JPH05174862A - 燃料電池の設置方法 - Google Patents
燃料電池の設置方法Info
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- JPH05174862A JPH05174862A JP3356521A JP35652191A JPH05174862A JP H05174862 A JPH05174862 A JP H05174862A JP 3356521 A JP3356521 A JP 3356521A JP 35652191 A JP35652191 A JP 35652191A JP H05174862 A JPH05174862 A JP H05174862A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 余剰の水分をすみやかにスタック外部へと除
去でき、燃料電池の発電性能を向上させる効果を得られ
る燃料電池の設置方法を提供する。 【構成】 陽極板と陰極板との間に固体電解質を介在さ
せた電池セルを積層した電池セルスタックと、各電池セ
ルにクロスフロー方式で酸化剤ガスと燃料ガスを供給し
てなる燃料電池において、電池セルの面方向を上下方向
に向けかつセルスタックの積層方向の面を平面に対し傾
けて設置する。
去でき、燃料電池の発電性能を向上させる効果を得られ
る燃料電池の設置方法を提供する。 【構成】 陽極板と陰極板との間に固体電解質を介在さ
せた電池セルを積層した電池セルスタックと、各電池セ
ルにクロスフロー方式で酸化剤ガスと燃料ガスを供給し
てなる燃料電池において、電池セルの面方向を上下方向
に向けかつセルスタックの積層方向の面を平面に対し傾
けて設置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質を用いた燃
料電池の設置方法に関し、特に余剰の水分をすみやかに
スタック外部へと除去できるため、燃料電池の発電性能
向上を図ることが可能となる燃料電池の設置方法に関す
る。
料電池の設置方法に関し、特に余剰の水分をすみやかに
スタック外部へと除去できるため、燃料電池の発電性能
向上を図ることが可能となる燃料電池の設置方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、一般に電解質板とその両側
に設けられたアノードおよびカソードからなる単位電
池、すなわちセルを、セパレータを介して積層してな
る。
に設けられたアノードおよびカソードからなる単位電
池、すなわちセルを、セパレータを介して積層してな
る。
【０００３】反応ガスは、燃料ガスと酸化剤ガスからな
り、セパレータのアノード側には燃料ガスが供給され、
一方、セパレータのカソード側には酸化剤ガスが供給さ
れる。このような反応ガスの供給の結果、電気化学的反
応の進行にともない電子が発生し、この電子を外部回路
に取り出すことにより、電気エネルギーを発生する。
り、セパレータのアノード側には燃料ガスが供給され、
一方、セパレータのカソード側には酸化剤ガスが供給さ
れる。このような反応ガスの供給の結果、電気化学的反
応の進行にともない電子が発生し、この電子を外部回路
に取り出すことにより、電気エネルギーを発生する。
【０００４】このようないわゆる積層型の燃料電池にお
いては、燃料ガスおよび酸化剤ガスに混入させてスタッ
ク内に導入する水分の内余剰分または発電反応により生
成した水分をすみやかにスタック外部へと除去する必要
がある。
いては、燃料ガスおよび酸化剤ガスに混入させてスタッ
ク内に導入する水分の内余剰分または発電反応により生
成した水分をすみやかにスタック外部へと除去する必要
がある。
【０００５】例えば、イオン交換膜型燃料電池では、電
解質の乾燥を防止するために、燃料ガスおよび酸化剤ガ
スに水分を加えてスタックに導入し、発電する。また、
発電反応によって酸素極側では電流に比例した水分が生
成する。また、プロトンの移動に伴う電気浸透によっ
て、水素極側から酸素極側へと水分が移動する。
解質の乾燥を防止するために、燃料ガスおよび酸化剤ガ
スに水分を加えてスタックに導入し、発電する。また、
発電反応によって酸素極側では電流に比例した水分が生
成する。また、プロトンの移動に伴う電気浸透によっ
て、水素極側から酸素極側へと水分が移動する。
【０００６】電解質には充分な水分を供給する必要があ
るが、余剰の水分は電極表面の反応サイトを塞ぐことに
なるので、速やかに取り除く必要がある。
るが、余剰の水分は電極表面の反応サイトを塞ぐことに
なるので、速やかに取り除く必要がある。
【０００７】従来、このような余剰の水分をスタック外
部へと除去する方法としては、電池セルの面方向を上下
方向に向けるとともに陽極板の案内溝を上下方向に向け
た方法（特開昭６２ー１３９２７２号公報）、セルの斜
め方向にガスを流す方法〔燃料電池と電力貯蔵システ
ム、吉沢四郎編、講談社（１９８５年）、Ｐ１３〕など
が開示されている。
部へと除去する方法としては、電池セルの面方向を上下
方向に向けるとともに陽極板の案内溝を上下方向に向け
た方法（特開昭６２ー１３９２７２号公報）、セルの斜
め方向にガスを流す方法〔燃料電池と電力貯蔵システ
ム、吉沢四郎編、講談社（１９８５年）、Ｐ１３〕など
が開示されている。
【０００８】しかしながら、これらの従来技術に示され
ている方法では、ガスの流し方としては理想的な従来の
クロスフロー構造を採用できず、また例えば前記「燃料
電池と電力貯蔵システム、吉沢四郎編、講談社（１９８
５年）、Ｐ１３」の方法では、ガスを正方形のセル全面
に均一に流すことが難しくなるなど、余剰の水分をすみ
やかに効率よくスタック外部へと除去し、かつ燃料電池
の発電性能を充分に発揮させることができなかった。
ている方法では、ガスの流し方としては理想的な従来の
クロスフロー構造を採用できず、また例えば前記「燃料
電池と電力貯蔵システム、吉沢四郎編、講談社（１９８
５年）、Ｐ１３」の方法では、ガスを正方形のセル全面
に均一に流すことが難しくなるなど、余剰の水分をすみ
やかに効率よくスタック外部へと除去し、かつ燃料電池
の発電性能を充分に発揮させることができなかった。
【０００９】さらに、クロスフロー型セルでは、セルの
両面に互いに直角方向にガスが流れる。この場合、一般
的な設置方法では、セルが水平になるようにすると、セ
ル上面に水が溜まりやすく、図１のようにセルが垂直に
なるようにすると、横方向にガスが流れる面の下部に水
分が溜まりやすい。
両面に互いに直角方向にガスが流れる。この場合、一般
的な設置方法では、セルが水平になるようにすると、セ
ル上面に水が溜まりやすく、図１のようにセルが垂直に
なるようにすると、横方向にガスが流れる面の下部に水
分が溜まりやすい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来の技術を背景になされたものであり、ガスの流し
方としては理想的な従来の方法を用いながら水捌けを良
くすることができる燃料電池の設置方法を提供すること
を目的とする。
な従来の技術を背景になされたものであり、ガスの流し
方としては理想的な従来の方法を用いながら水捌けを良
くすることができる燃料電池の設置方法を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽極板と陰極
板との間に固体電解質を介在させた電池セルを積層した
電池セルスタックと、各電池セルにクロスフロー方式で
酸化剤ガスと燃料ガスを供給してなる燃料電池におい
て、各電池セルの面方向を上下方向に向けかつセルスタ
ックの積層方向の面を平面に対し傾けて設置したことを
特徴とする燃料電池の設置方法を提供するものである。
板との間に固体電解質を介在させた電池セルを積層した
電池セルスタックと、各電池セルにクロスフロー方式で
酸化剤ガスと燃料ガスを供給してなる燃料電池におい
て、各電池セルの面方向を上下方向に向けかつセルスタ
ックの積層方向の面を平面に対し傾けて設置したことを
特徴とする燃料電池の設置方法を提供するものである。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例による燃料電池は、図１に
示すように、それぞれ複数枚の電解質板１をセパレータ
２を介して積層した積層体を形成し、両端に燃料ガスの
流入口および流出口、および酸化剤ガスの流入口および
流出口を具備するマニホールド３、４を取り付けてなる
構造を有する。
示すように、それぞれ複数枚の電解質板１をセパレータ
２を介して積層した積層体を形成し、両端に燃料ガスの
流入口および流出口、および酸化剤ガスの流入口および
流出口を具備するマニホールド３、４を取り付けてなる
構造を有する。
【００１３】このような本発明の燃料電池の電解質板と
その両側に設けられたアノードおよびカソードからなる
単位電池、すなわちセルの一例を図２に示す。セルは、
電解質層５と、その両側に形成された集電体６ａ、６ｂ
とからなっている。
その両側に設けられたアノードおよびカソードからなる
単位電池、すなわちセルの一例を図２に示す。セルは、
電解質層５と、その両側に形成された集電体６ａ、６ｂ
とからなっている。
【００１４】このような構造のクロスフロー型セルにお
いて、反応ガスの一方（例えば、燃料ガス）が集電体６
ａ側に流入し、反応ガスの他方（例えば、酸化剤ガス）
が集電体６ｂ側に流入する場合、図３に示すとおり、電
解質層５を中心に見るとその上側を燃料ガスが流通する
とともに、酸化剤ガスは下側を互いに直角方向に流通す
ることになる。このように、各電解質層５の両側には必
ず異なる反応ガスが流通する構造となっている。
いて、反応ガスの一方（例えば、燃料ガス）が集電体６
ａ側に流入し、反応ガスの他方（例えば、酸化剤ガス）
が集電体６ｂ側に流入する場合、図３に示すとおり、電
解質層５を中心に見るとその上側を燃料ガスが流通する
とともに、酸化剤ガスは下側を互いに直角方向に流通す
ることになる。このように、各電解質層５の両側には必
ず異なる反応ガスが流通する構造となっている。
【００１５】集電体６ａ、６ｂは、燃料ガスあるいは酸
化剤ガスが透過可能である必要がある。このような集電
体には、例えば一般に炭素などの多孔質体を用いるのが
好ましい。
化剤ガスが透過可能である必要がある。このような集電
体には、例えば一般に炭素などの多孔質体を用いるのが
好ましい。
【００１６】また、電解質層５の両側には、通常、電極
が形成される。この場合、電解質層の両面に電極触媒層
を形成した電極−電解質一体構造としても、また集電体
側に設けて、電極−集電体一体構造としてもよいし、も
ちろん別体としてもよい。
が形成される。この場合、電解質層の両面に電極触媒層
を形成した電極−電解質一体構造としても、また集電体
側に設けて、電極−集電体一体構造としてもよいし、も
ちろん別体としてもよい。
【００１７】燃料ガスおよび酸化剤ガスは、それぞれ集
電体６ａ、６ｂを拡散して、電解質層に達し、そこで電
気化学的反応が起こる。これは典型的にＨ2 とＯ2 の場
合、Ｈ2 はＨ+ とe - とに分離し、Ｈ+ イオンは電解質
層内を伝導してＯ2 側に達し、電解質層の表面でＨ2 ＋
（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏの反応が起こるとともに、電子
は燃料電池の端子から外部に電流として取り出される。
電体６ａ、６ｂを拡散して、電解質層に達し、そこで電
気化学的反応が起こる。これは典型的にＨ2 とＯ2 の場
合、Ｈ2 はＨ+ とe - とに分離し、Ｈ+ イオンは電解質
層内を伝導してＯ2 側に達し、電解質層の表面でＨ2 ＋
（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏの反応が起こるとともに、電子
は燃料電池の端子から外部に電流として取り出される。
【００１８】このように生成した水分や、電解質の乾燥
を防止するため、燃料ガスおよび酸化剤ガスに加えた水
分のうち、余剰となった水分は上述したとおり電極表面
の反応サイトを塞ぐことになるので、速やかに取り除く
必要がある。
を防止するため、燃料ガスおよび酸化剤ガスに加えた水
分のうち、余剰となった水分は上述したとおり電極表面
の反応サイトを塞ぐことになるので、速やかに取り除く
必要がある。
【００１９】そこで、本発明では、図４に示したよう
に、図１に示したような燃料電池のセルを垂直にしたま
ま、セルスタックの積層方向の面を平面に対しほぼ４５
°傾けて設置し、重力によりセル両面上に溜まった水分
を除去することを可能としたものである（図４参照）。
また、セルを垂直にしたまま、セルスタックの積層面方
向を平面に対し４５°傾けて設置した結果、燃料ガス、
酸化剤ガスともに斜め下向きのガス流となるため、ガス
の流れも水分の除去を助け、効果が大きくなる。
に、図１に示したような燃料電池のセルを垂直にしたま
ま、セルスタックの積層方向の面を平面に対しほぼ４５
°傾けて設置し、重力によりセル両面上に溜まった水分
を除去することを可能としたものである（図４参照）。
また、セルを垂直にしたまま、セルスタックの積層面方
向を平面に対し４５°傾けて設置した結果、燃料ガス、
酸化剤ガスともに斜め下向きのガス流となるため、ガス
の流れも水分の除去を助け、効果が大きくなる。
【００２０】上記の方法により、ガスの流し方としては
理想的な従来のクロスフロー構造を採用したまま、セル
の両面とも水捌けを良くして余剰の水分をすみやかに効
率よくスタック外部へと除去する、すなわち電極の水に
よる閉塞を防ぐことができるため、燃料電池の発電性能
を充分に発揮させることができるようになった。
理想的な従来のクロスフロー構造を採用したまま、セル
の両面とも水捌けを良くして余剰の水分をすみやかに効
率よくスタック外部へと除去する、すなわち電極の水に
よる閉塞を防ぐことができるため、燃料電池の発電性能
を充分に発揮させることができるようになった。
【００２１】以上本発明を添付図面を参照した説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく、種々の形
式の積層型燃料電池に適応が可能である。また、実施例
では、セルスタックの積層方向の面を平面に対しほぼ４
５°となしたが、これに限定されるものではなく、１５
〜７５°の範囲を適用することができる。
きたが、本発明はこれに限定されることなく、種々の形
式の積層型燃料電池に適応が可能である。また、実施例
では、セルスタックの積層方向の面を平面に対しほぼ４
５°となしたが、これに限定されるものではなく、１５
〜７５°の範囲を適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上に詳述したとおり、本発明において
は、セルを垂直にしたままスタックを例えばほぼ４５°
傾けることにより、セル上に溜まった水分を重力とガス
流の相乗効果によって除去することができるため、ガス
の流し方としては理想的な従来の方法を用いながら水捌
けを良くすることができる。すなわち、両面とも水捌け
が良くなり電極の水による閉塞を防ぐ効果を有するため
発電性能を向上し得る。
は、セルを垂直にしたままスタックを例えばほぼ４５°
傾けることにより、セル上に溜まった水分を重力とガス
流の相乗効果によって除去することができるため、ガス
の流し方としては理想的な従来の方法を用いながら水捌
けを良くすることができる。すなわち、両面とも水捌け
が良くなり電極の水による閉塞を防ぐ効果を有するため
発電性能を向上し得る。
【図１】本発明の一実施例による燃料電池の全体の構成
を示す部分分解斜視図である。
を示す部分分解斜視図である。
【図２】本発明の燃料電池のセルの構成を示す概略図で
ある。
ある。
【図３】本発明のクロスフロー型セル上における反応ガ
ス流路を示した概略図である。
ス流路を示した概略図である。
【図４】本発明の燃料電池の設置方法を示した概略図で
ある。
ある。
１ 電解質板 ２ セパレータ ３、４ マニホールド ５ 電解質層 ６ａ、６ｂ 集電体
Claims (3)
- 【請求項１】 陽極板と陰極板との間に固体電解質を介
在させた電池セルを積層した電池セルスタックと、各電
池セルにクロスフロー方式で酸化剤ガスと燃料ガスを供
給してなる燃料電池において、各電池セルの面方向を上
下方向に向けかつセルスタックの積層方向の面を平面に
対し傾けて設置したことを特徴とする燃料電池の設置方
法。 - 【請求項２】 固体電解質が高分子固体電解質である請
求項１記載の燃料電池の設置方法。 - 【請求項３】 セルスタックの積層面方向の平面に対す
る傾きが４５°である請求項１記載の燃料電池の設置方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35652191A JP3454837B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 燃料電池の設置方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35652191A JP3454837B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 燃料電池の設置方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05174862A true JPH05174862A (ja) | 1993-07-13 |
| JP3454837B2 JP3454837B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=18449439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35652191A Expired - Fee Related JP3454837B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 燃料電池の設置方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454837B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08138692A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-31 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2003081611A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Toyota Motor Corp | 積層構造の水素分離装置 |
| KR20040000569A (ko) * | 2002-06-21 | 2004-01-07 | 엘지전자 주식회사 | Ｂ화합물을 연료로 하는 연료전지의 발전기 설치구조 |
| JP2004146303A (ja) * | 2002-10-28 | 2004-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2006049224A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池ユニット |
| JP2007141553A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| WO2008069326A1 (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 移動体 |
| JP2009140937A (ja) * | 2009-02-13 | 2009-06-25 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池スタック |
| DE112008003147T5 (de) | 2007-12-11 | 2010-11-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Brennstoffzellenstapel |
| WO2022025073A1 (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 株式会社 東芝 | 燃料電池組立体 |
-
1991
- 1991-12-25 JP JP35652191A patent/JP3454837B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08138692A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-31 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
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| JP4549617B2 (ja) * | 2002-10-28 | 2010-09-22 | パナソニック株式会社 | 燃料電池 |
| JP2004146303A (ja) * | 2002-10-28 | 2004-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池 |
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| WO2008069326A1 (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 移動体 |
| US8016062B2 (en) | 2006-12-05 | 2011-09-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Moving body |
| DE112008003147T5 (de) | 2007-12-11 | 2010-11-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Brennstoffzellenstapel |
| US8470490B2 (en) | 2007-12-11 | 2013-06-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| JP2009140937A (ja) * | 2009-02-13 | 2009-06-25 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池スタック |
| WO2022025073A1 (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 株式会社 東芝 | 燃料電池組立体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3454837B2 (ja) | 2003-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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