JPH0622149B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH0622149B2 JPH0622149B2 JP60084815A JP8481585A JPH0622149B2 JP H0622149 B2 JPH0622149 B2 JP H0622149B2 JP 60084815 A JP60084815 A JP 60084815A JP 8481585 A JP8481585 A JP 8481585A JP H0622149 B2 JPH0622149 B2 JP H0622149B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stack
- path
- battery
- stacks
- heat exchanger
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、複数基の電池スタックを備える燃料電池に関
するものである。
するものである。
(ロ)従来の技術 複数基の電池スタックを冷却する場合、従来の冷却シス
テムは、特開昭59−149670号公報に示されるよ
うに、燃料ガス系統配管と空気系統配管との管路上に電
池スタックと熱交換器とを交互に直列的に配置し、この
熱交換器に冷却水を循環させて燃料ガス及び空気を間接
的に冷却し、この冷却された燃料ガス及び空気により各
電池スタックを冷却していた。
テムは、特開昭59−149670号公報に示されるよ
うに、燃料ガス系統配管と空気系統配管との管路上に電
池スタックと熱交換器とを交互に直列的に配置し、この
熱交換器に冷却水を循環させて燃料ガス及び空気を間接
的に冷却し、この冷却された燃料ガス及び空気により各
電池スタックを冷却していた。
また、特開昭58−216365号公報には、冷却ガス
と反応ガスとを分離して供給する所謂セパレートクーリ
ング方式の燃料電池が示されており、このシステムでは
還流ダクトを介して冷却ガスを循環させることによって
電池スタックを冷却している。
と反応ガスとを分離して供給する所謂セパレートクーリ
ング方式の燃料電池が示されており、このシステムでは
還流ダクトを介して冷却ガスを循環させることによって
電池スタックを冷却している。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 ところが、上記の如く複数基の電池スタックを単に直列
的に配置しただけの構成では、電池スタックの設置数が
増加すれば、それに伴って燃料ガス系統配管及び空気系
統配管を延設する必要がある。また、冷却ガスや反応ガ
ス等の冷却媒体を循環させる場合には、最下流側の電池
スタックと最上流側の電池スタックとを連結するダクト
の長さが電池スタックの設置数の増加に伴って長くな
る。これらの結果、配管構造が複雑になり、コストが高
くなるという問題があった。
的に配置しただけの構成では、電池スタックの設置数が
増加すれば、それに伴って燃料ガス系統配管及び空気系
統配管を延設する必要がある。また、冷却ガスや反応ガ
ス等の冷却媒体を循環させる場合には、最下流側の電池
スタックと最上流側の電池スタックとを連結するダクト
の長さが電池スタックの設置数の増加に伴って長くな
る。これらの結果、配管構造が複雑になり、コストが高
くなるという問題があった。
本発明にかかる現状に鑑みてなされたものであり、配管
構造がコンパクトで、コストも安い非常に有用な燃料電
池を提供することを目的としている。
構造がコンパクトで、コストも安い非常に有用な燃料電
池を提供することを目的としている。
(ニ)問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、ブロワを有する
冷却ガス循環系と、複数基の電池スタックと、熱交換器
とを備えた燃料電池において、前記冷却ガス循環系は、
圧送路及び還流路からなり、前記複数基の電池スタック
を二列に配置し、その一列側の電池スタックを前記圧送
路中に、他の一列側の電池スタックを前記還流路中に夫
々配置し、前記圧送路及び還流路に配置した電池スタッ
ク間に、電池スタック空気流通面の大きさと略同等の大
きさの熱交換器を夫々介在し、各スタックからの排気流
が熱交換器で冷却されてその下流側スタックの吸気流と
して流通させたことを特徴としている。
冷却ガス循環系と、複数基の電池スタックと、熱交換器
とを備えた燃料電池において、前記冷却ガス循環系は、
圧送路及び還流路からなり、前記複数基の電池スタック
を二列に配置し、その一列側の電池スタックを前記圧送
路中に、他の一列側の電池スタックを前記還流路中に夫
々配置し、前記圧送路及び還流路に配置した電池スタッ
ク間に、電池スタック空気流通面の大きさと略同等の大
きさの熱交換器を夫々介在し、各スタックからの排気流
が熱交換器で冷却されてその下流側スタックの吸気流と
して流通させたことを特徴としている。
また、ブロワを有する冷却ガス循環系と、複数基の電池
スタックと、熱交換器とを備えた燃料電池において、前
記冷却ガス循環系は、圧送路及び還流路からなり、前記
複数基の電池スタックを一列に配置し、各電池スタック
の上半分か下半分の何れか一方を前記圧送路中に、他方
を還流路中に夫々配置し、前記圧送と還流路とに分割さ
れた電池スタック間に、その分割された電池スタックの
空気流通面の大きさと略同等の大きさの熱交換器を夫々
介在し、各スタックからの排気流が熱交換器で冷却され
てその下流側スタックの吸気流として流通させたことを
特徴としている。
スタックと、熱交換器とを備えた燃料電池において、前
記冷却ガス循環系は、圧送路及び還流路からなり、前記
複数基の電池スタックを一列に配置し、各電池スタック
の上半分か下半分の何れか一方を前記圧送路中に、他方
を還流路中に夫々配置し、前記圧送と還流路とに分割さ
れた電池スタック間に、その分割された電池スタックの
空気流通面の大きさと略同等の大きさの熱交換器を夫々
介在し、各スタックからの排気流が熱交換器で冷却され
てその下流側スタックの吸気流として流通させたことを
特徴としている。
(ホ)作用 上記構成の如く、複数の電池スタックを二列に配置し、
その一列側の電池スタックを冷却ガス循環系の圧送路中
に、他の一列側の電池スタックを冷却ガス循環系の還流
路中に夫々配置し、圧送路中及び還流路中に配置される
電池スタック間に熱交換器を夫々介在すれば、冷却ガス
を循環させるために必要なダクトは、圧送路の最下流側
スタックと還流路の最上流側スタック、及び還流路の最
下流側スタックと圧送路の最上流側スタックとの連結部
に設けるだけでよい。その結果、電池スタックの設置数
が増加した場合でも、従来のように長い還流ダクトを使
用する必要がないので、配管構造がコンパクトになると
共に、コストも非常に安くなる。
その一列側の電池スタックを冷却ガス循環系の圧送路中
に、他の一列側の電池スタックを冷却ガス循環系の還流
路中に夫々配置し、圧送路中及び還流路中に配置される
電池スタック間に熱交換器を夫々介在すれば、冷却ガス
を循環させるために必要なダクトは、圧送路の最下流側
スタックと還流路の最上流側スタック、及び還流路の最
下流側スタックと圧送路の最上流側スタックとの連結部
に設けるだけでよい。その結果、電池スタックの設置数
が増加した場合でも、従来のように長い還流ダクトを使
用する必要がないので、配管構造がコンパクトになると
共に、コストも非常に安くなる。
(ヘ)実施例 第1図の実施例は、ブロワ(BW)からの圧送路に4基
の電池スタック(S1)〜(S4)を直列に配置し、各ス
タックからの排気流が熱交換器で冷却されてその下流側
スタックの吸気流として流通するよう各電池スタック間
に夫々熱交換器(H1)〜(H4)を介在させると共に、
ブロワ(BW)の還流路にも圧送路と同様に電池スタッ
ク(S5)〜(S8)及び熱交換器(H5)〜(H8)を配
置し、圧送路の最下流側スタック(S4)と還流路の最
上流側スタック(S5)、及び還流路の最下流側スタッ
ク(S8)と圧送路の最上流側スタック(S1)とを還流
ダクト3を介して連通した構成を示している。この場
合、電池スタック(S1)〜(S4)と,電池スタック
(S5)〜(S8)とは平面的に二列に配列されている。
の電池スタック(S1)〜(S4)を直列に配置し、各ス
タックからの排気流が熱交換器で冷却されてその下流側
スタックの吸気流として流通するよう各電池スタック間
に夫々熱交換器(H1)〜(H4)を介在させると共に、
ブロワ(BW)の還流路にも圧送路と同様に電池スタッ
ク(S5)〜(S8)及び熱交換器(H5)〜(H8)を配
置し、圧送路の最下流側スタック(S4)と還流路の最
上流側スタック(S5)、及び還流路の最下流側スタッ
ク(S8)と圧送路の最上流側スタック(S1)とを還流
ダクト3を介して連通した構成を示している。この場
合、電池スタック(S1)〜(S4)と,電池スタック
(S5)〜(S8)とは平面的に二列に配列されている。
第2図(イ)の実施例は、熱交換器(Hn)の延長枠4
・5が夫々排気マニホールド10及び吸気マニホールド
11を構成し、各シール部材6を介して電池スタック間
を連結した場合であるが、第2図(ロ)に示すよう各熱
交換器(Hn)で直接電池スタック間を連結することも
可能である。
・5が夫々排気マニホールド10及び吸気マニホールド
11を構成し、各シール部材6を介して電池スタック間
を連結した場合であるが、第2図(ロ)に示すよう各熱
交換器(Hn)で直接電池スタック間を連結することも
可能である。
第3図の実施例は、各電池スタック間に上下一対の熱交
換器(Hn)(Hn′)を配置して各電池スタックの上
半をブロワ(BW)の圧送径路、下半を還流径路とした
場合を示し、このシステムでは冷却に必要な風量は1ス
タックの必要風量の半分ですむと共に還流ダクトが不用
で最右端スタック(S4)に熱交換器(H4)を内接した
還流カバー7を取り付けるだけでよい。この熱交換器
(H4)はスタック(S4)下半の吸気流を冷却するもの
であり、一方ブロワ吸込側の熱交換器(H0)はスタッ
ク(S1)上半の吸気流を冷却するものでこれはブロワ
吐出側に設けても同じである。
換器(Hn)(Hn′)を配置して各電池スタックの上
半をブロワ(BW)の圧送径路、下半を還流径路とした
場合を示し、このシステムでは冷却に必要な風量は1ス
タックの必要風量の半分ですむと共に還流ダクトが不用
で最右端スタック(S4)に熱交換器(H4)を内接した
還流カバー7を取り付けるだけでよい。この熱交換器
(H4)はスタック(S4)下半の吸気流を冷却するもの
であり、一方ブロワ吸込側の熱交換器(H0)はスタッ
ク(S1)上半の吸気流を冷却するものでこれはブロワ
吐出側に設けても同じである。
第4図は第3図実施例の要部分解斜視図で、上下に分割
された熱交換器(Hn)(Hn′)は夫々独立的に冷却
水により流通ガスを冷却する。図中8は各反応ガスの給
排用のマニホールドである。
された熱交換器(Hn)(Hn′)は夫々独立的に冷却
水により流通ガスを冷却する。図中8は各反応ガスの給
排用のマニホールドである。
第5図の実施例は、圧力容器9内に収納された8基の電
池スタック(S1)〜(S8)を示し、この場合前記第1
図実施例の電池スタック配置と同様でるあるが、スタッ
クが上下方向に二列に配列されている点で異なる。
池スタック(S1)〜(S8)を示し、この場合前記第1
図実施例の電池スタック配置と同様でるあるが、スタッ
クが上下方向に二列に配列されている点で異なる。
以下本発明装置の作動が説明する。
リン酸燃料電池の作動温度は約190℃であり、この温
度に維持するため電池スタックの冷却が必要である。冷
却ガスとして通常空気が用いられるが、水素ガス、ヘリ
ウムなども用いうる。
度に維持するため電池スタックの冷却が必要である。冷
却ガスとして通常空気が用いられるが、水素ガス、ヘリ
ウムなども用いうる。
本発明の前記各実施例においてブロワ(BW)により循
環する冷却ガスは、各電流スタック(Sn)の入口温度が約
135℃、出口温度が約175℃であり、この温度差約
40℃は各スタック間に介在する各熱交換器(Hn)を
通過する間に熱交換される。
環する冷却ガスは、各電流スタック(Sn)の入口温度が約
135℃、出口温度が約175℃であり、この温度差約
40℃は各スタック間に介在する各熱交換器(Hn)を
通過する間に熱交換される。
即ち冷却ガスは各スタック(Sn)を通過する間にスタ
ックから熱を奪い約175℃に昇温して熱交換器
(Hn)に入り、冷却水との間で熱交換されて約135
℃まで冷却される。この約135℃の冷却ガスがその下
流側スタック(Sn+1)を通過して再び約175℃の昇
温するという一連の動作を繰り返すことにより、ブロワ
(BW)の吐出側より吸込側に至る循環経路に直列的に
配置した複数器のスタックの冷却が行われる。
ックから熱を奪い約175℃に昇温して熱交換器
(Hn)に入り、冷却水との間で熱交換されて約135
℃まで冷却される。この約135℃の冷却ガスがその下
流側スタック(Sn+1)を通過して再び約175℃の昇
温するという一連の動作を繰り返すことにより、ブロワ
(BW)の吐出側より吸込側に至る循環経路に直列的に
配置した複数器のスタックの冷却が行われる。
本発明では熱交換器(H)の寸法をスタック(S)の空
気流通面の大きさまで広げることが可能であり、冷却ガ
スの流れが縮小・拡大することなく、ストレートに流通
するので熱交換が効率的に行われる。また、熱交換に基
づく流通抵抗はスタック通過時の抵抗に比し半分程度で
あるからそれ程支障はない。300セルスタック4基の
燃料電池(定格出力200Kw)の場合について、本発
明による直列供給方式を従来の並列供給方式と比較する
に、ブロワの風量が1/4ですむと共に配管系も殆ど必
要としないので、ブロワの消費電力は電池出力に比し従
来の10%が2〜3%に低減する。
気流通面の大きさまで広げることが可能であり、冷却ガ
スの流れが縮小・拡大することなく、ストレートに流通
するので熱交換が効率的に行われる。また、熱交換に基
づく流通抵抗はスタック通過時の抵抗に比し半分程度で
あるからそれ程支障はない。300セルスタック4基の
燃料電池(定格出力200Kw)の場合について、本発
明による直列供給方式を従来の並列供給方式と比較する
に、ブロワの風量が1/4ですむと共に配管系も殆ど必
要としないので、ブロワの消費電力は電池出力に比し従
来の10%が2〜3%に低減する。
以上の実施例はリン酸燃料電池の場合について説明した
が、反応ガスと分離して冷却ガス供給する所謂セパレー
トクーリング方式の燃料電池である限り、電解質として
アルカリ溶液や溶融炭酸塩を用いる場合にも採用可能で
ある。
が、反応ガスと分離して冷却ガス供給する所謂セパレー
トクーリング方式の燃料電池である限り、電解質として
アルカリ溶液や溶融炭酸塩を用いる場合にも採用可能で
ある。
(ト)発明の効果 以上の本発明によれば、複数の電池スタックを二列に配
置し、その一列側の電池スタックを冷却ガス循環系の圧
送路中に、他の一列側の電池スタックを冷却ガス循環系
の還流路中に夫々配置し、圧送路中及び還流路中に配置
される電池スタック間に熱交換器を夫々介在したので、
冷却ガスを循環させるために必要なダクトは、圧送路の
最下流側スタックと還流路の最上流側スタック、及び還
流路の最下流側スタックと圧送路の最上流側スタックと
の連結部に設けるだけでよい。その結果、電池スタック
の設置数が増加した場合でも、従来のように長い還流ダ
クトを使用する必要がないので、配管構造がコンパクト
になると共に、コストも非常に安くなる。
置し、その一列側の電池スタックを冷却ガス循環系の圧
送路中に、他の一列側の電池スタックを冷却ガス循環系
の還流路中に夫々配置し、圧送路中及び還流路中に配置
される電池スタック間に熱交換器を夫々介在したので、
冷却ガスを循環させるために必要なダクトは、圧送路の
最下流側スタックと還流路の最上流側スタック、及び還
流路の最下流側スタックと圧送路の最上流側スタックと
の連結部に設けるだけでよい。その結果、電池スタック
の設置数が増加した場合でも、従来のように長い還流ダ
クトを使用する必要がないので、配管構造がコンパクト
になると共に、コストも非常に安くなる。
また、圧送路及び還流路中の電池スタック間に介在した
熱交換器は、電池スタックの空気流通面の大きさと略同
等の大きさがあるので、冷却ガスの流れが縮小及び拡大
することがなく、しかもストレートに流通する。したが
って、熱交換を効率的に行うことが可能になる。
熱交換器は、電池スタックの空気流通面の大きさと略同
等の大きさがあるので、冷却ガスの流れが縮小及び拡大
することがなく、しかもストレートに流通する。したが
って、熱交換を効率的に行うことが可能になる。
第1図及び第3図はいずれも本発明燃料電池の異なる実
施例を示す断面図、第4図は第3図実施例の分解斜視
図、第5図は第1図実施例の燃料電池を圧力容器内に収
納した場合の断面図、第2図(イ)(ロ)は本発明燃料
電池の要図拡大断面図である。 S1,S2〜Sn……電池スタック、 BW……ブロワ、H1,H2〜Hn……熱交換器、 3……還流路
施例を示す断面図、第4図は第3図実施例の分解斜視
図、第5図は第1図実施例の燃料電池を圧力容器内に収
納した場合の断面図、第2図(イ)(ロ)は本発明燃料
電池の要図拡大断面図である。 S1,S2〜Sn……電池スタック、 BW……ブロワ、H1,H2〜Hn……熱交換器、 3……還流路
フロントページの続き (72)発明者 鷲見 晋吾 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 畑山 龍次 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 進藤 浩二 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−149670(JP,A) 特開 昭58−216365(JP,A) 特開 昭59−75573(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】ブロワを有する冷却ガス循環系と、複数基
の電池スタックと、熱交換器とを備えた燃料電池におい
て、 前記冷却ガス循環系は、圧送路及び還流路からなり、 前記複数基の電池スタックを二列に配置し、その一列側
の電池スタックを前記圧送路中に、他の一列側の電池ス
タックを前記還流路中に夫々配置し、 前記圧送路及び還流路に配置した電池スタック間に、電
池スタックの空気流通面の大きさと略同等の大きさの熱
交換器を夫々介在し、各スタックからの排気流が熱交換
器で冷却されてその下流側スタックの吸気流として流通
させたことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項2】ブロワを有する冷却ガス循環系と、複数基
の電池スタックと、熱交換器とを備えた燃料電池におい
て、 前記冷却ガス循環系は、圧送路及び還流路からなり、 前記複数基の電池スタックを一列に配置し、各電池スタ
ックの上半分か下半分の何れか一方を前記圧送路中に、
他方を還流路中に夫々配置し、 前記圧送路と還流路とに分割された電池スタック間に、
その分割された電池スタックの空気流通面の大きさと略
同等の大きさの熱交換器を夫々介在し、各スタックから
の排気流が熱交換器で冷却されてその下流側スタックの
吸気流として流通させたことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60084815A JPH0622149B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 燃料電池 |
CN86102752A CN1007854B (zh) | 1985-04-19 | 1986-04-19 | 燃料电池发电装置冷却系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60084815A JPH0622149B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61243662A JPS61243662A (ja) | 1986-10-29 |
JPH0622149B2 true JPH0622149B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=13841231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60084815A Expired - Lifetime JPH0622149B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0622149B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0320972A (ja) * | 1989-06-16 | 1991-01-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池の冷却装置 |
DE19544483A1 (de) * | 1995-11-29 | 1997-06-19 | Aeg Energietechnik Gmbh | Verfahren zur Gaskühlung bei Brennstoffzellen |
EP1108268B1 (de) * | 1998-08-10 | 2003-03-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur nutzung der abwärme einer luftgekühlten brennstoffzellenbatterie |
US7314680B2 (en) | 2004-09-24 | 2008-01-01 | Hyteon Inc | Integrated fuel cell power module |
KR20100062576A (ko) | 2008-12-02 | 2010-06-10 | 삼성전자주식회사 | 냉각장치를 구비한 배터리 팩 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58216365A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池の冷却装置 |
JPS59149670A (ja) * | 1983-02-01 | 1984-08-27 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP60084815A patent/JPH0622149B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61243662A (ja) | 1986-10-29 |
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