JPH05144451A - 固体高分子電解質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造 - Google Patents

固体高分子電解質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造

Info

Publication number
JPH05144451A
JPH05144451A JP3303658A JP30365891A JPH05144451A JP H05144451 A JPH05144451 A JP H05144451A JP 3303658 A JP3303658 A JP 3303658A JP 30365891 A JP30365891 A JP 30365891A JP H05144451 A JPH05144451 A JP H05144451A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction gas
cooling medium
passage
solid polymer
polymer electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3303658A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiro Sugiyama
智弘 杉山
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP3303658A priority Critical patent/JPH05144451A/ja
Publication of JPH05144451A publication Critical patent/JPH05144451A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1007Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029Heat exchange using liquids
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】電極触媒層の反応ガス透過性を阻害することな
く、固体高分子電解質膜中の水分の蒸発を防止できる反
応ガス・冷却媒体通流構造を得る。 【構成】反応ガス通路に流入する反応ガスとしての酸化
剤および燃料の少なくとも一方のガスの通流方向が、単
電池の面内温度分布の低い部分側から反応ガス通路に流
入し、面内温度分布の高い部分側から排出されるよう形
成されてなるものとする。また、ガス不透過性板が冷却
媒体通路に対してほぼ平行に形成された反応ガス通路を
備え、この反応ガス通路および冷却媒体通路に反応ガス
および冷却媒体が同一方向に互いに並行して流れるよう
形成されたものとする。さらに、ガス不透過性板が冷却
媒体通路にほぼ直交する方向に形成された反応ガス通路
を備え、冷却媒体通路が反応ガス通路の反応ガス入口側
で蜜に,反応ガス排出側で疎になるよう冷却板に分布し
て形成されたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子電解質膜
を電解液保持層とする固体高分子電解質型燃料電池スタ
ックにおいて、固体高分子電解質膜の乾燥および過度の
濡れを防ぐための反応ガスと冷却媒体の通流構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は固体高分子電解質型燃料電池の単
電池構造を示す断面図、図4は図3におけるA−A位置
の断面図、図5は固体高分子電解質型燃料電池スタック
を示す側面図である。図において、単電池10は、固体
高分子電解質膜1と、その両面に触媒層が密着するよう
電子導電性を有する多孔質電極基材に支持されたアノ−
ド電極2およびカソ−ド電極3と、この一対の電極の両
側に配され,複数の凹溝状の燃料ガス通路6および酸化
剤通路7(併せて反応ガス通路と呼ぶ)を有する一対の
ガス不透過性板4との積層体からなり、固体高分子電解
質膜1およびガス不透過性板4の面積が一対の電極2お
よび3より大きく形成され、固体高分子電解質膜1とガ
ス不透過性板4との間に電極2,3を額縁状に包囲する
するよう介装されたガスシ−ル材5により反応ガス通路
6および7内の燃料ガスおよび酸化剤ガス(併せて反応
ガスと呼ぶ)が積層面を介して外部に漏れないようガス
シ−ルされる。また、このように構成された単電池の出
力電圧は1V以下と低いので、単電池10複数層を積層
して所望の出力電圧の燃料電池スタック11が形成され
る。さらに、燃料電池は発電中に発電電力にほぼ相当す
る熱量を発電生成熱として発生し、この生成熱により燃
料電池温度が上昇するので、燃料電池スタック11には
複数層の単電池ブロック毎に冷却板12を積層し、さら
に両端に集電板13,絶縁板14,締付板15を配し、
締め付けボルト16で積層面に所定の締め付け荷重を加
えることにより燃料電池スタック11が形成される。ま
た、スタック11の冷却板内に形成された図示しない冷
却媒体通路に水,空気等の冷却媒体を通流して冷却を行
うことにより、スタック11の運転温度を通常50〜1
00°Cの温度半導電性の所定温度に保持して発電運転
が行われる。
【0003】一方固体高分子電解質膜1としては、スル
ホン酸基を持つポリスチレン系の陽イオン交換膜をカチ
オン導電性膜として使用したもの、フロロカ−ボンスル
ホン酸とポリビニリデンフロライドとの混合膜、フロロ
カ−ボンマトリックスにトリフロロエチレンをグラフト
化したもの、あるいはパ−フロロカ−ボンスルホン酸膜
(米国,デュポン社,商品名ナフィオン膜)などが知ら
れており、分子中にプロトン(水素イオン)交換基を持
ち、飽和含水することにより常温で20Ω-cm以下の比
抵抗を示し、プロトン導電性電解質として機能するとと
もに、燃料ガスと酸化剤ガスの混合を防ぐ隔膜としても
機能する。なお、飽和含水量は温度によって可逆的に変
化する。
【0004】一対の電極としてのアノ−ド電極2および
カソ−ド電極3は、触媒活物質を含む触媒層を電子導電
性を有する多孔質の電極基材で支持したものからなり、
ガス不透過性板4に並列に複数条形成された凹溝からな
る燃料ガス通路6から電極基材を透過してアノ−ドに供
給される燃料としての水素と、酸化剤通路7からカソ−
ドに供給される酸化剤としての空気中の酸素がそれぞれ
の触媒層で3相界面を形成し、アノ−ド側では水素分子
を水素イオンと電子に分解する電気化学反応(H2 =2
+ +2e)が、カソ−ド側では酸素と水素イオンと電
子から水を生成する電気化学反応(O2 /2+2H+
2e=H2 O)がそれぞれ行われ、アノ−ドからカソ−
ドに向かって外部回路を移動する電子により発電電力が
負荷に供給される。
【0005】上述のように、固体高分子電解質型燃料電
池ては、固体高分子電解質膜を飽和含水させることによ
り、膜はプロトン導電性電解質として機能するものであ
るから、固体高分子電解質型燃料電池の発電効率を高く
維持するためには固体高分子電解質膜中を飽和含水状態
に維持するとともに、固体高分子電解質型燃料電池の運
転温度を50〜100°C 程度に保持して固体高分子電
解質膜の比抵抗を低く保つ必要がある。このため、各単
電池の固体高分子電解質膜はあらかじめ飽和量の水を含
水させた状態でスタックの組立作業が行われる。ところ
が、運転温度を上記温度範囲に高めると固体高分子電解
質膜中の水分が蒸発し、飽和含水状態を維持できず固体
高分子電解質型燃料電池の発電効率が低下するという問
題が発生する。そこで、このような事態を回避するため
に、反応ガス通路に供給する反応ガスに水を添加して反
応ガス中の水蒸気濃度(水蒸気分圧)を高め、固体高分
子電解質膜からの水分の蒸発を抑えるよう構成したもの
が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】固体高分子電解質型燃
料電池において、アノ−ド電極およびカソ−ド電極は、
電極基材層を透過した反応ガスをそれぞれの触媒層中に
拡散して三相界面を形成する必要があるため、触媒層が
過度に濡れることによりガス拡散性が低下しないよう配
慮することが求められる。したがって、固体高分子電解
質型燃料電池では、固体高分子電解質膜を飽和含水状態
に維持するとともに、触媒層が過度に濡れることにより
触媒層中の細孔が水により閉塞されることを防ぐという
相反する課題を同時に解決することが求められる。
【0007】ところで、冷却板12に形成された冷却媒
体通路に冷却媒体を通流することにより規定の運転温度
を保持する固体高分子電解質型燃料電池スタック11に
おいては、冷却板の一方端から冷却媒体通路に流入した
冷却媒体が燃料電池の発電生成熱を奪って冷却媒体の温
度が上昇するため、冷却媒体の温度は冷却媒体通路の入
口側で低く,出口側で高い温度差が発生する。その結
果、冷却媒体によって冷却される各単電池10の温度も
冷却媒体の温度差の影響を受けて単電池の沿面方向に温
度差が発生する。すなわち、冷却媒体の入口側に位置す
る部分では単電池の温度が低く、冷却媒体の出口側に位
置する部分では単電池の温度が高くなる。一方、固体高
分子電解質膜1が飽和含水状態で保持する水の飽和水蒸
気圧には温度依存性があるため、固体高分子電解質膜中
の水の飽和水蒸気圧にも冷却媒体の入口側の低温部分で
低く,冷却媒体の出口側の高温部分で高い面方向の分布
が発生する。したがって、固体高分子電解質膜を飽和含
水状態に維持するためには、反応ガス通路に通流する反
応ガスの水蒸気圧と固体高分子電解質膜の飽和水蒸気圧
とが互いに平衡状態を保つよう、反応ガス中の水蒸気濃
度を単電池の面方向の温度分布に対応して調整すること
が求められる。
【0008】しかしながら、反応ガス通路6または7に
反応ガスを加湿した状態で供給する従来の反応ガス通流
構造では、単電池の面方向温度分布に対応して反応ガス
中の水蒸気濃度を調整することは困難であり、例えば固
体高分子電解質型燃料電池スタック中の複数の単電池の
平均温度において、固体高分子電解質膜中の水の水蒸気
圧と平衡するよう反応ガス中の水蒸気濃度が決められる
のが一般的である。したがって、冷却媒体の入口側に位
置して温度の低い単電池部分では、反応ガス中の水蒸気
濃度が過飽和状態となって電極触媒層が過剰に濡れ、触
媒層中の細孔が水により閉塞されて三相界面への反応ガ
スの拡散が阻害されるという問題が生じ易くなる。一
方、冷却媒体の出口側に位置して温度の高い単電池部分
では、反応ガス中の水蒸気濃度が未飽和状態となって固
体高分子電解質膜から水分が蒸発し易くなり、固体高分
子電解質膜が乾燥して比抵抗が高くなり、プロトン導電
性電解質としての機能が低下するという問題が発生し易
くなる。
【0009】この発明の目的は、電極触媒層の反応ガス
透過性を阻害することなく、固体高分子電解質膜中の水
分の蒸発を防止できる反応ガス・冷却媒体通流構造を備
えた固体高分子電解質型燃料電池を得ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、電解液保持層としての固体高分
子電解質膜と、この固体高分子電解質膜の両面に触媒層
が密着するよう配されたアノ−ド電極およびカソ−ド電
極と、その両側に配されて反応ガス通路を形成するガス
不透過性板との積層体からなる単電池が、複数層の単電
池毎に冷却媒体通路を有する冷却板を配して積層されて
なる燃料電池スタックにおいて、反応ガス通路に流入す
る反応ガスとしての酸化剤および燃料の少なくとも一方
のガスの通流方向が、単電池の面内温度分布の低い部分
側から反応ガス通路に流入し、面内温度分布の高い部分
側から排出されるよう形成されてなるものとする。
【0011】また、ガス不透過性板が冷却媒体通路に対
してほぼ平行に形成された反応ガス通路を備え、この反
応ガス通路および冷却媒体通路に反応ガスおよび冷却媒
体が同一方向に互いに並行して流れるよう形成されてな
るものとする。
【0012】さらに、ガス不透過性板が冷却媒体通路に
ほぼ直交する方向に形成された反応ガス通路を備え、冷
却媒体通路が反応ガス通路の反応ガス入口側で蜜に,反
応ガス排出側で疎になるよう冷却板に分布して形成され
てなるものとする。
【0013】
【作用】燃料電池は、前述のように反応ガスとしての酸
素と水素が反応して水を生成する電気化学反応により発
電を行うものであり、反応ガス通路を通流する反応ガス
中には反応によって生成した水が水蒸気として放出され
るため、通流過程で反応ガス中の水蒸気濃度が徐々に上
昇する。この発明はこの点に着目して構成したものであ
る。すなわち、反応ガス通路に流入する反応ガスとして
の酸化剤および燃料の少なくとも一方のガスの通流方向
が、単電池の面内温度分布の低い部分側から反応ガス通
路に流入し、面内温度分布の高い部分側から排出される
よう反応ガス通流構造を形成したことにより、各単電池
の面内温度分布の低温側では反応ガス中の水蒸気濃度が
低く,高温側では発電生成水が放出された分水蒸気濃度
が高くなり、飽和水蒸気圧が低温側で低く,高温側で高
い固体高分子電解質膜中の水分との平衡を反応ガス中に
放出される発電生成水を利用して保つことが可能にな
り、固体高分子電解質膜の乾燥によるプロトン導電性の
低下、および触媒層の過剰な濡れによる反応ガス拡散性
能の低下を併せて防止する機能が得られる。
【0014】また、ガス不透過性板が冷却媒体通路に対
してほぼ平行に形成された反応ガス通路を備え、この反
応ガス通路および冷却媒体通路に反応ガスおよび冷却媒
体が同一方向に互いに並行して流れるよう形成すれば、
反応ガス通路中を通流する反応ガス中の水蒸気濃度を反
応ガス通路の排出側に向けて高める条件を容易に満たす
ことが可能となり、反応ガス中の水蒸気濃度を単電池の
面方向の温度分布に対応して調整できるので、水蒸気圧
を平衡状態によりよく保持して固体高分子電解質膜の飽
和含水状態を保持し、かつ触媒層の過剰な濡れによる反
応ガス拡散性能の低下を防止する機能が得られる。
【0015】さらに、ガス不透過性板が冷却媒体通路に
ほぼ直交する方向に形成された反応ガス通路を備え、冷
却媒体通路を反応ガス通路の反応ガス入口側で蜜に,反
応ガス排出側で疎になるよう冷却板に分布して形成すれ
ば、冷却媒体通路の配列の仕方により、単電池の面方向
温度分布を発電生成水の放出による反応ガス中の水蒸気
濃度の変化に対応して調整することが可能になり、水蒸
気圧を平衡状態によりよく保持して固体高分子電解質膜
の飽和含水状態を保持し、かつ触媒層の過剰な濡れによ
る反応ガス拡散性能の低下を防止する機能が得られる。
【0016】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図1はこの発明の実施例になる固体高分子電解質型
燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造の要部を示す断
面図であり、従来技術と同じ構成部分には同一参照符号
を付すことにより、重複した説明を省略する。図におい
て、単電池10は、固体高分子電解質膜1を挟んでアノ
−ド電極2およびカソ−ド電極3が積層され、さらにそ
の両側にはガス不透過性板4が積層され、ガス不透過性
板4には互いに並列な複数の凹溝からなる反応ガス通路
6および7が形成され、反応ガス通路6に燃料を,反応
ガス通路7に酸化剤を図中矢印で示す方向に通流するこ
とにより発電が行われる。また、複数単電池ブロック毎
に積層された冷却板12には、反応ガス通路6および7
に並行する形で複数の冷却媒体通路12Aが形成され、
冷却媒体としての水または空気が反応ガスと同じ方向に
並行して冷却媒体通路中を流れるよう構成される。
【0017】このように構成された反応ガス・冷却媒体
通流構造を有する固体高分子電解質型燃料電池スタック
において、冷却板の一方端から冷却媒体通路12Aに流
入した冷却媒体が燃料電池の発電生成熱を奪って冷却媒
体の温度が上昇するため、冷却媒体の温度は冷却媒体通
路の入口側で低く,出口側で高い温度差が発生する。そ
の結果、冷却媒体によって冷却される各単電池10の温
度も冷却媒体の温度差の影響を受けて単電池の沿面方向
に温度差が発生する。すなわち、冷却媒体の入口側に位
置する部分は単電池の温度が低い低温側となり、冷却媒
体の排出側に位置する部分では単電池の温度が高い高温
側となる。一方、固体高分子電解質膜1が飽和含水状態
で保持する水の飽和水蒸気圧には温度依存性があるた
め、固体高分子電解質膜中の水の飽和水蒸気圧にも冷却
媒体の入口側の低温側で低く,冷却媒体出口の高温側で
高い面方向の分布が発生する。
【0018】一方、各単電池の低温側から反応ガス通路
6および7に流入した反応ガスは、反応ガス通路を通流
する過程で、発電反応によって生成した水が水蒸気とし
て反応ガス中に放出されるため、通流過程で反応ガス中
の水蒸気濃度が徐々に上昇し、面内温度分布の低温側で
は反応ガス中の水蒸気濃度が低く,高温側では発電生成
水が放出された分水蒸気濃度が高い面内分布が発生す
る。その結果、低温側で低く,高温側で高い固体高分子
電解質膜中水分の飽和蒸気圧の面内分布と、反応ガス中
の水蒸気分圧の面内分布とを互いに一致させ、平衡状態
を維持する機能を反応ガス中に放出される発電生成水を
利用して得ることが可能になり、高温部における固体高
分子電解質膜の乾燥を阻止して固体高分子電解質膜を飽
和含水状態に保持し、プロトン導電性の低下に起因する
発電性能の低下を防止できるとともに、低温部における
触媒層の過剰な濡れによる反応ガス拡散性能の低下と、
これに起因する発電性能の低下を防止することができ
る。
【0019】図2はこの発明の異なる実施例を示す要部
の断面図であり、冷却板12に複数条互いに並列に形成
された冷却媒体通路22A,22B,・・・22Y,2
2Z等22が、単電池10の反応ガス通路6または7に
対して直交する方向に形成され、かつ冷却媒体通路相互
の間隔が冷却媒体の入口側である22A,22B側で蜜
に,冷却媒体の排出側である22Y,22Z側で疎にな
るよう分布して形成された点が前述の実施例と異なって
いる。このように構成された反応ガス・冷却媒体通流構
造においては、冷却媒体通路の配列の仕方により単電池
の面方向温度分布を、発電生成水の放出による反応ガス
中の水蒸気濃度の変化に対応して調整することが可能に
なり、面内温度差による固体高分子電解質膜の飽和水蒸
気圧の分布と、発電生成水の放出により反応ガス中に生
ずる水蒸気分圧の分布とを平衡状態に保持して固体高分
子電解質膜の乾燥および触媒層の過度の濡れを阻止する
機能が得られる。
【0020】
【発明の効果】この発明は前述のように、反応ガス通路
に流入する反応ガスとしての酸化剤および燃料の少なく
とも一方のガスの通流方向が、単電池の面内温度分布の
低い部分側から反応ガス通路に流入し、面内温度分布の
高い部分側から排出されるよう反応ガス通流構造を構成
した。その結果、あらかじめ加湿した反応ガスを反応ガ
ス通路に供給して触媒層の乾燥を防止する従来の反応ガ
ス通流構造で調整が困難であった、面内温度分布に起因
する固体高分子電解質膜のの部分的乾燥および触媒層の
過度の濡れを、冷却媒体および反応ガスの相対的通流方
向を規制する簡単な構成により、反応ガス中に放出され
る発電生成水を利用して調整することが可能となり、例
えば冷却媒体の入口側に位置する低温部で低く,冷却媒
体の排出側に位置する高温側で高い固体高分子電解質膜
中水分の飽和蒸気圧の面内分布と、排出側に向けて高く
なる反応ガス中の水蒸気分圧の面内分布とを互いに一致
させ、平衡状態を維持できるので、高温部における触媒
層の乾燥を阻止して固体高分子電解質膜を飽和含水状態
に保持し、プロトン導電性の低下に起因する発電性能の
低下を防止できるとともに、低温部における触媒層の過
剰な濡れによる反応ガス拡散性能の低下と、これに起因
する発電性能の低下を防止する機能とに優れた反応ガス
・冷却媒体通流構造を備えた固体高分子電解質型燃料電
池を経済的に有利に提供することができる。
【0021】また、ガス不透過性板が冷却媒体通路に対
してほぼ平行に形成された反応ガス通路を備え、この反
応ガス通路および冷却媒体通路に反応ガスおよび冷却媒
体が同一方向に互いに並行して流れるよう形成すれば、
反応ガス通路中を通流する反応ガス中の水蒸気濃度を反
応ガス通路の排出側に向けて高める条件を容易に満たす
ことが可能となり、反応ガス中の水蒸気濃度を単電池の
面方向の温度分布に対応して調整できるので、水蒸気圧
を平衡状態によりよく保持して固体高分子電解質膜の飽
和含水状態を保持し、かつ触媒層の過剰な濡れによる反
応ガス拡散性能の低下を防止できる固体高分子電解質型
燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造を提供すること
ができる。
【0022】さらに、ガス不透過性板が冷却媒体通路に
ほぼ直交する方向に形成された反応ガス通路を備え、冷
却媒体通路が反応ガス通路の反応ガス入口側で蜜に,反
応ガス排出側で疎になるよう冷却板に分布して形成すれ
ば、冷却媒体通路の配列の仕方により、単電池の面方向
温度分布を発電生成水の放出による反応ガス中の水蒸気
濃度の変化に対応して調整することが可能になり、面内
温度差による固体高分子電解質膜の飽和水蒸気圧の分布
と、発電生成水の放出により反応ガス中に生ずる水蒸気
分圧の分布とをよりよく平衡状態に保持して固体高分子
電解質膜の乾燥および触媒層の過度の濡れを阻止できる
反応ガス・冷却媒体通流構造を備えた固体高分子電解質
型燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例になる固体高分子電解質型燃
料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造の要部を示す断面
【図2】この発明の異なる実施例を示す要部の断面図
【図3】固体高分子電解質型燃料電池の単電池構造を示
す断面図
【図4】図3におけるA−A位置の断面図
【図5】固体高分子電解質型燃料電池スタックを示す側
面図
【符号の説明】
1 固体高分子電解質膜 2 アノ−ド電極 3 カソ−ド電極 4 ガス不透過性板 6 燃料ガス通路 7 酸化剤通路 10 単電池 11 スタック 12 冷却板 12A 冷却媒体通路(反応ガス通路に平行) 22 冷却媒体通路(反応ガス通路に直交)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解液保持層としての固体高分子電解質膜
    と、この固体高分子電解質膜の両面に触媒層が密着する
    よう配されたアノ−ド電極およびカソ−ド電極と、その
    両側に配されて反応ガス通路を形成するガス不透過性板
    との積層体からなる単電池が、複数層の単電池毎に冷却
    媒体通路を有する冷却板を配して積層されてなる燃料電
    池スタックにおいて、前記反応ガス通路に流入する反応
    ガスとしての酸化剤および燃料の少なくとも一方のガス
    の通流方向が、前記単電池の面内温度分布の低い部分側
    から反応ガス通路に流入し、面内温度分布の高い部分側
    から排出されるよう形成されてなることを特徴とする固
    体高分子電解質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構
    造。
  2. 【請求項2】ガス不透過性板が冷却媒体通路に対してほ
    ぼ平行に形成された反応ガス通路を備え、この反応ガス
    通路および冷却媒体通路に反応ガスおよび冷却媒体が同
    一方向に互いに並行して流れるよう形成されてなること
    を特徴とする請求項1記載の固体高分子電解質型燃料電
    池の反応ガス・冷却媒体通流構造。
  3. 【請求項3】ガス不透過性板が冷却媒体通路にほぼ直交
    する方向に形成された反応ガス通路を備え、前記冷却媒
    体通路が前記反応ガス通路の反応ガス入口側で蜜に,反
    応ガス排出側で疎になるよう冷却板に分布して形成され
    てなることを特徴とする請求項1記載の固体高分子電解
    質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造。
JP3303658A 1991-11-20 1991-11-20 固体高分子電解質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造 Pending JPH05144451A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3303658A JPH05144451A (ja) 1991-11-20 1991-11-20 固体高分子電解質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3303658A JPH05144451A (ja) 1991-11-20 1991-11-20 固体高分子電解質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05144451A true JPH05144451A (ja) 1993-06-11

Family

ID=17923669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3303658A Pending JPH05144451A (ja) 1991-11-20 1991-11-20 固体高分子電解質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05144451A (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997024914A1 (de) * 1996-01-04 1997-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb von pem-brennstoffzellen
US6042955A (en) * 1995-05-25 2000-03-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell and method of controlling same
WO2001035476A1 (de) * 1999-11-06 2001-05-17 Daimlerchrysler Ag Elektrochemischer brennstoffzellenstapel mit polymerelektrolyten
JP2003017105A (ja) * 2001-07-04 2003-01-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の冷却装置
US6733911B2 (en) 2000-07-26 2004-05-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell
JP2006260919A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
WO2006134867A1 (ja) * 2005-06-13 2006-12-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 燃料電池
JP2007042363A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Toyota Motor Corp 燃料電池システムとその運転方法および燃料電池
JP2007066829A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP2007073192A (ja) * 2005-09-02 2007-03-22 Toyota Motor Corp 燃料電池およびそれを備えた燃料電池システム
JP2007141552A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2007141551A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6042955A (en) * 1995-05-25 2000-03-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell and method of controlling same
US6214486B1 (en) 1995-05-25 2001-04-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell and method of controlling same
WO1997024914A1 (de) * 1996-01-04 1997-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb von pem-brennstoffzellen
WO2001035476A1 (de) * 1999-11-06 2001-05-17 Daimlerchrysler Ag Elektrochemischer brennstoffzellenstapel mit polymerelektrolyten
EP1176651A3 (en) * 2000-07-26 2009-04-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell
US6733911B2 (en) 2000-07-26 2004-05-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell
JP2003017105A (ja) * 2001-07-04 2003-01-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の冷却装置
JP2006260919A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
US8778553B2 (en) 2005-03-17 2014-07-15 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell
WO2006134867A1 (ja) * 2005-06-13 2006-12-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 燃料電池
JP2007042363A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Toyota Motor Corp 燃料電池システムとその運転方法および燃料電池
JP2007073192A (ja) * 2005-09-02 2007-03-22 Toyota Motor Corp 燃料電池およびそれを備えた燃料電池システム
JP2007066829A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP2007141552A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2007141551A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
US7820315B2 (en) 2005-11-16 2010-10-26 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack having coolant passage whose lower area has larger flow resistance
JP4675757B2 (ja) * 2005-11-16 2011-04-27 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5773160A (en) Electrochemical fuel cell stack with concurrent flow of coolant and oxidant streams and countercurrent flow of fuel and oxidant streams
JP3352716B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池装置
US5922485A (en) Solid polymer electrolyte fuel cell
US20020192530A1 (en) Fuel cell that can stably generate electricity with excellent characteristics
JP2004031134A (ja) 固体高分子型セルアセンブリ
JP2002025584A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池とその加湿方法
JPH05144451A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池の反応ガス・冷却媒体通流構造
JP4632917B2 (ja) 固体高分子形燃料電池
JP3141619B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池発電装置
JP4383605B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP3448550B2 (ja) 固体高分子型燃料電池スタック
JP3111682B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池システム
JP5111714B2 (ja) 固体高分子型燃料電池構造
JP3147518B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池のセル構造
JPH05251097A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP2003282133A (ja) 燃料電池スタック
JP3149716B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP3839978B2 (ja) 固体高分子型燃料電池システム
JP3354550B2 (ja) 固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料電池スタック
JPH08111231A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JPH08111230A (ja) 固体高分子型燃料電池の運転方法
JP2000277128A (ja) 固体高分子型燃料電池
JP3258378B2 (ja) 燃料電池
JP3350260B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JPH07122280A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池