JPH0437550B2 - - Google Patents
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- JPH0437550B2 JPH0437550B2 JP60179632A JP17963285A JPH0437550B2 JP H0437550 B2 JPH0437550 B2 JP H0437550B2 JP 60179632 A JP60179632 A JP 60179632A JP 17963285 A JP17963285 A JP 17963285A JP H0437550 B2 JPH0437550 B2 JP H0437550B2
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 26
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 22
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 21
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 10
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 9
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 9
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
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-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
-
- 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
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- H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、積層形燃料電池に関し、特にガス
分離板の流路形状に関するものである。
分離板の流路形状に関するものである。
第３図は例えば特開昭58−163181号公報に記載
されている従来の積層形燃料電池の構成を示す斜
視図である。図において、１は上・下面にそれぞ
れ互いに直行する方向に直線上の矩形断面の燃料
流路１ａと酸化剤流路１ｂを有するガス分離板、
２はこのガス分離板１の間に装着されて動作する
燃料電極、電解質層としての電解質マトリツク
ス、酸化剤電極から構成される単電池である。
されている従来の積層形燃料電池の構成を示す斜
視図である。図において、１は上・下面にそれぞ
れ互いに直行する方向に直線上の矩形断面の燃料
流路１ａと酸化剤流路１ｂを有するガス分離板、
２はこのガス分離板１の間に装着されて動作する
燃料電極、電解質層としての電解質マトリツク
ス、酸化剤電極から構成される単電池である。
次に動作について説明する。燃料流路１ａおよ
び酸化剤流路１ｂに供給された燃料および酸化剤
は、単電池２の電池反応によつて電力に変換され
る。
び酸化剤流路１ｂに供給された燃料および酸化剤
は、単電池２の電池反応によつて電力に変換され
る。
ここで、電池反応によつて流れる電流は、酸化
剤Ｂ、燃料Ａ中の反応成分の分圧に依存し、分圧
が高いほど多く流れる。
剤Ｂ、燃料Ａ中の反応成分の分圧に依存し、分圧
が高いほど多く流れる。
従来の積層形燃料電池は以上のように構成され
ているので、酸化剤Ｂ、または燃料Ａに含まれる
反応ガスの分圧に依存して電池反応によつて流れ
る電流が変化する。たとえば、酸化剤の入口と燃
料の入口に相当する部分では反応ガスの分圧が高
いため、電流が大きく、逆に酸化剤の出口と燃料
の出口に相当する部分では、上流側で反応ガスが
消費され反応ガスの分圧が低下しているため、電
流が小さくなり、面内で電池反応の不均一が生
じ、結果として面内の温度分布が不均一になると
いう欠点があつた。
ているので、酸化剤Ｂ、または燃料Ａに含まれる
反応ガスの分圧に依存して電池反応によつて流れ
る電流が変化する。たとえば、酸化剤の入口と燃
料の入口に相当する部分では反応ガスの分圧が高
いため、電流が大きく、逆に酸化剤の出口と燃料
の出口に相当する部分では、上流側で反応ガスが
消費され反応ガスの分圧が低下しているため、電
流が小さくなり、面内で電池反応の不均一が生
じ、結果として面内の温度分布が不均一になると
いう欠点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、電池反応を均一化し電池特性
を向上できるとともに、面内の温度分布を均一化
できる積層形燃料電池を得ることを目的とする。
になされたもので、電池反応を均一化し電池特性
を向上できるとともに、面内の温度分布を均一化
できる積層形燃料電池を得ることを目的とする。
この発明に係る積層形燃料電池は、反応ガスを
電解質層に供給する反応ガス流路を複数の要素流
路を並列にして構成し、この各要素流路を電解質
層の面とほぼ平行な面内にて折り返された複数の
折返し部を有する蛇行部と直接部とで形成し、こ
の蛇行部を隣接する要素流路の直線部と対向する
ように配置したものである。
電解質層に供給する反応ガス流路を複数の要素流
路を並列にして構成し、この各要素流路を電解質
層の面とほぼ平行な面内にて折り返された複数の
折返し部を有する蛇行部と直接部とで形成し、こ
の蛇行部を隣接する要素流路の直線部と対向する
ように配置したものである。
この発明においては、各要素流路が直線部と蛇
行部とで構成されているので、各要素流路の直線
部の長さが蛇行部の長さに比し短くなる。従つ
て、直線部での反応ガスの消費が少ないため、直
線部が反応ガスの上流側にある要素流路において
も下流側の蛇行部へガス分圧の高いガスを供給で
きる。よつて、蛇行部が反応ガスの上流側にある
要素流路の蛇行部におけるガス分圧との差を少な
くできる。
行部とで構成されているので、各要素流路の直線
部の長さが蛇行部の長さに比し短くなる。従つ
て、直線部での反応ガスの消費が少ないため、直
線部が反応ガスの上流側にある要素流路において
も下流側の蛇行部へガス分圧の高いガスを供給で
きる。よつて、蛇行部が反応ガスの上流側にある
要素流路の蛇行部におけるガス分圧との差を少な
くできる。
また、蛇行部が、隣接する要素流路の直線部と
対向するように配置されているので、電解質層に
対して蛇行部を分散配置することができ、電解質
層の電池反応の不均一及び温度分布の不均一を改
善できる。
対向するように配置されているので、電解質層に
対して蛇行部を分散配置することができ、電解質
層の電池反応の不均一及び温度分布の不均一を改
善できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図において、１はガス分離板、３は反応
ガスを流す要素流路であり、直線部４と蛇行部５
で構成されている。Ｃは反応ガスの流れ方向を示
す。要素流路３の直線部４の長さと直線部４の直
線方向にとつた蛇行部５の幅との比率は例えば
１：１とし、流路３の蛇行部５は反応ガスの流れ
方向の上流側と下流側とに交互に設けられ、また
隣接する流路３同士は、一方の蛇行部５が他方の
直線部４と相対するように、かつ反応ガスの流れ
方向の上流側から下流側に向かう蛇行部５の幅
（ガス通過流路断面）が互いに重なり合うように
配置されている。なお、蛇行部５は直線部４の直
線方向に対して直角方向に折り返されたコ字状の
折返し部を５個有している。また、この実施例で
は折返し部をコ字状としているが、他の形状、例
えば⊃状や＞状のものであつても良いことは言う
までもない。
る。第１図において、１はガス分離板、３は反応
ガスを流す要素流路であり、直線部４と蛇行部５
で構成されている。Ｃは反応ガスの流れ方向を示
す。要素流路３の直線部４の長さと直線部４の直
線方向にとつた蛇行部５の幅との比率は例えば
１：１とし、流路３の蛇行部５は反応ガスの流れ
方向の上流側と下流側とに交互に設けられ、また
隣接する流路３同士は、一方の蛇行部５が他方の
直線部４と相対するように、かつ反応ガスの流れ
方向の上流側から下流側に向かう蛇行部５の幅
（ガス通過流路断面）が互いに重なり合うように
配置されている。なお、蛇行部５は直線部４の直
線方向に対して直角方向に折り返されたコ字状の
折返し部を５個有している。また、この実施例で
は折返し部をコ字状としているが、他の形状、例
えば⊃状や＞状のものであつても良いことは言う
までもない。
次に動作について説明する。ガス分離板１に形
成された、反応ガスの要素流路３の内、蛇行部５
が上流側に位置しているものでは、蛇行部５を反
応ガスが通過する間に反応ガスが電池反応によつ
て消費され、反応ガス分圧の低下したガスは、直
線部４を通つて速やかに出口から排出される。一
方、直線部４が上流側に位置しているものでは、
直線部４を反応ガスを通過する時間は蛇行部５と
比較して短かいため、反応ガス分圧の低下は少な
い状態で蛇行部５に入り、蛇行部５を通過する間
に反応ガスが電池反応によつて消費される。した
がつて、要素流路３の蛇行部５で電池反応が主と
して起こるため、蛇行部を反応ガスの上流側、反
応ガスの下流側と交互になるように要素流路を配
置することにより電解質層における電池反応の不
均一及び温度分布の不均一を改善することができ
る。
成された、反応ガスの要素流路３の内、蛇行部５
が上流側に位置しているものでは、蛇行部５を反
応ガスが通過する間に反応ガスが電池反応によつ
て消費され、反応ガス分圧の低下したガスは、直
線部４を通つて速やかに出口から排出される。一
方、直線部４が上流側に位置しているものでは、
直線部４を反応ガスを通過する時間は蛇行部５と
比較して短かいため、反応ガス分圧の低下は少な
い状態で蛇行部５に入り、蛇行部５を通過する間
に反応ガスが電池反応によつて消費される。した
がつて、要素流路３の蛇行部５で電池反応が主と
して起こるため、蛇行部を反応ガスの上流側、反
応ガスの下流側と交互になるように要素流路を配
置することにより電解質層における電池反応の不
均一及び温度分布の不均一を改善することができ
る。
なお、上記実施例では、反応ガスの要素流路３
の直線部４と蛇行部５が１：１のものを示した
が、２：１あるいは、任意の比率のものも可能で
ある。
の直線部４と蛇行部５が１：１のものを示した
が、２：１あるいは、任意の比率のものも可能で
ある。
第２図は、直線部４と蛇行部５が２：１のもの
を示したもので、上記実施例と同様あるいはより
均一にする効果がある。
を示したもので、上記実施例と同様あるいはより
均一にする効果がある。
また、上記実施例では、ガス分離板１に反応ガ
ス流路を形成した場合について説明したが、電極
基材に突出部としてのリブを設けて反応ガス流路
を形成した、いわゆるリブ付電極基材の流路に適
用してもよい。
ス流路を形成した場合について説明したが、電極
基材に突出部としてのリブを設けて反応ガス流路
を形成した、いわゆるリブ付電極基材の流路に適
用してもよい。
なお、本発明における流路形状は、燃料流路、
酸化剤流路のいずれか一方また両方共に適用して
もよい。
酸化剤流路のいずれか一方また両方共に適用して
もよい。
以上のように、この発明によれば、反応ガス流
路を直線部と蛇行部とを有する要素流路を複数並
列にして構成し、かつこの蛇行部が隣接する要素
流路の直線部と対向するように配置しているの
で、温度分布が改善され、電池特性が向上すると
いう効果がある。
路を直線部と蛇行部とを有する要素流路を複数並
列にして構成し、かつこの蛇行部が隣接する要素
流路の直線部と対向するように配置しているの
で、温度分布が改善され、電池特性が向上すると
いう効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による積層形燃料
電池のガス分離板の平面図、第２図はこの発明の
他の実施例のガス分離板の平面図、第３図は従来
の積層形燃料電池を示す斜視図である。 図において、１はガス分離板、３は要素流路、
４は直線部、５は蛇行部である。なお、図中、同
一符号は同一、又は相当部分を示す。
電池のガス分離板の平面図、第２図はこの発明の
他の実施例のガス分離板の平面図、第３図は従来
の積層形燃料電池を示す斜視図である。 図において、１はガス分離板、３は要素流路、
４は直線部、５は蛇行部である。なお、図中、同
一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス分離板及び一対の電極に挟まれた電解質
層を前記電極に反応ガス流路を形成するように突
出部を設けて又は前記ガス分離板に反応ガス流路
を設けて順次積層した積層形燃料電池において、 前記反応ガス流路は、複数の要素流路を並列に
形成したものであり、 前記要素流路は、直線部と蛇行部とを有し、前
記蛇行部は前記電解質層の面とほぼ平行な面内に
て折り返された複数の折返し部を有しているもの
であり、 隣接する二つの前記要素流路は、一方の前記要
素流路の蛇行部が他方の前記要素流路の直線部と
対向するように配置されたものであり、 前記要素流路に反応ガスを並列に流し前記電解
質層に供給するものである、 積層形燃料電池。 ２ 蛇行部は、直線部の直線方向と直角方向に折
り返された複数の折返し部を有しており、直線部
の長さと蛇行部の前記直線方向の幅との比率が
１：１にされたものであり、 隣接する二つの要素流路は、一方の要素流路の
蛇行部が反応ガスの上流側に他方の要素流路の蛇
行部が反応ガスの下流側に配置されたものであ
る、特許請求の範囲第１項記載の積層形燃料電
池。 ３ 蛇行部は、直線部の直線方向と直角方向に折
り返された複数の折返し部を有しており、直線部
の長さと蛇行部の前記直線方向の幅との比率が
２：１から４：１にされたものであり、 複数の要素流路は、蛇行部が各要素流路毎に順
次ずらして配置されたものである、 特許請求の範囲第１項記載の積層形燃料電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60179632A JPS6240168A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 積層形燃料電池 |
| US06/895,722 US4686159A (en) | 1985-08-13 | 1986-08-12 | Laminated layer type fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60179632A JPS6240168A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 積層形燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240168A JPS6240168A (ja) | 1987-02-21 |
| JPH0437550B2 true JPH0437550B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=16069157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60179632A Granted JPS6240168A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 積層形燃料電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4686159A (ja) |
| JP (1) | JPS6240168A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4975342A (en) * | 1986-07-24 | 1990-12-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| US4988583A (en) * | 1989-08-30 | 1991-01-29 | Her Majesty The Queen As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Novel fuel cell fluid flow field plate |
| US5108849A (en) * | 1989-08-30 | 1992-04-28 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Fuel cell fluid flow field plate |
| US4973530A (en) * | 1989-12-21 | 1990-11-27 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel cell water transport |
| JPH05315004A (ja) * | 1992-05-08 | 1993-11-26 | Osaka Gas Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| US5773160A (en) * | 1994-06-24 | 1998-06-30 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell stack with concurrent flow of coolant and oxidant streams and countercurrent flow of fuel and oxidant streams |
| US5932366A (en) * | 1994-09-03 | 1999-08-03 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Solid electrolyte high temperature fuel cell |
| JPH08130023A (ja) * | 1994-10-27 | 1996-05-21 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池 |
| US5686199A (en) * | 1996-05-07 | 1997-11-11 | Alliedsignal Inc. | Flow field plate for use in a proton exchange membrane fuel cell |
| US6500579B1 (en) | 1999-08-19 | 2002-12-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Fuel cell structure |
| US6358642B1 (en) * | 1999-12-02 | 2002-03-19 | General Motors Corporation | Flow channels for fuel cell |
| US6780536B2 (en) * | 2001-09-17 | 2004-08-24 | 3M Innovative Properties Company | Flow field |
| US7482088B2 (en) * | 2003-01-31 | 2009-01-27 | 3M Innovative Properties Company | Flow field |
| JP2007265939A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学装置 |
| US20080199751A1 (en) * | 2007-02-20 | 2008-08-21 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Bipolar plate for an air breathing fuel cell stack |
| CN104091956B (zh) * | 2014-07-21 | 2016-08-17 | 江苏超洁绿色能源科技有限公司 | 区域化、逆流道的大功率空冷型pemfc电堆双极板 |
| JP6874725B2 (ja) * | 2018-03-28 | 2021-05-19 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161270A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | 積層形燃料電池 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4292379A (en) * | 1980-04-28 | 1981-09-29 | Westinghouse Electric Corp. | Variable area fuel cell process channels |
| JPS57138782A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-27 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
| US4383009A (en) * | 1981-09-21 | 1983-05-10 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Low hydrostatic head electrolyte addition to fuel cell stacks |
| JPS58163181A (ja) * | 1982-03-23 | 1983-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 積層形燃料電池 |
-
1985
- 1985-08-13 JP JP60179632A patent/JPS6240168A/ja active Granted
-
1986
- 1986-08-12 US US06/895,722 patent/US4686159A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161270A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | 積層形燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4686159A (en) | 1987-08-11 |
| JPS6240168A (ja) | 1987-02-21 |
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