JPH04294066A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH04294066A JPH04294066A JP3060561A JP6056191A JPH04294066A JP H04294066 A JPH04294066 A JP H04294066A JP 3060561 A JP3060561 A JP 3060561A JP 6056191 A JP6056191 A JP 6056191A JP H04294066 A JPH04294066 A JP H04294066A
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- cells
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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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
-
- 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
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- Sustainable Energy (AREA)
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、一つの筐体内部に複数
の単電池積層体を収納した燃料電池において、各単電池
積層体に対する反応ガス供給・排出用のマニホールドに
改良を施した燃料電池に関する。
の単電池積層体を収納した燃料電池において、各単電池
積層体に対する反応ガス供給・排出用のマニホールドに
改良を施した燃料電池に関する。
【０００３】
【従来の技術】燃料電池は、燃料のもつ化学エネルギー
を、電気化学プロセスで酸化させることにより、酸化反
応に伴って放出されるエネルギーを、直接電気エネルギ
ーに変換する装置である。この燃料電池を用いた発電シ
ステムは、比較的小さな規模であっても、発電の熱効率
が４０〜５０％にも達し、新鋭火力発電をはるかにしの
ぐと期待されている。
を、電気化学プロセスで酸化させることにより、酸化反
応に伴って放出されるエネルギーを、直接電気エネルギ
ーに変換する装置である。この燃料電池を用いた発電シ
ステムは、比較的小さな規模であっても、発電の熱効率
が４０〜５０％にも達し、新鋭火力発電をはるかにしの
ぐと期待されている。
【０００４】また、近年大きな社会問題になっている公
害要因であるＳＯｘ、ＮＯｘ の排出が極めて少なく、
発電装置内に燃料サイクルを含まないため、大量の冷却
水を必要とせず、振動も小さいことなどから、騒音・排
ガス等の環境問題が少ないという利点がある。さらに、
負荷変動に対して応答性が良く、原理的に高い変換効率
が期待できると共に、発電と同時に熱も利用するコジェ
ネシステムに向いている等の特徴があることから、その
研究開発に期待と関心が寄せられている。
害要因であるＳＯｘ、ＮＯｘ の排出が極めて少なく、
発電装置内に燃料サイクルを含まないため、大量の冷却
水を必要とせず、振動も小さいことなどから、騒音・排
ガス等の環境問題が少ないという利点がある。さらに、
負荷変動に対して応答性が良く、原理的に高い変換効率
が期待できると共に、発電と同時に熱も利用するコジェ
ネシステムに向いている等の特徴があることから、その
研究開発に期待と関心が寄せられている。
【０００５】ところで、燃料電池は、反応ガスの運転圧
力により、高圧型、低圧型、常圧型に分類できるが、な
かでも常圧型は、その構造やシステムが簡単なため、一
般需要家をターゲットとしたオンサイト用に適している
。
力により、高圧型、低圧型、常圧型に分類できるが、な
かでも常圧型は、その構造やシステムが簡単なため、一
般需要家をターゲットとしたオンサイト用に適している
。
【０００６】オンサイト用燃料電池は、その需要規模に
より、例えば５０ｋＷ〜１０００ｋＷの出力幅があるが
、これらの各出力段階に対して、それぞれ異なったサイ
ズの単電池（セルと呼ばれる）で設計するのは、セルを
大量生産する上で好ましくない。そのため、セルサイズ
は１種類とし、セルの積層数を変化させることによって
出力を調整することが一般に行なわれている。
より、例えば５０ｋＷ〜１０００ｋＷの出力幅があるが
、これらの各出力段階に対して、それぞれ異なったサイ
ズの単電池（セルと呼ばれる）で設計するのは、セルを
大量生産する上で好ましくない。そのため、セルサイズ
は１種類とし、セルの積層数を変化させることによって
出力を調整することが一般に行なわれている。
【０００７】ところが、出力が１０００ｋＷに達すると
、現在の技術では、積層されるセルの高さが陸上輸送限
界を大きく越えてしまうため、さらに大きなセルを製作
するか、または複数の積層体を必要としていた。
、現在の技術では、積層されるセルの高さが陸上輸送限
界を大きく越えてしまうため、さらに大きなセルを製作
するか、または複数の積層体を必要としていた。
【０００８】また、セルは比較的脆い材料で構成されて
いるため、製作時の取扱いや大量生産に適した寸法形状
とする必要があり、現在の技術では、１辺が約１ｍ程度
の正方形のものが適当と考えられている。このため、大
容量の常圧形燃料電池としては、正方形のセルを積層し
た複数個の積層体（セルスタックと呼ばれる）を、でき
るだけ小さい筐体に収納する必要があった。
いるため、製作時の取扱いや大量生産に適した寸法形状
とする必要があり、現在の技術では、１辺が約１ｍ程度
の正方形のものが適当と考えられている。このため、大
容量の常圧形燃料電池としては、正方形のセルを積層し
た複数個の積層体（セルスタックと呼ばれる）を、でき
るだけ小さい筐体に収納する必要があった。
【０００９】従来、この種の装置としては、たとえば、
特開昭６０−９３７６４号公報に示されたものが知られ
ている。即ち、図５及び図６は、この様な従来の燃料電
池を単純化して示すために、２個の単電池積層体１を１
つの筐体９内に収納したところを示したものである。
特開昭６０−９３７６４号公報に示されたものが知られ
ている。即ち、図５及び図６は、この様な従来の燃料電
池を単純化して示すために、２個の単電池積層体１を１
つの筐体９内に収納したところを示したものである。
【００１０】これらの図において、電解質を含有する電
解質層（マトリックス層と呼ばれる）を挟んで一対の多
孔質電極を配置して成る単電池を、四角柱状に複数個積
層して単電池積層体１が構成されている。この単電池積
層体１は、その上下両面に配設された上部締付板２及び
下部締付板３を介してタイロッド４により一体に締め付
け固定されている。
解質層（マトリックス層と呼ばれる）を挟んで一対の多
孔質電極を配置して成る単電池を、四角柱状に複数個積
層して単電池積層体１が構成されている。この単電池積
層体１は、その上下両面に配設された上部締付板２及び
下部締付板３を介してタイロッド４により一体に締め付
け固定されている。
【００１１】また、単電池積層体１の四方の側面には、
それぞれ反応ガス供給・排出用のマニホールド５ａ，５
ｂ及び６ａ，６ｂが設けられている。マニホールド５ａ
，５ｂ及び６ａ，６ｂは、その周囲に配置されたスタッ
ド７及び締付板８によって、前記単電池積層体１に対し
て固定されている。
それぞれ反応ガス供給・排出用のマニホールド５ａ，５
ｂ及び６ａ，６ｂが設けられている。マニホールド５ａ
，５ｂ及び６ａ，６ｂは、その周囲に配置されたスタッ
ド７及び締付板８によって、前記単電池積層体１に対し
て固定されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成を有
する従来の燃料電池においては、１つの筐体９内に２個
の単電池積層体１が収納されて１つのパッケージを構成
しているため、このパッケージを工場で組み立て試験を
行った後、現地へ輸送して据え付けることが作業能率の
上からは好ましい。そのためには、パッケージの大きさ
を輸送限界との関係から、ある一定の寸法以下、特にそ
の長さを５ｍ以下に抑えることが必要である。
する従来の燃料電池においては、１つの筐体９内に２個
の単電池積層体１が収納されて１つのパッケージを構成
しているため、このパッケージを工場で組み立て試験を
行った後、現地へ輸送して据え付けることが作業能率の
上からは好ましい。そのためには、パッケージの大きさ
を輸送限界との関係から、ある一定の寸法以下、特にそ
の長さを５ｍ以下に抑えることが必要である。
【００１３】ところが、大容量のオンサイト燃料電池が
望まれている近年では、単電池のサイズが大きくなり、
それに伴って輸送時のパッケージ寸法も大きくなる傾向
にあり、前記のような輸送限界寸法を越えてしまうこと
がある。特に、前記のような従来の燃料電池は、筐体９
内に単に単電池積層体１を２つ併設しただけにすぎない
ので、単電池積層体１が大型化すると、パッケージ全体
も大型化し、輸送限界を越えることになる。このことは
、燃料電池の現地組み立てや試験を要求されることに繋
がり、作業効率の大幅な低下を招く。
望まれている近年では、単電池のサイズが大きくなり、
それに伴って輸送時のパッケージ寸法も大きくなる傾向
にあり、前記のような輸送限界寸法を越えてしまうこと
がある。特に、前記のような従来の燃料電池は、筐体９
内に単に単電池積層体１を２つ併設しただけにすぎない
ので、単電池積層体１が大型化すると、パッケージ全体
も大型化し、輸送限界を越えることになる。このことは
、燃料電池の現地組み立てや試験を要求されることに繋
がり、作業効率の大幅な低下を招く。
【００１４】また、パッケージ全体の大型化は、現地で
の据え付けスペースの増大も招き、小型で需要家の近傍
に設置し易いというオンサイト用燃料電池の持つ基本的
な利点が失われる。
の据え付けスペースの増大も招き、小型で需要家の近傍
に設置し易いというオンサイト用燃料電池の持つ基本的
な利点が失われる。
【００１５】本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解
消するために提案されたもので、その目的は、筐体内に
収納する単電池積層体の長さ方向の寸法を低減して、こ
れによりパッケージ全体の小型化を図り、輸送時の寸法
を輸送限界内に抑えると共に、据え付けスペースの削減
を可能とした燃料電池を提供することにある。
消するために提案されたもので、その目的は、筐体内に
収納する単電池積層体の長さ方向の寸法を低減して、こ
れによりパッケージ全体の小型化を図り、輸送時の寸法
を輸送限界内に抑えると共に、据え付けスペースの削減
を可能とした燃料電池を提供することにある。
【００１６】［発明の構成］
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、電解質層を挟んで配置された一対の多
孔質電極から成る単電池を複数個積層して単電池積層体
を形成し、この積層体の側面に反応ガス供給・排出用の
マニホールドを配置して成る電池本体を、一つの筐体内
に複数個収納した燃料電池において、前記単電池積層体
の間に共用マニホールドを配設し、この共用マニホール
ドとその両側に位置する各単電池積層体との間に反応ガ
スを循環させたことを特徴とする。
めに、本発明は、電解質層を挟んで配置された一対の多
孔質電極から成る単電池を複数個積層して単電池積層体
を形成し、この積層体の側面に反応ガス供給・排出用の
マニホールドを配置して成る電池本体を、一つの筐体内
に複数個収納した燃料電池において、前記単電池積層体
の間に共用マニホールドを配設し、この共用マニホール
ドとその両側に位置する各単電池積層体との間に反応ガ
スを循環させたことを特徴とする。
【００１８】
【作用】この様な構成を有する本発明の燃料電池におい
ては、２個の単電池積層体がその間に配置された反応ガ
ス供給・排出用マニホールドを共用することになるので
、従来、２個の単電池積層体の間に設けられていたスペ
ースが不要となり、筐体の長さ方向の寸法が短縮される
。また、マニホールド自体も小型化することが可能とな
る。更に、共用マニホールドの使用により、それを単電
池積層体に固定するための手段も単純化される。
ては、２個の単電池積層体がその間に配置された反応ガ
ス供給・排出用マニホールドを共用することになるので
、従来、２個の単電池積層体の間に設けられていたスペ
ースが不要となり、筐体の長さ方向の寸法が短縮される
。また、マニホールド自体も小型化することが可能とな
る。更に、共用マニホールドの使用により、それを単電
池積層体に固定するための手段も単純化される。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づ
いて説明する。なお、前記従来技術と同一の部材につい
ては同一の符号を付し、説明は省略する。
いて説明する。なお、前記従来技術と同一の部材につい
ては同一の符号を付し、説明は省略する。
【００２０】（１）第１実施例…図１及び図２本実施例
において、１つの筐体９内に収納されている２個の単電
池積層体１は、従来技術よりも近接して並べて配置され
ている。この両単電池積層体１の間には、中央に隔壁１
０ａを設けた共用マニホールド１０が、両側の単電池積
層体１の側面に密着するように設けられている。この場
合、両側の単電池積層体１とその間の共用マニホールド
１０とは、スタッド７により一体に締め付け固定されて
いる。
において、１つの筐体９内に収納されている２個の単電
池積層体１は、従来技術よりも近接して並べて配置され
ている。この両単電池積層体１の間には、中央に隔壁１
０ａを設けた共用マニホールド１０が、両側の単電池積
層体１の側面に密着するように設けられている。この場
合、両側の単電池積層体１とその間の共用マニホールド
１０とは、スタッド７により一体に締め付け固定されて
いる。
【００２１】また、本実施例では、共用マニホールド１
０と単電池積層体１の側面との間に、絶縁部材から成る
シール材（図示せず）を介在させることにより、共用マ
ニホールド１０の密着性を確保すると共に、共用マニホ
ールドと単電池積層体１を構成する各電極との絶縁性を
確保している。
０と単電池積層体１の側面との間に、絶縁部材から成る
シール材（図示せず）を介在させることにより、共用マ
ニホールド１０の密着性を確保すると共に、共用マニホ
ールドと単電池積層体１を構成する各電極との絶縁性を
確保している。
【００２２】本実施例の共用マニホールド１０は、隔壁
１０ａの両側が反応ガスの通路となっており、各単電池
積層体１の周囲に設けられた他のマニホールド５ａ，５
ｂ及び６ａと、この共用マニホールド１０片面のガス通
路との間を、反応ガスが循環している。
１０ａの両側が反応ガスの通路となっており、各単電池
積層体１の周囲に設けられた他のマニホールド５ａ，５
ｂ及び６ａと、この共用マニホールド１０片面のガス通
路との間を、反応ガスが循環している。
【００２３】このような構成を有する本実施例の燃料電
池によれば、独立した２個の単電池積層体１を収納して
いた従来の燃料電池では不可欠であった単電池積層体１
間の空間が不要となり、その分燃料電池の長さを短縮す
ることができ、それに伴ない筐体９を含むパッケージ全
体の小型化が可能となる。また、１つの共用マニホール
ド１０の寸法も、従来のマニホールドを２個分よりも小
さくて済むので、空間の削減に加え、マニホールド自体
の小型化による寸法削減も可能となる。
池によれば、独立した２個の単電池積層体１を収納して
いた従来の燃料電池では不可欠であった単電池積層体１
間の空間が不要となり、その分燃料電池の長さを短縮す
ることができ、それに伴ない筐体９を含むパッケージ全
体の小型化が可能となる。また、１つの共用マニホール
ド１０の寸法も、従来のマニホールドを２個分よりも小
さくて済むので、空間の削減に加え、マニホールド自体
の小型化による寸法削減も可能となる。
【００２４】更に、共用マニホールド１０の使用により
、従来別々に用意していたマニホールドの数も少なくな
ると共に、マニホールドを単電池積層体に固定するため
のスタッドなどの部材も少なくなるので、部品点数の削
減による燃料電池の構造の単純化も可能となる。
、従来別々に用意していたマニホールドの数も少なくな
ると共に、マニホールドを単電池積層体に固定するため
のスタッドなどの部材も少なくなるので、部品点数の削
減による燃料電池の構造の単純化も可能となる。
【００２５】（２）第２実施例…図３及び図４本実施例
は、２個の単電池積層体１を共用マニホールド１０を介
して密接配置すると共に、共用マニホールド部分に反応
ガスの供給口１１と排出口１２を設けたものである。こ
の場合、共用マニホールド１０に供給・排出される反応
ガスが共用マニホールド内で混じることがないように、
２個の単電池積層体１の配列方向と平行に共用マニホー
ルド１０内を分割する隔壁１０ａが設けられている。
は、２個の単電池積層体１を共用マニホールド１０を介
して密接配置すると共に、共用マニホールド部分に反応
ガスの供給口１１と排出口１２を設けたものである。こ
の場合、共用マニホールド１０に供給・排出される反応
ガスが共用マニホールド内で混じることがないように、
２個の単電池積層体１の配列方向と平行に共用マニホー
ルド１０内を分割する隔壁１０ａが設けられている。
【００２６】従って、共用マニホールド１０の片側に設
けられた供給口１１から送り込まれた反応ガスは、中央
の隔壁１０ａに当たって両側の単電池積層体１の電極に
供給され、電極を通過後、他のマニホールド５ｂに案内
されて再び中央の共用マニホールド１０に戻る。その後
、共用マニホールド１０に設けられた排出口１２から外
部に排出される。
けられた供給口１１から送り込まれた反応ガスは、中央
の隔壁１０ａに当たって両側の単電池積層体１の電極に
供給され、電極を通過後、他のマニホールド５ｂに案内
されて再び中央の共用マニホールド１０に戻る。その後
、共用マニホールド１０に設けられた排出口１２から外
部に排出される。
【００２７】本実施例では、各単電池積層体１に供給す
る反応ガス通路を、共用マニホールド１０部分で共用す
ることにより、ガス通路を構成する配管などの単純化が
可能となる。
る反応ガス通路を、共用マニホールド１０部分で共用す
ることにより、ガス通路を構成する配管などの単純化が
可能となる。
【００２８】（３）他の実施例
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、３個以上の単電池積層体を１つの筐体内に収納した燃
料電池に対しても適用可能である。
、３個以上の単電池積層体を１つの筐体内に収納した燃
料電池に対しても適用可能である。
【００２９】また、マニホールドの材質としては、絶縁
材料を使用することもでき、その場合には、マニホール
ドと単電池積層体との間に絶縁性のシール材を配置する
必要はない。更に、反応ガスの種類によっては、共用マ
ニホールド内に隔壁を設けること無く、両側の単電池積
層体に共通のガスを供給しても良い。
材料を使用することもでき、その場合には、マニホール
ドと単電池積層体との間に絶縁性のシール材を配置する
必要はない。更に、反応ガスの種類によっては、共用マ
ニホールド内に隔壁を設けること無く、両側の単電池積
層体に共通のガスを供給しても良い。
【００３０】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、複数
の単電池積層体の間に共用マニホールドを配設するとい
う簡単な構成により、筐体内に収納する単電池積層体の
長さ方向の寸法を低減し、輸送時の寸法を輸送限界内に
抑えると共に、据え付けスペースの削減を可能とした燃
料電池を提供することができる。
の単電池積層体の間に共用マニホールドを配設するとい
う簡単な構成により、筐体内に収納する単電池積層体の
長さ方向の寸法を低減し、輸送時の寸法を輸送限界内に
抑えると共に、据え付けスペースの削減を可能とした燃
料電池を提供することができる。
【図１】本発明の燃料電池の第１実施例を示す平面図
【
図２】図１の正面図
図２】図１の正面図
【図３】本発明の燃料電池の第２実施例を示す平面図
【
図４】図３の正面図
図４】図３の正面図
【図５】従来の燃料電池の一例を示す平面図
【図６】図
５の正面図
５の正面図
１…単電池積層体
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ…反応ガス供給・排出用マニホ
ールド ９…筐体 １０…共用マニホールド １１…反応ガス供給口 １２…反応ガス排出口
ールド ９…筐体 １０…共用マニホールド １１…反応ガス供給口 １２…反応ガス排出口
Claims (1)
- 【請求項１】 電解質層を挟んで配置された一対の多
孔質電極から成る単電池を複数個積層して単電池積層体
を形成し、この積層体の側面に反応ガス供給・排出用の
マニホールドを配置して成る電池本体を、一つの筐体内
に複数個収納した燃料電池において、前記単電池積層体
の間に共用マニホールドを配設し、この共用マニホール
ドとその両側に位置する各単電池積層体との間に反応ガ
スを循環させたことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3060561A JPH04294066A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3060561A JPH04294066A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294066A true JPH04294066A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13145806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3060561A Pending JPH04294066A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294066A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996007211A1 (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-07 | Ballard Power Systems Inc. | Internal fluid manifold assembly for an eletrochemical fuel cell stack array |
| US6159629A (en) * | 1998-12-17 | 2000-12-12 | Ballard Power Systems Inc. | Volume effecient layered manifold assembly for electrochemical fuel cell stacks |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP3060561A patent/JPH04294066A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996007211A1 (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-07 | Ballard Power Systems Inc. | Internal fluid manifold assembly for an eletrochemical fuel cell stack array |
| US6159629A (en) * | 1998-12-17 | 2000-12-12 | Ballard Power Systems Inc. | Volume effecient layered manifold assembly for electrochemical fuel cell stacks |
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