JPH05144449A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JPH05144449A
JPH05144449A JP3301708A JP30170891A JPH05144449A JP H05144449 A JPH05144449 A JP H05144449A JP 3301708 A JP3301708 A JP 3301708A JP 30170891 A JP30170891 A JP 30170891A JP H05144449 A JPH05144449 A JP H05144449A
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JP
Japan
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fuel cell
plate
cooling medium
cooling
oxidant gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP3301708A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Ito
昌治 伊藤
Hidekazu Fujimura
秀和 藤村
Shozo Nakamura
昭三 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05144449A publication Critical patent/JPH05144449A/en
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    • 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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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the stacked structure of a fuel cell equipped with cooling plates and enhance the battery performance by furnishing mamifolds for refrigerant within separator plates. CONSTITUTION:A plurality of manifolds 19, 20 for refrigerant 9 are furnished at the perimeter of a stack of separators 13 of a stacked type fuel cell 1. Each cooling plate 14 is furnished internally with passages for the refrigerant, and a plurality of through holes are bored at the perimeter of the stack while communications are taken to the two ends, wherein the number is selected appropriately. According to this arrangement, the structure of the fuel cell 1 clan be simplified, and also the cooling performance is enhanced, which permits achieving enhancement of the battery performance, lifetime, and reliability. As the refrigerant, oxidating agent gas may be used, and its reuse allows the fuel cell to exert a high thermal efficiency in power generation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に係わり、特
に、電池本体への冷却媒体の供給、排出を容易にした燃
料電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell which facilitates supply and discharge of a cooling medium to the cell body.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、電解質板を挟んで、アノー
ド、カソードが配置されて単位電池を構成し、前記アノ
ード、カソードにそれぞれ燃料ガス、酸化剤ガスが供給
されて電気化学的に発電するものである。単位電池を多
数積層するのが一般的であり、単位電池の間にセパレー
タを挿入し隣接するアノード、カソードを隔離してい
る。燃料電池の発電時の化学反応は発熱反応であるた
め、多数積層すると冷却が必要になる。
2. Description of the Related Art In a fuel cell, an anode and a cathode are arranged with an electrolyte plate sandwiched therebetween to form a unit cell, and a fuel gas and an oxidant gas are supplied to the anode and the cathode to generate electricity electrochemically. It is a thing. It is common to stack a large number of unit cells, and a separator is inserted between the unit cells to separate adjacent anodes and cathodes. Since the chemical reaction of the fuel cell during power generation is an exothermic reaction, cooling is required when a large number of layers are stacked.

【0003】従来の燃料電池の一般的な冷却方法は、例
えば実開平2ー27503号公報のリン酸型燃料電池の
ように、単位電池を適当数積層して冷却板を設け、単位
電池の積層方向の熱を取り去ることにより、電池の温度
上昇を規定の温度に保持する方法である。この冷却板に
冷却媒体用の配管を積層電池本体の外部から取付け、冷
却媒体の供給、排出を行う構造となっている。この構造
は冷却効果の面からは良好な結果を期待できるものであ
るが、冷却媒体の供給、排出用配管を積層電池本体の外
部から取り付けているため、冷却板数が多くなると積層
電池の側面に多くの配管が設けられ、複雑な構造とな
る。また、温度による配管自体の熱膨張のみならず、積
層電池の発熱による膨張、荷重による収縮等により、積
層電池の積層高さが変化することにも追従させる構造を
考慮しなければならず、これに対する解決方法について
は前記公報には記載されていないが、この問題を解決す
る為に例えばフレキシブルな部分をそれぞれの配管に設
けると、更に配管系の構造が複雑になるという問題点が
ある。
A general cooling method for a conventional fuel cell is, for example, a phosphoric acid fuel cell disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-27503, in which an appropriate number of unit cells are laminated to form a cooling plate and the unit cells are laminated. This is a method of keeping the temperature rise of the battery at a specified temperature by removing the heat in the direction. A pipe for a cooling medium is attached to the cooling plate from the outside of the laminated battery main body to supply and discharge the cooling medium. This structure can expect good results from the aspect of cooling effect, but since the cooling medium supply and discharge pipes are attached from the outside of the laminated battery main body, the side surface of the laminated battery increases when the number of cooling plates increases. A large number of pipes are provided in the structure, which results in a complicated structure. In addition to the thermal expansion of the piping itself due to temperature, it is necessary to consider a structure that follows changes in the stack height of the stacked battery due to expansion due to heat generation of the stacked battery, contraction due to load, etc. However, if a flexible portion is provided in each pipe in order to solve this problem, the structure of the pipe system becomes more complicated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、積層
電池の冷却系の構造を簡単にし、構造が簡素で冷却効果
と発電熱効率の高い燃料電池を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel cell which has a simple structure of a cooling system for a laminated battery and which has a simple structure and has a high cooling effect and a high heat generation efficiency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、アノード板とカソード板がそれぞれ片面に配設され
た電解質板からなる単位電池とセパレ−タ板を交互に積
層し、前記セパレ−タ板の両面にそれぞれ燃料ガスと酸
化剤ガスの流路を形成し、電解質板とセパレ−タ板の積
層体辺部に積層方向に沿って複数の透孔を穿設し、該複
数の透孔をそれぞれ前記セパレ−タ板の燃料ガスと酸化
剤ガスの流路に連通させてなる燃料電池において、内部
に冷却媒体流路を設けた冷却板を前記積層体中に複数設
置し、前記冷却媒体流路の両端に各々連通させて前記冷
却板の前記積層体辺部に複数の透孔を穿設したことを特
徴とする燃料電池としたのである。
In order to achieve the above object, a unit cell composed of an electrolyte plate having an anode plate and a cathode plate arranged on one side and a separator plate are alternately laminated, and the separator is Flow paths for fuel gas and oxidant gas are formed on both sides of the separator plate, and a plurality of through holes are formed along the stacking direction at the sides of the stack of the electrolyte plate and the separator plate. In a fuel cell in which holes are respectively connected to the flow paths of the fuel gas and the oxidant gas of the separator plate, a plurality of cooling plates having cooling medium flow paths inside are installed in the laminate, and the cooling is performed. The fuel cell is characterized in that a plurality of through holes are formed in the side portion of the laminated body of the cooling plate so as to communicate with both ends of the medium flow path.

【0006】辺部に燃料ガスと酸化剤ガスと冷却媒体の
供給・排出空間仕切部を設け、前記仕切部に前記セパレ
ータ板の透孔に夫々連通させて透孔を有するヘッダーを
前記積層体の端部又は途中に設けることが望ましい。
A fuel gas / oxidant gas / cooling medium supply / discharge space partition is provided at a side portion, and a header having a through hole is provided in the partition so as to communicate with the through hole of the separator plate. It is desirable to provide it at the end or in the middle.

【0007】また、冷却媒体流路が有効電極面全面にわ
たって形成された空隙部であってもよく、空隙部に冷却
媒体の流れをさえぎるように多孔板を挿入したり、空隙
部に板面に沿った複数の透孔を有する板を装着したりし
てもよい。
The cooling medium channel may be a void formed over the entire surface of the effective electrode, and a porous plate may be inserted into the void so as to block the flow of the cooling medium, or the void may be formed on the plate surface. A plate having a plurality of through holes may be attached.

【0008】更に、冷却媒体流路が有効電極面全面にわ
たって間隙を有して配設された複数の透孔からなるので
もよい。
Further, the cooling medium flow path may be composed of a plurality of through holes arranged with a gap over the entire surface of the effective electrode.

【0009】冷却媒体の流れ方向を燃料ガスあるいは酸
化剤ガスの流れ方向とは逆方向とすることもよい。ま
た、冷却媒体を酸化剤ガスとし、積層燃料電池から排出
される冷却媒体としての酸化剤ガスを、酸化剤ガスの入
り口側配管内に供給してもよい
The flow direction of the cooling medium may be opposite to the flow direction of the fuel gas or the oxidant gas. Further, the cooling medium may be an oxidant gas, and the oxidant gas as a cooling medium discharged from the laminated fuel cell may be supplied into the oxidant gas inlet side pipe.

【0010】。[0010]

【作用】このように構成されることから、本発明によれ
ば、次の作用により本発明の目的が達成される。
With this structure, the object of the present invention can be achieved by the following operation according to the present invention.

【0011】積層された電池の適当な位置で積層電池を
締め付けているヘッダ−に設けられた冷却媒体供給空間
区切部へ外部から供給される冷却媒体は、それに対応し
て設けられたマニホルドからセパレータ板のマニホルド
へ流出する。冷却媒体は複数個のセパレータのマニホル
ドを通過して冷却板に到達し、そこで一部分が、マニホ
ルドから冷却板の燃料ガス及び酸化剤ガス流路側板間の
空間へ流入する。前記の空間へ流入した冷却媒体は側板
を介してアノードとカソードの発熱を奪いとり、他端の
排出用マニホルドから再び各セパレータのマニホルドを
通りヘッダーに戻り、ヘッダーの排出空間区切部から外
部へ排出される。
The cooling medium supplied from the outside to the cooling medium supply space partition provided in the header for fastening the stacked cells at appropriate positions of the stacked cells is supplied from the manifold provided correspondingly to the separator. Spill into the manifold of the board. The cooling medium passes through the manifolds of the plurality of separators and reaches the cooling plate, where a part of the cooling medium flows into the space between the fuel gas and the oxidant gas flow path side plate of the cooling plate. The cooling medium that has flowed into the space deprives the anode and cathode of heat generation via the side plate, returns from the discharge manifold at the other end to the header through the manifold of each separator, and is discharged to the outside from the discharge space partition of the header. To be done.

【0012】このように各冷却板への冷却媒体の供給・
排出をセパレータ及び冷却板のマニホルドで実施する。
これにより、積層電池への冷却媒体供給・排出用配管
は、積層電池のヘッダーにだけ設けることになり、電池
全体の構造を簡単にすることができる。
In this way, supply of the cooling medium to each cooling plate
Evacuation is performed at the separator and cold plate manifold.
Thereby, the piping for supplying / discharging the cooling medium to / from the laminated battery is provided only in the header of the laminated battery, and the structure of the entire battery can be simplified.

【0013】また、冷却板内の冷却媒体の流れ方向を燃
料ガスあるいは酸化剤ガスの流れ方向とは逆方向とする
ことにより、電極面での発熱反応により下流側で温度上
昇の高くなる燃料ガスあるいは酸化剤ガスと、熱交換以
前の温度上昇していない冷却媒体の間で即ち温度差の大
きい状態での熱交換が可能となり、熱伝達率がよくな
る。
Further, by making the flow direction of the cooling medium in the cooling plate to be opposite to the flow direction of the fuel gas or the oxidant gas, the heat generation reaction on the electrode surface causes the temperature of the fuel gas to be increased on the downstream side. Alternatively, heat can be exchanged between the oxidant gas and the cooling medium that has not risen in temperature before the heat exchange, that is, in a state where the temperature difference is large, and the heat transfer coefficient is improved.

【0014】さらに、冷却板内の空間部に多孔板を設け
て冷却媒体を拡散したり、冷却板の構成をセパレータの
燃料ガス、酸化剤ガス流路の間に設けた冷却媒体用流路
を有する冷却板とすることにより冷却媒体の熱伝達率が
向上し、冷却効果の点で好ましい。
Further, a perforated plate is provided in the space inside the cooling plate to diffuse the cooling medium, or a cooling medium flow path is provided between the fuel gas and oxidant gas flow paths of the separator. The use of such a cooling plate improves the heat transfer coefficient of the cooling medium and is preferable in terms of the cooling effect.

【0015】一方、燃料電池に供給する冷却媒体として
酸化剤ガスを使用し、冷却後、燃料電池から排出される
冷却媒体としての酸化剤ガスを、酸化剤ガスの入り口側
配管内に供給すると、使用温度に近く昇温して電池へ供
給される酸化剤ガスの昇温に要するエネルギーが節約さ
れ、全体でみると燃料電池の発電熱効率が向上すること
になる。
On the other hand, when an oxidant gas is used as a cooling medium to be supplied to the fuel cell, and after cooling, the oxidant gas as a cooling medium discharged from the fuel cell is supplied into the oxidant gas inlet side pipe, The energy required to raise the temperature of the oxidizing gas supplied to the cell by raising the temperature close to the operating temperature is saved, and the overall heat generation efficiency of the fuel cell is improved.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の一実施例を説明する。EXAMPLE An example of the present invention will be described.

【0017】図1は、本発明の一実施例による積層燃料
電池全体の斜視図であり、積層方向は内部説明のために
断面して示している。積層燃料電池1の下端には外部か
ら積層燃料電池1へ、あるいは積層燃料電池1から外部
へガスを給排気するためのヘッダ−2がある。このヘッ
ダ−2には酸化剤ガス3の給気管4及び排気管5と燃料
ガス6の給気管7及び排気管8、それと、冷却媒体9の
供給管10及び排出管11が取り付けられている。ヘッ
ダ−2の上には、両側に図示されていないがアノードと
カソード(以後、まとめて電極という。)を配置した電
解質板12とセパレ−タ板13とが交互に積層され、一
つの積層電池が構成されている。
FIG. 1 is a perspective view of the whole laminated fuel cell according to one embodiment of the present invention, and the laminating direction is shown in cross section for the purpose of internal description. At the lower end of the laminated fuel cell 1, there is a header-2 for supplying / exhausting gas to / from the laminated fuel cell 1 from the outside or from the laminated fuel cell 1. An air supply pipe 4 and an exhaust pipe 5 for the oxidant gas 3, an air supply pipe 7 and an exhaust pipe 8 for the fuel gas 6, and a supply pipe 10 and an exhaust pipe 11 for the cooling medium 9 are attached to the header-2. Although not shown on both sides, an electrolyte plate 12 and a separator plate 13 having an anode and a cathode (hereinafter collectively referred to as electrodes) arranged on the header-2 are alternately laminated to form one laminated battery. Is configured.

【0018】このような燃料電池において、例えば、溶
融炭酸塩型燃料電池の場合は、その運転温度が650℃
程度であり、燃料ガス及び酸化剤ガスもその温度に近い
値で流入させる。そして、電池内部での燃料ガスと酸化
剤ガスの電気化学反応により発電し、このとき、反応熱
を発熱する。その電極面内での発熱分布は必ずしも一様
で無く、その為、電極の温度分布は不均一なものとな
る。電極温度分布が不均一になると、電池の性能、寿
命、信頼性に悪い影響を及す事になるため、積層電池内
には積層電池1の温度分布を一様にする為の冷却板14
が適当数設けられている。この冷却板14の積層位置と
積層数は、電池の全体の積層数とその大きさ等により電
池温度が所定の温度に保たれるように適宜決定される。
In such a fuel cell, for example, in the case of a molten carbonate fuel cell, its operating temperature is 650 ° C.
The fuel gas and the oxidant gas are caused to flow in at a value close to the temperature. Then, electricity is generated by an electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas inside the cell, and at this time, reaction heat is generated. The heat generation distribution on the electrode surface is not always uniform, and therefore the temperature distribution on the electrode is non-uniform. If the electrode temperature distribution becomes non-uniform, it will adversely affect the performance, life and reliability of the battery. Therefore, the cooling plate 14 for making the temperature distribution of the laminated battery 1 uniform in the laminated battery.
Is provided in an appropriate number. The stacking position and the number of stacks of the cooling plates 14 are appropriately determined depending on the total number of stacks of the battery and the size thereof so that the battery temperature is maintained at a predetermined temperature.

【0019】外部から供給された酸化剤ガス3、燃料ガ
ス6は、ヘッダ−2内のプレナムチャンバーへ流入し、
そこから、これら各ガスを各単位電池へ供給するために
設けられたマニホルド15、16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
より発電した後、燃料ガスと生成ガスとの混合ガスと、
残った酸化剤ガスとは排出用マニホルド17、18へ流
入し、ヘッダ−2内のプレナムチャンバーへ入った後、
排気管8、5により電池外へ流出する。また、冷却板1
4へ供給される冷却媒体9も先ずヘッツダ−2内のプレ
ナムチャンバーへ供給され、そこから冷却媒体供給用マ
ニホルド19ヘ流入したのち複数の冷却板14に分配さ
れ、再び冷却媒体排出用マニホルド20へ流入し、ヘッ
ダ−2内のプレナムチャンバーに入った後、排出管11
により外部へ排出される。
The oxidant gas 3 and the fuel gas 6 supplied from the outside flow into the plenum chamber in the header-2,
From there, these gases flow into manifolds 15 and 16 provided for supplying each unit cell, and are distributed to each unit cell. Then, after power generation by an electrochemical reaction in each unit cell, a mixed gas of fuel gas and generated gas,
The remaining oxidant gas flows into the exhaust manifolds 17 and 18, and after entering the plenum chamber in the header-2,
The exhaust pipes 8 and 5 flow out of the battery. Also, the cooling plate 1
The cooling medium 9 to be supplied to the cooling medium 4 is also first supplied to the plenum chamber in the Hetzda-2, then flows into the cooling medium supplying manifold 19 and then distributed to the plurality of cooling plates 14, and again to the cooling medium discharging manifold 20. After flowing in and entering the plenum chamber in Header-2, exhaust pipe 11
Are discharged to the outside.

【0020】図2は本発明の一実施例としての冷却板で
ある。図2(a)は冷却板14のカソ−ド面側の流路を
示す平面図である。図に示すように、冷却板14は、他
のセパレータ板と同様に酸化剤ガス用15、18、燃料
ガス用16、17及び冷却媒体用のマニホルド19、2
0が設けられている。上面では酸化剤ガス3が矢印の流
れ方向26のように、マニホルド15から流入しマニホ
ルド18から流出している。図2(b)は図2(a)の
A−Aの断面図である。図に示すように酸化剤ガス流路
面21をなす上の仕切り板24と、燃料ガス流路面22
をなす下の仕切り板25の間に冷却媒体用の流路23を
設けた構造となっている。冷却媒体9は、この流路へ冷
却媒体供給用マニホルド19から流入し、流路23を流
れる間に上下の仕切り板24、25と熱交換をした後、
排出マニホルド20から流出する。図2(c)は図2
(b)のB−B視図で、冷却媒体9の流路23の平面を
示している。冷却媒体9の流れは、図示の如く図2
(a)酸化剤ガス3の流れ方向26とは逆にするのが良
い。この冷却板の材料はセパレータ板と同様に、例え
ば、溶融炭酸塩型燃料電池の場合は、高温で溶融炭酸
塩、燃料ガス、酸化剤ガス等の雰囲気に耐えるステンレ
ススチールの如きものが使用されている。仕切り板2
4、25を所定の間隔を保ってマニホルド群を構成する
枠板に溶接して製作してもよい。
FIG. 2 shows a cooling plate as an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view showing a flow path on the cathode surface side of the cooling plate 14. As shown in the figure, the cooling plate 14 is similar to the other separator plates in that the oxidizing gas 15, 18 and the fuel gas 16, 17 and the cooling medium manifolds 19, 2 are used.
0 is provided. On the upper surface, the oxidant gas 3 flows in from the manifold 15 and flows out from the manifold 18, as shown by the flow direction 26 of the arrow. FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in the figure, an upper partition plate 24 forming an oxidant gas flow channel surface 21 and a fuel gas flow channel surface 22
The flow path 23 for the cooling medium is provided between the lower partition plates 25 forming The cooling medium 9 flows into this flow path from the cooling medium supply manifold 19, and while exchanging heat with the upper and lower partition plates 24 and 25 while flowing through the flow path 23,
Outflow from the exhaust manifold 20. 2 (c) is shown in FIG.
FIG. 6B is a BB view showing the plane of the flow path 23 of the cooling medium 9. The flow of the cooling medium 9 is as shown in FIG.
(A) It is preferable to reverse the flow direction 26 of the oxidant gas 3. The material of this cooling plate is similar to that of the separator plate.For example, in the case of a molten carbonate fuel cell, a material such as stainless steel that withstands the atmosphere of molten carbonate, fuel gas, oxidant gas, etc. at high temperature is used. There is. Partition board 2
4 and 25 may be manufactured by welding at a predetermined interval to a frame plate forming a manifold group.

【0021】図3は冷却板を用いない場合の、従来の燃
料電池におけるセパレータ面の温度分布の解析結果であ
り、図に示すようにセパレータ板面内では酸化剤ガスの
流出方向の温度が高くなる。これは、先にも述べたよう
に電池内では電気化学反応に起因する発熱があるが、こ
の熱が酸化剤ガスの流れにより下流方向に伝わるためで
ある。そこで、図2(c)に示すように、冷却媒体9を
酸化剤ガスの流れ方向26とは逆方向にすることによ
り、温度の高い方向から冷却媒体9が流入するため、よ
り大きい冷却効果が期待できるのである。
FIG. 3 shows the analysis result of the temperature distribution on the separator surface in the conventional fuel cell when the cooling plate is not used. As shown in the figure, the temperature in the outflow direction of the oxidant gas is high in the separator plate surface. Become. This is because although heat is generated in the battery due to an electrochemical reaction as described above, this heat is transmitted in the downstream direction by the flow of the oxidant gas. Therefore, as shown in FIG. 2C, by setting the cooling medium 9 in the direction opposite to the flow direction 26 of the oxidant gas, the cooling medium 9 flows in from the direction in which the temperature is high, so that a larger cooling effect is obtained. You can expect it.

【0022】図4は本発明の一実施例による燃料電池の
ヘッダー2の構造を示す。上部からみた外形を示すもの
で、積層電池を積載乃至締付可能なような、強度を有す
るものである。材料は上に述べた冷却板と同様である。
ヘッダー2には図1で述べたように各種給・排管と、そ
れに対応して燃料ガス27、酸化剤ガス28及び冷却媒
体29それぞれのプレナムチャンバーが設けられてい
る。
FIG. 4 shows the structure of the header 2 of the fuel cell according to one embodiment of the present invention. The outer shape is viewed from above, and has strength such that stacked batteries can be loaded or tightened. The material is similar to the cold plate described above.
As shown in FIG. 1, the header 2 is provided with various supply / exhaust pipes and corresponding plenum chambers for the fuel gas 27, the oxidant gas 28, and the cooling medium 29.

【0023】図5(a)及び(b)は本発明の他の実施
例による冷却板を示し、図5(a)は、図2(c)と同
じく冷却媒体の流路23となる空間の平面を、図5
(b)は図5(a)のC−Cでの断面を示している。冷
却板14内の冷却媒体用の流路23内に、冷却媒体を拡
散するための多孔板30を設けたものである。本実施例
によれば、流路23に流入した冷却媒体9は、多孔板3
0により冷却板内の全面に拡散するようになり、セパレ
ータ板仕切り板24、25との熱交換がより大きくな
り、アノードとカソードでの発熱を冷却する効果を大き
くすることができる。なお、多孔板30の形状や取付け
位置等については、その燃料電池の形状、大きさ、冷却
媒体9流量等により決定される。多孔板30の一端を予
め仕切り板24又は25に溶接等で固定しておけば他端
は必ずしも固定する必要はない。或いは作業可能な範囲
で、仕切り板24と25に両端部を固定することでもよ
い。
FIGS. 5 (a) and 5 (b) show a cooling plate according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 (a) is the same as that of FIG. The plane is shown in FIG.
(B) has shown the cross section in CC of Fig.5 (a). A perforated plate 30 for diffusing the cooling medium is provided in the cooling medium flow path 23 in the cooling plate 14. According to the present embodiment, the cooling medium 9 that has flowed into the flow path 23 has the porous plate 3
When it is 0, the heat is diffused to the entire surface in the cooling plate, the heat exchange with the separator plate partition plates 24 and 25 is further increased, and the effect of cooling the heat generation at the anode and the cathode can be increased. The shape and mounting position of the porous plate 30 are determined by the shape and size of the fuel cell, the flow rate of the cooling medium 9, and the like. If one end of the porous plate 30 is previously fixed to the partition plate 24 or 25 by welding or the like, the other end is not necessarily fixed. Alternatively, both ends may be fixed to the partition plates 24 and 25 within a workable range.

【0024】図6も本発明の他の実施例で、図5(b)
と同じ位置での冷却板断面図を示す。冷却板14の構成
を冷却媒体用流路31を有する冷却板32としたもので
ある。前記実施例では冷却板の空間部に流入した冷却媒
体は、空間部の空気を介して冷却板を冷却することにな
り、熱伝達率が小さい為、冷却板から冷却媒体への伝熱
量は少なく、冷却効果も小さい。そこで、本実施例のよ
うに冷却板32を用いて冷却板14を構成することによ
り、前記実施例に比べて、冷却板の伝熱量が多く更に冷
却効果の大きな冷却板とすることが可能となる。
FIG. 6 is also another embodiment of the present invention, which is shown in FIG.
The cooling plate sectional drawing in the same position as is shown. The configuration of the cooling plate 14 is a cooling plate 32 having a cooling medium passage 31. In the embodiment, the cooling medium flowing into the space of the cooling plate cools the cooling plate through the air in the space, and since the heat transfer coefficient is small, the amount of heat transfer from the cooling plate to the cooling medium is small. The cooling effect is also small. Therefore, by constructing the cooling plate 14 using the cooling plate 32 as in the present embodiment, it is possible to obtain a cooling plate having a large amount of heat transfer in the cooling plate and a greater cooling effect as compared with the above-described embodiment. Become.

【0025】以上のように、本実施例によれば、燃料電
池を冷却するための冷却媒体の流路としてセパレータ板
内部のマニホルドを用いるため、外部に専用の配管群を
必要とせず、従って燃料電池全体の構造が簡単となるば
かりでなく、冷却効果を大きくすることが可能となり、
性能、寿命、信頼性に優れた燃料電池を得ることができ
る。
As described above, according to the present embodiment, since the manifold inside the separator plate is used as the flow path of the cooling medium for cooling the fuel cell, no dedicated pipe group is required outside, and therefore the fuel Not only the structure of the entire battery becomes simpler, but also the cooling effect can be increased.
It is possible to obtain a fuel cell having excellent performance, life and reliability.

【0026】図7も本発明の他の実施例を示す燃料電池
のヘッダー2の平面図である。冷却板に供給された冷却
媒体を冷却板から排出されたのち回収して、再び電池の
酸化剤ガスとして使用するようにしたものである。図7
のように冷却媒体9の排出管11を酸化剤ガスの供給管
4に接続する。冷却板を流れた冷却媒体9は、冷却板内
での熱交換により温度の高いガスとなっているため、酸
化剤ガスとして加熱する必要も無く、そのまま供給する
ことが可能となり、冷却媒体の温度を有効に利用するこ
とができる。本実施例によれば、これまで説明した実施
例の効果の他に、経済的にも優れた燃料電池を得ること
が出来る。
FIG. 7 is also a plan view of the header 2 of the fuel cell showing another embodiment of the present invention. The cooling medium supplied to the cooling plate is discharged from the cooling plate, recovered, and then used again as the oxidant gas of the battery. Figure 7
As described above, the discharge pipe 11 for the cooling medium 9 is connected to the oxidant gas supply pipe 4. Since the cooling medium 9 flowing through the cooling plate is a high temperature gas due to heat exchange in the cooling plate, it is possible to supply it as it is without the need of heating it as an oxidant gas. Can be used effectively. According to this embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiments, an economically excellent fuel cell can be obtained.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、冷却媒体用配管系を簡
素にし、従って冷却板を設けた燃料電池の構造を簡単に
することが可能となり、また、冷却性能も高くすること
ができるので、電池の性能、寿命、信頼性を向上できる
効果がある。
According to the present invention, the piping system for the cooling medium can be simplified, so that the structure of the fuel cell provided with the cooling plate can be simplified and the cooling performance can be improved. It has the effect of improving the performance, life and reliability of the battery.

【0028】また、冷却媒体として酸化剤ガスを用い
て、それを再利用することにより、発電熱効率を向上で
きるので、経済的にも効果がある。
Further, by using the oxidant gas as the cooling medium and reusing it, the heat generation efficiency of the power generation can be improved, which is economically effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の全体構造の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of the overall structure of an embodiment of the present invention.

【図2】一実施例の冷却板の、(a)は平面を、(b)
は縦断面を、(c)は内部構造を示す面である。
FIG. 2A is a plan view of a cooling plate of one embodiment, and FIG.
Is a longitudinal section and (c) is a surface showing an internal structure.

【図3】従来の燃料電池のセパレータ温度分布の例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a separator temperature distribution of a conventional fuel cell.

【図4】本発明の一実施例のヘッダー平面を示す図であ
る。
FIG. 4 is a view showing a header plane of an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例の冷却板の(a)は平面
を、(b)は断面を示す図である。
5A is a plan view and FIG. 5B is a cross section of a cooling plate according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例の冷却板の断面を示す図で
ある。
FIG. 6 is a view showing a cross section of a cooling plate according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例のヘッダーの平面を示す図
である。
FIG. 7 is a plan view of a header according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 積層燃料電池 2 ヘッダー 10 冷却媒体供給管 11 冷却媒体排出管 12 電解質板 13 セパレータ板 14 冷却板 19 冷却媒体供給用マニホルド 20 冷却媒体排出用マニホルド 30 多孔板 32 冷却板 1 Laminated Fuel Cell 2 Header 10 Cooling Medium Supply Pipe 11 Cooling Medium Discharge Pipe 12 Electrolyte Plate 13 Separator Plate 14 Cooling Plate 19 Cooling Medium Supply Manifold 20 Cooling Medium Discharging Manifold 30 Perforated Plate 32 Cooling Plate

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アノード板とカソード板がそれぞれ片面
に配設された電解質板からなる単位電池とセパレ−タ板
を交互に積層し、前記セパレ−タ板の両面にそれぞれ燃
料ガスと酸化剤ガスの流路を形成し、電解質板とセパレ
−タ板の積層体辺部に積層方向に沿って複数の透孔を穿
設し、該複数の透孔をそれぞれ前記セパレ−タ板の燃料
ガスと酸化剤ガスの流路に連通させてなる燃料電池にお
いて、内部に冷却媒体流路を設けた冷却板を前記積層体
中に複数設置し、前記冷却媒体流路の両端に各々連通さ
せて前記冷却板の前記積層体辺部に複数の透孔を穿設し
たことを特徴とする燃料電池。
1. A unit cell composed of an electrolyte plate having an anode plate and a cathode plate arranged on one side and a separator plate are alternately laminated, and a fuel gas and an oxidant gas are respectively provided on both surfaces of the separator plate. A plurality of through holes are formed along the stacking direction on the side of the laminate of the electrolyte plate and the separator plate, and the plurality of through holes are respectively used as fuel gas for the separator plate. In a fuel cell connected to a flow path of an oxidant gas, a plurality of cooling plates having a cooling medium flow path inside are installed in the laminate, and the cooling plates are connected to both ends of the cooling medium flow path to communicate with each other. A fuel cell, characterized in that a plurality of through holes are formed in the side portion of the laminate of the plate.
【請求項2】 請求項1において、辺部に燃料ガスと酸
化剤ガスと冷却媒体の供給・排出空間仕切部を設け、前
記仕切部に前記セパレータ板の透孔に夫々連通させて透
孔を有するヘッダーを前記積層体の端部又は途中に設け
たことを特徴とする燃料電池。
2. The fuel gas / oxidant gas / cooling medium supply / exhaust space partition portion according to claim 1, wherein the partition portion communicates with the through hole of the separator plate to form a through hole. A fuel cell comprising the header having the header provided at an end or in the middle of the laminate.
【請求項3】 請求項1において、前記冷却媒体流路が
有効電極面全面にわたって形成された空隙部であること
を特徴とする燃料電池。
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the cooling medium passage is a void portion formed over the entire surface of the effective electrode.
【請求項4】 請求項3において、前記空隙部に冷却媒
体の流れをさえぎるように多孔板を挿入したことを特徴
とする燃料電池。
4. The fuel cell according to claim 3, wherein a perforated plate is inserted into the void so as to block the flow of the cooling medium.
【請求項5】 請求項1において、前記冷却媒体流路が
有効電極面全面にわたって間隙を有して配設された複数
の透孔からなることを特徴とする燃料電池。
5. The fuel cell according to claim 1, wherein the cooling medium flow path is composed of a plurality of through holes which are arranged with a gap over the entire surface of the effective electrode.
【請求項6】 請求項3において、前記空隙部に板面に
沿った複数の透孔を有する板を装着したことを特徴とす
る燃料電池。
6. The fuel cell according to claim 3, wherein a plate having a plurality of through holes extending along the plate surface is mounted in the void portion.
【請求項7】 請求項1において、前記冷却媒体の流れ
方向を燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流れ方向とは逆方
向としたことを特徴とする燃料電池。
7. The fuel cell according to claim 1, wherein the flow direction of the cooling medium is opposite to the flow direction of the fuel gas or the oxidant gas.
【請求項8】 請求項1において、前記冷却媒体を前記
酸化剤ガスとし、前記積層燃料電池から排出される冷却
媒体としての前記酸化剤ガスを、酸化剤ガスの入り口側
配管内に供給することを特徴とする燃料電池。
8. The method according to claim 1, wherein the cooling medium is the oxidant gas, and the oxidant gas as a cooling medium discharged from the laminated fuel cell is supplied into an oxidant gas inlet side pipe. Is a fuel cell.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58155664A (en) * 1982-03-12 1983-09-16 Hitachi Ltd Molten-salt type fuel cell
JPS61148768A (en) * 1984-12-21 1986-07-07 Toshiba Corp Fused carbonate type fuel cell
JPS63236273A (en) * 1987-03-23 1988-10-03 Hitachi Ltd Fused carbonate type fuel cell stack
JPH01241765A (en) * 1988-03-22 1989-09-26 Fuji Electric Co Ltd Air-cooled fuel cell
JPH01281681A (en) * 1988-04-15 1989-11-13 Hitachi Ltd Stack for fuel cell

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58155664A (en) * 1982-03-12 1983-09-16 Hitachi Ltd Molten-salt type fuel cell
JPS61148768A (en) * 1984-12-21 1986-07-07 Toshiba Corp Fused carbonate type fuel cell
JPS63236273A (en) * 1987-03-23 1988-10-03 Hitachi Ltd Fused carbonate type fuel cell stack
JPH01241765A (en) * 1988-03-22 1989-09-26 Fuji Electric Co Ltd Air-cooled fuel cell
JPH01281681A (en) * 1988-04-15 1989-11-13 Hitachi Ltd Stack for fuel cell

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