JPH0610988B2 - 積層形燃料電池の電解液補給装置 - Google Patents
積層形燃料電池の電解液補給装置Info
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- JPH0610988B2 JPH0610988B2 JP60258639A JP25863985A JPH0610988B2 JP H0610988 B2 JPH0610988 B2 JP H0610988B2 JP 60258639 A JP60258639 A JP 60258639A JP 25863985 A JP25863985 A JP 25863985A JP H0610988 B2 JPH0610988 B2 JP H0610988B2
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- Japan
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- electrolytic solution
- replenishment
- cell
- replenishing
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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
-
- 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
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、積層形燃料電池の電解液補給装置に関する
ものであり、とりわけ、燃料電池の外部からリン酸のよ
うな電解液を補給するための積層形燃料電池の電解液補
給装置に関するものである。
ものであり、とりわけ、燃料電池の外部からリン酸のよ
うな電解液を補給するための積層形燃料電池の電解液補
給装置に関するものである。
第３図は、たとえば、特開昭５８−165265号公報に示さ
れた従来の積層形燃料電池を示し、図において、電解液
を外部から補給するための電解液補給口(1)が冷却板(2)
に設けられており、電解液補給口(1)から補給した電解
液を各セルに供給するために各セパレータ板(4)のリザ
ーバ(5)に導入路(3)が通じている。(6)は非導電性、多
孔質のセルマトリツクスである。なお、図中マトリツク
ス(6)を両側から挾持する電極は省略している。また、
ここでは５セルを１ブロツクとしている。
れた従来の積層形燃料電池を示し、図において、電解液
を外部から補給するための電解液補給口(1)が冷却板(2)
に設けられており、電解液補給口(1)から補給した電解
液を各セルに供給するために各セパレータ板(4)のリザ
ーバ(5)に導入路(3)が通じている。(6)は非導電性、多
孔質のセルマトリツクスである。なお、図中マトリツク
ス(6)を両側から挾持する電極は省略している。また、
ここでは５セルを１ブロツクとしている。
以上の構成により、電解液補給口(1)から補給した電解
液は導入路(3)を通り、１ブロツクを形成する５セルの
各リザーバ(5)を満たす。次いで、電解液を保持するマ
トリツクス(6)に達する。マトリツクス(6)に電解液が満
たされて燃料電池が動作可能となる。
液は導入路(3)を通り、１ブロツクを形成する５セルの
各リザーバ(5)を満たす。次いで、電解液を保持するマ
トリツクス(6)に達する。マトリツクス(6)に電解液が満
たされて燃料電池が動作可能となる。
以上のような従来の積層形燃料電池の電解液補給装置で
は、多積層された燃料電池の各ブロツクごとに一々、ま
たは、電解液が吸収されるごとに電解液を補給しなけれ
ばならなかつた。あるいは、各ブロツクへの一々の補給
の手間を省くために電解液補給口(1)と新たに設けた電
解液タンクとを直接継ぐと、下部のセルに過大な電解液
のヘツド圧が加わり、セル部で電解液が漏れ出して燃料
電池の動作に支障をきたした。また、電解液補給後、導
入路(3)を通じ各ブロツクのセルは電解液で液絡してお
り、燃料電池の出力が漏洩電流として失われると同時
に、セパレータ板(4)が腐食損傷するなどの問題点があ
つた。
は、多積層された燃料電池の各ブロツクごとに一々、ま
たは、電解液が吸収されるごとに電解液を補給しなけれ
ばならなかつた。あるいは、各ブロツクへの一々の補給
の手間を省くために電解液補給口(1)と新たに設けた電
解液タンクとを直接継ぐと、下部のセルに過大な電解液
のヘツド圧が加わり、セル部で電解液が漏れ出して燃料
電池の動作に支障をきたした。また、電解液補給後、導
入路(3)を通じ各ブロツクのセルは電解液で液絡してお
り、燃料電池の出力が漏洩電流として失われると同時
に、セパレータ板(4)が腐食損傷するなどの問題点があ
つた。
また、電解液の導入路(3)やリザーバ(5)にガスが貯つて
いると、電解液の導入ができなかつたり非常に時間を要
するという問題点もあつた。
いると、電解液の導入ができなかつたり非常に時間を要
するという問題点もあつた。
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、多積層された燃料電池の各ブロツクへ一定の
ヘツド圧で連続的に電解液の補給を行い、電解液の漏れ
を防止するとともに、補給後の余剰の電解液を排出して
セル間の電解液による液絡損傷を防止できる積層形燃料
電池の電解液補給装置を得ることを目的とする。
たもので、多積層された燃料電池の各ブロツクへ一定の
ヘツド圧で連続的に電解液の補給を行い、電解液の漏れ
を防止するとともに、補給後の余剰の電解液を排出して
セル間の電解液による液絡損傷を防止できる積層形燃料
電池の電解液補給装置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の電解液補給装置は、燃
料電池の電解液補給口に接続した補給配管から電解液補
給バルブを通して各セルブロツクへ電解液を供給する。
各セルブロツクでの電解液補給口にはオーバフロー機構
により一定ヘツド圧以上の電解液圧がかからないように
する。補給された余剰の電解液は電解液排出用バルブを
通して下部の排出電解液タンクへ集められる。下部タン
クでは、排出電解液やオーバフローの電解液が集めら
れ、ポンプで補給配管側へ電解液を戻すようにしてい
る。
料電池の電解液補給口に接続した補給配管から電解液補
給バルブを通して各セルブロツクへ電解液を供給する。
各セルブロツクでの電解液補給口にはオーバフロー機構
により一定ヘツド圧以上の電解液圧がかからないように
する。補給された余剰の電解液は電解液排出用バルブを
通して下部の排出電解液タンクへ集められる。下部タン
クでは、排出電解液やオーバフローの電解液が集めら
れ、ポンプで補給配管側へ電解液を戻すようにしてい
る。
この発明においては、電解液タンク、電解液補給用バル
ブにより、全てのセルへ自動的に電解液の補給が行わ
れ、各セルブロツクのオーバフロー機構により電解液の
補給ヘツド圧が一定以下に保たれ、オーバフローした電
解液はポンプで電解液タンクへ戻され、補給期間中、常
に各セルブロツクに一定のヘツド圧で電解液を補給す
る。また、補給が完了したとき、電解液排出用バルブに
より、セルブロツク内のセルを短絡させる余剰の電解液
を排出する。
ブにより、全てのセルへ自動的に電解液の補給が行わ
れ、各セルブロツクのオーバフロー機構により電解液の
補給ヘツド圧が一定以下に保たれ、オーバフローした電
解液はポンプで電解液タンクへ戻され、補給期間中、常
に各セルブロツクに一定のヘツド圧で電解液を補給す
る。また、補給が完了したとき、電解液排出用バルブに
より、セルブロツク内のセルを短絡させる余剰の電解液
を排出する。
第１図，第２図はこの発明の一実施例を示し、図におい
て、冷却板(2)を含む数セルを一単位とするセルブロツ
ク(7)を複数個積層してなるセルスタツクは押え板(8)に
より上下から押圧されている。上部の押え板(8)上には
補給用電解液を溜める補給電解液タンク(9)が配置され
ている。(10)は電解液である。補給電解液タンク(9)に
は、電解液(10)を送り出す補給配管(11)が接続されてお
り、補給配管(11)の最上流部に電解液補給バルブ(12)が
設けられている。(13)はセルブロツク(7)への電解液補
給ヘツド圧を調整するヘツド圧調整容器で、ヘツド圧調
整容器(13)の一定ヘツドの電解液をオーバフローさせる
オーバフロー配管(14)は、各セルブロツク(7)の最上セ
ル位置と同じかそれ以上高位置に設けられている。(15)
は電解液補給完了後の余剰電解液を排出する電解液排出
用バルブで、排出電解液タンク(16)へ接続されている。
(17)は電解液(10)のレベルを検出するレベルスイツチで
ある。排出電解液タンク(16)には、溜つた電解液(10)を
戻し配管(19)を介して補給電解液タンク(9)へ戻すポン
プ(18)が接続されている。(20)は電解液補給口(1)の反
対側で対応するオーバフロー配管(14)より十分高い位置
に設けられたガス抜き配管で、その最上部にガス抜きバ
ルブ(21)が設けられている。
て、冷却板(2)を含む数セルを一単位とするセルブロツ
ク(7)を複数個積層してなるセルスタツクは押え板(8)に
より上下から押圧されている。上部の押え板(8)上には
補給用電解液を溜める補給電解液タンク(9)が配置され
ている。(10)は電解液である。補給電解液タンク(9)に
は、電解液(10)を送り出す補給配管(11)が接続されてお
り、補給配管(11)の最上流部に電解液補給バルブ(12)が
設けられている。(13)はセルブロツク(7)への電解液補
給ヘツド圧を調整するヘツド圧調整容器で、ヘツド圧調
整容器(13)の一定ヘツドの電解液をオーバフローさせる
オーバフロー配管(14)は、各セルブロツク(7)の最上セ
ル位置と同じかそれ以上高位置に設けられている。(15)
は電解液補給完了後の余剰電解液を排出する電解液排出
用バルブで、排出電解液タンク(16)へ接続されている。
(17)は電解液(10)のレベルを検出するレベルスイツチで
ある。排出電解液タンク(16)には、溜つた電解液(10)を
戻し配管(19)を介して補給電解液タンク(9)へ戻すポン
プ(18)が接続されている。(20)は電解液補給口(1)の反
対側で対応するオーバフロー配管(14)より十分高い位置
に設けられたガス抜き配管で、その最上部にガス抜きバ
ルブ(21)が設けられている。
その他、第３図におけると同一符号は同一部分を示して
いる。
いる。
次に動作について説明する。電解液補給を行う場合は、
電解液補給バルブ(12)とガス抜きバルブ(21)を開とし、
電解液排出用バルブ(15)を閉とする。補給する電解液(1
0)は、補給配管(11)を通りヘツド圧調整容器(13)へ入
り、電解液補給口(1)、導入路(3)を通つて１セルブロツ
ク(7)を形成する数セルのリザーバ(5)を電解液で満た
す。このとき、リザーバ(5)内のガスは、補給口(1)と反
対に設けたガス抜き配管(20)から排出され、電解液(10)
はすみやか、かつ、完全にリザーバ(5)内に導入され
る。リザーバ(5)に達した電解液(10)はマトリツクス(6)
に浸透する。この動作の間、電解液(10)は、ヘツド圧調
整容器(13)内へ次々と供給され、セルブロツク(7)内の
最上セル位置あるいはそれ以上に達するとオーバフロー
配管(14)から下部のセルブロツク(7)のヘツド調整容器
(13)へ流下する。以降は同じ動作を繰返し、セルスタツ
クの全セルブロツク(7)へ電解液(10)が導入、補給され
る。全セルブロツク(7)へ補給される電解液(10)はヘツ
ド調整容器(13)のオーバフロー配管(14)で一定ヘツド以
下に保たれるので、いかなる多積層されたセルスタツク
でも補給電解液を外部へ漏らさない。最下段のオーバフ
ロー配管(14)をオーバフローした電解液(10)は、排出電
解液タンク(16)に入る。同タンク(16)に溜つたた電解液
(10)は、レベルスイツチ(17)でポンプ(18)を制御するこ
とにより一定範囲のレベルに保たれる。ポンプ(18)で吐
出される電解液は戻し配管(19)により補給電解液タンク
(9)へ戻される。
電解液補給バルブ(12)とガス抜きバルブ(21)を開とし、
電解液排出用バルブ(15)を閉とする。補給する電解液(1
0)は、補給配管(11)を通りヘツド圧調整容器(13)へ入
り、電解液補給口(1)、導入路(3)を通つて１セルブロツ
ク(7)を形成する数セルのリザーバ(5)を電解液で満た
す。このとき、リザーバ(5)内のガスは、補給口(1)と反
対に設けたガス抜き配管(20)から排出され、電解液(10)
はすみやか、かつ、完全にリザーバ(5)内に導入され
る。リザーバ(5)に達した電解液(10)はマトリツクス(6)
に浸透する。この動作の間、電解液(10)は、ヘツド圧調
整容器(13)内へ次々と供給され、セルブロツク(7)内の
最上セル位置あるいはそれ以上に達するとオーバフロー
配管(14)から下部のセルブロツク(7)のヘツド調整容器
(13)へ流下する。以降は同じ動作を繰返し、セルスタツ
クの全セルブロツク(7)へ電解液(10)が導入、補給され
る。全セルブロツク(7)へ補給される電解液(10)はヘツ
ド調整容器(13)のオーバフロー配管(14)で一定ヘツド以
下に保たれるので、いかなる多積層されたセルスタツク
でも補給電解液を外部へ漏らさない。最下段のオーバフ
ロー配管(14)をオーバフローした電解液(10)は、排出電
解液タンク(16)に入る。同タンク(16)に溜つたた電解液
(10)は、レベルスイツチ(17)でポンプ(18)を制御するこ
とにより一定範囲のレベルに保たれる。ポンプ(18)で吐
出される電解液は戻し配管(19)により補給電解液タンク
(9)へ戻される。
なお、以上の電解液補給は、補給不要のセルブロツクの
電解液排出バルブ(15)を開いておくことにより、その他
のセルブロツクに選択的に電解液補給ができる。
電解液排出バルブ(15)を開いておくことにより、その他
のセルブロツクに選択的に電解液補給ができる。
以上のようにして、必要な電解液(10)の補給が終れば、
電解液補給バルブ(12)を閉じると同時に、電解液排出用
バルブ(15)を開くと、余分の電解液(10)は自重により排
出電解液タンク(16)に流下し、ポンプ(18)、戻し配管(1
9)を経て補給電解液タンク(9)に帰る。自重により電解
液(10)が流下するとき、各セルブロック(7)の排出速度
に差が出ても常にオーバフロー配管(14)によりセルには
過剰な液圧がかからない。各セルブロツク(7)内を液絡
させる余分の電解質が抜かれたら、ガス抜きバルブ(2
1)、電解液排出用バルブ(15)を閉じて、電解液(10)の補
給が完了する。
電解液補給バルブ(12)を閉じると同時に、電解液排出用
バルブ(15)を開くと、余分の電解液(10)は自重により排
出電解液タンク(16)に流下し、ポンプ(18)、戻し配管(1
9)を経て補給電解液タンク(9)に帰る。自重により電解
液(10)が流下するとき、各セルブロック(7)の排出速度
に差が出ても常にオーバフロー配管(14)によりセルには
過剰な液圧がかからない。各セルブロツク(7)内を液絡
させる余分の電解質が抜かれたら、ガス抜きバルブ(2
1)、電解液排出用バルブ(15)を閉じて、電解液(10)の補
給が完了する。
なお、上記実施例では電解液補給バルブ(12)、電解液排
出バルブ(15)、ガス抜きバルブ(21)について単にバルブ
としているが、これらは手動であつても自動であつても
よく、自動にした場合は、通常、圧力容器内に収納され
る燃料電池に圧力容器外から自動的に電解液の補給が可
能となり、電解液補給は圧力容器を開放する手間が省
け、非常に容易な操作となる。
出バルブ(15)、ガス抜きバルブ(21)について単にバルブ
としているが、これらは手動であつても自動であつても
よく、自動にした場合は、通常、圧力容器内に収納され
る燃料電池に圧力容器外から自動的に電解液の補給が可
能となり、電解液補給は圧力容器を開放する手間が省
け、非常に容易な操作となる。
また、上記実施例では補給電解液タンク(9)を積層形燃
料電池の上部に設けるようにしているが、これを省略し
電解液の戻し配管(19)と補給配管(11)を直接継いでも上
記実施例と同様の効果が得られる。
料電池の上部に設けるようにしているが、これを省略し
電解液の戻し配管(19)と補給配管(11)を直接継いでも上
記実施例と同様の効果が得られる。
さらに、電解液タンク、補給配管、バルブ、ヘツド圧調
整容器、ポンプ等で、電解液に接する部分を、ポリテト
ラフルオロエチレンまたはガラスで形成すれば、耐久性
を向上することができる。
整容器、ポンプ等で、電解液に接する部分を、ポリテト
ラフルオロエチレンまたはガラスで形成すれば、耐久性
を向上することができる。
以上説明したように、この発明の積層形燃料電池の電解
液補給装置によれば、各ヘッド圧調整容器に接続されセ
ルブロックへの電解液の補給ヘッド圧を調整するオーバ
フロー配管を備えたことにより、電解液補給時には全て
のセルブロックまたは選択したセルブロックに電解液を
一定ヘッド圧で連続的に補給するることができる。
液補給装置によれば、各ヘッド圧調整容器に接続されセ
ルブロックへの電解液の補給ヘッド圧を調整するオーバ
フロー配管を備えたことにより、電解液補給時には全て
のセルブロックまたは選択したセルブロックに電解液を
一定ヘッド圧で連続的に補給するることができる。
また、ヘッド圧調整容器の下流側にセルブロック内の電
解液を排出する電解液排出バルブを設けたことにより、
電解液排出時には電解液排出バルブを開くことにより、
電解液は自重によりセルブロックから排出され、電解液
排出のための加圧手段あるいは減圧手段をわざわざ備え
る必要がない。また、電解液排出時に各セルブロックの
排出速度に差がでても常にオーバフロー配管によりセル
には過剰な液圧がかからず、液圧による出力の損失やセ
パレータ板の損傷を防止することができる。
解液を排出する電解液排出バルブを設けたことにより、
電解液排出時には電解液排出バルブを開くことにより、
電解液は自重によりセルブロックから排出され、電解液
排出のための加圧手段あるいは減圧手段をわざわざ備え
る必要がない。また、電解液排出時に各セルブロックの
排出速度に差がでても常にオーバフロー配管によりセル
には過剰な液圧がかからず、液圧による出力の損失やセ
パレータ板の損傷を防止することができる。
第１図はこの発明の一実施例の正面図、第２図は同じく
一部正断面図、第３図は従来の積層形燃料電池の正断面
図である。 (1)……電解液補給口、(7)……セルブロツク、(9)……
補給電解液タンク、(10)……電解液、(11)……補給配
管、(12)……電解液補給バルブ、(13)……ヘツド圧調整
容器、(14)……オーバフロー配管、(15)……電解液排出
バルブ、(16)……排出電解液タンク、(18)……ポンプ、
(19)……戻し配管、(20)……ガス抜き配管。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
一部正断面図、第３図は従来の積層形燃料電池の正断面
図である。 (1)……電解液補給口、(7)……セルブロツク、(9)……
補給電解液タンク、(10)……電解液、(11)……補給配
管、(12)……電解液補給バルブ、(13)……ヘツド圧調整
容器、(14)……オーバフロー配管、(15)……電解液排出
バルブ、(16)……排出電解液タンク、(18)……ポンプ、
(19)……戻し配管、(20)……ガス抜き配管。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】複数個のセルを一単位とするセルブロック
を複数個積層したセルスタックの前記セルブロックにそ
れぞれ設けられた電解液補給口と、電解液補給バルブを
備え前記セルブロックごとにヘッド圧調整容器を介して
前記電解液補給口に接続された補給配管と、各前記ヘッ
ド圧調整容器に接続され前記セルブロックへの電解液の
補給ヘッド圧を調整するオーバフロー配管と、前記余剰
の電解液およびオーバフローした電解液を集める排出電
解液タンクと、この排出電解液タンク内の前記電解液を
前記補給配管側へ戻すポンプとを備えてなる積層形燃料
電池の電解液補給装置において、各前記セルブロックご
とに前記ヘッド圧調整容器の下流側に取付けられ各セル
ブロックへの電解液補給終了後自重により電解液を排出
する電解液排出バルブを有していることを特徴とする積
層形燃料電池の電解液補給装置。 - 【請求項２】電解液補給口の反対側に設けたガス抜き配
管を備えた特許請求の範囲第１項記載の積層形燃料電池
の電解液補給装置。 - 【請求項３】補給配管およびポンプからの戻し配管が接
続された補給電解液タンクを備えた特許請求の範囲第１
項記載の積層形燃料電池の電解液補給装置。 【請請求項４】セルスタック外の電解液に接する部分が
ポリテトラフルオロエチレンおよびガラスのいずれかで
なる特許請求の範囲第１項記載の積層形燃料電池の電解
液補給装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258639A JPH0610988B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 積層形燃料電池の電解液補給装置 |
| US06/932,096 US4702972A (en) | 1985-11-20 | 1986-11-18 | Electrolyte replenishing system for a laminated fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258639A JPH0610988B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 積層形燃料電池の電解液補給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119871A JPS62119871A (ja) | 1987-06-01 |
| JPH0610988B2 true JPH0610988B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=17323061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258639A Expired - Lifetime JPH0610988B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 積層形燃料電池の電解液補給装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4702972A (ja) |
| JP (1) | JPH0610988B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2590526B2 (ja) * | 1988-04-25 | 1997-03-12 | 富士電機株式会社 | マトリックス形燃料電池の電解液補給方法 |
| US5156925A (en) * | 1991-10-09 | 1992-10-20 | Alcan International Limited | Hydrogen removal system for metal/air cell |
| US5615717A (en) * | 1994-12-22 | 1997-04-01 | Dreisbach Electromotive Inc. | Electrolyte distributing system and method |
| DE102004018748A1 (de) * | 2004-04-17 | 2005-11-10 | Bayer Materialscience Ag | Elektrochemische Zelle |
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Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS60150560A (ja) * | 1984-01-18 | 1985-08-08 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | マトリツクス形燃料電池の電解質補給装置 |
-
1985
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-
1986
- 1986-11-18 US US06/932,096 patent/US4702972A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119871A (ja) | 1987-06-01 |
| US4702972A (en) | 1987-10-27 |
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