JPH04233167A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH04233167A
JPH04233167A JP2409338A JP40933890A JPH04233167A JP H04233167 A JPH04233167 A JP H04233167A JP 2409338 A JP2409338 A JP 2409338A JP 40933890 A JP40933890 A JP 40933890A JP H04233167 A JPH04233167 A JP H04233167A
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JP
Japan
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fuel
discharge plate
fuel supply
discharge
supply
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Pending
Application number
JP2409338A
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English (en)
Inventor
Motohiro Nakajima
資浩 中島
Hidemitsu Inagaki
稲垣 英充
Noboru Nakano
昇 中野
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Aisin AW Co Ltd
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04233167A publication Critical patent/JPH04233167A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2455Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with liquid, solid or electrolyte-charged reactants
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料として液体を用い
た燃料電池に係り、特にその燃料の供給および排出の構
造に特徴のある燃料電池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、大容量を有する燃料電池を得る目
的で燃料電池の単電池を積層して構成される燃料電池が
知られていた。このような燃料電池において、単電池は
直列に多数積層され、燃料の供給路、排出路は電極側に
電極面に対して垂直に設けられている型が一般的である
。このような燃料電池として、例えは、特開昭60−6
2064号公報に記載された技術がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の積層型燃料
電池においては、大容量化をはかるために単電池の枚数
を増やすことによって、具体的には垂直に積層すること
によって対処していた。このために、燃料電池にどうし
ても厚みが生じ、全体的に大きな固まりとなり、設置場
所にかなり制約されていた。特に、自動車のボンネット
内においては既に収納場所に殆ど余裕の無いのが実情で
ある。そこで、本発明においては比較的、設置場所に困
らない、隙間スペースに設置可能な、全体として厚みの
薄い大出力の燃料電池を提供することを目的とする。
【0004】さらに、例えば、アルコール等の液体燃料
では、その燃料の温度によって燃料電池の出力密度が大
きく異なるので、単位電池の枚数を増加させた燃料電池
においては、いかに個々の単電池の電極面の温度を均一
にして、均一な反応を進行させることが高いエネルギー
変換効率を有し長寿命の燃料電池を得るために重要とな
っている。そこで、本発明においては厚みの薄い大容量
の燃料電池の燃料の供給および排出経路を検討すること
により、個々の単電池の電極面の温度分布にむらがない
ようにして、均一な反応の行なえる燃料電池を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は上記問題点を
解決するために、空気を供給し、排出するための空気流
路を設けた空気供給排出板と、該空気供給排出板の空気
流路と平行に複数個同一平面上に並列に配置された電極
アッシーと、前記空気供給排出板とともに該電極アッシ
ーを支持固定し、該電極アッシーの個々を区切り燃料室
の空間を確保する絶縁材料からなるスペーサと、該スペ
ーサに接合され、外部から供給される液体燃料を導入し
前記燃料室へ液体燃料を供給するための燃料供給路及び
前記燃料室から排出される燃料を排出するための燃料排
出路を有する燃料供給排出板であって、前記燃料供給路
は、少なくともその後半部分は各電極アッシーを横断す
る方向に辺部より離れて形成され、かつ前記燃料供給路
の底の数箇所に前記燃料室に通ずる燃料供給孔が点在し
、前記燃料排出路は該燃料供給排出板の辺部に形成され
有底の路の数箇所に前記燃料室に通じた排出スリットが
形成された燃料供給排出板と、前記各々の燃料電池構成
要素をカバーするカバー板とからなり、各電極アッシー
は電気的に直列に結線されている液体燃料電池としたも
のである。
【0006】
【作用】各電極アッシーは同一平面上に並列に配置され
ているので、燃料電池の厚みが薄いものとなる。また、
スペーサは、各電極アッシー間の絶縁、空気供給排出板
と共同した各電極アッシーの支持固定、液体燃料の漏れ
防止、及び燃料電池全体の機械的強度のアップの役目を
果たし、しかも燃料室としての空間を形成している。さ
らに、燃料供給排出板に形成された燃料供給路は燃料供
給排出板の中心線部にまで延長されて形成され有底の路
の数箇所に燃料室に通ずる燃料供給孔を点在させたので
、燃料電池の辺部からの温度の影響を受けることが少な
く、燃料供給する際に液体燃料の温度分布のばらつきが
防止され、均一な温度の液体燃料の供給が行える。さら
にまた、燃料排出路は燃料供給排出板の辺部に形成され
有底の路の数箇所に前記燃料室に通じたスリットが形成
されているので、辺部からの温度を排出される燃料によ
り熱的に遮断するので、燃料供給路に対して一定の温度
分布を与える役目を果たす。
【0007】
【実施例1】図1は本発明の液体燃料電池の分解図を示
す。1は外部から導入した空気を通すための空気流路1
0が形成されている空気供給排出板であり、その空気流
路10は電極アッシー2の空気極11に空気を供給し、
利用した空気を排出する機能を有する。その空気供給排
出板1の空気流路10の上に、積層端部が絶縁処理され
た電極アッシー2が複数個同一平面上に並列に配置され
ている。
【0008】電極アッシー2は2枚の電極間11、13
に電解質12がサンドイッチ状に積層されており、2枚
の電極11、13の端部は絶縁処理されて短絡しない構
造となっている。その電極アッシー2の上にゴム、合成
樹脂等の電気絶縁材料で形成されたスペーサ3が配置さ
れ、各電極アッシー2をそのスペーサ3で区切って独立
させ、前記空気供給排出板1とこのスペーサ3とで各電
極アッシー2を支持固定している。このスペーサ3の各
電極アッシー2に対応する部分には電極アッシー2の大
きさとほぼ同じか、或いは若干小さめの開口部が開けら
れており、この開口部により、スペーサ3の厚み部分が
燃料室となっている。
【0009】このスペーサ3の上には外部から供給され
る液体燃料を前記燃料室へ導入し、この燃料室から使用
された燃料を排出するための燃料供給排出板4が載置、
接合されている。この燃料供給排出板4には、外部から
液体燃料を導入するための有底の燃料供給路5がおよび
使用された燃料を排出するための燃料排出路6が形成さ
れてあり、それらの燃料供給路5及び燃料排出路6の外
部に通じる部分は互いに平行に設けられている。該燃料
供給路5の、少なくともその後半部分は各電極アッシー
2を横断する方向に辺部より離れて形成され、燃料供給
排出板4の中心線部にまで延長されて形成され、その中
心線部の複数の箇所で、前記燃料室に通ずる燃料供給孔
7が点在されて形成されている。また、燃料供給排出板
4の2つの長側辺部には有底の燃料排出路6が形成され
てあり、その長側辺部の燃料排出路6の数箇所には前記
燃料室に通ずる排出スリット8が設けられている。そし
て、燃料供給路5の入口と燃料排出路6の出口は共に一
つの長側辺部に同じ方向になるよう設けられている。
【0010】これらの液体燃料電池の各構成要素の最上
部には、前記各々の液体燃料電池構成要素をカバーする
カバー板9が、燃料供給排出板4、スペーサ3、電極ア
ッシー2を覆うように配置接合されている。また、各電
極アッシー2は電気的に直列に結線されて、平面的に電
気的に直列結線された液体燃料電池を構成している。次
に、この実施例の液体燃料電池の作動を液体燃料として
メタノールを例にして説明する。リザーバタンクで調整
されたメタノールはポンプの吐出力により液体燃料電池
の燃料供給路5に導入される。導入されたメタノールは
燃料供給路5に設けられた燃料供給孔7からポンプの圧
接力により燃料室に供給される。燃料室を循環したメタ
ノールは燃料供給排出板4に設けられた排出スリット8
からポンプの吐出力により排出され燃料排出路6を通っ
て液体燃料電池の外へ排出される。
【0011】図12に本発明の液体燃料電池を使用した
システム回路図を示す。メタノールタンク及び水タンク
から一定量が調整されて燃料タンクに供給される。さら
に、この燃料タンクから燃料電池に必要な量の燃料がポ
ンプにより液体燃料電池に供給される。また、液体燃料
電池から排出される、回収燃料及び二酸化炭素ガス、及
びメタノール蒸気は、冷却器に導入され、ここで二酸化
炭素ガスは排気され、メタノール蒸気は冷却されて液体
メタノールとなって回収燃料と共に燃料タンクに循環さ
れる。ここで液体燃料電池より得た電力の一部を制御部
にまわして、燃料電池に設けた温度センサにより得た温
度情報により、水タンク及びメタノールタンクのバルブ
を調整して、燃料中の最適のメタノール濃度を調整する
とともに、燃料タンクから液体燃料電池に供給する燃料
の量をポンプ側に設けたバルブにより調整することによ
り、燃料電池に最適な温度で運転することができた。
【0012】
【実施例2】図2は本発明の別の実施例の燃料電池を示
す。4はこの実施例の燃料電池の燃料供給排出板であり
、燃料供給排出板4の中心線部に形成された燃料供給路
5が等間隔をおいて更に直角に枝別れをし、この部分の
底にも燃料供給孔7が設けられている。このような枝別
れ形状とすることにより、燃料供給路5のどの部分にお
いても液体燃料の温度分布を均一にすることができ、温
度むらのない液体燃料を電極アッシー2に供給すること
ができる。本実施例の燃料供給路5以外の部分は、すべ
て実施例1と同一である。
【0013】この実施例により作成された燃料電池の全
体図を図4、図5及び図6に示す。図4は液体燃料の供
給排出の流れを矢印により図示したものである。図5は
本実施例の液体燃料電池の平面図であり、燃料電池本体
の短側辺の両側に電池端子を設けている。図6は液体燃
料電池の正面図であり、図7は図6のA−Aで切断した
断面図であり、燃料供給路5、燃料排出路6、燃料供給
孔7、排出スリット8の配置を示している。図8は図6
のB−Bで切断した断面図であり、各電極アッシー2、
2、2、スペーサ3及び電池端子の配置を示している。
【0014】さらに、図9は図8のC−C及びD−Dを
切断した断面図であり、電極アッシー2から延びる陰極
集電材と別の電極アッシー2から延びる陽極集電材との
電気的結合状態を示したものであり、陰極集電材と陽極
集電材とは導電材を介して電気的に結合されており、互
いの電極アッシー2、2は直列につながることになる。 図9に示すように、電極アッシー2の端部、陰極集電材
、導電材、陽極集電材、及び別の電極アッシー2の端部
は、スペーサ3と空気供給排出板1とにより上下で挟ま
れて固定されている。
【0015】また、図10は電池端子と電極アッシー2
との電気的結合状態を示したものであり、電極アッシー
2から延びる陽極集電材と電池端子が電気的に結合され
ており、それらはスペーサ3と空気供給排出板1とによ
り上下で挟まれて固定されている。さらにまた、図11
は電極アッシー2に用いられる集電材を示し、空気極及
び燃料極に結合した部分は網目状のメッシュ部となって
おり、それから外部に延びる部分は平板状のプレート部
となっている。
【0016】
【実施例3】図3は本発明の更に別の実施例の燃料電池
を示す。4はこの実施例の燃料電池の燃料供給排出板で
あり、燃料供給路5の入口部分は燃料供給排出板4の長
側辺部中央から始まっており、燃料供給路5はさらに燃
料供給排出板4の中心線部で左右に分岐して延長されて
形成されている。燃料排出路6は燃料供給排出板4の2
つの長側辺部付近に設けられており、その部分に燃料室
に通ずるスリット8が空けられている。燃料排出路6は
更に燃料供給排出板4の2つの短側辺に延びて形成され
ており、燃料供給路5の入口が設けられた長側辺の両端
部に2つ形成されている。このように構成することによ
り、燃料供給路5のどの部分においても液体燃料の温度
分布を均一にすることができ、温度むらのない液体燃料
を電極アッシー2に供給することができる。本実施例の
燃料供給路5及び燃料排出路6以外の部分は、すべて実
施例1と同一である。
【0017】
【発明の効果】本発明は、以上のように、空気を供給し
、排出するための空気流路を設けた空気供給排出板と、
該空気供給排出板の空気流路と平行に複数個同一平面上
に並列に配置された電極アッシーと、前記空気供給排出
板とともに該電極アッシーを支持固定し、該電極アッシ
ーの個々を区切り燃料室の空間を確保する絶縁材料から
なるスペーサと、該スペーサに接合され、外部から供給
される液体燃料を導入し前記燃料室へ液体燃料を供給す
るための燃料供給路及び前記燃料室から排出される燃料
を排出するための燃料排出路を有する燃料供給排出板で
あって、前記燃料供給路は、少なくともその後半部分は
各電極アッシーを横断する方向に辺部より離れて形成さ
れ、かつ前記燃料供給路の底の数箇所に前記燃料室に通
ずる燃料供給孔が点在し、前記燃料排出路は該燃料供給
排出板の辺部に形成され有底の路の数箇所に前記燃料室
に通じた排出スリットが形成された燃料供給排出板と、
前記各々の燃料電池構成要素をカバーするカバー板とか
らなり、各電極アッシーは電気的に直列に結線されてい
る液体燃料電池としたので、次のような効果を有する。
【0018】各電極アッシーは同一平面上に並列に配置
されているので、燃料電池の厚みが薄いものとなる。ま
た、スペーサは、各電極アッシー間の絶縁、空気供給排
出板と共同した各電極アッシーの支持固定、液体燃料の
漏れ防止、及び燃料電池全体の機械的強度のアップの役
目を果たし、しかも燃料室としての空間を形成している
【0019】さらに、燃料供給排出板に形成された燃料
供給路は燃料供給排出板の中心線部に形成され有底の路
の数箇所に燃料室に通ずる燃料供給孔を点在させたので
、燃料電池の辺部からの温度の影響を受けることが少な
く、燃料供給する際に液体燃料の温度分布のばらつきが
防止され、均一な温度の液体燃料の供給が行える。さら
にまた、燃料排出路は燃料供給排出板の辺部に形成され
有底の路の数箇所に前記燃料室に通じたスリットが形成
されているので、辺部からの熱的影響は排出される燃料
により熱的に遮断されるので、燃料供給路に対して一定
の温度分布を与える役目を果たす。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液体燃料電池の分解図を示す。
【図2】本発明の燃料電池の別の実施例の分解図を示す
【図3】本発明の燃料電池の更に別の実施例の分解図を
示す。
【図4】本発明の燃料電池の全体図を示す。
【図5】本発明の燃料電池の平面図を示す。
【図6】本発明の燃料電池の正面図を示す。
【図7】図6のA−Aを切断した断面図を示す。
【図8】図6のB−Bを切断した断面図を示す。
【図9】図8のC−Cを切断した断面図を示す。
【図10】図8のD−Dを切断した断面図を示す。
【図11】本発明で用いる電極アッシーの集電材を示す
【図12】本発明の液体燃料電池を使用したシステム回
路図を示す。
【符号の説明】
1          空気供給排出板2      
    電極アッシー 3          スペーサ 4          燃料供給排出板5      
    燃料供給路 6          燃料排出路 7          燃料供給孔 8          排出スリット 9          カバー板 10        空気流路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  空気を供給し、排出するための空気流
    路を設けた空気供給排出板と、該空気供給排出板の空気
    流路と平行に複数個同一平面上に並列に配置された電極
    アッシーと、前記空気供給排出板とともに該電極アッシ
    ーを支持固定し、該電極アッシーの個々を区切り燃料室
    の空間を確保する絶縁材料からなるスペーサと、該スペ
    ーサに接合され、外部から供給される液体燃料を導入し
    前記燃料室へ液体燃料を供給するための燃料供給路及び
    前記燃料室から排出される燃料を排出するための燃料排
    出路を有する燃料供給排出板であって、前記燃料供給路
    は、少なくともその後半部分は各電極アッシーを横断す
    る方向に辺部より離れて形成され、かつ前記燃料供給路
    の底の数箇所に前記燃料室に通ずる燃料供給孔が点在し
    、前記燃料排出路は該燃料供給排出板の辺部に形成され
    有底の路の数箇所に前記燃料室に通じた排出スリットが
    形成された燃料供給排出板と、前記各々の燃料電池構成
    要素をカバーするカバー板とからなり、各電極アッシー
    は電気的に直列に結線されている液体燃料電池。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004504700A (ja) * 2000-07-18 2004-02-12 モトローラ・インコーポレイテッド 直接メタノール燃料電池システム
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010314