JPH05166522A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH05166522A JPH05166522A JP3326241A JP32624191A JPH05166522A JP H05166522 A JPH05166522 A JP H05166522A JP 3326241 A JP3326241 A JP 3326241A JP 32624191 A JP32624191 A JP 32624191A JP H05166522 A JPH05166522 A JP H05166522A
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- battery
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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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電解質量の過不足により性能の悪化した燃料
電池において、電解質の補給または除去を容易に行なう
ことができる燃料電池を提供する。 【構成】 電池本体を両端面から、電解質を含んだウイ
ックおよび含浸用電極で挾み込んだ構造であり、両端の
電極間に電圧を印加することにより生じる電気浸透効果
（または電気泳動効果、毛管浸透力）を利用して電解質
を補給（除去）する。 【効果】 電池性能を長時間にわたり保つことができ、
経済的効果がある。特に積層型電池では、作業性と経済
性の向上に極めて有効である。
電池において、電解質の補給または除去を容易に行なう
ことができる燃料電池を提供する。 【構成】 電池本体を両端面から、電解質を含んだウイ
ックおよび含浸用電極で挾み込んだ構造であり、両端の
電極間に電圧を印加することにより生じる電気浸透効果
（または電気泳動効果、毛管浸透力）を利用して電解質
を補給（除去）する。 【効果】 電池性能を長時間にわたり保つことができ、
経済的効果がある。特に積層型電池では、作業性と経済
性の向上に極めて有効である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に係り、その
構造を改善して、電解質の補給または除去量を制御でき
る燃料電池に関する。
構造を改善して、電解質の補給または除去量を制御でき
る燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池への電解質の補給または
貯蔵に関してはつぎのような公知例がある。（１）電池
内部に設けた穴や他のスペースに電解質を過剰に貯蔵し
ておき電池運転中の電解質量の減少に応じて電池内部に
電解質をしみこませる構造（特開平１−８９１５０号公
報、特開平１−２９３０８号公報）、（２）単電池にお
いて電解質層の横方向に電解質補給用のパイプを接続し
て液を流し込む構造（特開昭６２−１５４５７３号公
報）、（３）電池の積層方向に貫通口を開けておきその
穴に外部から電解質を流し込む構造（特開昭６３−２４
１８６８号公報）、（４）電解質板をセル外部まで延長
してセルと電解質板を共用する半電池を設けそれらの間
に電解をかけて電池本体側の半電池の逆反応を生じさせ
て電解液を流し込んだり取り除いたりする構造（特開平
１−１３４８６８号公報）等である。
貯蔵に関してはつぎのような公知例がある。（１）電池
内部に設けた穴や他のスペースに電解質を過剰に貯蔵し
ておき電池運転中の電解質量の減少に応じて電池内部に
電解質をしみこませる構造（特開平１−８９１５０号公
報、特開平１−２９３０８号公報）、（２）単電池にお
いて電解質層の横方向に電解質補給用のパイプを接続し
て液を流し込む構造（特開昭６２−１５４５７３号公
報）、（３）電池の積層方向に貫通口を開けておきその
穴に外部から電解質を流し込む構造（特開昭６３−２４
１８６８号公報）、（４）電解質板をセル外部まで延長
してセルと電解質板を共用する半電池を設けそれらの間
に電解をかけて電池本体側の半電池の逆反応を生じさせ
て電解液を流し込んだり取り除いたりする構造（特開平
１−１３４８６８号公報）等である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来技術
（１）は電池内に補給する電解質の量や補給に要する運
転時間について配慮がなされておらず、電解質補給工程
を管理できない問題点があった。また（２）は、単位電
池の厚みが薄く、実電池においては多数の単位電池を積
層することを考慮すると、個々の電池の電解質層に補給
パイプを造ることは容易でない。
（１）は電池内に補給する電解質の量や補給に要する運
転時間について配慮がなされておらず、電解質補給工程
を管理できない問題点があった。また（２）は、単位電
池の厚みが薄く、実電池においては多数の単位電池を積
層することを考慮すると、個々の電池の電解質層に補給
パイプを造ることは容易でない。
【０００４】さらに、従来技術（３）は、貫通口を通し
て電解質を流し込んだ各単位電池が電解質によって液短
絡することについて考慮されていない。積層電池におい
て電位の異なるセル間で液短絡が生じると、電解質が一
方の単位電池へ泳動してしまうために電池特性を悪化さ
せる危険性がある。また、（４）は、電解質補強用の半
電池において電池本体側の反応の逆反応を起こさせて電
解質の補給を行なおうとするものであるが、逆反応は容
易には進行しない。
て電解質を流し込んだ各単位電池が電解質によって液短
絡することについて考慮されていない。積層電池におい
て電位の異なるセル間で液短絡が生じると、電解質が一
方の単位電池へ泳動してしまうために電池特性を悪化さ
せる危険性がある。また、（４）は、電解質補強用の半
電池において電池本体側の反応の逆反応を起こさせて電
解質の補給を行なおうとするものであるが、逆反応は容
易には進行しない。
【０００５】本発明の目的は、電池内部の電解質の量に
過不足が生じて内部抵抗が高くなった燃料電池および電
極性能が悪化した燃料電池において、電解質の補給また
は除去を容易に行なうことのできる構造を確立すること
にある。また、他の目的は、上記方法を用いて実電池に
対応した積層型の電池において、その積層電池の任意の
部位に、任意量の電解質の補給あるいは除去を可能にす
ることにある。
過不足が生じて内部抵抗が高くなった燃料電池および電
極性能が悪化した燃料電池において、電解質の補給また
は除去を容易に行なうことのできる構造を確立すること
にある。また、他の目的は、上記方法を用いて実電池に
対応した積層型の電池において、その積層電池の任意の
部位に、任意量の電解質の補給あるいは除去を可能にす
ることにある。
【０００６】以上の目的を達成するためには、電池本体
に補給専用の治具を装着する必要があるが、実電池にお
いては連続運転中に補給できる構造が望ましい。そこで
本発明では、補給用の治具を装着したままで連続運転が
可能な構造をも考慮する。
に補給専用の治具を装着する必要があるが、実電池にお
いては連続運転中に補給できる構造が望ましい。そこで
本発明では、補給用の治具を装着したままで連続運転が
可能な構造をも考慮する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の燃料電池の構成は、電解質保持層を取巻く１
対のガス拡散性多孔質電極と、ガス供給路と、それらの
集電端板とからなる燃料電池において、該燃料電池本体
の（１）両端面を、電解質保持層とのイオン導電性を保
った電解質を含んだ１対の補給用ウイックおよび補給用
電極で挾み込みその補給用電極間に電位を印加すること
により、（２）両端面を、電解質保持層とのイオン導電
性を保った電解質を含んだ１対の補給用ウイックで挾み
込み、かつ両端のウイックに含まれる電解質量に差異を
つけるか、またはウイックと電解質保持層の細孔分布に
差異をつけることにより、（３）電解質保持層とイオン
導電性をもって連結された電解質補給用の多孔質電極を
備えた反電池または、電池本体とは別の１対の多孔質電
極を備えた電池と電池本体との間に２次的回路を設け、
その２次的回路を用いて、上記燃料電池における電解質
を補給あるいは除去できるようにしたことである。
の本発明の燃料電池の構成は、電解質保持層を取巻く１
対のガス拡散性多孔質電極と、ガス供給路と、それらの
集電端板とからなる燃料電池において、該燃料電池本体
の（１）両端面を、電解質保持層とのイオン導電性を保
った電解質を含んだ１対の補給用ウイックおよび補給用
電極で挾み込みその補給用電極間に電位を印加すること
により、（２）両端面を、電解質保持層とのイオン導電
性を保った電解質を含んだ１対の補給用ウイックで挾み
込み、かつ両端のウイックに含まれる電解質量に差異を
つけるか、またはウイックと電解質保持層の細孔分布に
差異をつけることにより、（３）電解質保持層とイオン
導電性をもって連結された電解質補給用の多孔質電極を
備えた反電池または、電池本体とは別の１対の多孔質電
極を備えた電池と電池本体との間に２次的回路を設け、
その２次的回路を用いて、上記燃料電池における電解質
を補給あるいは除去できるようにしたことである。
【０００８】
【作用】燃料電池本体の両側面を１対の電解質を含んだ
補給用ウイックおよび補給用電極にて挾み込んだ構造に
おいて、両端の電極間に電位を印加すると電解質の誘電
率、粘度、界面動電位等に応じて電気浸透が生じる。電
気浸透速度がヒュッケルの式で近似できるとすれば、電
解質の移動速度は、印加する電位に比例することにな
る。したがって、印加電圧や印加時間を制御することに
よって、補給または除去する電解質量を調整することが
できる。
補給用ウイックおよび補給用電極にて挾み込んだ構造に
おいて、両端の電極間に電位を印加すると電解質の誘電
率、粘度、界面動電位等に応じて電気浸透が生じる。電
気浸透速度がヒュッケルの式で近似できるとすれば、電
解質の移動速度は、印加する電位に比例することにな
る。したがって、印加電圧や印加時間を制御することに
よって、補給または除去する電解質量を調整することが
できる。
【０００９】また、燃料電池本体の両側面を１対の電解
質を含んだ補給用ウイックにて挾み込んだ構造におい
て、両端のウイックに含まれる電解質量や細孔径に差異
をつけることで、一方のウイックから他方のウイック方
向へ毛管浸透力が生じる。これにより、電解質を補給あ
るいは除去する作業が期待できる。運転中の燃料電池へ
の電解質補給に関しては、単位電池を並列型に積層する
等の特殊な構造を採用することにより可能となる。
質を含んだ補給用ウイックにて挾み込んだ構造におい
て、両端のウイックに含まれる電解質量や細孔径に差異
をつけることで、一方のウイックから他方のウイック方
向へ毛管浸透力が生じる。これにより、電解質を補給あ
るいは除去する作業が期待できる。運転中の燃料電池へ
の電解質補給に関しては、単位電池を並列型に積層する
等の特殊な構造を採用することにより可能となる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例を図１〜図８を用いて説
明する。 〔実施例１〕図１は実施例１の燃料電池の断面略示図で
ある。図１において、１はアノ−ドセパレータ（集電
板）、２はカソードセパレータ（集電板）、３は電解質
保持層４はアノ−ドガス供給路、５はカソードガス供給
路、６はアノ−ド、７はカソード、８は電池本体（単位
電池）、９は補給用ウイック、１０は補給用電極である
明する。 〔実施例１〕図１は実施例１の燃料電池の断面略示図で
ある。図１において、１はアノ−ドセパレータ（集電
板）、２はカソードセパレータ（集電板）、３は電解質
保持層４はアノ−ドガス供給路、５はカソードガス供給
路、６はアノ−ド、７はカソード、８は電池本体（単位
電池）、９は補給用ウイック、１０は補給用電極である
【００１１】電解質保持層３を挾んでなる１対のアノ−
ドセパレータ１およびカソードセパレータ２の単位電池
において電解質を補給するための構造を示す。ただし電
極に反応ガスを供給するマニホールドは省略してある。
単位電池８の両端面を、電解質保持層３とイオン導電性
を保ち、電解質を含んでなる１対の補給用ウイック９お
よび補給用電極１０で挾み込んだ構造を有する。
ドセパレータ１およびカソードセパレータ２の単位電池
において電解質を補給するための構造を示す。ただし電
極に反応ガスを供給するマニホールドは省略してある。
単位電池８の両端面を、電解質保持層３とイオン導電性
を保ち、電解質を含んでなる１対の補給用ウイック９お
よび補給用電極１０で挾み込んだ構造を有する。
【００１２】上記補給用電極１０間に電位を印加するこ
とにより、電気浸透現象を生じさせウイック９から単位
セルへ電解質を輸送して補給を行なったり、あるいは電
解質を電池内部から取り除くことができる。
とにより、電気浸透現象を生じさせウイック９から単位
セルへ電解質を輸送して補給を行なったり、あるいは電
解質を電池内部から取り除くことができる。
【００１３】一般に電気浸透速度は、以下に示すヒュッ
ケルの式に従うことが判っている。ｖ＝２ζεχ／３η
ここで、ｖは浸透速度、ζはゼータ電位、εは誘電
率、χは電位勾配、ηは電解質の粘度を示す。いま、電
解質保持板のサイズが１０ｃｍ×１０ｃｍの１００ｃｍ
2級の電池を用いてウイック間に３ｖの電位を印加した
とすると、生じる電気浸透速度はおおよそｖ≒０．８ｃ
ｍ／ｈとなる（計算に用いた物性値は、ζ＝０．２５
ｖ、ε＝２００×８．８５４Ｅ−１２Ｆ／ｍ、χ＝３０
ｖ／ｍ、η＝４ｍＮｓ／ｍ2とした）。したがって、上
記電池では、１３時間程度の電気浸透を行なえば、電池
内部の電解質の総量を浸透させることができる計算にな
る。
ケルの式に従うことが判っている。ｖ＝２ζεχ／３η
ここで、ｖは浸透速度、ζはゼータ電位、εは誘電
率、χは電位勾配、ηは電解質の粘度を示す。いま、電
解質保持板のサイズが１０ｃｍ×１０ｃｍの１００ｃｍ
2級の電池を用いてウイック間に３ｖの電位を印加した
とすると、生じる電気浸透速度はおおよそｖ≒０．８ｃ
ｍ／ｈとなる（計算に用いた物性値は、ζ＝０．２５
ｖ、ε＝２００×８．８５４Ｅ−１２Ｆ／ｍ、χ＝３０
ｖ／ｍ、η＝４ｍＮｓ／ｍ2とした）。したがって、上
記電池では、１３時間程度の電気浸透を行なえば、電池
内部の電解質の総量を浸透させることができる計算にな
る。
【００１４】〔実施例２〕図２は実施例２の燃料電池の
断面略示図である。図２において、１０´は短絡板であ
る。その他の符号は図１と同様である。図１における片
方の端面に配置した補給用ウイック９および補給用電極
１０がなく、短絡板１０´とアノ−ドおよびカソードセ
パレータ（１、２）間を短絡させた構造を有する。図２
は図１よりも簡便な構造であるが電気浸透を可能にした
ものである。
断面略示図である。図２において、１０´は短絡板であ
る。その他の符号は図１と同様である。図１における片
方の端面に配置した補給用ウイック９および補給用電極
１０がなく、短絡板１０´とアノ−ドおよびカソードセ
パレータ（１、２）間を短絡させた構造を有する。図２
は図１よりも簡便な構造であるが電気浸透を可能にした
ものである。
【００１５】〔実施例３〕図３は実施例３の燃料電池の
断面略示図である。図３における符号は図１と同様であ
る。図３は単位電池の両端面を電解質保持層３とイオン
導電性を保ち、電解質を含んでなる１対の補給用ウイッ
ク９で挾み込んだ構造を有する。ここで、（１）両端の
ウイック９の細孔分布に差異をつけることにより、電解
質を含ませた一方のウイックから他方のウイックへ毛管
浸透を生じさせ、電解質を補給することができる。ある
いは（２）ウイック９と電解質保持層３の細孔分布およ
び保持させる電解質量に差異をつけることにより、単位
セルへの電解質補給、あるいは除去を行なうことができ
る。
断面略示図である。図３における符号は図１と同様であ
る。図３は単位電池の両端面を電解質保持層３とイオン
導電性を保ち、電解質を含んでなる１対の補給用ウイッ
ク９で挾み込んだ構造を有する。ここで、（１）両端の
ウイック９の細孔分布に差異をつけることにより、電解
質を含ませた一方のウイックから他方のウイックへ毛管
浸透を生じさせ、電解質を補給することができる。ある
いは（２）ウイック９と電解質保持層３の細孔分布およ
び保持させる電解質量に差異をつけることにより、単位
セルへの電解質補給、あるいは除去を行なうことができ
る。
【００１６】〔実施例４〕図４は実施例４の燃料電池の
断面略示図である。図４において、１１は補給用外部負
荷、１２は補給用電池、１３は補給用アノ−ドガス供給
路、１４は補給用カソードガス供給路、１５は補給用ア
ノ−ド、１６は補給用カソード、１７は補給用負荷選択
スイッチである。その他の符号は図１と同様である。
断面略示図である。図４において、１１は補給用外部負
荷、１２は補給用電池、１３は補給用アノ−ドガス供給
路、１４は補給用カソードガス供給路、１５は補給用ア
ノ−ド、１６は補給用カソード、１７は補給用負荷選択
スイッチである。その他の符号は図１と同様である。
【００１７】図４は電解質保持層３を１対のガス拡散性
多孔質電極とその集電端板にて挾み込んでなる燃料電池
本体に、電解質保持層とイオン導電性をもって連結され
た電解質補給のための１対のガス拡散性多孔質電極を備
えた電池に付設したものである。本実施例においては、
電池本体と電解質補給用の電池間に電池本体での発電と
は異なる２次的回路を設け、その２次的回路内での電気
泳動効果を用いて電解質を補給、あるいは除去すること
を可能とした。
多孔質電極とその集電端板にて挾み込んでなる燃料電池
本体に、電解質保持層とイオン導電性をもって連結され
た電解質補給のための１対のガス拡散性多孔質電極を備
えた電池に付設したものである。本実施例においては、
電池本体と電解質補給用の電池間に電池本体での発電と
は異なる２次的回路を設け、その２次的回路内での電気
泳動効果を用いて電解質を補給、あるいは除去すること
を可能とした。
【００１８】例えば、電池本体にて電解質が不足した場
合には、補給用カソード１６と電池本体のアノ−ドセパ
レータ１間に電位を印加し電池反応を行なわせる。補給
用カソード１６においては、０．５Ｏ2＋ＣＯ2＋２ｅ→
ＣＯ3 2（陰イオン）のアノ−ド反応が進行し、一方、電
池本体のアノ−ドセパレータ１においては、Ｈ2＋２Ｃ
Ｏ3 2（陰イオン）→Ｈ2Ｏ＋２ＣＯ2＋２ｅの通常のアノ
−ド反応が進行する。これらの反応の進行に伴ってＣＯ
3 2（陰イオン）よりも電気泳動しやすい陽イオン（Ｌ
ｉ、Ｋ等）が補給用電池から電池本体に向かって移動す
る。この効果に伴って電解質自体も移動して補給がなさ
れる。
合には、補給用カソード１６と電池本体のアノ−ドセパ
レータ１間に電位を印加し電池反応を行なわせる。補給
用カソード１６においては、０．５Ｏ2＋ＣＯ2＋２ｅ→
ＣＯ3 2（陰イオン）のアノ−ド反応が進行し、一方、電
池本体のアノ−ドセパレータ１においては、Ｈ2＋２Ｃ
Ｏ3 2（陰イオン）→Ｈ2Ｏ＋２ＣＯ2＋２ｅの通常のアノ
−ド反応が進行する。これらの反応の進行に伴ってＣＯ
3 2（陰イオン）よりも電気泳動しやすい陽イオン（Ｌ
ｉ、Ｋ等）が補給用電池から電池本体に向かって移動す
る。この効果に伴って電解質自体も移動して補給がなさ
れる。
【００１９】一方、電池本体で電解質が過剰になった場
合には、補給用アノ−ド１５と電池本体のカソードセパ
レータ２間に電位を印加し、電池反応を行なわせる。そ
の結果、上記の補給時とは逆の反応が進行し、電池本体
から補給用電池に向かって陽イオンが電気泳動する。こ
の効果に伴って電解質自体も移動し、電池本体から過剰
の電解質を取り除くことができる。
合には、補給用アノ−ド１５と電池本体のカソードセパ
レータ２間に電位を印加し、電池反応を行なわせる。そ
の結果、上記の補給時とは逆の反応が進行し、電池本体
から補給用電池に向かって陽イオンが電気泳動する。こ
の効果に伴って電解質自体も移動し、電池本体から過剰
の電解質を取り除くことができる。
【００２０】〔実施例５〕図５は実施例５の燃料電池の
断面略示図である。図５の符号は図４と同様である。補
給用電池を電池本体の両端面に付設した構成である。電
解質の補給および除去の原理は図４の方法と同一である
が、本実施例においては、両端面の電極間に電位を印加
するようにした点で実施例４と異なる。
断面略示図である。図５の符号は図４と同様である。補
給用電池を電池本体の両端面に付設した構成である。電
解質の補給および除去の原理は図４の方法と同一である
が、本実施例においては、両端面の電極間に電位を印加
するようにした点で実施例４と異なる。
【００２１】〔実施例６〕図６は実施例６の燃料電池の
断面略示図である。図６において、１８は積層電池、１
９は電解質溜めであり、その他の符号は図１と同様であ
る。実施例６は積層型電池における電解質補給法であ
り、補給の原理は実施例１と同様の電気浸透現象を応用
している。
断面略示図である。図６において、１８は積層電池、１
９は電解質溜めであり、その他の符号は図１と同様であ
る。実施例６は積層型電池における電解質補給法であ
り、補給の原理は実施例１と同様の電気浸透現象を応用
している。
【００２２】単位電池を複数個直列に積層した燃料電池
の積層隊（積層電池１８）において電解質の補給を要す
る複数の単位電池の側面に、実施例１と同様に電解質保
持層とイオン導電性を保った補給用ウイックおよび補給
用電極を装着したものであるまた、ウイックに保持させ
る電解質量の調製を行なうために、電解質溜め１９を具
備している。実施例１と同様に補給用電極間に電位を印
加することによって生じる電気浸透現象を用いて電解質
の補給を行なうものである。
の積層隊（積層電池１８）において電解質の補給を要す
る複数の単位電池の側面に、実施例１と同様に電解質保
持層とイオン導電性を保った補給用ウイックおよび補給
用電極を装着したものであるまた、ウイックに保持させ
る電解質量の調製を行なうために、電解質溜め１９を具
備している。実施例１と同様に補給用電極間に電位を印
加することによって生じる電気浸透現象を用いて電解質
の補給を行なうものである。
【００２３】〔実施例７〕図７は実施例７の燃料電池の
断面略示図である。図７の符号は４図および図６と同様
である。本実施例は積層型電池における電解質補給法で
ある。補給の原理は実施例４と同様の電気泳動現象を応
用している。単位電池を複数個直列に積層した燃料電池
の積層体（積層電池１８）において電解質の補給を要す
る複数の単位電池の両側面に、電解質保持層とイオン導
電性をもって連結された電解質補給用の１対のガス拡散
性多孔質電極を備えた補給用電池１２で挾み込んだ構造
を有する。この補給用電池１２に電位を印加して実施例
４と同様の電気泳動効果を生じさせ、電解質の補給を行
なうものである。
断面略示図である。図７の符号は４図および図６と同様
である。本実施例は積層型電池における電解質補給法で
ある。補給の原理は実施例４と同様の電気泳動現象を応
用している。単位電池を複数個直列に積層した燃料電池
の積層体（積層電池１８）において電解質の補給を要す
る複数の単位電池の両側面に、電解質保持層とイオン導
電性をもって連結された電解質補給用の１対のガス拡散
性多孔質電極を備えた補給用電池１２で挾み込んだ構造
を有する。この補給用電池１２に電位を印加して実施例
４と同様の電気泳動効果を生じさせ、電解質の補給を行
なうものである。
【００２４】〔実施例８〕図８は実施例８の燃料電池の
断面略示図である。図８において、２０は並列型積層電
池、２１は電池負荷、２２は並列短絡用端子（カソー
ド）、２３は並列短絡用端子（アノ−ド）である。その
他の符号は図１〜図７と同様である。
断面略示図である。図８において、２０は並列型積層電
池、２１は電池負荷、２２は並列短絡用端子（カソー
ド）、２３は並列短絡用端子（アノ−ド）である。その
他の符号は図１〜図７と同様である。
【００２５】上記の実施例１〜７は運転中の電池におい
て電解質の補給あるいは除去が必要になった場合、電池
運転を一旦停止してから補給用の治具を装着し、補給あ
るいは除去の操作を行ない、その後に治具を取外すこと
が必要である。つまり、電池を運転しながらは実施する
ことはできなかった。本実施例は、この問題を解決する
ために単位電池を並列型に積層する特殊な構造を有して
いる。
て電解質の補給あるいは除去が必要になった場合、電池
運転を一旦停止してから補給用の治具を装着し、補給あ
るいは除去の操作を行ない、その後に治具を取外すこと
が必要である。つまり、電池を運転しながらは実施する
ことはできなかった。本実施例は、この問題を解決する
ために単位電池を並列型に積層する特殊な構造を有して
いる。
【００２６】電解質保持層３を挾んでなる１対のアノ−
ドセパレータ１およびカソードセパレータ２単位電池と
したブロックを複数個積層してある。この並列型積層電
池２０において、電解質の補給を要する複数の単位電池
の片方の側面に、電解質保持層とイオン導電性を持って
連結された電解質補給のためのガス拡散性多孔質電極を
備えた補給用電池１２を装着した構造を有する。
ドセパレータ１およびカソードセパレータ２単位電池と
したブロックを複数個積層してある。この並列型積層電
池２０において、電解質の補給を要する複数の単位電池
の片方の側面に、電解質保持層とイオン導電性を持って
連結された電解質補給のためのガス拡散性多孔質電極を
備えた補給用電池１２を装着した構造を有する。
【００２７】ただし、同一極性のセパレータ同志が短絡
するように積層し、さらに直接短絡されていない同一極
性のセパレータ同志を並列短絡用端子２３にて結線して
あるこの並列型積層電池構造を用いれば、積層電池の各
単位電池における電解質保持板同志を短絡させても電池
特性を低下させる等の影響は全く生じない。
するように積層し、さらに直接短絡されていない同一極
性のセパレータ同志を並列短絡用端子２３にて結線して
あるこの並列型積層電池構造を用いれば、積層電池の各
単位電池における電解質保持板同志を短絡させても電池
特性を低下させる等の影響は全く生じない。
【００２８】したがって、上記実施例７では不可能であ
った電解質補給用ウイックを装着したままの電池運転が
行なえるようになった。ここで、電池本体にて電解質が
不足した場合には、補給用カソード１６と電池本体の並
列に短絡してあるアノ−ドセパレータ１間に電位を印加
して電池反応を行なわせることにより、実施例４と同様
の電気泳動効果を生じさせ電解質の補給を行なうことが
できる。
った電解質補給用ウイックを装着したままの電池運転が
行なえるようになった。ここで、電池本体にて電解質が
不足した場合には、補給用カソード１６と電池本体の並
列に短絡してあるアノ−ドセパレータ１間に電位を印加
して電池反応を行なわせることにより、実施例４と同様
の電気泳動効果を生じさせ電解質の補給を行なうことが
できる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、電池内部の電解質量に
過不足が生じた燃料電池において、電解質の補給または
除去を容易に行なうことができるようになり、電池性能
を長時間にわたり保つことができ、経済的効果が著し
い。並列型の積層電池においては、運転を停止せずに電
解質補給を行なう事ができ作業性と経済性の向上に大き
く貢献する。
過不足が生じた燃料電池において、電解質の補給または
除去を容易に行なうことができるようになり、電池性能
を長時間にわたり保つことができ、経済的効果が著し
い。並列型の積層電池においては、運転を停止せずに電
解質補給を行なう事ができ作業性と経済性の向上に大き
く貢献する。
【図１】本発明の実施例１の燃料電池の断面略示図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例２の燃料電池の断面略示図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例３の燃料電池の断面略示図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施例４の燃料電池の断面略示図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施例５の燃料電池の断面略示図であ
る。
る。
【図６】本発明の実施例６の積層型燃料電池の断面略示
図である。
図である。
【図７】本発明の実施例７の積層型燃料電池の断面略示
図である。
図である。
【図８】本発明の実施例８の積層型燃料電池の断面略示
図である。
図である。
１…アノ−ドセパレータ、２…カソードセパレータ、３
…電解質保持層、４…アノ−ドガス供給路、５…カソー
ドガス供給路、６…アノ−ド、７…カソード、８…電池
本体（単位電池）、９…補給用ウイック、１０…補給用
電極、１１…補給用外部負荷、１２…補給用電池、１３
…補給用アノ−ドガス供給路、１４…補給用カソードガ
ス供給路、１５…補給用アノ−ド、１６…補給用カソー
ド、１７…補給用負荷選択スイッチ、１８…積層電池、
１９…電解質溜め、２０…並列型積層電池、２１…電池
負荷、２２…並列短絡用カソード電池、２３…並列短絡
用アノ−ド電池。
…電解質保持層、４…アノ−ドガス供給路、５…カソー
ドガス供給路、６…アノ−ド、７…カソード、８…電池
本体（単位電池）、９…補給用ウイック、１０…補給用
電極、１１…補給用外部負荷、１２…補給用電池、１３
…補給用アノ−ドガス供給路、１４…補給用カソードガ
ス供給路、１５…補給用アノ−ド、１６…補給用カソー
ド、１７…補給用負荷選択スイッチ、１８…積層電池、
１９…電解質溜め、２０…並列型積層電池、２１…電池
負荷、２２…並列短絡用カソード電池、２３…並列短絡
用アノ−ド電池。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 秀夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 岩本 一男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 竹内 将人 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 西村 成興 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内
Claims (11)
- 【請求項１】 電解質保持層を取巻く１対のガス拡散性
多孔質電極と、ガス供給路と、それらの集電端板とから
なる燃料電池において、該燃料電池本体の両端面を、電
解質保持層とのイオン導電性を保った電解質を含んだ１
対の補給用ウイックおよび補給用電極で挾み込み、その
補給用電極間に電位を印加することにより、上記燃料電
池における電解質を補給あるいは除去できるようにした
ことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】 電解質保持層を取巻く１対のガス拡散性
多孔質電極と、ガス供給路と、それらの集電端板とから
なる燃料電池において、該燃料電池本体の一方の端面
に、電解質保持層とのイオン導電性を保った電解質を含
んだ補給用ウイックおよび補給用電極を装着し、他方の
端面に多孔質電極同志を短絡させた短絡板を装着し、こ
の両者間に電位を印加することにより、上記燃料電池に
おける電解質を補給あるいは除去できるようにしたこと
を特徴とする燃料電池。 - 【請求項３】 電解質保持層を取巻く１対のガス拡散性
多孔質電極と、ガス供給路と、それらの集電端板とから
なる燃料電池において、該燃料電池本体の両端面を、電
解質保持層とのイオン導電性を保った電解質を含んだ１
対の補給用ウイックで挾み込み、かつ両端のウイックに
含まれる電解質量に差異をつけるか、またはウイックと
電解質保持層の細孔分布に差異をつけることにより、上
記燃料電池における電解質を補給あるいは除去できるよ
うにしたことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項４】 電解質保持層を取巻く１対のガス拡散性
多孔質電極と、ガス供給路と、それらの集電端板とから
なる燃料電池において、電解質保持層とイオン導電性を
もって連結された電解質補給用の多孔質電極を備えた半
電池または、電池本体とは別の１対の多孔質電極を備え
た電池と電池本体との間に２次的回路を設け、その２次
的回路を用いて、上記燃料電池における電解質を補給あ
るいは除去できるようにしたことを特徴とする燃料電
池。 - 【請求項５】 請求項１記載の燃料電池を複数個直列に
積層してなる積層電池において、その積層体の１部また
は全部における両端面を、電解質保持層とのイオン導電
性を保った電解質を含んだ１対の補給用ウイックおよび
補給用電極で挾み込み、その補給用電極間に電位を印加
することにより、上記積層電池における電解質を補給あ
るいは除去できるようにしたことを特徴とする燃料電
池。 - 【請求項６】 請求項２記載の燃料電池を複数個直列に
積層してなる積層電池において、その積層体の１部また
は全部における一方の端面に、電解質保持層とのイオン
導電性を保った電解質を含んだ１対の補給用ウイックお
よび補給用電極を装着し、他方の端面に多孔質電極同志
を短絡させた短絡板を装着し、この両者間に電位を印加
することにより、上記積層電池における電解質を補給あ
るいは除去できるようにしたことを特徴とする燃料電
池。 - 【請求項７】 請求項３記載の燃料電池を複数個直列に
積層してなる積層電池において、その積層体の１部また
は全部における両端面を、電解質保持層とのイオン導電
性を保った電解質を含んだ１対の補給用ウイックおよび
補給用電極で挾み込み、かつ両端のウイックに含まれる
電解質量に差異をつけるか、またはウイックと電解質保
持層の細孔分布に差異をつけることにより、上記積層電
池における電解質を補給あるいは除去できるようにした
ことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項８】 請求項４記載の燃料電池を複数個直列に
積層してなる積層電池において、その積層体の１部また
は全部における電解質保持層とイオン導電性をもって連
結された電解質補給用の多孔質電極を備えた半電池また
は、電池本体とは別の１対の多孔質電極を備えた電池と
電池本体との間に２次的回路を設け、その２次的回路を
用いて、上記積層電池における電解質を補給あるいは除
去できるようにしたことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項９】 請求項４記載の燃料電池を複数個直列に
積層してなる積層電池において、その積層体の１部また
は全部における両端面を１対のガス拡散性多孔質電極を
備えた電解質補給用電池にて挾み込み、上記電解質補給
用電池の電極間に電位を印加することにより、上記積層
電池における電解質を補給あるいは除去できるようにし
たことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項１０】 請求項１、２、４、５、６、８または
９記載の燃料電池において、電解質の補給量あるいは除
去量を印加する電圧によって制御することができること
を特徴とする燃料電池。 - 【請求項１１】 請求項３または７記載の燃料電池にお
いて、電解質の補給量あるいは除去量を補給用ウイック
に保持される電解質量を調節することによって制御する
ことができることを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326241A JPH05166522A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326241A JPH05166522A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166522A true JPH05166522A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18185575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3326241A Pending JPH05166522A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166522A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006522434A (ja) * | 2003-01-31 | 2006-09-28 | ソシエテ ビック | 燃料電池用燃料カートリッジ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01134868A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP3326241A patent/JPH05166522A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01134868A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006522434A (ja) * | 2003-01-31 | 2006-09-28 | ソシエテ ビック | 燃料電池用燃料カートリッジ |
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