JPH0322026B2 - - Google Patents
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- JPH0322026B2 JPH0322026B2 JP59208201A JP20820184A JPH0322026B2 JP H0322026 B2 JPH0322026 B2 JP H0322026B2 JP 59208201 A JP59208201 A JP 59208201A JP 20820184 A JP20820184 A JP 20820184A JP H0322026 B2 JPH0322026 B2 JP H0322026B2
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- Japan
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- fuel
- manifold
- oxidizer
- pressure
- elastic body
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- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 48
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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
- H01M8/04082—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
- H01M8/04104—Regulation of differential pressures
-
- 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
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
-
- 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
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- 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
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- 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)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池に係り、特に安全で信頼性の
高い運転を行なうことができる燃料電池に関する
ものである。
高い運転を行なうことができる燃料電池に関する
ものである。
一般に、燃料の持つ化学エネルギーを電気エネ
ルギーに直接交換する燃料電池は、燃料の化学エ
ネルギーを熱に変換し、その熱により得られた熱
流体によつて機械を作動させることにより電気を
発生させる従来のエネルギー変換装置と異なり、
熱サイクルの上限であるカルノーサイクル以上の
効率を発生させることが可能である。このため、
高効率発電装置として有望視されており、研究開
発が進められている。
ルギーに直接交換する燃料電池は、燃料の化学エ
ネルギーを熱に変換し、その熱により得られた熱
流体によつて機械を作動させることにより電気を
発生させる従来のエネルギー変換装置と異なり、
熱サイクルの上限であるカルノーサイクル以上の
効率を発生させることが可能である。このため、
高効率発電装置として有望視されており、研究開
発が進められている。
第１図は、このような燃料電池の代表的な構成
要素を示す斜視図である。
要素を示す斜視図である。
燃料電池の一般的な単位セルユニツトは、セパ
レータ１、燃料極２、電解質板３、空気極４より
構成されており、燃料極２には燃料５、空気極４
には酸素を含む空気等の酸化剤６が供給される。
レータ１、燃料極２、電解質板３、空気極４より
構成されており、燃料極２には燃料５、空気極４
には酸素を含む空気等の酸化剤６が供給される。
電解質板３には、電解質がしみ込ませてある。
燃料極２および空気極４は多孔質であり、燃料５
および酸化剤６はそれぞれの電極内を通過して電
解質板表面に到達し、電解質板より出てくる電解
質と反応する。電解質板３はイオンを通過させる
が燃料５および酸化剤５としての空気等を通過さ
せない性質を有している。セパレータ１は、他の
セルとの境界であつて、燃料と酸化剤を分離する
役割を持つている。
燃料極２および空気極４は多孔質であり、燃料５
および酸化剤６はそれぞれの電極内を通過して電
解質板表面に到達し、電解質板より出てくる電解
質と反応する。電解質板３はイオンを通過させる
が燃料５および酸化剤５としての空気等を通過さ
せない性質を有している。セパレータ１は、他の
セルとの境界であつて、燃料と酸化剤を分離する
役割を持つている。
燃料電池は単位セルの出力が微少であるので、
単位セルを複数段積み上げ積層電池を構成させて
いる。
単位セルを複数段積み上げ積層電池を構成させて
いる。
第２図は積層電池とそれを作動させるに必要な
要素を備えた燃料電池スタツクを示す斜視図であ
る。
要素を備えた燃料電池スタツクを示す斜視図であ
る。
第２図において、燃料電池スタツクは、セパレ
ータ１、燃料極２、電解質板３、空気極４よりな
る単位セルユニツトを積層した積層電池の各側面
を、燃料入口マニユホールド７、燃料出口マニユ
ホールド８、酸化剤入口マニユホールド９、酸化
剤出口マニユホールド１０が囲み、積層電池の上
下を端板１２ではさみ込んだ後にタイボルト１１
で固定し、かつ圧力容器１３が全体を囲むことに
より構成されている。燃料供給管１４は、燃料入
口マニユホールド７に接続され、燃料排出管１５
は燃料出口マニユホールド８に接続されている。
また酸化剤供給管１６は酸化剤入口マニユホール
ド９に接続され、酸化剤排出管１７は酸化剤出口
マニユホールド１０に接続されている。また、圧
圧容器１３の内部には不活性ガスが充満されてい
る。
ータ１、燃料極２、電解質板３、空気極４よりな
る単位セルユニツトを積層した積層電池の各側面
を、燃料入口マニユホールド７、燃料出口マニユ
ホールド８、酸化剤入口マニユホールド９、酸化
剤出口マニユホールド１０が囲み、積層電池の上
下を端板１２ではさみ込んだ後にタイボルト１１
で固定し、かつ圧力容器１３が全体を囲むことに
より構成されている。燃料供給管１４は、燃料入
口マニユホールド７に接続され、燃料排出管１５
は燃料出口マニユホールド８に接続されている。
また酸化剤供給管１６は酸化剤入口マニユホール
ド９に接続され、酸化剤排出管１７は酸化剤出口
マニユホールド１０に接続されている。また、圧
圧容器１３の内部には不活性ガスが充満されてい
る。
燃料５は圧力容器１３の外部より燃料供給管１
４によつて燃料入口マニユホールド７内に供給さ
れる。燃料入口マニユホールド７に入つた燃料は
積層電池を構成する各々のセルの燃料極２に入り
電解質板３を通して空気極４とイオンを授受を行
なつた後に燃料出口マニユホールド８へ排出され
る。燃料出口マニユホールド８で回収された排燃
料は燃料排出管１５を通して圧力容器内に排出さ
れる。
４によつて燃料入口マニユホールド７内に供給さ
れる。燃料入口マニユホールド７に入つた燃料は
積層電池を構成する各々のセルの燃料極２に入り
電解質板３を通して空気極４とイオンを授受を行
なつた後に燃料出口マニユホールド８へ排出され
る。燃料出口マニユホールド８で回収された排燃
料は燃料排出管１５を通して圧力容器内に排出さ
れる。
一方、酸化剤６は圧力容器１３の外部より酸化
剤供給管１６を通し、酸化剤入口マニユホールド
９に供給される。酸化剤入口マニユホールド９に
入つた燃料は、燃料と同様に各々のセルの空気極
４に入り、電解質板３を通し燃料極２とイオンの
授受を行なつた後に、酸化剤出口マニユホールド
１０へ排出される。酸化剤出口マニユホールド１
０で回収された排酸化剤は酸化剤排出管１７によ
つて圧力容器１３の外に排出される。積層電池は
上下にはさんだ端板１２をタイボルト１１により
圧力を加え保持する。燃料および酸化剤の圧力
は、両者の差圧が大きいと電解質板３より電解質
の流出が起きたり、はなはだしい場合には電解質
板３を通し燃料５または酸化剤６のクロスオーバ
を生じたり、電解質板３の破損を生じる。このた
め、両者の差圧は微少に保つ必要がある。また、
圧力容器１３内には燃料５および酸化剤６のリー
ク防止、さらには事故時の安全保持に不活性ガス
が燃料５および酸化剤６の圧力よりわずかに高く
充満してある。
剤供給管１６を通し、酸化剤入口マニユホールド
９に供給される。酸化剤入口マニユホールド９に
入つた燃料は、燃料と同様に各々のセルの空気極
４に入り、電解質板３を通し燃料極２とイオンの
授受を行なつた後に、酸化剤出口マニユホールド
１０へ排出される。酸化剤出口マニユホールド１
０で回収された排酸化剤は酸化剤排出管１７によ
つて圧力容器１３の外に排出される。積層電池は
上下にはさんだ端板１２をタイボルト１１により
圧力を加え保持する。燃料および酸化剤の圧力
は、両者の差圧が大きいと電解質板３より電解質
の流出が起きたり、はなはだしい場合には電解質
板３を通し燃料５または酸化剤６のクロスオーバ
を生じたり、電解質板３の破損を生じる。このた
め、両者の差圧は微少に保つ必要がある。また、
圧力容器１３内には燃料５および酸化剤６のリー
ク防止、さらには事故時の安全保持に不活性ガス
が燃料５および酸化剤６の圧力よりわずかに高く
充満してある。
ところで、燃料電池は、電力設備であるため、
負荷変動の要求に対し応答性よく対応することが
必要である。負荷変動は、燃料５および酸化剤６
の供給量を変化させることにより対応する。燃料
５および酸化剤６の供給量の変化は両者の圧力差
を大きくしたり、変動を生じさせやすい。このた
め、例えば特開昭57−23475号の如きこれらの差
圧を常に微少に保持する制御装置等が提供されて
いる。
負荷変動の要求に対し応答性よく対応することが
必要である。負荷変動は、燃料５および酸化剤６
の供給量を変化させることにより対応する。燃料
５および酸化剤６の供給量の変化は両者の圧力差
を大きくしたり、変動を生じさせやすい。このた
め、例えば特開昭57−23475号の如きこれらの差
圧を常に微少に保持する制御装置等が提供されて
いる。
しかしながら、これらの装置は、燃料５、酸化
剤６の圧力、またはこれらの差圧をセンサで検出
し、検出した信号によつて制御装置が燃料および
酸化剤調整用の弁を作動させるようにしてあるた
めに、制御に時間を要し、しかも急激な圧力変動
に追従しがたい欠点がある。また、これらの装置
は、圧力容器外に設置することを前提としている
ため、電極間差圧に大きく影響する燃料および酸
化剤入口マニユホールド内圧を直接制御すること
が不可能であつた。
剤６の圧力、またはこれらの差圧をセンサで検出
し、検出した信号によつて制御装置が燃料および
酸化剤調整用の弁を作動させるようにしてあるた
めに、制御に時間を要し、しかも急激な圧力変動
に追従しがたい欠点がある。また、これらの装置
は、圧力容器外に設置することを前提としている
ため、電極間差圧に大きく影響する燃料および酸
化剤入口マニユホールド内圧を直接制御すること
が不可能であつた。
本発明の目的は、特にセンサや調整用弁を用い
ることなく、燃料極側の圧力と空気極側の圧力と
の差を常に極少化でき、負荷変動に対する燃料お
よび酸化剤の供給量変化に対しても、安全かつ信
頼性が高い燃料電池を提供することにある。
ることなく、燃料極側の圧力と空気極側の圧力と
の差を常に極少化でき、負荷変動に対する燃料お
よび酸化剤の供給量変化に対しても、安全かつ信
頼性が高い燃料電池を提供することにある。
すなわち本発明は、この種燃料電池において、
少なくとも燃料および酸化剤の供給側マニユホー
ルドを、マニユホールド内のガス圧差により、マ
ニユホールドの容積が変化するように、一部弾性
体で形成するとともに、マニユホールド内に初期
圧力バランス用の補助弾性体を設けるようになし
所期の目的を達成するようにしたものである。
少なくとも燃料および酸化剤の供給側マニユホー
ルドを、マニユホールド内のガス圧差により、マ
ニユホールドの容積が変化するように、一部弾性
体で形成するとともに、マニユホールド内に初期
圧力バランス用の補助弾性体を設けるようになし
所期の目的を達成するようにしたものである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
第３図は、本発明の一実施例を示す平面図であ
る。第３図において、第２図に示す構成要素と同
一のものには同一の符号を付して説明する。第３
図において、積層電池は燃料極２、空気極４等に
より構成されており、その側面に燃料入口マニユ
ホールド７、燃料出口マニユホールド８、酸化剤
入口マニユホールド９、酸化剤出口マニユホール
ド１０が配置されている。これらの点については
従来例と同様である。また、燃料入力マニユホー
ルド７には燃料供給管１４、燃料出口マニユホー
ルド８には燃料排出管１５、酸化剤入口マニユホ
ールド９には酸化剤供給管１６、酸化剤出口マニ
ユホールド１０には酸化剤排出管１７がそれぞれ
接続され、この積層電池は圧力容器１３で囲まれ
ている。尚この圧力容器には不活性ガス供給管と
不活性ガス排出管が接続され、内部は不活性ガス
で満されている。これらの点についても従来のも
のと同様である。本実施例が従来のものと異なる
ところは、燃料入口マニユホールド７および酸化
剤入口マニユホールド９に弾性体１８の部分が設
けられ可変容積体に形成され、かつその内部に補
助の弾性体２２が取り付けられている点である。
る。第３図において、第２図に示す構成要素と同
一のものには同一の符号を付して説明する。第３
図において、積層電池は燃料極２、空気極４等に
より構成されており、その側面に燃料入口マニユ
ホールド７、燃料出口マニユホールド８、酸化剤
入口マニユホールド９、酸化剤出口マニユホール
ド１０が配置されている。これらの点については
従来例と同様である。また、燃料入力マニユホー
ルド７には燃料供給管１４、燃料出口マニユホー
ルド８には燃料排出管１５、酸化剤入口マニユホ
ールド９には酸化剤供給管１６、酸化剤出口マニ
ユホールド１０には酸化剤排出管１７がそれぞれ
接続され、この積層電池は圧力容器１３で囲まれ
ている。尚この圧力容器には不活性ガス供給管と
不活性ガス排出管が接続され、内部は不活性ガス
で満されている。これらの点についても従来のも
のと同様である。本実施例が従来のものと異なる
ところは、燃料入口マニユホールド７および酸化
剤入口マニユホールド９に弾性体１８の部分が設
けられ可変容積体に形成され、かつその内部に補
助の弾性体２２が取り付けられている点である。
このような構成になる実施例の作用を説明す
る。燃料５は、燃料供給管１４より燃料入口マニ
ユホールド７に供給され、燃料極２を通り燃料出
口マニユホールド８、燃料排出管１５を通り排出
される。酸化剤６は、酸化剤供給管１６より酸化
剤入口マニユホールド９Ａに供給され、空気極４
を通り酸化剤出口マニユホールド１０、酸化剤排
出管１７を通り排出される。
る。燃料５は、燃料供給管１４より燃料入口マニ
ユホールド７に供給され、燃料極２を通り燃料出
口マニユホールド８、燃料排出管１５を通り排出
される。酸化剤６は、酸化剤供給管１６より酸化
剤入口マニユホールド９Ａに供給され、空気極４
を通り酸化剤出口マニユホールド１０、酸化剤排
出管１７を通り排出される。
ここで、何らかの原因によつて燃料または酸化
剤の供給圧力が変動した場合、燃料および酸化剤
入口マニユホールド７，９の内圧力変化は、上記
弾性体１８を変形させそれぞれに容積変化を生じ
させる。これにより圧力容器１３内の不活性ガス
圧と、マニユホールド７，９内のガス圧力とは自
動的にバランスすることになる。
剤の供給圧力が変動した場合、燃料および酸化剤
入口マニユホールド７，９の内圧力変化は、上記
弾性体１８を変形させそれぞれに容積変化を生じ
させる。これにより圧力容器１３内の不活性ガス
圧と、マニユホールド７，９内のガス圧力とは自
動的にバランスすることになる。
又初期時には、マニユホールド内圧と圧力容器
１３の内圧とは予めバランスさせなければならな
いが、補助の弾性体があることから、この弾性体
を調整すればよく、初期設定を容易にできる。
１３の内圧とは予めバランスさせなければならな
いが、補助の弾性体があることから、この弾性体
を調整すればよく、初期設定を容易にできる。
尚、マニユホールドの補助の弾性体を設置する
とともにダンパーを併用することにより、より安
定に動作させることもできる。
とともにダンパーを併用することにより、より安
定に動作させることもできる。
又このものであると、マニユホールドの過度の
動きを防止し、安定な差圧制御を行なえる。
動きを防止し、安定な差圧制御を行なえる。
以上述べたように本発明によれば、燃料極側の
圧力と空気極側の圧力差を可変容積としたマニユ
ホールドで常に極少化することができるので、圧
力の急変等が生じても安全かつ信頼性の高い運転
を行なえる効果がある。
圧力と空気極側の圧力差を可変容積としたマニユ
ホールドで常に極少化することができるので、圧
力の急変等が生じても安全かつ信頼性の高い運転
を行なえる効果がある。
第１図は燃料電池の基本構成要素を示す斜視
図、第２図は燃料電池のスタツク構成を示す斜視
図、第３図は本発明の一実施例を示す平面図、で
ある。 ２……燃料極、３……電解質板、４……空気
極、７，８……燃料マニユホールド、９，１０…
…酸化剤マニユホールド、１３……圧力容器、１
８……弾性体。
図、第２図は燃料電池のスタツク構成を示す斜視
図、第３図は本発明の一実施例を示す平面図、で
ある。 ２……燃料極、３……電解質板、４……空気
極、７，８……燃料マニユホールド、９，１０…
…酸化剤マニユホールド、１３……圧力容器、１
８……弾性体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電解質板の一方の面に燃料極を、他方の面に
酸化極を設け、これらをセパレータで挟着してな
るセルユニツトを積層して積層電池を構成し、該
積層電池の各側面にマニユホールドを配設し、該
マニユホールドに燃料供給管、排出管と酸化剤供
給管、排出管とをそれぞれ接続し、前記積層電池
を不活性ガスを充満させた圧力容器内に収容して
なる燃料電池において、 少なくとも燃料および酸化剤の供給側マニユホ
ールドをマニユホールド内外のガス圧差により、
マニユホールドの容積が変化するように、一部弾
性体で形成するとともに、マニユホールド内に初
期圧力バランス用の補助弾性体を設けるようにし
たことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59208201A JPS6188464A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59208201A JPS6188464A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6188464A JPS6188464A (ja) | 1986-05-06 |
| JPH0322026B2 true JPH0322026B2 (ja) | 1991-03-26 |
Family
ID=16552334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59208201A Granted JPS6188464A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6188464A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6481176A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-27 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
| EP2323209A1 (en) * | 2008-08-07 | 2011-05-18 | Panasonic Corporation | Fuel cell stack and fuel cell system employing the same |
| DE102018208981B4 (de) * | 2018-06-07 | 2020-10-08 | Audi Ag | Brennstoffzellenvorrichtung |
| DE102018219201A1 (de) * | 2018-11-12 | 2020-05-14 | Audi Ag | Brennstoffzellenvorrichtung |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165276A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-09-30 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池のマニホ−ルド構造体 |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP59208201A patent/JPS6188464A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165276A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-09-30 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池のマニホ−ルド構造体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6188464A (ja) | 1986-05-06 |
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