車用などがあるが、近年の地球温暖化の問題、資源の有効活用や既存の発電設備との差別化という観点から、燃料電池には高い発電効率が求められる。 Applications of fuel cells include industrial use for factories and hospitals, general household use, and automobile use. From the viewpoint of recent global warming issues, effective use of resources, and differentiation from existing power generation facilities. Fuel cells are required to have high power generation efficiency.
なお、特許文献1,2には、複数のスタックからなる燃料電池において発電効率などを向上させる技術が開示されている。 Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for improving power generation efficiency and the like in a fuel cell including a plurality of stacks.
特許文献1の燃料電池では、安全性を保ちながら発電効率を高めることを図っているが、第1のスタックと第2のスタックの間に配管が必要となり、電池が大きくなる問題があり、また配管に水分が凝縮してガスの流れを乱したり、凝縮した水が第2のスタックのあるセルに局所的に流れ、第2のスタックの反応ガス配流に悪影響を及ぼしたりする恐れがある。 The fuel cell of Patent Document 1 attempts to increase power generation efficiency while maintaining safety, but piping is required between the first stack and the second stack, and there is a problem that the battery becomes large. There is a risk that moisture will condense in the piping and disturb the gas flow, or the condensed water may flow locally to the cell with the second stack and adversely affect the reaction gas distribution in the second stack.
一方、特許文献2の燃料電池では、特許文献1に比べ、仕切り板を設置することでコンパクトな構成を実現しているが、燃料電池スタック全体としての燃料のフローパターンの最適化を実現できているとは言い難い。 On the other hand, in the fuel cell of Patent Document 2, compared to Patent Document 1, a compact configuration is realized by installing a partition plate, but optimization of the fuel flow pattern as a whole fuel cell stack can be realized. It ’s hard to say.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成で燃料フローパターンを最適化し高い燃料利用率を実現することができる燃料電池および燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell and a fuel cell system capable of optimizing a fuel flow pattern and realizing a high fuel utilization rate with a compact configuration.
本発明の一態様による燃料電池は、単位セルを軸方向に沿って複数列状に配置した燃料電池スタックを、N個のスタックからなるN段構成とし、スタック間に隔離板を設け、前記燃料電池スタックの両側面に、前記燃料電池スタックの各単位セルの燃料ガス流路に燃料ガスを供給するためのガス室を備えた第1および第2の燃料ガスマニホールドが設けられた燃料電池において、前記第1および第2の燃料ガスマニホールドは、少なくともスタック間を境に仕切られた複数の空間を備え、i番目(iは1以上でN−1以下の整数)のスタックの燃料出口に対向する第1の空間とi+1番目のスタックの燃料入口に対向する第2の空間とを連絡するスタック間連絡流路が、前記隔離板の中に設けられていることを特徴とする。 In a fuel cell according to an aspect of the present invention, a fuel cell stack in which unit cells are arranged in a plurality of rows along the axial direction has an N-stage configuration including N stacks, and a separator is provided between the stacks. In the fuel cell in which first and second fuel gas manifolds having gas chambers for supplying fuel gas to the fuel gas flow path of each unit cell of the fuel cell stack are provided on both side surfaces of the battery stack, The first and second fuel gas manifolds include a plurality of spaces partitioned at least between the stacks, and face the fuel outlet of the i-th stack (i is an integer not less than 1 and not more than N-1). An inter-stack communication channel that connects the first space and the second space facing the fuel inlet of the (i + 1) th stack is provided in the separator.
本発明によれば、コンパクトな構成で燃料フローパターンを最適化し高い燃料利用率を実現することができる燃料電池および燃料電池システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a fuel cell and a fuel cell system which can optimize a fuel flow pattern with a compact structure and can implement | achieve a high fuel utilization rate can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
最初に、図1乃至図6を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a fuel cell according to the first embodiment of the present invention.
図1に示される燃料電池は、電解質を挟んで一側に燃料電極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極の前記燃料電極の外側に燃料ガス流路を備えたセパレータを配置し、前記酸化剤電極の外側に酸化剤ガス流路を備えたセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿って複数列状に配置した燃料電池スタック1を、第1のスタック2および第2のスタック3からなる2段構成とし、第1のスタック2の外側に集電板4を設け、第2のスタック3の外側に集電板5を設け、スタック間に隔離板6を設け、燃料電池スタック1の各単位セルの燃料ガス流路に燃料ガスを供給するためのガス室を備えた燃料ガスマニホールドとして、燃料電池スタック1の燃料入口/出口側に燃料入口/出口マニホールド7を設け、燃料リターン側に燃料リターンマニホールド8を設け、燃料入口/出口マニホールド7に燃料入口配管9および燃料出口配管10を設け、さらに、燃料入口/出口マニホールド7の外側にスタック間連絡流路11を設けた構成を有する。スタック間連絡流路11は、燃料ガスを燃料入口/出口マニホールド7内の低い場所の空間から同じ燃料入口/出口マニホールド7内の高い場所の空間へと導く。なお、単位セルの数は、第1のスタック2よりも第2のスタック3の方が少ないものとする(例えば、65%対35%の割合とする)。
The fuel cell shown in FIG. 1 has a fuel electrode disposed on one side with an electrolyte in between, an oxidant electrode disposed on the other side, and a fuel gas flow path outside the fuel electrode of each electrode. And a fuel cell stack 1 in which unit cells in which separators having an oxidant gas flow path are arranged outside the oxidant electrode are arranged in a plurality of rows along the axial direction. A two-stage configuration consisting of two
また、燃料電池として機能するためには、酸化剤マニホールドおよび冷却剤マニホールドも必要であるが、これらは本願発明に直接関係するものではないため、本実施形態では酸化剤マニホールドおよび冷却剤マニホールドの図示を省略している(他の実施形態も同様)。 Further, in order to function as a fuel cell, an oxidant manifold and a coolant manifold are also necessary. However, these are not directly related to the present invention, so in this embodiment, an oxidant manifold and a coolant manifold are illustrated. Is omitted (the same applies to other embodiments).
ところで、効率を上げる手法の一つに燃料利用率(燃料の供給量に対する消費量の割合)を向上させる方法がある。燃料を水素に変換する改質器を備えたプラントの場合は燃料電池から排出された燃料ガスは熱源として活用されるが、純水素燃料のプラントの場合は発電に使われない水素は排気されるか燃焼されてしまうので、燃料利用率を向上させることがプラント効率向上に不可欠である。 By the way, as one of the methods for increasing the efficiency, there is a method of improving the fuel utilization rate (ratio of consumption to the amount of fuel supply). In the case of a plant equipped with a reformer that converts fuel into hydrogen, the fuel gas discharged from the fuel cell is used as a heat source, but in the case of a pure hydrogen fuel plant, hydrogen that is not used for power generation is exhausted. Therefore, it is indispensable for improving the plant efficiency to improve the fuel utilization rate.
本実施形態のように燃料電池スタックを2つのスタックからなる2段構成とした燃料電池においては、燃料電池全体の単電池セル数の65%を第1のスタックとし、残りの35%の単電池を第2のスタックとすると、図2に示すように全ての領域において全体の利用率より個々のスタックの利用率を低くすることが可能となる。例えば全体の燃料ガスの利用率を70%とすると、第1のスタックの燃料ガスの実質利用率は、70%×0.65=45.5%であり、また、第2のスタックの燃料ガスの実質利用率は、0.35/{(100%/70%)−0.65}×100=45.0%であり、全体の燃料ガスの利用率を変えずに個々のスタックの利用率を下げる、すなわち全体の燃料ガスの流量を変えることなく、個々のスタックに供給される燃料ガスの流量を増やすことが可能となる。このような手法は、全体の燃料ガス流量を低減できるため、プラント効率を向上させる上で有効となる。したがって、本実施形態ではこのような手法を、前述の第1のスタック2および第2のスタック3に適用している(他の実施形態も同様)。
In a fuel cell having a two-stage fuel cell stack composed of two stacks as in this embodiment, 65% of the number of single cells in the entire fuel cell is the first stack, and the remaining 35% of single cells Is the second stack, as shown in FIG. 2, the utilization rate of each stack can be made lower than the overall utilization rate in all areas. For example, if the overall fuel gas utilization ratio is 70%, the actual utilization ratio of the fuel gas in the first stack is 70% × 0.65 = 45.5%, and the fuel gas in the second stack The actual usage rate of the stack is 0.35 / {(100% / 70%) − 0.65} × 100 = 45.0%, and the usage rate of the individual stacks is maintained without changing the overall usage rate of the fuel gas. It is possible to increase the flow rate of the fuel gas supplied to the individual stacks without decreasing the flow rate, that is, without changing the overall flow rate of the fuel gas. Such a method is effective in improving the plant efficiency because the entire fuel gas flow rate can be reduced. Therefore, in this embodiment, such a method is applied to the first stack 2 and the
図3(a)は、図1の燃料電池に備えられる第1のスタック2をその長手方向に垂直な方向から水平に見た場合の内部における燃料ガスのフローを示す概念図であり、図3(b)は、図1の燃料電池に備えられる第2のスタック3をその長手方向に垂直な方向から水平に見た場合の内部における燃料ガスのフローを示す概念図である。また、図4(a)は、図1の燃料電池に備えられる燃料入口/出口マニホールド7を各スタック側からに水平に見た場合の形状を示す図であり、図4(b)は、図1の燃料電池に備えられる燃料リターンマニホールド8を各スタック側からに水平に見た場合の形状を示す図である。
FIG. 3A is a conceptual diagram showing the flow of fuel gas inside the first stack 2 provided in the fuel cell of FIG. 1 when viewed horizontally from the direction perpendicular to the longitudinal direction. (B) is a conceptual diagram showing the flow of the fuel gas inside when the
第1のスタック2は、図3(a)に示されるように、燃料ガスが流れるパスとして第1のパス2Aおよび第2のパス2Bを有する。また、第2のスタック3は、図3(b)に示されるように、燃料ガスが流れるパスとして第1のパス3Aおよび第2のパス3Bを有する。図3(a)および図3(b)から分るように、第1のスタック2と第2のスタック3とは、共通した2段パス構成を有する。なお、燃料ガスのフローの詳細については、後で詳しく述べる。
As shown in FIG. 3A, the first stack 2 has a
燃料入口/出口マニホールド7は、図4(a)に示されるように、その内側に、スタック間を境に仕切られ且つ燃料ガスのパス間を境に仕切られた4つの空間7A,7B,7C,7Dを有する。空間7Aには燃料入口配管9が接続され、空間7Dには燃料出口配管10が接続され、空間7B,7Cには、燃料入口/出口マニホールド7に設けられた開口部12,13を介して両空間を燃料入口/出口マニホールド7の外側で連絡する前述のスタック間連絡流路11が接続されている。空間7Aは、第1のスタック2の第1のパス2Aに対向し、空間7Bは、第1のスタック2の第2のパス2Bに対向し、空間7Cは、第2のスタック3の第1のパス3Aに対向し、空間7Dは、第2のスタック3の第2のパス3Bに対向している。
As shown in FIG. 4A, the fuel inlet /
一方、燃料リターンマニホールド8は、図4(b)に示されるように、その内側に、スタック間を境に仕切られた2つの空間8A,8Bを有する。空間8Aは、第1のスタック2の第1のパス2Aおよび第2のパス2Bに対向し、空間8Bは、第2のスタック3の第1のパス3Aおよび第2のパス3Bに対向している。
On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), the
図5は、図1の燃料電池に備えられる燃料入口/出口マニホールド7およびスタック間連絡流路11を外側から各スタックの長手方向に水平に見た場合の形状を示す図である。また、図6は、図5中の矢視A−A部における燃料入口/出口マニホールド7およびスタック間連絡流路11の詳細な断面形状を示す断面図である。
FIG. 5 is a diagram showing the shape of the fuel inlet /
図5および図6に示されるように、スタック間連絡流路11は、燃料入口/出口マニホールド7の外側にて第1の開口部12と第2の開口部13とを連絡する空間14が密閉されるように燃料入口/出口マニホールド7の外側に連絡流路用蓋11aを取り付けることにより実現されている。具体的には、連絡流路用蓋11aと燃料入口/出口マニホールド7との間には、空間14を形成するために、燃料入口/出口マニホールド7の一部を構成する蓋取付部15,16が設けられており、また、連絡流路用蓋11aにはOリング用の溝が加工されており、当該溝には蓋取付部15,16と接する連絡流路蓋用Oリング17,18が設けられ、ボルト・ねじ・ナットを含む連絡流路蓋用締結部19,20により連絡流路用蓋11aが燃料入口/出口マニホールド7に固定されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the inter-stack
ここで、図3および図4を参照して、本実施形態における燃料ガスフローについて説明する。なお、燃料電池システムの運転時には、燃料電池スタック1に燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水がそれぞれ供給されるが、ここでは燃料ガスのフローについてのみ示す。 Here, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the fuel gas flow in this embodiment is demonstrated. During operation of the fuel cell system, fuel gas, oxidant gas, and cooling water are respectively supplied to the fuel cell stack 1, but only the flow of the fuel gas is shown here.
燃料ガスが燃料入口配管9を通じて燃料入口/出口マニホールド7の空間7Aに供給されると、燃料ガスは、第1のスタック2の第1のパス2Aを通り、燃料リターンマニホールド8の空間8Aで折り返し、第1のスタック2の第2のパス2Bを通り、燃料入口/出口マニホールド7の空間7Bに入る。空間7Bに入った燃料ガスは、燃料入口/出口マニホールド7の開口部12を介してスタック間連絡流路11を通り、燃料入口/出口マニホールド7の開口部13を介して空間7Cに入る。空間7Cに入った燃料ガスは、第2のスタック3の第1のパス3Aを通り、燃料リターンマニホールド8の空間8Bで折り返し、第2のスタック3の第2のパス3Bを通り、燃料入口/出口マニホールド7の空間7Dに入る。空間7Dに入った燃料ガス、すなわち、燃料電池スタック1で消費されなかった燃料ガスは、燃料出口配管10より排出される。
When the fuel gas is supplied to the
なお、本実施形態では、燃料電池スタック1を、第1のスタック2および第2のスタック3からなる2段構成とする場合を例示したが、これに限定せず、3つ以上のスタックからなる3段以上の構成としてもよい。燃料電池スタック1を、N個のスタックからなるN段構成とした場合、i番目(iは1以上でN−1以下の整数)のスタックの燃料出口に対向する空間とi+1番目のスタックの燃料入口に対向する空間とを連絡するスタック間連絡流路11がそれぞれ燃料入口/出口マニホールド7の外側に設けられる。
In the present embodiment, the fuel cell stack 1 is illustrated as having a two-stage configuration including the first stack 2 and the
この第1の実施形態によれば、燃料電池スタック1の第1のスタック2と第2のスタック3とを同一の積層体と見なすことができるとともに、燃料入口/出口マニホールド7の外側にスタック間連絡流路11を設けているため、第1のスタック2と第2のスタック3との間に燃料ガス配管、酸化剤ガス配管、冷却水配管を設ける必要が無くなり、コンパクトな燃料電池スタック1を実現することができる。
According to the first embodiment, the first stack 2 and the
また、燃料入口/出口マニホールド7の外側にスタック間連絡流路11を設けているため、燃料電池スタック1の構造上の制約にとらわれずに、高い燃料利用率を維持しつつ、燃料電池スタック1全体としての燃料のフローパターンを最適化することができる。
In addition, since the
また、第1のスタック2と第2のスタック3との間のスタック間連絡流路11が短いため、第1のスタック2と第2のスタック3の間での放熱が小さく、ガス配管に水分が凝縮してガスの流れを乱したり、凝縮した水が第2のスタック3のあるセルに局所的に流れ、第2のスタック3の反応ガス配流に悪影響を及ぼしたりすることを抑制できる。
In addition, since the inter-stack
また、第1のスタック2および第2のスタック3のそれぞれにおいて、燃料ガスが上から下へと流れるフローパターンを形成できるため、燃料ガス流路や各マニホールド内にて凝縮する水分をスムーズに外部へ排出することが可能となる。
Further, in each of the first stack 2 and the
(第2の実施形態)
次に、図7乃至図9を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図7は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。 FIG. 7 is a perspective view showing an appearance of a fuel cell according to the second embodiment of the present invention.
図7に示される燃料電池は、電解質を挟んで一側に燃料電極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極の前記燃料電極の外側に燃料ガス流路を備えたセパレータを配置し、前記酸化剤電極の外側に酸化剤ガス流路を備えたセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿って複数列状に配置した燃料電池スタック31を、第1のスタック32および第2のスタック33からなる2段構成とし、第1のスタック32の外側に集電板34を設け、第2のスタック33の外側に集電板35を設け、スタック間に隔離板36を設け、燃料電池スタック31の各単位セルの燃料ガス流路に燃料ガスを供給するためのガス室を備えた燃料ガスマニホールドとして、燃料電池スタック31の燃料入口/出口側に燃料入口/出口マニホールド37を設け、燃料リターン側に燃料リターンマニホールド38を設け、燃料入口/出口マニホールド37に燃料入口配管39および燃料出口配管40を設け、さらに、燃料リターンマニホールド38の外側にスタック間連絡流路41を設けた構成を有する。スタック間連絡流路41は、燃料ガスを燃料リターンマニホールド38内の低い場所の空間から同じ燃料リターンマニホールド38内の高い場所の空間へと導く。なお、単位セルの数は、第1のスタック32よりも第2のスタック33の方が少ないものとする(例えば、65%対35%の割合とする)。
The fuel cell shown in FIG. 7 is a separator in which a fuel electrode is arranged on one side with an electrolyte in between, an oxidant electrode is arranged on the other side, and a fuel gas channel is provided outside the fuel electrode of each electrode. A
図8(a)は、図7の燃料電池に備えられる第1のスタック32をその長手方向に垂直な方向から水平に見た場合の内部における燃料ガスのフローを示す概念図であり、図8(b)は、図7の燃料電池に備えられる第2のスタック33をその長手方向に垂直な方向から水平に見た場合の内部における燃料ガスのフローを示す概念図である。また、図9(a)は、図7の燃料電池に備えられる燃料入口/出口マニホールド37を各スタック側からに水平に見た場合の形状を示す図であり、図9(b)は、図7の燃料電池に備えられる燃料リターンマニホールド38を各スタック側からに水平に見た場合の形状を示す図である。
FIG. 8A is a conceptual diagram showing the flow of the fuel gas inside when the
第1のスタック32は、図8(a)に示されるように、燃料ガスが流れるパスとして第1のパス32A、第2のパス32B、および第3のパス32Cを有する。また、第2のスタック33は、図8(b)に示されるように、燃料ガスが流れるパスとして第1のパス33A、第2のパス33B、および第3のパス33Cを有する。図8(a)および図8(b)から分るように、第1のスタック32と第2のスタック33とは、共通した3段パス構成を有する。なお、燃料ガスのフローの詳細については、後で詳しく述べる。
As shown in FIG. 8A, the
燃料入口/出口マニホールド33は、図9(a)に示されるように、その内側に、スタック間を境に仕切られ且つ燃料ガスの一部のパス間を境に仕切られた4つの空間37A,37B,37C,37Dを有する。空間37Aには燃料入口配管39が接続され、空間37Dには燃料出口配管40が接続されている。空間37Aは、第1のスタック32の第1のパス32Aに対向し、空間37Bは、第1のスタック32の第2のパス32Bおよび第3のパス32Cに対向し、空間37Cは、第2のスタック33の第1のパス33Aおよび第2のパス33Bに対向し、空間37Dは、第2のスタック33の第3のパス33Cに対向している。
As shown in FIG. 9 (a), the fuel inlet /
一方、燃料リターンマニホールド38は、図9(b)に示されるように、その内側に、スタック間を境に仕切られた4つの空間38A,38B,38C,38Dを有する。空間38B,38Cには、燃料リターンマニホールド38に設けられた開口部12,13を介して両空間を燃料リターンマニホールド38の外側で連絡する前述のスタック間連絡流路41が接続されている。空間38Aは、第1のスタック32の第1のパス32Aおよび第2のパス32Bに対向し、空間38Bは、第1のスタック32の第3のパス32Cに対向し、空間38Cは、第2のスタック33の第1のパス33Aに対向し、空間38Dは、第2のスタック33の第2のパス33Bおよび第3のパス33Cに対向している。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, the
なお、図7の燃料電池に備えられる燃料リターンマニホールド38およびスタック間連絡流路41を外側から各スタックの長手方向に水平に見た場合の形状や、それらの詳細な断面形状については、前述の第1の実施形態において図5および図6に示したものと同様となるため、ここではそれらの図示および説明を省略する。
The shape when the
ここで、図8および図9を参照して、本実施形態における燃料ガスフローについて説明する。なお、燃料電池システムの運転時には、燃料電池スタック31に燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水がそれぞれ供給されるが、ここでは燃料ガスのフローについてのみ示す。
Here, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the fuel gas flow in this embodiment is demonstrated. During operation of the fuel cell system, fuel gas, oxidant gas, and cooling water are respectively supplied to the
燃料ガスが燃料入口配管39を通じて燃料入口/出口マニホールド37の空間37Aに供給されると、燃料ガスは、第1のスタック32の第1のパス32Aを通り、燃料リターンマニホールド38の空間38Aで折り返し、第1のスタック32の第2のパス32Bを通り、燃料入口/出口マニホールド37の空間37Bで更に折り返し、第1のスタック32の第3のパス32Cを通り、燃料リターンマニホールド38の空間38Bに入る。空間38Bに入った燃料ガスは、燃料リターンマニホールド38の開口部42を介してスタック間連絡流路41を通り、燃料リターンマニホールド38の開口部43を介して空間38Cに入る。空間38Cに入った燃料ガスは、第2のスタック33の第1のパス33Aを通り、燃料入口/出口マニホールド37の空間37Cで折り返し、第2のスタック33の第2のパス33Bを通り、燃料リターンマニホールド38の空間38Dで更に折り返し、第2のスタック33の第3のパス33Cを通り、燃料入口/出口マニホールド37の空間37Dに入る。空間37Dに入った燃料ガス、すなわち、燃料電池スタック31で消費されなかった燃料ガスは、燃料出口配管40より排出される。
When the fuel gas is supplied to the
なお、本実施形態では、燃料電池スタック31を、第1のスタック32および第2のスタック33からなる2段構成とする場合を例示したが、これに限定せず、3つ以上のスタックからなる3段以上の構成としてもよい。燃料電池スタック31を、N個のスタックからなるN段構成とした場合、i番目(iは1以上でN−1以下の整数)のスタックの燃料出口に対向する空間とi+1番目のスタックの燃料入口に対向する空間とを連絡するスタック間連絡流路41がそれぞれ燃料リターンマニホールド38の外側に設けられる。
In the present embodiment, the
この第2の実施形態によれば、前述の第1の実施形態と異なる別のフローパターンを適用した場合においても、前述の第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。 According to the second embodiment, even when another flow pattern different from the first embodiment is applied, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(第3の実施形態)
次に、図10乃至図13を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図10は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。 FIG. 10 is a perspective view showing an appearance of a fuel cell according to the third embodiment of the present invention.
図10に示される燃料電池は、電解質を挟んで一側に燃料電極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極の前記燃料電極の外側に燃料ガス流路を備えたセパレータを配置し、前記酸化剤電極の外側に酸化剤ガス流路を備えたセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿って複数列状に配置した燃料電池スタック51を、第1のスタック52および第2のスタック53からなる2段構成とし、第1のスタック52の外側に集電板54を設け、第2のスタック53の外側に集電板55を設け、スタック間に隔離板56を設け、燃料電池スタック51の各単位セルの燃料ガス流路に燃料ガスを供給するためのガス室を備えた燃料ガスマニホールドとして、燃料電池スタック51の燃料入口側に燃料入口/リターンマニホールド57を設け、燃料出口側に燃料リターン/出口マニホールド58を設け、燃料入口/リターンマニホールド57に燃料入口配管59を設け、燃料リターン/出口マニホールド58に燃料出口配管60を設け、さらに、隔離板56の中にスタック間連絡流路を設けた構成を有する。本実施形態の隔離板56は、その内部にスタック間連絡流路を設ける必要があることから、前述の第1の実施形態や第2の実施形態の隔離板よりも幅が若干広いものを適用する。なお、単位セルの数は、第1のスタック2よりも第2のスタック3の方が少ないものとする(例えば、65%対35%の割合とする)。
The fuel cell shown in FIG. 10 has a fuel electrode disposed on one side with an electrolyte in between, an oxidant electrode disposed on the other side, and a fuel gas channel provided outside the fuel electrode of each electrode. And a
図11は、図10の燃料電池に備えられる隔離板56の構造および燃料ガスフローを示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing the structure of the
隔離板56は、その内部に、図11に示されるようにスタック間連絡流路61を有する。このスタック間連絡流路61は、隔離板56の面に沿って燃料リターン/出口マニホールド58側の縁の下側部分の開口部62から燃料入口/リターンマニホールド57側の縁の上側部分の開口部63へと貫通する貫通孔により実現されている。このスタック間連絡流路61は、燃料ガスを燃料入口/リターンマニホールド57内の低い場所の空間から燃料リターン/出口マニホールド58内の高い場所の空間へと導く。
As shown in FIG. 11, the
図12(a)は、図10の燃料電池に備えられる第1のスタック52をその長手方向に垂直な方向から水平に見た場合の内部における燃料ガスのフローを示す概念図であり、図12(b)は、図10の燃料電池に備えられる第2のスタック53をその長手方向に垂直な方向から水平に見た場合の内部における燃料ガスのフローを示す概念図である。また、図13(a)は、図10の燃料電池に備えられる燃料入口/リターンマニホールド57を各スタック側からに水平に見た場合の形状を示す図であり、図13(b)は、図10の燃料電池に備えられる燃料リターン/出口マニホールド58を各スタック側からに水平に見た場合の形状を示す図である。
12 (a) is a conceptual diagram showing the flow of fuel gas inside the
第1のスタック52は、図12(a)に示されるように、燃料ガスが流れるパスとして第1のパス52Aおよび第2のパス52Bを有する。また、第2のスタック53は、図12(b)に示されるように、燃料ガスが流れるパスとして第1のパス53Aおよび第2のパス53Bを有する。図12(a)および図12(b)から分るように、第1のスタック52と第2のスタック53とは、共通した2段パス構成を有する。なお、燃料ガスのフローの詳細については、後で詳しく述べる。
As shown in FIG. 12A, the
燃料入口/リターンマニホールド57は、図13(a)に示されるように、その内側に、スタック間を境に仕切られ且つ燃料ガスの一部のパス間を境に仕切られた3つの空間57A,57B,57Cを有する。空間57Aには燃料入口配管59が接続され、空間57Bには、隔離板56に設けられた開口部62,63を介して燃料リターン/出口マニホールド58の空間58Bと連絡する前述のスタック間連絡流路61が接続されている。空間57Aは、第1のスタック52の第1のパス52Aに対向し、空間57Bは、第1のスタック52の第2のパス52Bに対向し、空間57Cは、第2のスタック53の第1のパス53Aおよび第2のパス53Bに対向している。
As shown in FIG. 13A, the fuel inlet /
一方、燃料リターン/出口マニホールド58は、図13(b)に示されるように、その内側に、スタック間を境に仕切られ且つ燃料ガスの一部のパス間を境に仕切られた3つの空間58A,58B,58Cを有する。空間58Cには燃料出口配管60が接続され、空間58Bには、隔離板56に設けられた開口部63,62を介して燃料入口/リターンマニホールド57の空間57Bと連絡する前述のスタック間連絡流路61が接続されている。空間58Aは、第1のスタック52の第1のパス52Aおよび第2のパス52Bに対向し、空間57Bは、第2のスタック53の第1のパス53Aに対向し、空間57Cは、第2のスタック53の第2のパス53Bに対向している。
On the other hand, as shown in FIG. 13 (b), the fuel return /
ここで、図11乃至図13を参照して、本実施形態における燃料ガスフローについて説明する。なお、燃料電池システムの運転時には、燃料電池スタック51に燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水がそれぞれ供給されるが、ここでは燃料ガスのフローについてのみ示す。
Here, with reference to FIG. 11 thru | or FIG. 13, the fuel gas flow in this embodiment is demonstrated. During operation of the fuel cell system, fuel gas, oxidant gas, and cooling water are respectively supplied to the
燃料ガスが燃料入口配管59を通じて燃料入口/リターンマニホールド57の空間57Aに供給されると、燃料ガスは、第1のスタック52の第1のパス52Aを通り、燃料リターン/出口マニホールド58の空間58Aで折り返し、第1のスタック52の第2のパス52Bを通り、燃料入口/リターンマニホールド57の空間57Bに入る。空間57Bに入った燃料ガスは、隔離板56の開口部62を介してスタック間連絡流路61を通り、隔離板56の開口部63を介して燃料リターン/出口マニホールド58の空間58Bに入る。空間58Bに入った燃料ガスは、第2のスタック53の第1のパス53Aを通り、燃料入口/リターンマニホールド57の空間57Cで折り返し、第2のスタック53の第2のパス53Bを通り、燃料リターン/出口マニホールド58の空間58Cに入る。空間58Cに入った燃料ガス、すなわち、燃料電池スタック51で消費されなかった燃料ガスは、燃料出口配管60より排出される。
When the fuel gas is supplied to the
なお、本実施形態では、燃料電池スタック51を、第1のスタック52および第2のスタック53からなる2段構成とする場合を例示したが、これに限定せず、3つ以上のスタックからなる3段以上の構成としてもよい。燃料電池スタック1を、N個のスタックからなるN段構成とした場合、i番目(iは1以上でN−1以下の整数)のスタックの燃料出口に対向する空間とi+1番目のスタックの燃料入口に対向する空間とを連絡するスタック間連絡流路61がそれぞれスタック間の隔離板56の中に設けられる。
In the present embodiment, the
この第3の実施形態によれば、スタック間連絡流路61を燃料ガスマニホールドの外側に設けず、スタック間の隔離板56の中に設けることにより、前述の第1の実施形態や第2の実施形態と同様な効果を得ることができる。また、隔離板56は燃料ガスマニホールドの外側に設ける必要がないため、燃料電池のサイズを更に小さくすることができる。
According to the third embodiment, the
(第4の実施形態)
次に、図14乃至図17を参照して、本発明の第4の実施形態について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図14は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。 FIG. 14 is a perspective view showing an appearance of a fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention.
図14に示される燃料電池は、電解質を挟んで一側に燃料電極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極の前記燃料電極の外側に燃料ガス流路を備えたセパレータを配置し、前記酸化剤電極の外側に酸化剤ガス流路を備えたセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿って複数列状に配置した燃料電池スタック71を、第1のスタック72および第2のスタック73からなる2段構成とし、第1のスタック72の外側に集電板74を設け、第2のスタック73の外側に集電板75を設け、スタック間に隔離板76を設け、燃料電池スタック71の各単位セルの燃料ガス流路に燃料ガスを供給するためのガス室を備えた燃料ガスマニホールドとして、燃料電池スタック71の燃料入口側に燃料入口/リターンマニホールド77を設け、燃料出口側に燃料リターン/出口マニホールド78を設け、燃料入口/リターンマニホールド77に燃料入口配管79を設け、燃料リターン/出口マニホールド78に燃料出口配管80を設け、さらに、隔離板76の中にスタック間連絡流路を設けた構成を有する。本実施形態の隔離板76は、その内部にスタック間連絡流路を設ける必要があることから、前述の第1の実施形態や第2の実施形態の隔離板よりも幅が若干広いものを適用する。なお、単位セルの数は、第1のスタック2よりも第2のスタック3の方が少ないものとする(例えば、65%対35%の割合とする)。
The fuel cell shown in FIG. 14 is a separator having a fuel electrode on one side and an oxidant electrode on the other side with an electrolyte in between, and a fuel gas flow path outside the fuel electrode of each electrode. And a
図15は、図14の燃料電池に備えられる隔離板76の構造および燃料ガスフローを示す平面図である。
15 is a plan view showing the structure of the
隔離板76は、その内部に、図15に示されるようにスタック間連絡流路81を有する。このスタック間連絡流路81は、隔離板76の面に沿って燃料リターン/出口マニホールド78側の縁の下側部分の開口部82から燃料入口/リターンマニホールド77側の縁の上側部分の開口部83へと貫通する貫通孔により実現されている。このスタック間連絡流路81は、燃料ガスを燃料リターン/出口マニホールド78内の低い場所の空間から燃料入口/リターンマニホールド77内の高い場所の空間へと導く。
As shown in FIG. 15, the
図16(a)は、図14の燃料電池に備えられる第1のスタック72をその長手方向に垂直な方向から水平に見た場合の内部における燃料ガスのフローを示す概念図であり、図16(b)は、図14の燃料電池に備えられる第2のスタック73をその長手方向に垂直な方向から水平に見た場合の内部における燃料ガスのフローを示す概念図である。また、図17(a)は、図14の燃料電池に備えられる燃料入口/リターンマニホールド77を各スタック側からに水平に見た場合の形状を示す図であり、図17(b)は、図14の燃料電池に備えられる燃料リターン/出口マニホールド78を各スタック側からに水平に見た場合の形状を示す図である。
16 (a) is a conceptual diagram showing the flow of fuel gas inside the
第1のスタック72は、図16(a)に示されるように、燃料ガスが流れるパスとして第1のパス72A、第2のパス72B、および第3のパス72Cを有する。また、第2のスタック73は、図16(b)に示されるように、燃料ガスが流れるパスとして第1のパス73A、第2のパス73B、および第3のパス73Cを有する。図16(a)および図16(b)から分るように、第1のスタック72と第2のスタック73とは、共通した3段パス構成を有する。なお、燃料ガスのフローの詳細については、後で詳しく述べる。
As shown in FIG. 16A, the
燃料入口/リターンマニホールド77は、図17(a)に示されるように、その内側に、スタック間を境に仕切られ且つ燃料ガスの一部のパス間を境に仕切られた4つの空間77A,77B,77C,77Dを有する。空間77Aには燃料入口配管79が接続され、空間77Cには、隔離板76に設けられた開口部83,82を介して燃料リターン/出口マニホールド78の空間78Bと連絡する前述のスタック間連絡流路81が接続されている。空間77Aは、第1のスタック72の第1のパス72Aに対向し、空間77Bは、第1のスタック72の第2のパス72Bおよび第3のパス72Cに対向し、空間77Cは、第2のスタック73の第1のパス73Aに対向し、空間77Dは、第2のスタック73の第2のパス73Bおよび第3のパス73Dに対向している。
As shown in FIG. 17 (a), the fuel inlet /
一方、燃料リターン/出口マニホールド78は、図17(b)に示されるように、その内側に、スタック間を境に仕切られ且つ燃料ガスの一部のパス間を境に仕切られた4つの空間78A,78B,78C,78Dを有する。空間78Dには燃料出口配管80が接続され、空間78Bには、隔離板76に設けられた開口部82,83を介して燃料入口/リターンマニホールド77の空間77Cと連絡する前述のスタック間連絡流路81が接続されている。空間78Aは、第1のスタック72の第1のパス72Aおよび第2のパス72Bに対向し、空間78Bは、第1のスタック72の第3のパス73Cに対向し、空間77Cは、第2のスタック73の第1のパス73Aおよび第2のパス73Bに対向し、空間77Dは、第2のスタック73の第3のパス73Cに対向している。
On the other hand, as shown in FIG. 17 (b), the fuel return /
ここで、図15乃至図17を参照して、本実施形態における燃料ガスフローについて説明する。なお、燃料電池システムの運転時には、燃料電池スタック71に燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水がそれぞれ供給されるが、ここでは燃料ガスのフローについてのみ示す。
Here, with reference to FIG. 15 thru | or FIG. 17, the fuel gas flow in this embodiment is demonstrated. During operation of the fuel cell system, fuel gas, oxidant gas, and cooling water are respectively supplied to the
燃料ガスが燃料入口配管79を通じて燃料入口/リターンマニホールド77の空間77Aに供給されると、燃料ガスは、第1のスタック72の第1のパス72Aを通り、燃料リターン/出口マニホールド78の空間78Aで折り返し、第1のスタック72の第2のパス72Bを通り、燃料入口/リターンマニホールド77の空間77Bで更に折り返し、第1のスタック72の第3のパス77Cを通り、燃料リターン/出口マニホールド78の空間78Bに入る。空間78Bに入った燃料ガスは、隔離板76の開口部82を介してスタック間連絡流路81を通り、隔離板76の開口部83を介して燃料入口/リターンマニホールド77の空間77Cに入る。空間77Cに入った燃料ガスは、第2のスタック73の第1のパス73Aを通り、燃料リターン/出口マニホールド78の空間78Cで折り返し、第2のスタック73の第2のパス73Bを通り、燃料入口/リターンマニホールド77の空間77Dで更に折り返し、第2のスタック73の第3のパス73Cを通り、燃料リターン/出口マニホールド78の空間78Dに入る。空間78Dに入った燃料ガス、すなわち、燃料電池スタック71で消費されなかった燃料ガスは、燃料出口配管80より排出される。
When the fuel gas is supplied to the
なお、本実施形態では、燃料電池スタック71を、第1のスタック72および第2のスタック73からなる2段構成とする場合を例示したが、これに限定せず、3つ以上のスタックからなる3段以上の構成としてもよい。燃料電池スタック71を、N個のスタックからなるN段構成とした場合、i番目(iは1以上でN−1以下の整数)のスタックの燃料出口に対向する空間とi+1番目のスタックの燃料入口に対向する空間とを連絡するスタック間連絡流路81がそれぞれスタック間の隔離板76の中に設けられる。
In the present embodiment, the
この第4の実施形態によれば、前述の第3の実施形態と異なる別のフローパターンを適用した場合においても、前述の第3の実施形態と同様な効果を得ることができる。 According to the fourth embodiment, even when another flow pattern different from that of the third embodiment is applied, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.
(第1乃至第4の実施形態についての補足事項)
前述の各実施形態に示される隔離板は、第1のスタックと第2のスタックとの間に位置しており、水蒸気雰囲気に曝されておりかつ、隣り合うスタックの部品が耐腐食性のある材料であることから、スタックの部品との異種材料間腐食(ガルバニック腐食)を防止するため、隔離板6の材料は、カーボン板、およびカーボン粉末に樹脂を加えた混合材のいずれか一方であることが望ましい。
(Supplementary items regarding the first to fourth embodiments)
The separator shown in each of the above-described embodiments is located between the first stack and the second stack, is exposed to a water vapor atmosphere, and adjacent stack components are corrosion resistant. Since it is a material, in order to prevent corrosion between different materials (galvanic corrosion) with the components of the stack, the material of the separator 6 is either a carbon plate or a mixed material obtained by adding a resin to carbon powder. It is desirable.
また、前述の各実施形態に示される燃料電池スタックは、水素とその他のガスを含んだ混合ガスを燃料としたものにも適用可能であるが、その場合、第1のスタックで消費された燃料ガスが第2のスタックに導入されるため、第1のスタックと比較して第2のスタックの燃料ガス中の水素濃度が低くなり、第2のスタックのセル電圧が若干低くなる。それに対し、純水素の燃料では各実施形態で示した燃料電池スタックにおいて第1のスタックと第2のスタックの水素濃度はほぼ100%に維持されるため、第1のスタックと第2のスタックの特性はほぼ等しくなり、特に純水素の燃料に対して有効となる。 Further, the fuel cell stack shown in each of the above-described embodiments can be applied to a fuel using a mixed gas containing hydrogen and other gases. In that case, the fuel consumed in the first stack is used. Since gas is introduced into the second stack, the hydrogen concentration in the fuel gas of the second stack is lower than that of the first stack, and the cell voltage of the second stack is slightly lower. In contrast, in the case of pure hydrogen fuel, the hydrogen concentration of the first stack and the second stack is maintained at almost 100% in the fuel cell stack shown in each embodiment. The characteristics are almost equal, and particularly effective for pure hydrogen fuel.
また、第1の実施形態および第2の実施形態では、スタック間連絡流路が燃料ガスマニホールドの外側に設けているが、代わりに、スタック間連絡流路を燃料ガスマニホールドの内側に設けたり、あるいは、燃料ガスマニホールドの外壁の中に貫通孔を設けることでスタック間連絡流路を実現するようにしてもよい。例えば、燃料ガスマニホールドの側面に短い配管で連絡流路を形成してもよい。その場合には水分凝縮の影響が小さくなるよう配慮することが望ましい。 Further, in the first embodiment and the second embodiment, the inter-stack communication flow path is provided outside the fuel gas manifold, but instead, the inter-stack communication flow path is provided inside the fuel gas manifold, Alternatively, the inter-stack communication channel may be realized by providing a through hole in the outer wall of the fuel gas manifold. For example, the communication channel may be formed by a short pipe on the side surface of the fuel gas manifold. In that case, it is desirable to consider so that the influence of moisture condensation is reduced.
(第5の実施形態)
次に、図18を参照して、本発明の第5の実施形態について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図18は、本発明の第5の実施形態に係る燃料電池システムの外観を示す斜視図である。 FIG. 18 is a perspective view showing an appearance of a fuel cell system according to the fifth embodiment of the present invention.
図18に示される燃料電池システムは、前述の第1乃至第4の実施形態で示した燃料電池のいずれかに相当する燃料電池91と、原燃料を水素リッチなガスに改質しこの改質ガスを燃料電池91の燃料極91aに供給する改質装置92と、酸化剤ガスを燃料電池91の酸化剤極91bに供給する酸化剤ガス供給装置93と、冷却剤を燃料電池91の電池冷却部91cに供給して回収する冷却装置94と、燃料電池91から取り出される電気を外部へ供給する電気制御装置95とを備えたものとなっている。
The fuel cell system shown in FIG. 18 includes a
このように構成において、都市ガスなどの原燃料ガスが改質装置92に供給され、改質された水素リッチの燃料ガスが燃料電池91の燃料極91aに供給される。また、酸化剤ガスが酸化剤ガス供給装置93により酸化剤極91bに供給され、冷却剤が冷却装置94により電池冷却部91cに供給される。燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給して得られた電気は、電気制御装置95により当該燃料電池システムの外部へ供給される。
In this configuration, raw fuel gas such as city gas is supplied to the
この第5の実施形態によれば、第1乃至第4の実施形態で示した燃料電池の利点を活かした燃料電池システムを実現することが可能となる。 According to the fifth embodiment, it is possible to realize a fuel cell system that takes advantage of the advantages of the fuel cells shown in the first to fourth embodiments.
(第6の実施形態)
次に、図19を参照して、本発明の第6の実施形態について説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
なお、この第6の実施形態においては、図19に示した第5の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第5の実施形態と異なる部分を中心に説明する。 In the sixth embodiment, parts that are the same as those in the configuration of the fifth embodiment shown in FIG. 19 are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. Below, it demonstrates centering on a different part from 5th Embodiment.
図19は、本発明の第6の実施形態に係る燃料電池システムの外観を示す斜視図である。 FIG. 19 is a perspective view showing an appearance of a fuel cell system according to the sixth embodiment of the present invention.
図19に示される燃料電池システムは、前述の改質装置13の代わりに、純水素ガス供給装置96を備えたものとなっている。純水素ガス供給装置96は、純水素ガスを燃料電池91の燃料極91aに供給する。
The fuel cell system shown in FIG. 19 includes a pure hydrogen
純水素ガスを燃料ガスに用いた場合は、複数段からなるスタック群のいずれにおいても、水素濃度は100%となり、スタック間で燃料ガスの組成に違いはなく、スタック間の比較においてほぼ同じ条件での運転が可能となる。 When pure hydrogen gas is used as the fuel gas, the hydrogen concentration is 100% in any stack group consisting of multiple stages, and there is no difference in the composition of the fuel gas between the stacks. It becomes possible to drive at.
この第6の実施形態によれば、純水素ガスを燃料ガスに用いた場合に第1乃至第4の実施形態で示した燃料電池の利点を更に活かした燃料電池システムを実現することが可能となる。 According to the sixth embodiment, when pure hydrogen gas is used as the fuel gas, it is possible to realize a fuel cell system that further utilizes the advantages of the fuel cells shown in the first to fourth embodiments. Become.
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1,31,51,71…燃料電池スタック
2,32,52,72…第1のスタック
3,33,53,73…第2のスタック
4,5,34,35,54,55,74,75…集電板
6,36,56,76…隔離板
7,37…燃料入口/出口マニホールド
8,38…燃料リターンマニホールド
57,77…燃料入口/リターンマニホールド
58,78…燃料リターン/出口マニホールド
9,39,59,79…燃料入口配管
10,40,60,80…燃料出口配管
11,41,61,81…スタック間連絡流路
12,13,42,43,62,63,82,83…開口部
14…空間
15,16…蓋取付部
17,18…連絡流路蓋用Oリング
19,20…連絡流路蓋用締結部
91…燃料電池
92…改質装置
93…酸化剤ガス供給装置
94…冷却装置
95…電気制御装置
96…純水素ガス供給装置
1, 31, 51, 71 ...
Claims (5)
前記第1および第2の燃料ガスマニホールドは、少なくともスタック間を境に仕切られた複数の空間を備え、
i番目(iは1以上でN−1以下の整数)のスタックの燃料出口に対向する第1の空間とi+1番目のスタックの燃料入口に対向する第2の空間とを連絡するスタック間連絡流路が、前記隔離板の中に設けられていることを特徴とする燃料電池。 A fuel cell stack in which unit cells are arranged in a plurality of rows along the axial direction has an N-stage configuration composed of N stacks, separators are provided between the stacks, and the fuel cells are disposed on both side surfaces of the fuel cell stack. In a fuel cell provided with first and second fuel gas manifolds having gas chambers for supplying fuel gas to the fuel gas flow path of each unit cell of the stack,
The first and second fuel gas manifolds include a plurality of spaces partitioned at least between the stacks,
The inter-stack communication flow that connects the first space facing the fuel outlet of the i-th stack (i is an integer of 1 or more and N-1 or less) and the second space facing the fuel inlet of the i + 1-th stack. A fuel cell, wherein a path is provided in the separator.
前記第1および第2の燃料ガスマニホールドの少なくとも一方は、スタック間を境に仕切られるだけでなく少なくとも一部のパス間を境に仕切られた複数の空間を備え、
前記スタック間連絡流路は、燃料ガスを前記第1の燃料ガスマニホールド内の低い場所の空間から前記第2の燃料ガスマニホールド内の高い場所の空間へと導くことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。 Each stack has a multi-stage path through which fuel gas flows,
At least one of the first and second fuel gas manifolds includes a plurality of spaces that are partitioned not only between the stacks but also at least part of the paths,
Said stack intercellular communication passage, in claim 1, characterized in that directing fuel gas from the space of a low place in the first fuel gas manifold into the space higher locations in the second fuel gas manifold The fuel cell as described.
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JP2014032752A (en) * | 2012-08-01 | 2014-02-20 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel cell and fuel cell system |
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Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS63200470A (en) * | 1987-02-13 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | Lamination type fuel cell |
JP2001256993A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Fuji Electric Co Ltd | Fuel cell laminate using high-concentration hydrogen gas |
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