JPH0343962A - 燃料電池 - Google Patents
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- JPH0343962A JPH0343962A JP1175640A JP17564089A JPH0343962A JP H0343962 A JPH0343962 A JP H0343962A JP 1175640 A JP1175640 A JP 1175640A JP 17564089 A JP17564089 A JP 17564089A JP H0343962 A JPH0343962 A JP H0343962A
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 30
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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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
- 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)
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〕
本発明は燃料電池に係わり、特に、積層電池全体の温度
分布を均一化するに好適な燃料電池に関する。
分布を均一化するに好適な燃料電池に関する。
従来の燃料電池は特開昭60−290159号公報に記
載されているように、単位電池セル内でガスの供給方向
を変えたような構造となっている。
載されているように、単位電池セル内でガスの供給方向
を変えたような構造となっている。
燃料電池内では電池化学反応による発熱、電気イオン伝
導に伴う発熱などがあり、電池を許容温度範囲内で運転
するためには、これらの発熱による温度上昇を冷却によ
り許容値内に保たなければならない。冷却方法としては
、積層電池の間に冷却板を設ける方法と、酸化剤ガスを
発電に必要な流量よりも多く供給し、酸化剤として利用
すると同時に冷却ガスとしても使用するプロセスガス冷
却とがある。冷却板方式では、積層電池全体を冷却する
ためには、その数も増加することになり、電池高さが増
加することになる。また、空冷、水冷の何れの場合でも
、専用配管が必要となり、構造が複雑化するという問題
もある。
導に伴う発熱などがあり、電池を許容温度範囲内で運転
するためには、これらの発熱による温度上昇を冷却によ
り許容値内に保たなければならない。冷却方法としては
、積層電池の間に冷却板を設ける方法と、酸化剤ガスを
発電に必要な流量よりも多く供給し、酸化剤として利用
すると同時に冷却ガスとしても使用するプロセスガス冷
却とがある。冷却板方式では、積層電池全体を冷却する
ためには、その数も増加することになり、電池高さが増
加することになる。また、空冷、水冷の何れの場合でも
、専用配管が必要となり、構造が複雑化するという問題
もある。
プロセスガス冷却方式の場合は、酸化剤ガスの流量を電
池許容温度以下に保つのに必要なだけ供給しなければな
らない。この場合、酸化剤ガス供給の補機動力が増える
ばかりでなく、発電効率の低下を招くという問題がある
。
池許容温度以下に保つのに必要なだけ供給しなければな
らない。この場合、酸化剤ガス供給の補機動力が増える
ばかりでなく、発電効率の低下を招くという問題がある
。
このため、前記記載の従来の燃料電池は、単位電池に供
給するガスのフローパターンを変えることにより、電池
内の温度分布を変化させ、電池全体の温度分布均一化を
図る方法について記載されている。
給するガスのフローパターンを変えることにより、電池
内の温度分布を変化させ、電池全体の温度分布均一化を
図る方法について記載されている。
上記従来技術は、積層電池全体の温度分布均一化の点に
ついて配慮されておらず、セル内のガス流路隔壁のシー
ル方法については、従来のウェットシール方法が設けら
れることになり、この場合、シール効果を達成するには
、隔壁の幅が大きくなり、セル全体の温度分布が不均一
となる問題がある。
ついて配慮されておらず、セル内のガス流路隔壁のシー
ル方法については、従来のウェットシール方法が設けら
れることになり、この場合、シール効果を達成するには
、隔壁の幅が大きくなり、セル全体の温度分布が不均一
となる問題がある。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、積層電池
全体の温度分布が一様になることを可能とした燃料電池
を提供することを目的とするものである。
全体の温度分布が一様になることを可能とした燃料電池
を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、電池内へのガスフローパターンを単位電
池間で変えることにより、各単位電池が各々異なった温
度分布となり、これを積層することにより電池全体の温
度分布を均一化することができることを見出し、この新
知見に基づいて、さらに研究を重ねた結果、本発明を完
成したものである。
池間で変えることにより、各単位電池が各々異なった温
度分布となり、これを積層することにより電池全体の温
度分布を均一化することができることを見出し、この新
知見に基づいて、さらに研究を重ねた結果、本発明を完
成したものである。
したがって、本発明の燃料電池は、電解質板とそれを両
側から挾むアノード、カソード電極、さらに燃料ガスで
あるアノードガスと、酸化剤ガスであるカソードガスを
分離するセパレータ板とからなる単位電池を積層した燃
料電池において、前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスのフ
ローパターンを単位電池間で変化させることにより、燃
料電池全体の温度分布を均一化したことを特徴とする。
側から挾むアノード、カソード電極、さらに燃料ガスで
あるアノードガスと、酸化剤ガスであるカソードガスを
分離するセパレータ板とからなる単位電池を積層した燃
料電池において、前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスのフ
ローパターンを単位電池間で変化させることにより、燃
料電池全体の温度分布を均一化したことを特徴とする。
そして、前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスのフローパタ
ーンを単位電池間で変化させる好ましい態様としては、
前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスのフローパターンを隣
接する単位電池毎に相互に逆転させる態様、さらに具体
的には、前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流れの方向
を隣接する単位電池毎に相互に逆方向とする態様、或い
は、前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流路の上下位置
を隣接する単位電池毎に相互に逆転する態様を挙げるこ
とができる。
ーンを単位電池間で変化させる好ましい態様としては、
前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスのフローパターンを隣
接する単位電池毎に相互に逆転させる態様、さらに具体
的には、前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流れの方向
を隣接する単位電池毎に相互に逆方向とする態様、或い
は、前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流路の上下位置
を隣接する単位電池毎に相互に逆転する態様を挙げるこ
とができる。
燃料電池を構成している、積層された個々の単位電池に
供給する燃料ガスあるいは酸化剤ガスのフローパターン
を前記単位電池間で変化させることにより、各セルは温
度分布が変化し、積層電池全体として温度分布の均一化
を達成することができる。
供給する燃料ガスあるいは酸化剤ガスのフローパターン
を前記単位電池間で変化させることにより、各セルは温
度分布が変化し、積層電池全体として温度分布の均一化
を達成することができる。
特に好ましくは、例えば、前記単位電池に供給する前記
燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流れの方向を隣接する単
位電池毎に相互に逆方向とすることにより、隣接する各
単位電池は相互に異なる温度分布となり、前記隣接する
単位電池間で高温部と低温部が接して、相互の熱交換に
より前記積層電池全体の温度分布の均一化が良好に達成
される。
燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流れの方向を隣接する単
位電池毎に相互に逆方向とすることにより、隣接する各
単位電池は相互に異なる温度分布となり、前記隣接する
単位電池間で高温部と低温部が接して、相互の熱交換に
より前記積層電池全体の温度分布の均一化が良好に達成
される。
さらにこれに加えて、好ましくは、前記燃料ガスあるい
は酸化剤ガスの流路の上下位置を隣接する単位電池毎に
相互に逆転することにより、前記積層電池全体の温度分
布の均一化が一層良好に達成される。
は酸化剤ガスの流路の上下位置を隣接する単位電池毎に
相互に逆転することにより、前記積層電池全体の温度分
布の均一化が一層良好に達成される。
以下、本発明の実施例を添付図面により説明する。第1
図および第2図には本発明の一実施例が示されている。
図および第2図には本発明の一実施例が示されている。
第1図に示されているように積層電池1の下端には外部
から電池1へ、あるいは電池1から外部へガスを給排気
するためのヘッダー2があり、このヘッダー2には酸化
剤ガス3の給排気管4,5と燃料ガス6の給排気管7.
8が取り付けられている。ヘッダー2の上には電解質板
9とセパレータ板10とが交互に積層され、一つの積層
電池が構成されている。
から電池1へ、あるいは電池1から外部へガスを給排気
するためのヘッダー2があり、このヘッダー2には酸化
剤ガス3の給排気管4,5と燃料ガス6の給排気管7.
8が取り付けられている。ヘッダー2の上には電解質板
9とセパレータ板10とが交互に積層され、一つの積層
電池が構成されている。
外部から供給された燃料、酸化剤ガス6.3はヘッダー
2内のプレナムへ流入し、そこから各ガスの内部供給用
マニホールド11,13へ流入し、各単位電池へ分配さ
れる。そして、各単位電池内で電気化学反応にまた発電
した後、燃料ガスと生成ガスとの混合ガス17と残った
酸化剤ガス16とは再度内部排出用マニホールド12.
14へ流入し、ヘッダー2内のプレナムに入った後、排
気管により電池外へ流出する。マニホールド11.12
.13.14カら電池外へのガス洩れ、および燃料ガス
6と酸化剤ガス3との相互洩れ込みはセパレータ板10
のシール面15と電解質板9とのウェットシールにより
防止され、このシール効果を確実なものにするため電池
全体は面圧2から5 kg / crRで締め付けられ
ている。
2内のプレナムへ流入し、そこから各ガスの内部供給用
マニホールド11,13へ流入し、各単位電池へ分配さ
れる。そして、各単位電池内で電気化学反応にまた発電
した後、燃料ガスと生成ガスとの混合ガス17と残った
酸化剤ガス16とは再度内部排出用マニホールド12.
14へ流入し、ヘッダー2内のプレナムに入った後、排
気管により電池外へ流出する。マニホールド11.12
.13.14カら電池外へのガス洩れ、および燃料ガス
6と酸化剤ガス3との相互洩れ込みはセパレータ板10
のシール面15と電解質板9とのウェットシールにより
防止され、このシール効果を確実なものにするため電池
全体は面圧2から5 kg / crRで締め付けられ
ている。
このように構成された燃料電池で本実施例のガスフロー
パターンを第2図により説明する。第2図はヘッダー2
とその上部の積層電池のセパレータ10を図示したもの
である。図示のように、ヘッダー2の上部は酸化剤ガス
3が矢印の方向に流れており、その上のNo、 1セル
では、ヘッダー2とは逆方向で酸化剤ガス3が流れてい
る。また、No、 2セルとNo、 3セルの裏面を流
れる燃料ガス6も相互に逆方向の流れとなっている。こ
のように、酸化剤ガス3及び燃料ガス6を、交互に逆方
向に流すことにより、積層電池全体の温度分布を一様に
なり、温度分布が一様となる燃料電池を得ることができ
る。これを、セパレータ内の温度分布について説明する
と、第3図は酸化剤ガス、燃料ガスが一方向に流れる従
来型の燃料電池である。図のように、酸化剤ガス3、燃
料ガス6番よ上下のヘングー2A、2に各人一方向から
に流入し、電池内を流れた後、排出管5,8から電池外
へ流出する。
パターンを第2図により説明する。第2図はヘッダー2
とその上部の積層電池のセパレータ10を図示したもの
である。図示のように、ヘッダー2の上部は酸化剤ガス
3が矢印の方向に流れており、その上のNo、 1セル
では、ヘッダー2とは逆方向で酸化剤ガス3が流れてい
る。また、No、 2セルとNo、 3セルの裏面を流
れる燃料ガス6も相互に逆方向の流れとなっている。こ
のように、酸化剤ガス3及び燃料ガス6を、交互に逆方
向に流すことにより、積層電池全体の温度分布を一様に
なり、温度分布が一様となる燃料電池を得ることができ
る。これを、セパレータ内の温度分布について説明する
と、第3図は酸化剤ガス、燃料ガスが一方向に流れる従
来型の燃料電池である。図のように、酸化剤ガス3、燃
料ガス6番よ上下のヘングー2A、2に各人一方向から
に流入し、電池内を流れた後、排出管5,8から電池外
へ流出する。
このような直交流型ガスフローパターンの温度分布を第
4図に示す。本図はセパレータ板の温度分析結果である
。図のように、燃料ガスの入口側、酸化剤ガスの出口側
に高温部が発生する。これを本発明の実施例について考
えると、第5図に示すように、本発明では、酸化剤ガス
、燃料ガスの流れ方向が異なる4種類のフローパターン
が考えられ、何れも直交流型のガスフローで、各々の単
位電池では図示の位置に高温部が発生する。これを順次
積層することにより、隣接する単位電池間の熱交換によ
り相互の温度差が小さくなり、積層電池全体として温度
分布の一様化が図られる。
4図に示す。本図はセパレータ板の温度分析結果である
。図のように、燃料ガスの入口側、酸化剤ガスの出口側
に高温部が発生する。これを本発明の実施例について考
えると、第5図に示すように、本発明では、酸化剤ガス
、燃料ガスの流れ方向が異なる4種類のフローパターン
が考えられ、何れも直交流型のガスフローで、各々の単
位電池では図示の位置に高温部が発生する。これを順次
積層することにより、隣接する単位電池間の熱交換によ
り相互の温度差が小さくなり、積層電池全体として温度
分布の一様化が図られる。
以」二のように、本実施例によれば、積層電池全体の温
度分布−様化が可能となり、性能、寿命、信頼性の優れ
た燃料電池を得ることができる。
度分布−様化が可能となり、性能、寿命、信頼性の優れ
た燃料電池を得ることができる。
上述のように、本発明によれば積層電池全体の温度分布
が一様となり、電池温度分布の一様化を可能とした燃料
電池を得ることができる。
が一様となり、電池温度分布の一様化を可能とした燃料
電池を得ることができる。
第1図は本発明の燃料電池の一実施例の電池積層状態を
示す斜視図、第2図は同しく一実施例のガス流れを示す
斜視図、第3図は酸化剤ガス、燃料ガスが各々一方向か
ら流入する従来型燃料電池の積層状態を示す斜視図、第
4図は酸化剤ガスと燃料ガスとが直交した場合の単位電
池内の温度分布図、第5図は第2図のガス流れによる電
池内の高温部発生を示す説明図。 1・・・積層電池、3・・・酸化剤ガス、6・・・燃料
ガス、9・・・電解質板、10・・・セパレータ板、1
1.13・・・内部供給用マニホールド、12.14・
・・内部排出用マニホールド。 0 特開平 3 43962 (4) 特開平3 43962 (5)
示す斜視図、第2図は同しく一実施例のガス流れを示す
斜視図、第3図は酸化剤ガス、燃料ガスが各々一方向か
ら流入する従来型燃料電池の積層状態を示す斜視図、第
4図は酸化剤ガスと燃料ガスとが直交した場合の単位電
池内の温度分布図、第5図は第2図のガス流れによる電
池内の高温部発生を示す説明図。 1・・・積層電池、3・・・酸化剤ガス、6・・・燃料
ガス、9・・・電解質板、10・・・セパレータ板、1
1.13・・・内部供給用マニホールド、12.14・
・・内部排出用マニホールド。 0 特開平 3 43962 (4) 特開平3 43962 (5)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電解質板とそれを両側から挟むアノード、カソード
電極、さらに燃料ガスであるアノードガスと、酸化剤ガ
スであるカソードガスを分離するセパレータ板とからな
る単位電池を積層した燃料電池において、前記燃料ガス
あるいは酸化剤ガスのフローパターンを単位電池間で変
化させることにより、燃料電池全体の温度分布を均一化
したことを特徴とする燃料電池。 2、電解質板とそれを両側から挟むアノード、カソード
電極、さらに燃料ガスであるアノードガスと、酸化剤ガ
スであるカソードガスを分離するセパレータ板とからな
る単位電池を積層した燃料電池において、前記燃料ガス
あるいは酸化剤ガスのフローパターンを隣接する単位電
池毎に相互に逆転させることにより、燃料電池全体の温
度分布を均一化したことを特徴とする燃料電池。 3、電解質板とそれを両側から挟むアノード、カソード
電極、さらに燃料ガスであるアノードガスと、酸化剤ガ
スであるカソードガスを分離するセパレータ板とからな
る単位電池を積層した燃料電池において、前記燃料ガス
あるいは酸化剤ガスの流れの方向を隣接する単位電池毎
に相互に逆方向とすることにより、燃料電池全体の温度
分布を均一化したことを特徴とする燃料電池。 4、前記燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流路の上下位置
を隣接する単位電池毎に相互に逆転したことを特徴とす
る請求項3記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1175640A JPH0782874B2 (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1175640A JPH0782874B2 (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0343962A true JPH0343962A (ja) | 1991-02-25 |
JPH0782874B2 JPH0782874B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=15999621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1175640A Expired - Fee Related JPH0782874B2 (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0782874B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5223034A (en) * | 1988-05-19 | 1993-06-29 | Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Weather-resistant, pearlescent pigment and process for producing the same in the presence of hypophosphite |
US8311589B2 (en) | 2005-07-27 | 2012-11-13 | Denso Corporation | Handsfree device |
JP2014505332A (ja) * | 2010-12-28 | 2014-02-27 | ポスコ | 燃料電池システムおよびスタック |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014068168A1 (en) | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Elcogen Oy | Method and arrangement for feeding reactants into a fuel cell stack and an electrolyzer stack |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6297269A (ja) * | 1985-10-22 | 1987-05-06 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池 |
-
1989
- 1989-07-10 JP JP1175640A patent/JPH0782874B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6297269A (ja) * | 1985-10-22 | 1987-05-06 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5223034A (en) * | 1988-05-19 | 1993-06-29 | Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Weather-resistant, pearlescent pigment and process for producing the same in the presence of hypophosphite |
US8311589B2 (en) | 2005-07-27 | 2012-11-13 | Denso Corporation | Handsfree device |
JP2014505332A (ja) * | 2010-12-28 | 2014-02-27 | ポスコ | 燃料電池システムおよびスタック |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0782874B2 (ja) | 1995-09-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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