JPH03110760A - 自由電解液型燃料電池 - Google Patents
自由電解液型燃料電池Info
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- JPH03110760A JPH03110760A JP1248441A JP24844189A JPH03110760A JP H03110760 A JPH03110760 A JP H03110760A JP 1248441 A JP1248441 A JP 1248441A JP 24844189 A JP24844189 A JP 24844189A JP H03110760 A JPH03110760 A JP H03110760A
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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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
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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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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〕
この発明は燃料ガス用電極と酸化剤ガス用電極との間に
電解液室を形成し、この電解液室内に電解液を注入した
自由電解液型燃料電池に関する。
電解液室を形成し、この電解液室内に電解液を注入した
自由電解液型燃料電池に関する。
（従来の技術〕
自由電解液型燃料電池は電解液にアルカリ液を使用する
アルカリ型燃料電池がその代表的なものであるが、運転
温度が他の型の燃料電池よりも低く起動時間が短いなど
の特徴があるため種々の用途に使用されている。このよ
うな自由電解液型燃料電池の一例として、使用電解液と
して水酸化カリウム水溶液（Ｋｏｊｉ） 、燃料ガスと
して水素（Ｈ意）、酸化剤ガスとして酸素（０８）を使
用するアルカリ型燃料電池の例を第５図、第４図によっ
て説明する。
アルカリ型燃料電池がその代表的なものであるが、運転
温度が他の型の燃料電池よりも低く起動時間が短いなど
の特徴があるため種々の用途に使用されている。このよ
うな自由電解液型燃料電池の一例として、使用電解液と
して水酸化カリウム水溶液（Ｋｏｊｉ） 、燃料ガスと
して水素（Ｈ意）、酸化剤ガスとして酸素（０８）を使
用するアルカリ型燃料電池の例を第５図、第４図によっ
て説明する。
第５図において燃料電池本体１は水素電極１３及び酸素
電極１４と、これらの電極間に形成され電解液を注入し
た電解液室１９とにより構成される。なお水素電極１３
にはこれに水素を供給するための水素室１８が、酸素電
極１４にはこれに酸素を供給するための酸素室１７が付
属され、電解液室１９にはその上部に電解液の温度上昇
時膨張した電解液を収納する電解液タンク７が設けであ
る。水素ガスはその供給源よりエジェクタポンプ３と水
素循環回路２を介して水素室１８に供給され、その一部
が電解液室を介して電気化学反応によって発電に供され
、残りはエジェクタポンプ３によって循環回路２内を循
環する−その際不純物は系外にパージされる。
電極１４と、これらの電極間に形成され電解液を注入し
た電解液室１９とにより構成される。なお水素電極１３
にはこれに水素を供給するための水素室１８が、酸素電
極１４にはこれに酸素を供給するための酸素室１７が付
属され、電解液室１９にはその上部に電解液の温度上昇
時膨張した電解液を収納する電解液タンク７が設けであ
る。水素ガスはその供給源よりエジェクタポンプ３と水
素循環回路２を介して水素室１８に供給され、その一部
が電解液室を介して電気化学反応によって発電に供され
、残りはエジェクタポンプ３によって循環回路２内を循
環する−その際不純物は系外にパージされる。
なおこの際生成した水は水素循環回路２内に設けられた
凝縮器４に導かれ、冷却ブロア９によって冷却され水滴
となり系外へ排出される。一方酸素ガスはその供給源よ
りエジェクタポンプ６と酸素循環回路５によって酸素室
１７に供給され、その−部が発電に供され、残りはエジ
ェクタポンプ６によって循環回路５内を循環する。その
際不純物は系外にパージされる。第４図はこのような自
由電解液型の燃料電池を構成している単セル４１の部分
断面図を示すものである。この図において単セルは、通
電性はあるがガスは透過させない材質例えばカーボン板
などにより形成された２つのバイポーラプレート１１と
、この側壁に支持された水素電極１３及び酸素電極１４
と、これらの両電極の間に形成された電解液室１９とに
より構成される。バイポーラプレート１１の一方の側面
には溝が加工されて水素電極１３に水素ガスを供給する
水素室１８が形成され他方の側面には酸素電極１４に酸
素ガスを供給する酸素室１７が溝状に形成されている。
凝縮器４に導かれ、冷却ブロア９によって冷却され水滴
となり系外へ排出される。一方酸素ガスはその供給源よ
りエジェクタポンプ６と酸素循環回路５によって酸素室
１７に供給され、その−部が発電に供され、残りはエジ
ェクタポンプ６によって循環回路５内を循環する。その
際不純物は系外にパージされる。第４図はこのような自
由電解液型の燃料電池を構成している単セル４１の部分
断面図を示すものである。この図において単セルは、通
電性はあるがガスは透過させない材質例えばカーボン板
などにより形成された２つのバイポーラプレート１１と
、この側壁に支持された水素電極１３及び酸素電極１４
と、これらの両電極の間に形成された電解液室１９とに
より構成される。バイポーラプレート１１の一方の側面
には溝が加工されて水素電極１３に水素ガスを供給する
水素室１８が形成され他方の側面には酸素電極１４に酸
素ガスを供給する酸素室１７が溝状に形成されている。
なお両電極１３．１４は電解液室１９内に設置された網
状のスペーサ１５によりバイポーラプレート１１側に対
峙して支持されている。またバイポーラプレート１１の
内部には燃料電池の反応熱を除去するための冷却穴１６
が設けられている。電極１３．１４とスペーサ１５の周
囲は、電解液が外部に洩出しないように電解液室枠ｌＯ
により囲われていて、この枠１０は額縁形に形成されて
いてその両側はバイポーラプレート１１によって圧着さ
れている。水素電極１３と酸素電極１４とのバイポーラ
プレート１１に対向した面はｔａ水性加工されていて電
解液は水素室１８や酸素室１７に洩出しないようになっ
ている。単セル４１は複数個組合わされて燃料電池１と
して構成されているが、第４図に示すごと（１個のバイ
ポーラプレート１１はその中央より左右を別々の単セル
の構成物として使用されていて、このバイポーラプレー
ト１１より見ると、その左右にある単セルで発生した熱
が、冷却穴１６に集まってここから冷却用空気により冷
却される。
状のスペーサ１５によりバイポーラプレート１１側に対
峙して支持されている。またバイポーラプレート１１の
内部には燃料電池の反応熱を除去するための冷却穴１６
が設けられている。電極１３．１４とスペーサ１５の周
囲は、電解液が外部に洩出しないように電解液室枠ｌＯ
により囲われていて、この枠１０は額縁形に形成されて
いてその両側はバイポーラプレート１１によって圧着さ
れている。水素電極１３と酸素電極１４とのバイポーラ
プレート１１に対向した面はｔａ水性加工されていて電
解液は水素室１８や酸素室１７に洩出しないようになっ
ている。単セル４１は複数個組合わされて燃料電池１と
して構成されているが、第４図に示すごと（１個のバイ
ポーラプレート１１はその中央より左右を別々の単セル
の構成物として使用されていて、このバイポーラプレー
ト１１より見ると、その左右にある単セルで発生した熱
が、冷却穴１６に集まってここから冷却用空気により冷
却される。
第４図に示した従来例の単セルの構成では電極や電解液
中で燃料電池の運転中に電気化学反応により発生する熱
は、バイポーラプレート１１に設けた冷却穴１６に、プ
ロワ８により冷却用空気を供給することによって奪われ
る。すなわち電解液で発生した熱は、バイポーラプレー
ト１１を介して冷却されるので、熱の発生位置と冷却位
置との間の熱抵抗が太き（、冷却感度が悪い、したがっ
て負荷電流が急激に増加すると、単セルがオーバーヒー
トをして運転に支障をきたすという問題がある。
中で燃料電池の運転中に電気化学反応により発生する熱
は、バイポーラプレート１１に設けた冷却穴１６に、プ
ロワ８により冷却用空気を供給することによって奪われ
る。すなわち電解液で発生した熱は、バイポーラプレー
ト１１を介して冷却されるので、熱の発生位置と冷却位
置との間の熱抵抗が太き（、冷却感度が悪い、したがっ
て負荷電流が急激に増加すると、単セルがオーバーヒー
トをして運転に支障をきたすという問題がある。
これをさけるには定格の大きな燃料電池を低い負荷電流
で運転して過大負荷に対して余裕を持たせるなどの対策
をとるが、これは不経済であり、また燃料電池全体の外
形も大きくなるという問題があった。この発明はこの問
題を解決するためになされたものであり、負荷が増加し
て発熱が増えても感度よく冷却できて、コンパクトな外
形をした自由電解液型の燃料電池を提供することを目的
としている。
で運転して過大負荷に対して余裕を持たせるなどの対策
をとるが、これは不経済であり、また燃料電池全体の外
形も大きくなるという問題があった。この発明はこの問
題を解決するためになされたものであり、負荷が増加し
て発熱が増えても感度よく冷却できて、コンパクトな外
形をした自由電解液型の燃料電池を提供することを目的
としている。
（課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、この発明によれば燃料ガス
用電極と酸化剤ガス用電極との間に電解液室を形成し、
この電解液室内に電解液を注入した自由電解液型燃料電
池において、電解液室内に冷却媒体を通流する冷却管を
配置したものとする。
用電極と酸化剤ガス用電極との間に電解液室を形成し、
この電解液室内に電解液を注入した自由電解液型燃料電
池において、電解液室内に冷却媒体を通流する冷却管を
配置したものとする。
この発明は、自由電解液型の燃料電池の単セル内電解液
室で、その運転時に電気化学反応によって生ずる熱を効
率よく冷却するため、この電解液室内に冷却管を配置し
その中に冷却媒体を通流させるようにしたので、前記反
応熱は電解液中で冷却管を介して直接冷却媒体に伝達さ
れるので、熱抵抗が小さく非常に感度のよい冷却作用を
することができる。
室で、その運転時に電気化学反応によって生ずる熱を効
率よく冷却するため、この電解液室内に冷却管を配置し
その中に冷却媒体を通流させるようにしたので、前記反
応熱は電解液中で冷却管を介して直接冷却媒体に伝達さ
れるので、熱抵抗が小さく非常に感度のよい冷却作用を
することができる。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示す配置構成図で、第５図に示した従
来例と同じ部位には同じ符号を付しである。この図にお
いて燃料電池４３の電解液室２９内に冷却管３１を配置
し、この管３１の中に通流している冷却媒体（純水など
が使用される）は冷却媒体循環ポンプ２３によって電解
液冷却管路２２を介して電解液室２９内に配置された冷
却管３１に供給され、燃料電池が運転中に発生する熱を
ここで吸収し、次に熱交換器２４に入って冷却されて循
環ポンプ２３に戻って（る循環をしている。第２図は自
由電解液型燃料電池４３の単セル２０の電解液室２９周
辺の部分断面図を示す、この図で水素室２８と酸素室２
７を有し、水素電極１３と酸素型８ｉ１４を支えている
バイポーラプレート２１は、従来例に示した第４図のプ
レート１１のような冷却穴１６を設けてないので厚さが
薄くなっている。電解液室２９内では、液室間隔スペー
サ２５が配置され、水素電極１３と酸素電極１４との間
隔を保ち、その周囲を電解液室枠３０がとりかこみ、電
解液が外部に洩れないようになっている。
の発明の実施例を示す配置構成図で、第５図に示した従
来例と同じ部位には同じ符号を付しである。この図にお
いて燃料電池４３の電解液室２９内に冷却管３１を配置
し、この管３１の中に通流している冷却媒体（純水など
が使用される）は冷却媒体循環ポンプ２３によって電解
液冷却管路２２を介して電解液室２９内に配置された冷
却管３１に供給され、燃料電池が運転中に発生する熱を
ここで吸収し、次に熱交換器２４に入って冷却されて循
環ポンプ２３に戻って（る循環をしている。第２図は自
由電解液型燃料電池４３の単セル２０の電解液室２９周
辺の部分断面図を示す、この図で水素室２８と酸素室２
７を有し、水素電極１３と酸素型８ｉ１４を支えている
バイポーラプレート２１は、従来例に示した第４図のプ
レート１１のような冷却穴１６を設けてないので厚さが
薄くなっている。電解液室２９内では、液室間隔スペー
サ２５が配置され、水素電極１３と酸素電極１４との間
隔を保ち、その周囲を電解液室枠３０がとりかこみ、電
解液が外部に洩れないようになっている。
この電解液室２９内に、液室間隔スペーサ２５が形成す
る空間に冷却管３１が配置され、その中を通流する冷却
媒体の出入口の冷却用管口３２は電解液室枠３０を貫通
して電解液冷却管路２２や熱交換器２４に接続されてい
る。この電解液室２９内に冷却管３１と冷却管口３２の
配置されている模様を第３図の平面図に示す、冷却管３
１は電解液室２９内の電解液が有する熱を冷却媒体でも
って外部に搬出するため、液室間隔スペーサ２５が形成
する空間を利用して湾曲して取り付けられて長尺の冷却
管３１が配設されている。この冷却管３１はふっ素樹脂
などのプラスチックの細管を材料につくられるが、電解
液によって腐食しない金属の細管も使用できる。金属の
細管を使用した場合には、第１図で示す冷却媒体循環ポ
ンプ２３や熱交換器２４と接ぐ電解液冷却管路２２の中
に電気的絶縁パイプを挿入して冷却管３１は電位的に浮
かして使用する。さらに電解液によって腐食する金属細
管を材料として冷却管３１に使用する場合には、電解液
室枠３０と液室間隔スペーサ２５を一体モールド化し、
これに埋め込む方式で冷却管３１を樹脂でコーティング
して保護すれば使用可能である。
る空間に冷却管３１が配置され、その中を通流する冷却
媒体の出入口の冷却用管口３２は電解液室枠３０を貫通
して電解液冷却管路２２や熱交換器２４に接続されてい
る。この電解液室２９内に冷却管３１と冷却管口３２の
配置されている模様を第３図の平面図に示す、冷却管３
１は電解液室２９内の電解液が有する熱を冷却媒体でも
って外部に搬出するため、液室間隔スペーサ２５が形成
する空間を利用して湾曲して取り付けられて長尺の冷却
管３１が配設されている。この冷却管３１はふっ素樹脂
などのプラスチックの細管を材料につくられるが、電解
液によって腐食しない金属の細管も使用できる。金属の
細管を使用した場合には、第１図で示す冷却媒体循環ポ
ンプ２３や熱交換器２４と接ぐ電解液冷却管路２２の中
に電気的絶縁パイプを挿入して冷却管３１は電位的に浮
かして使用する。さらに電解液によって腐食する金属細
管を材料として冷却管３１に使用する場合には、電解液
室枠３０と液室間隔スペーサ２５を一体モールド化し、
これに埋め込む方式で冷却管３１を樹脂でコーティング
して保護すれば使用可能である。
電解液室２９内の電解液の温度制御をするには、冷却管
３１内の冷却媒体の循環速度を変えて行い、そのために
冷却媒体循環ポンプ２３の回転数を制御する。
３１内の冷却媒体の循環速度を変えて行い、そのために
冷却媒体循環ポンプ２３の回転数を制御する。
また熱交換器２４を自由電解液型の燃料電池が起動する
ときに加熱源を設けて加熱目的で使用すると、燃料電池
を運転温度（約６５℃）まで速やかに昇温することがで
きて、起動時の補助装置として使用できる。
ときに加熱源を設けて加熱目的で使用すると、燃料電池
を運転温度（約６５℃）まで速やかに昇温することがで
きて、起動時の補助装置として使用できる。
この発明は前述のように自由電解液型の燃料電池の電解
液室内に冷却管を配置し、その中に冷却媒体を通流させ
るようにしたので、効率よく電解液室内の電解液を冷却
できる。このため従来バイポーラプレートに設けていた
冷却穴が不要になりこの分のスペースが省けるので、小
形コンパクトに燃料電池を構成することが可能となる。
液室内に冷却管を配置し、その中に冷却媒体を通流させ
るようにしたので、効率よく電解液室内の電解液を冷却
できる。このため従来バイポーラプレートに設けていた
冷却穴が不要になりこの分のスペースが省けるので、小
形コンパクトに燃料電池を構成することが可能となる。
また電解液が直接冷却できて燃料電池が過負荷になった
ときに熱の発生から冷却までタイムラグがなく感度よく
制御できるので、温度急上昇による燃料電池の運転停止
を避けて、安全運転することが可能となる。
ときに熱の発生から冷却までタイムラグがなく感度よく
制御できるので、温度急上昇による燃料電池の運転停止
を避けて、安全運転することが可能となる。
その他冷却管内の冷却媒体を加熱して循環すれば、燃料
電池の始動時に効率よく起動時間の短縮をはかることが
できる。
電池の始動時に効率よく起動時間の短縮をはかることが
できる。
第１図はこの発明になる電解液を直接冷却する自由電解
液型燃料電池の配置構成図、第２図はこの発明になるこ
の型の燃料電池の単セル部分の部分断面図、第３図はこ
の発明になる冷却管を配置した電解液室の平面図、第４
図は従来例になる単セル部分の部分断面図、第５図は従
来例になる自由電解液型燃料電池の配置構成図である。 ２０：単セル、２１；バイポーラプレート、２２：電解
液冷却管路、２３：冷却媒体循環ポンプ、２４：熱交換
器、２５：液室間隔スペーサ、２７：酸素室、２８：水
素室、３０：電解液室枠、３１：冷却管、３２：第１図 第４図
液型燃料電池の配置構成図、第２図はこの発明になるこ
の型の燃料電池の単セル部分の部分断面図、第３図はこ
の発明になる冷却管を配置した電解液室の平面図、第４
図は従来例になる単セル部分の部分断面図、第５図は従
来例になる自由電解液型燃料電池の配置構成図である。 ２０：単セル、２１；バイポーラプレート、２２：電解
液冷却管路、２３：冷却媒体循環ポンプ、２４：熱交換
器、２５：液室間隔スペーサ、２７：酸素室、２８：水
素室、３０：電解液室枠、３１：冷却管、３２：第１図 第４図
Claims (1)
- １）燃料ガス用電極と酸化剤ガス用電極との間に電解液
室を形成し、この電解液室内に電解液を注入した自由電
解液型燃料電池において、電解液室内に冷却媒体を通流
する冷却管を配置したことを特徴とする自由電解液型燃
料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1248441A JPH03110760A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 自由電解液型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1248441A JPH03110760A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 自由電解液型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03110760A true JPH03110760A (ja) | 1991-05-10 |
Family
ID=17178175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1248441A Pending JPH03110760A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 自由電解液型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03110760A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006156173A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | 管材を用いた燃料電池用セパレータ、燃料電池および燃料電池用セパレータの製造方法 |
| JP2007537568A (ja) * | 2004-05-12 | 2007-12-20 | プジョー・シトロエン・オトモビル・ソシエテ・アノニム | 固形電解燃料電池のためのセル |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP1248441A patent/JPH03110760A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007537568A (ja) * | 2004-05-12 | 2007-12-20 | プジョー・シトロエン・オトモビル・ソシエテ・アノニム | 固形電解燃料電池のためのセル |
| JP2006156173A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | 管材を用いた燃料電池用セパレータ、燃料電池および燃料電池用セパレータの製造方法 |
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