JPH02226669A - 燃料電池装置 - Google Patents
燃料電池装置Info
- Publication number
- JPH02226669A JPH02226669A JP1047001A JP4700189A JPH02226669A JP H02226669 A JPH02226669 A JP H02226669A JP 1047001 A JP1047001 A JP 1047001A JP 4700189 A JP4700189 A JP 4700189A JP H02226669 A JPH02226669 A JP H02226669A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- battery block
- pipe
- battery
- cell block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 83
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 29
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
-
- 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)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は燃料電池装置に関し、特に燃料ガスおよび酸
化剤ガスの単位電池への供給および排出構造に関するも
のである。
化剤ガスの単位電池への供給および排出構造に関するも
のである。
従来この種の燃料電池装置として、例えば実開昭５９−
２３１６３号公報に開示されているものがあり、水素な
どの燃料ガスおよび酸化剤ガスを一度だけ単位電池を通
過させて排出するものである。また、特開昭６１−４９
３８２号公報に開示されたものがあり、電池ブロックを
複数個の電池ブロックに区切り、水素などの燃料ガスお
よび酸化剤ガスをそれぞれ蛇行通過させて排出するもの
がある。第２図は実開昭５９−２３１６３号公報に開示
されたものであり、第２図において、（１）はガス拡散
電極間に電解質を保持するマトリックスを有する単位電
池を複数個積層して成る電池ブロック、（２Ａ） 、
（２Ｂ）は電池ブロック（１）の側面に相対向して配設
された第１の供給および排出マニホールド、 （３Ａ）
、（３Ｂ）は第１の供給および排出マニホールド（２Ａ
）、（２Ｂ） ト直交する方向で電池ブロック（１）の
側面に相対向して配設された第２の供給および排出マニ
ホールド、（４）は第１の供給マニホールド（２Ａ）に
接続された燃料ガスを導入する第１のガス導入管、（５
）は第１の排出マニホールド（２Ｂ）に接続された第１
のガス排出管、（６）は第２の供給マニホールド（３Ａ
）に接続された酸化剤ガスを導入する第２のガス導入管
、（７）は第２の排出マニホールド（３Ｂ）に接続され
た第２のガス排出管である。
２３１６３号公報に開示されているものがあり、水素な
どの燃料ガスおよび酸化剤ガスを一度だけ単位電池を通
過させて排出するものである。また、特開昭６１−４９
３８２号公報に開示されたものがあり、電池ブロックを
複数個の電池ブロックに区切り、水素などの燃料ガスお
よび酸化剤ガスをそれぞれ蛇行通過させて排出するもの
がある。第２図は実開昭５９−２３１６３号公報に開示
されたものであり、第２図において、（１）はガス拡散
電極間に電解質を保持するマトリックスを有する単位電
池を複数個積層して成る電池ブロック、（２Ａ） 、
（２Ｂ）は電池ブロック（１）の側面に相対向して配設
された第１の供給および排出マニホールド、 （３Ａ）
、（３Ｂ）は第１の供給および排出マニホールド（２Ａ
）、（２Ｂ） ト直交する方向で電池ブロック（１）の
側面に相対向して配設された第２の供給および排出マニ
ホールド、（４）は第１の供給マニホールド（２Ａ）に
接続された燃料ガスを導入する第１のガス導入管、（５
）は第１の排出マニホールド（２Ｂ）に接続された第１
のガス排出管、（６）は第２の供給マニホールド（３Ａ
）に接続された酸化剤ガスを導入する第２のガス導入管
、（７）は第２の排出マニホールド（３Ｂ）に接続され
た第２のガス排出管である。
第２図における動作を説明する。第１．第２のガス導入
管（４） ＃ （６）からそれぞれ燃料ガス、酸化剤ガ
スを第１．第２の供給マニホールド（２Ａ） 、（３Ａ
）を経て電池ブロック（１）内に流入する。これにより
燃料ガスおよび酸化剤ガス中の電極反応に有効な成分（
以下、有効ガス成分と称す）が単位電池に供給される。
管（４） ＃ （６）からそれぞれ燃料ガス、酸化剤ガ
スを第１．第２の供給マニホールド（２Ａ） 、（３Ａ
）を経て電池ブロック（１）内に流入する。これにより
燃料ガスおよび酸化剤ガス中の電極反応に有効な成分（
以下、有効ガス成分と称す）が単位電池に供給される。
電池ブロック（１）内にて有効ガス成分を消費されたそ
れぞれの余剰ガスは第１．第２の排出マニホールド（２
Ｂ） 、 （３Ｂ）を経て第１．第２のガス排出管（５
） ９ （７）からそれぞれ排出される。
れぞれの余剰ガスは第１．第２の排出マニホールド（２
Ｂ） 、 （３Ｂ）を経て第１．第２のガス排出管（５
） ９ （７）からそれぞれ排出される。
また、第３図は特開昭６１−４９３８２号公報に開示さ
れたものであり、第３図において、（ＩＡ）〜（ＩＥ）
は第２図における電池ブロック（１）を５分割しており
、ガスの上流側より下流側はど単位電池の積層数を少な
くしている。（２Ａ） 、 （２Ｂ）は各電池ブロック
（ＩＡ）〜（ＩＥ）の側面に相対向して配設された例え
ば燃料ガスの供給および排出マニホールドであり、上流
側から下流側に向って供給マニホールド（２Ａ）と排出
マニホールド（２Ｂ）を交互に配設し、上流入口の供給
マニホールド（２Ａ）に例えば燃料ガスのガス導入管（
４）を接続し、下流出口の排出マニホールド（２Ｂ）に
ガス排出管（５）を接続し、途中の排出マニホールド（
２Ｂ）と供給マニホールド（２Ａ）とを連通管（８）に
よって接続し、ガス導入管（４）からガス排出管（６）
の間を蛇行通過させるようにしている。
れたものであり、第３図において、（ＩＡ）〜（ＩＥ）
は第２図における電池ブロック（１）を５分割しており
、ガスの上流側より下流側はど単位電池の積層数を少な
くしている。（２Ａ） 、 （２Ｂ）は各電池ブロック
（ＩＡ）〜（ＩＥ）の側面に相対向して配設された例え
ば燃料ガスの供給および排出マニホールドであり、上流
側から下流側に向って供給マニホールド（２Ａ）と排出
マニホールド（２Ｂ）を交互に配設し、上流入口の供給
マニホールド（２Ａ）に例えば燃料ガスのガス導入管（
４）を接続し、下流出口の排出マニホールド（２Ｂ）に
ガス排出管（５）を接続し、途中の排出マニホールド（
２Ｂ）と供給マニホールド（２Ａ）とを連通管（８）に
よって接続し、ガス導入管（４）からガス排出管（６）
の間を蛇行通過させるようにしている。
第３図における動作を説明する。ガス導入管（４）から
導入された例えば燃料ガスは供給マニホールド（２Ａ）
を経Ｃ電池ブロック（ＩＡ）を通過して排出マニホール
ド（２Ｂ）へ排出され、連通管（８）を通って次ノ供給
マニホールド（２Ａ）に流入し電池ブロック（ＩＢ）を
通過して排出マニホールド（２Ｂ）へ排出され、以下同
様な燃料ガスの流れにより電池ブロック（ＩＣ） 、
（ＩＤ） ＊ （ＩＥ）とシリースに燃料ガスが蛇行し
て流通され、下流出口の排出マニホールド（２Ｂ）に排
出された燃料ガスはガス排出管（５）から排出される。
導入された例えば燃料ガスは供給マニホールド（２Ａ）
を経Ｃ電池ブロック（ＩＡ）を通過して排出マニホール
ド（２Ｂ）へ排出され、連通管（８）を通って次ノ供給
マニホールド（２Ａ）に流入し電池ブロック（ＩＢ）を
通過して排出マニホールド（２Ｂ）へ排出され、以下同
様な燃料ガスの流れにより電池ブロック（ＩＣ） 、
（ＩＤ） ＊ （ＩＥ）とシリースに燃料ガスが蛇行し
て流通され、下流出口の排出マニホールド（２Ｂ）に排
出された燃料ガスはガス排出管（５）から排出される。
このように電池ブロックを複数個の電池ブロックＣＩＡ
）〜（ＩＥ）に分割し、ガスをシリースに蛇行して流通
させることにより、電池内ガス流速の上昇および有効ガ
ス成分利用率の低減が図られている。尚、酸化剤ガスの
流通状態も燃料ガスの流通状態と同様に構成されている
。
）〜（ＩＥ）に分割し、ガスをシリースに蛇行して流通
させることにより、電池内ガス流速の上昇および有効ガ
ス成分利用率の低減が図られている。尚、酸化剤ガスの
流通状態も燃料ガスの流通状態と同様に構成されている
。
従来の燃料電池装置は以上のように構成されているので
、第２図の場合には、有効ガス成分利用率が高くなると
、電池内ガス流速が低下し、入口側・出口側の密度差等
によりブロック内ガス均等分配が困難となる。即ち、高
利用率運転が難かしいものとなっている。一方、第３図
の場合には、電池ブロックの下流側はどガス中の有効ガ
ス成分の比率が低下し電池特性が低下する。また、下流
側のガスには上流側の電池ブロックにて発生した水分が
含まれるため、水蒸気分圧が高くなる。さらに、下流側
の電池ブロックの特性低下等により流量分配を変更する
場合は、運転停止後、マニホーにドを分解する必要があ
った。
、第２図の場合には、有効ガス成分利用率が高くなると
、電池内ガス流速が低下し、入口側・出口側の密度差等
によりブロック内ガス均等分配が困難となる。即ち、高
利用率運転が難かしいものとなっている。一方、第３図
の場合には、電池ブロックの下流側はどガス中の有効ガ
ス成分の比率が低下し電池特性が低下する。また、下流
側のガスには上流側の電池ブロックにて発生した水分が
含まれるため、水蒸気分圧が高くなる。さらに、下流側
の電池ブロックの特性低下等により流量分配を変更する
場合は、運転停止後、マニホーにドを分解する必要があ
った。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
ものであり、電池特性を向上できる高信頼性の燃料電池
装置を得ることを目的とする。
ものであり、電池特性を向上できる高信頼性の燃料電池
装置を得ることを目的とする。
この発明に係る燃料電池装置は、単位電池を複数個積層
して構成される電池ブロックを第１の電池ブロックと第
２の電池ブロックとに構成し、各電池ブロックの側面に
供給及び排出マニホールドをそれぞれ配置し、第１の電
池ブロックの供給マニホールドにガス導入管を接続し、
ガス導入管から導入されるガスを第２の電池ブロックの
供給マニホールドにバイパスして供給するようバイパス
配管を配設し、第１の電池ブロックの排出マニホールド
とバイパス配管を連通管により連通し、バイパス配管に
流量調整手段を配設したものである。
して構成される電池ブロックを第１の電池ブロックと第
２の電池ブロックとに構成し、各電池ブロックの側面に
供給及び排出マニホールドをそれぞれ配置し、第１の電
池ブロックの供給マニホールドにガス導入管を接続し、
ガス導入管から導入されるガスを第２の電池ブロックの
供給マニホールドにバイパスして供給するようバイパス
配管を配設し、第１の電池ブロックの排出マニホールド
とバイパス配管を連通管により連通し、バイパス配管に
流量調整手段を配設したものである。
この発明における燃料電池装置は、ガス導入管から導入
されるガスは第１の電池ブロックとバイパス配管を通し
て第２の電池ブロックに分配され、第１の電池ブロック
を通過したガスは連通管、バイパス配管を通して第２の
電池ブロックに供給され、流量調整手段によりガスの流
量分配を変更可能としている。
されるガスは第１の電池ブロックとバイパス配管を通し
て第２の電池ブロックに分配され、第１の電池ブロック
を通過したガスは連通管、バイパス配管を通して第２の
電池ブロックに供給され、流量調整手段によりガスの流
量分配を変更可能としている。
以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
。第１図において、（９）は単位電池を複数個積層して
構成された第１の電池ブロックであり、例えば３つの電
池ブロック（９Ａ） 、 （９Ｂ） 、 （９Ｃ）から
成り、上流側の電池ブロックを構成する。αＱは単位電
池を複数個積層して構成された第２の電池ブロックであ
り、例えば３つの電池ブロック（１０Ａ） 、 Ｃｌ０
Ｂ） 、 （ＩＯＣ）から成り、下流側の電池ブロック
を構成する。（ＩＩＡ）〜（ＩＩｃ）及び（１２Ａ）〜
（１２Ｃ）は第１の電池ブロック（９）の各電池ブロッ
ク（９Ａ）〜（９Ｃ）の側面に相対向して配設され単位
電池にガスを供給、排出する供給及び排出マニホールド
、（１３Ａ）〜（１３Ｃ）及び（１４Ａ）〜（１４Ｇ）
は第２の電池ブロックα０の各電池ブロック（１０Ａ）
〜（Ｉ Ｑｃ）の側面に相対向して配設され単位電池に
ガスを供給、排出する供給及び排出マニホールド、（へ
）は第１の電池ブロック（９）の各電池ブロック（９Ａ
）〜（９Ｃ）の供給マニホールド（１１Ａ）〜（ＩＩＣ
）に接続された、ガス導入管であり、ガスを分岐して供
給マニホールＦ（ＩＩＡ）〜（ＩＩＣ）に供給する。α
Ｑはガス導入管α０と第２の電池ブロックαＯの供給マ
ニホールド、即ち、供給マニホールド（１３Ａ）〜（１
３Ｃ）に連通して配設されたバイパス配管であり、ガス
導入管Ｑ谷から導入されるガスをバイパスして第２の電
池ブロックαＱの供給マニホールド（１３Ａ）〜（１３
Ｃ）に供給する。αηは第１の電池ブロック（９）の排
出マニホールド（１２Ａ）〜（１２Ｇ）とバイパス配管
ＱＱに連通して配設された連通管であり、第１の電池ブ
ロック（９）の各電池ブロック（９Ａ）〜（９Ｃ）を通
過して排出マニホールド（１２Ａ）〜（１２Ｃ）に排出
されｔこ余剰ガスをバイパス配管ａすを通して第２の電
池ブロックＣ１Ｏの供給マニホールド（１３Ａ）〜（１
３Ｃ）に供給する。（ト）は第２の電池ブロックα０の
排出マニホールド（１４Ａ）〜（１４Ｃ）に排出された
余剰ガスを排出するガス排出管、α呻はバイパス配管α
りに配設された弁などからなる流量調整手段であり、ガ
スの流量分配を変更可能にする。（１）はガス導入管α
〜のバイパス配管Ｑｌ接続部より供給マニホールド（Ｉ
ＩＡ）〜（ＩＩＣ）側に配設された流量制限オリフィス
、（ハ）は供給マニホールド（１１Ａ）〜（ＩＩＣ）の
入口近傍にそれぞれ配設された流量分配オリフィスであ
り、第１の電池ブロック（９）の各電池ブロックＣ９Ａ
）〜（９Ｃ）間の流量分配を均一にする。（財）は第２
の電池ブロックα１の供給マニホールド（１３Ａ）〜（
１３Ｃ）の入口近傍にそれぞれ配設された流量分配オリ
フィスであり、各電池ブロック（ＩＯＡ）〜（ＩＯＣ）
間の流量分配を均一にする。
。第１図において、（９）は単位電池を複数個積層して
構成された第１の電池ブロックであり、例えば３つの電
池ブロック（９Ａ） 、 （９Ｂ） 、 （９Ｃ）から
成り、上流側の電池ブロックを構成する。αＱは単位電
池を複数個積層して構成された第２の電池ブロックであ
り、例えば３つの電池ブロック（１０Ａ） 、 Ｃｌ０
Ｂ） 、 （ＩＯＣ）から成り、下流側の電池ブロック
を構成する。（ＩＩＡ）〜（ＩＩｃ）及び（１２Ａ）〜
（１２Ｃ）は第１の電池ブロック（９）の各電池ブロッ
ク（９Ａ）〜（９Ｃ）の側面に相対向して配設され単位
電池にガスを供給、排出する供給及び排出マニホールド
、（１３Ａ）〜（１３Ｃ）及び（１４Ａ）〜（１４Ｇ）
は第２の電池ブロックα０の各電池ブロック（１０Ａ）
〜（Ｉ Ｑｃ）の側面に相対向して配設され単位電池に
ガスを供給、排出する供給及び排出マニホールド、（へ
）は第１の電池ブロック（９）の各電池ブロック（９Ａ
）〜（９Ｃ）の供給マニホールド（１１Ａ）〜（ＩＩＣ
）に接続された、ガス導入管であり、ガスを分岐して供
給マニホールＦ（ＩＩＡ）〜（ＩＩＣ）に供給する。α
Ｑはガス導入管α０と第２の電池ブロックαＯの供給マ
ニホールド、即ち、供給マニホールド（１３Ａ）〜（１
３Ｃ）に連通して配設されたバイパス配管であり、ガス
導入管Ｑ谷から導入されるガスをバイパスして第２の電
池ブロックαＱの供給マニホールド（１３Ａ）〜（１３
Ｃ）に供給する。αηは第１の電池ブロック（９）の排
出マニホールド（１２Ａ）〜（１２Ｇ）とバイパス配管
ＱＱに連通して配設された連通管であり、第１の電池ブ
ロック（９）の各電池ブロック（９Ａ）〜（９Ｃ）を通
過して排出マニホールド（１２Ａ）〜（１２Ｃ）に排出
されｔこ余剰ガスをバイパス配管ａすを通して第２の電
池ブロックＣ１Ｏの供給マニホールド（１３Ａ）〜（１
３Ｃ）に供給する。（ト）は第２の電池ブロックα０の
排出マニホールド（１４Ａ）〜（１４Ｃ）に排出された
余剰ガスを排出するガス排出管、α呻はバイパス配管α
りに配設された弁などからなる流量調整手段であり、ガ
スの流量分配を変更可能にする。（１）はガス導入管α
〜のバイパス配管Ｑｌ接続部より供給マニホールド（Ｉ
ＩＡ）〜（ＩＩＣ）側に配設された流量制限オリフィス
、（ハ）は供給マニホールド（１１Ａ）〜（ＩＩＣ）の
入口近傍にそれぞれ配設された流量分配オリフィスであ
り、第１の電池ブロック（９）の各電池ブロックＣ９Ａ
）〜（９Ｃ）間の流量分配を均一にする。（財）は第２
の電池ブロックα１の供給マニホールド（１３Ａ）〜（
１３Ｃ）の入口近傍にそれぞれ配設された流量分配オリ
フィスであり、各電池ブロック（ＩＯＡ）〜（ＩＯＣ）
間の流量分配を均一にする。
次に動作について説明する。ガス導入管αυから導入さ
れたガスは流量制限オリフィス■、流量分配オリフィス
（ハ）を通って供給マニホール）？（ＩＩＡ）〜（ＩＩ
Ｃ）内に均一な流量で供給され、第１の電池ブロック（
９）の各電池ブロック（９Ａ）〜（９Ｃ）に供給される
。また、ガス導入管（ト）から導入されたガスはバイパ
ス配管αＱを通してバイパスして第２の電池ブロックα
Ｑの供給マニホールド（１３Ａ）〜（１３Ｃ）に流量分
配オリフィス（財）により均一な流量で供給され・第２
の電池ブロックαＱの各電池ブロックＣｌ０Ａ）〜（１
０Ｃ）に供給される。また、第１の電池ブロック（９）
の各電池ブロック（９Ａ）〜（９Ｃ）を通過した余剰ガ
スは排出マニホールド（１２Ａ）〜（１２Ｃ）にそれぞ
れ排出され、連通管αηを通してバイパス配管αＱに導
入され、バイパス配管ＱＱの流量調整手段α１を通った
ガスと合流して第２の電池ブロックＱりの各電池プロ゛
ツク（ＩＯＡ）〜（ＩＯＣ）に供給される。第２の電池
ブロック（１０の各電池ブロック（１０Ａ）〜（ＩＯＣ
）を通過した余剰ガスは排出マニホールド（１４Ａ）〜
（１４Ｃ）に排出され、ガス排出管（至）から排出され
る。
れたガスは流量制限オリフィス■、流量分配オリフィス
（ハ）を通って供給マニホール）？（ＩＩＡ）〜（ＩＩ
Ｃ）内に均一な流量で供給され、第１の電池ブロック（
９）の各電池ブロック（９Ａ）〜（９Ｃ）に供給される
。また、ガス導入管（ト）から導入されたガスはバイパ
ス配管αＱを通してバイパスして第２の電池ブロックα
Ｑの供給マニホールド（１３Ａ）〜（１３Ｃ）に流量分
配オリフィス（財）により均一な流量で供給され・第２
の電池ブロックαＱの各電池ブロックＣｌ０Ａ）〜（１
０Ｃ）に供給される。また、第１の電池ブロック（９）
の各電池ブロック（９Ａ）〜（９Ｃ）を通過した余剰ガ
スは排出マニホールド（１２Ａ）〜（１２Ｃ）にそれぞ
れ排出され、連通管αηを通してバイパス配管αＱに導
入され、バイパス配管ＱＱの流量調整手段α１を通った
ガスと合流して第２の電池ブロックＱりの各電池プロ゛
ツク（ＩＯＡ）〜（ＩＯＣ）に供給される。第２の電池
ブロック（１０の各電池ブロック（１０Ａ）〜（ＩＯＣ
）を通過した余剰ガスは排出マニホールド（１４Ａ）〜
（１４Ｃ）に排出され、ガス排出管（至）から排出され
る。
次にこの発明の作用を燻材ガス側を例にとって説明する
。簡単に説明するため次の定義を前提とする。
。簡単に説明するため次の定義を前提とする。
（１）第１の電池ブロック（９）と第２の電池ブロック
（１０の単位電池薮およびブロック数は同一とする。
（１０の単位電池薮およびブロック数は同一とする。
（２）燃料ガス中の水素のモル分率 αｏ ” ０．８
（３） 電池全体の水素利用率 βｏ＝８０％（
４）電池の発生水は考えない ここで、ガス導入管（イ）から導入される燃料ガス量を
Ｑ、流量制限オリフィス（３）を流れる燃料ガス麓をＱ
ｌ、流量調整手段αＯを流れる燃料ガス量をＱ３とし、
第２の電池ブロックαＱへ供給する燃料ガス量を喝とす
る。（燃料ガス量の単位は全てＮ塊ρまた、流量調整手
段α匈は、全開時にＱ１＝Ｑ２＝ＴＱとなるような仕様
とする。
（３） 電池全体の水素利用率 βｏ＝８０％（
４）電池の発生水は考えない ここで、ガス導入管（イ）から導入される燃料ガス量を
Ｑ、流量制限オリフィス（３）を流れる燃料ガス麓をＱ
ｌ、流量調整手段αＯを流れる燃料ガス量をＱ３とし、
第２の電池ブロックαＱへ供給する燃料ガス量を喝とす
る。（燃料ガス量の単位は全てＮ塊ρまた、流量調整手
段α匈は、全開時にＱ１＝Ｑ２＝ＴＱとなるような仕様
とする。
第１に、流量調整手段Ｑ’Ｊを全開にした場合、Ｑｌ”
Ｑ ｅ Ｑ２ ” ０となり、ガス導入管αＱから燃
料ガスは全て上流側の第１の電池ブロック（９）に流入
した後、その余剰燃料ガスが連通管（１７）、バイパス
配管αＱを通して第２の電池ブロックα０に供給される
。従って、この時の第１及び第２の電池ブロック（９）
、α０への燃料ガス供給量、水素利用率を計算すると次
のようになる。
Ｑ ｅ Ｑ２ ” ０となり、ガス導入管αＱから燃
料ガスは全て上流側の第１の電池ブロック（９）に流入
した後、その余剰燃料ガスが連通管（１７）、バイパス
配管αＱを通して第２の電池ブロックα０に供給される
。従って、この時の第１及び第２の電池ブロック（９）
、α０への燃料ガス供給量、水素利用率を計算すると次
のようになる。
Ｃｈ＝Ｑ（第１の電池ブロック（９）への燃料ガス供給
量） Ｑ３：Ｑ−ａ。Ｑ Ｘ Ｉ ＸＤ。
量） Ｑ３：Ｑ−ａ。Ｑ Ｘ Ｉ ＸＤ。
＝ ０．６８ Ｑ
＝ ０．７０６
従って、電池の水素利用率は、
第１の電池ブロック（９）は、βｔ＝４０％第２の電池
ブロックαＯは、Ａ＝６６．７％となる。
ブロックαＯは、Ａ＝６６．７％となる。
第２に、流量調整手段α傷を全開にした場合は、Ｑｉ
：Ｑ２ ＝ＴＱ Ｑ３＝ ０．６８ Ｑ α、 ＝０．７０６ β、＝８ｏ％ βｔ ＝６６．７ ％ となる。
：Ｑ２ ＝ＴＱ Ｑ３＝ ０．６８ Ｑ α、 ＝０．７０６ β、＝８ｏ％ βｔ ＝６６．７ ％ となる。
ただし、実際の運転では、下流の第２の電池ブロックα
０には上流の第１の電池ブロック（９）にて発生した水
により水蒸気分圧がと昇したガスが供給されるため、水
素のモル分率α！は若干低下する。
０には上流の第１の電池ブロック（９）にて発生した水
により水蒸気分圧がと昇したガスが供給されるため、水
素のモル分率α！は若干低下する。
これは、 Ｑｌの割合が多い程大きい。
次に第１及び第２の電池ブロック（９）及び（１０の各
電池ブロックへの燃料ガス供給量も第２図に示した従来
装置と比較して、上流の第１の電池ブロック（９）で１
〜２倍、下流の第２の電池ブロックαＱで約１．４倍の
流量が得られ、入口側・出口側の密度差の影響を軽減で
きるため、燃料ガスの均等分配が容易となる。
電池ブロックへの燃料ガス供給量も第２図に示した従来
装置と比較して、上流の第１の電池ブロック（９）で１
〜２倍、下流の第２の電池ブロックαＱで約１．４倍の
流量が得られ、入口側・出口側の密度差の影響を軽減で
きるため、燃料ガスの均等分配が容易となる。
以上のように上流側の第１の電池ブロック（９）を通過
した余剰燃料ガスを下流の第２の電池ブロックαｑにて
再利用するため有効ガス成分利用率の低減が図れ、まｔ
コ各電池ブロックへの燃料ガス供給量が増加できるため
、入口側・出口側の密度差の影響を軽減でき、電池ブロ
ック内のガス均等分配が容易となる。
した余剰燃料ガスを下流の第２の電池ブロックαｑにて
再利用するため有効ガス成分利用率の低減が図れ、まｔ
コ各電池ブロックへの燃料ガス供給量が増加できるため
、入口側・出口側の密度差の影響を軽減でき、電池ブロ
ック内のガス均等分配が容易となる。
また、第１の電池ブロック（９）をバイパスして第２の
電池ブロックαＱへ供給される燃料ガス流量を流量調整
手段（ｌによって調整し、有効ガス成分利用率の変更や
第２の電池ブロック（１１への燃料ガスの水蒸気分圧の
変更を運転継続中に実施できる。
電池ブロックαＱへ供給される燃料ガス流量を流量調整
手段（ｌによって調整し、有効ガス成分利用率の変更や
第２の電池ブロック（１１への燃料ガスの水蒸気分圧の
変更を運転継続中に実施できる。
従って、運転中、第１及び第２の電池ブロック（９）及
びＱＯの特性を監視しながらその電池特性によって変更
調整でき、電池特性の向上、長寿命化を図ることができ
る。
びＱＯの特性を監視しながらその電池特性によって変更
調整でき、電池特性の向上、長寿命化を図ることができ
る。
尚、上記実施例では第１の電池ブロック（９）と第２の
電池ブロック（ＩＩの単位電池数の比率を１対１にした
場合について述べたが、この比率を変化させてもよいこ
とは勿論のことであり、第１の電池ブロック（９）側の
単位電池数の比率を大きくすればするほど第２の電池ブ
ロックθＱの有効ガス成分利用率を低減できる。
電池ブロック（ＩＩの単位電池数の比率を１対１にした
場合について述べたが、この比率を変化させてもよいこ
とは勿論のことであり、第１の電池ブロック（９）側の
単位電池数の比率を大きくすればするほど第２の電池ブ
ロックθＱの有効ガス成分利用率を低減できる。
また、上記実施例では第１及び第２の電池ブロック（９
）及びＱＯをそれぞれ３つの電池ブロックとし、それぞ
れ供給及び排出マニホールドを配設した場合について述
べたが、第１及び第２の電池ブロック（９）及びαＱを
それぞれ一つの電池ブロックとし、三つの供給及び排出
マニホールドを一つの供給及び排出マニホールドとして
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。この場合は
流量分配オリフィス？υ、？υを省略することができる
。
）及びＱＯをそれぞれ３つの電池ブロックとし、それぞ
れ供給及び排出マニホールドを配設した場合について述
べたが、第１及び第２の電池ブロック（９）及びαＱを
それぞれ一つの電池ブロックとし、三つの供給及び排出
マニホールドを一つの供給及び排出マニホールドとして
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。この場合は
流量分配オリフィス？υ、？υを省略することができる
。
ところで、上記実施例では電池ブロックに供給ガスとし
て燃料ガスを例にして説明したが、電池ブロックに酸化
剤ガスを供給する場合においても上記実施例と同様の構
成、作用、効果を奏するものである。
て燃料ガスを例にして説明したが、電池ブロックに酸化
剤ガスを供給する場合においても上記実施例と同様の構
成、作用、効果を奏するものである。
この発明は以上説明した通り、単位電池を複数個積層し
て構成される電池ブロックを第１の電池ブロックと第２
の電池ブロックとに構成し、各電池ブロックの側面に供
給及び排出マニホールドをそれぞれ配置し、第１の電池
ブロックの供給マニホールドにガス導入管を接続し、ガ
ス導入管から導入されるガスを第２の電池ブロックの供
給マニホールド）こバイパスして供給するようバイパス
配管を配設し、第１の電池ブロックの排出マニホールド
とバイパス配管を連通管により連通し、バイパス配管に
流量調整手段を配設したことにより、ガス導入管から導
入されるガスを第１．第２の電池ブロックに分配して供
給し、第１の電池ブロックを通過した余剰ガスを第２の
電池ブロックに供給して再利用することによりガス入口
側・出口側の密度差の影響を軽減でき、電池ブロック内
のガス均等分配を容易に行うことができる。また、流量
調整手段によりバイパスして第２の電池ブロックへ供給
されるガス流量を調整し、有効ガス成分利用率の変更を
運転継続中に電池特性に応じて行うことができ、電池特
性の向上が図れる高信頼性の燃料電池装置を得ることが
できる。
て構成される電池ブロックを第１の電池ブロックと第２
の電池ブロックとに構成し、各電池ブロックの側面に供
給及び排出マニホールドをそれぞれ配置し、第１の電池
ブロックの供給マニホールドにガス導入管を接続し、ガ
ス導入管から導入されるガスを第２の電池ブロックの供
給マニホールド）こバイパスして供給するようバイパス
配管を配設し、第１の電池ブロックの排出マニホールド
とバイパス配管を連通管により連通し、バイパス配管に
流量調整手段を配設したことにより、ガス導入管から導
入されるガスを第１．第２の電池ブロックに分配して供
給し、第１の電池ブロックを通過した余剰ガスを第２の
電池ブロックに供給して再利用することによりガス入口
側・出口側の密度差の影響を軽減でき、電池ブロック内
のガス均等分配を容易に行うことができる。また、流量
調整手段によりバイパスして第２の電池ブロックへ供給
されるガス流量を調整し、有効ガス成分利用率の変更を
運転継続中に電池特性に応じて行うことができ、電池特
性の向上が図れる高信頼性の燃料電池装置を得ることが
できる。
第１図はこの発明の一実施例による燃料電池装置を示す
断面正面図、第２図（ａ）及び（ｂ）は従来の燃料電池
装置を示す断面平面図及び断面正面図、第３図は従来の
他の燃料電池装置を示す断面正面図である。 図において、（９）は第１の電池ブロック、 （１（Ｊ
は第２の電池ブロック、（ＩＩＡ）〜（ＩＩＣ）は供給
マニホールド、（１２Ａ）〜（１２Ｃ）は排出マニホー
ルド、（１３Ａ）〜（１３Ｃ）は供給マニホールド、（
１４Ａ）〜（１４Ｃ）は排出マニホールド、（ト）はガ
ス導入管、αＱはバイパス配管、αつは連通管、αりは
流量調整手段である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
断面正面図、第２図（ａ）及び（ｂ）は従来の燃料電池
装置を示す断面平面図及び断面正面図、第３図は従来の
他の燃料電池装置を示す断面正面図である。 図において、（９）は第１の電池ブロック、 （１（Ｊ
は第２の電池ブロック、（ＩＩＡ）〜（ＩＩＣ）は供給
マニホールド、（１２Ａ）〜（１２Ｃ）は排出マニホー
ルド、（１３Ａ）〜（１３Ｃ）は供給マニホールド、（
１４Ａ）〜（１４Ｃ）は排出マニホールド、（ト）はガ
ス導入管、αＱはバイパス配管、αつは連通管、αりは
流量調整手段である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 単位電池を複数個積層して構成された第１、第２の電池
ブロックと、上記第１、第２の電池ブロックの側面に配
置され上記単位電池にガスを供給及び排出するマニホー
ルドと、上記第１の電池ブロックの供給マニホールドに
接続されたガス導入管と、上記ガス導入管から導入され
るガスを上記第２の電池ブロックの供給マニホールドに
バイパスして供給するよう配設されたバイパス配管と、
上記第１の電池ブロックの排出マニホールドと上記バイ
パス配管とに連通して配設された連通管と、上記バイパ
ス配管に配設された流量調整手段とを備えたことを特徴
とする燃料電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1047001A JPH02226669A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1047001A JPH02226669A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 燃料電池装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02226669A true JPH02226669A (ja) | 1990-09-10 |
Family
ID=12762947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1047001A Pending JPH02226669A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02226669A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6277511B1 (en) | 1998-07-08 | 2001-08-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| WO2003107462A3 (de) * | 2002-06-14 | 2004-12-23 | Univ Stuttgart | Vorrichtung für eine trennung oder synthese von prozessstoffen |
| JP2005310390A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池 |
| WO2007094264A1 (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| JP2011009204A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システム及びそのスタック |
| JP2023516726A (ja) * | 2020-03-06 | 2023-04-20 | アウディ アクチェンゲゼルシャフト | 燃料電池スタック用のキット、および燃料電池スタックの製造方法 |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP1047001A patent/JPH02226669A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6277511B1 (en) | 1998-07-08 | 2001-08-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| WO2003107462A3 (de) * | 2002-06-14 | 2004-12-23 | Univ Stuttgart | Vorrichtung für eine trennung oder synthese von prozessstoffen |
| JP2005310390A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池 |
| JP4594642B2 (ja) * | 2004-04-16 | 2010-12-08 | パナソニック株式会社 | 燃料電池 |
| WO2007094264A1 (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| JP5269582B2 (ja) * | 2006-02-15 | 2013-08-21 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2011009204A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システム及びそのスタック |
| JP2023516726A (ja) * | 2020-03-06 | 2023-04-20 | アウディ アクチェンゲゼルシャフト | 燃料電池スタック用のキット、および燃料電池スタックの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7291416B2 (en) | Fuel cell system having inlet fuel to more than one and/or recycle to less than all of the fuel fields | |
| US7820333B2 (en) | Fuel cell operating method with improved hydrogen and oxygen utilization | |
| US6528198B1 (en) | Fuel cell membrane hydration and fluid metering | |
| EP1754271A1 (en) | Fuel cell stack with even distributing gas manifolds | |
| CN101147289B (zh) | 燃料电池堆设计和操作方法 | |
| CN104756294A (zh) | 供给燃料电池堆的冷却剂流体 | |
| WO2007018156A1 (ja) | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池 | |
| JPH02226669A (ja) | 燃料電池装置 | |
| CN204720508U (zh) | 导流板及含有该导流板的燃料电池堆 | |
| JPS6463271A (en) | Fuel cell | |
| KR100579308B1 (ko) | 연료전지의 유량분배 안정장치 | |
| SE0702819L (sv) | Bipolär elektrod för användning i en bränslecellstapel | |
| JPS6149382A (ja) | 燃料電池装置 | |
| JPH09259907A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH03108269A (ja) | 燃料電池の反応ガス補給装置 | |
| JP2012226896A (ja) | 燃料電池システム、および、燃料電池スタック | |
| JPS6039773A (ja) | 積層形燃料電池 | |
| CN212366015U (zh) | 燃料电池端板 | |
| JPH07240218A (ja) | 燃料電池用ガスセパレータ | |
| CN111653813A (zh) | 燃料电池端板 | |
| JPH07192739A (ja) | 燃料電池 | |
| KR102680450B1 (ko) | 연료전지 적층 구조체 및 이를 포함하는 연료전지 시스템 | |
| JPH117970A (ja) | 中、大容量燃料電池発電装置 | |
| CN217588997U (zh) | 一种均衡分配流动的单向多分支并联管路结构 | |
| CA2544622C (en) | Solid polymer fuel cell |