JPH06260206A - 燃料電池積層体 - Google Patents
燃料電池積層体Info
- Publication number
- JPH06260206A JPH06260206A JP5040237A JP4023793A JPH06260206A JP H06260206 A JPH06260206 A JP H06260206A JP 5040237 A JP5040237 A JP 5040237A JP 4023793 A JP4023793 A JP 4023793A JP H06260206 A JPH06260206 A JP H06260206A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling water
- fuel cell
- unit fuel
- cells
- temperature
- 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.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】単位燃料電池を所要の温度分布幅内に冷却でき
るのはもちろん、冷却水の流量を極めて少量に抑えるこ
とができ、もって冷却水循環用ポンプ動力源が小さくて
すみ、冷却システムも含めた発電システムの効率を高め
ることが可能な燃料電池積層体を提供すること。 【構成】複数の単位燃料電池１０ａ〜１０ｇを積層して
なり、かつ単位燃料電池１０ａ〜１０ｇを冷却水で冷却
する冷却水流路１１を備えた燃料電池積層体において、
冷却水流路１１は、冷却水が各単位燃料電池１０ａ〜１
０ｇを順次直列的に冷却して通流するように配設されて
いる。
るのはもちろん、冷却水の流量を極めて少量に抑えるこ
とができ、もって冷却水循環用ポンプ動力源が小さくて
すみ、冷却システムも含めた発電システムの効率を高め
ることが可能な燃料電池積層体を提供すること。 【構成】複数の単位燃料電池１０ａ〜１０ｇを積層して
なり、かつ単位燃料電池１０ａ〜１０ｇを冷却水で冷却
する冷却水流路１１を備えた燃料電池積層体において、
冷却水流路１１は、冷却水が各単位燃料電池１０ａ〜１
０ｇを順次直列的に冷却して通流するように配設されて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池積層体に関
し、特に積層体中に設けられる冷却水流路の改良に関す
る。
し、特に積層体中に設けられる冷却水流路の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池積層体は単位燃料電池を複数積
層したものであり、各単位燃料電池は、電解質電極接合
体と反応ガス等との反応によって発電するものである。
この発電反応に伴い、単位燃料電池は発熱する。ところ
で、燃料電池積層体の許容作動温度は、基準作動温度を
中心に十数℃の範囲にあるものの、単位燃料電池内部に
十数℃の温度分布が存在すると、電池反応に偏りが生
じ、発電性能が不安定になる。このため、冷却手段によ
り単位燃料電池内部の温度分布が数℃の範囲内に収まる
ように冷却する必要がある。この冷却手段として、単位
燃料電池の近傍に冷却水流路を設け、この冷却水流路を
循環通流する冷却水によって冷却する手段が多用されて
いる。
層したものであり、各単位燃料電池は、電解質電極接合
体と反応ガス等との反応によって発電するものである。
この発電反応に伴い、単位燃料電池は発熱する。ところ
で、燃料電池積層体の許容作動温度は、基準作動温度を
中心に十数℃の範囲にあるものの、単位燃料電池内部に
十数℃の温度分布が存在すると、電池反応に偏りが生
じ、発電性能が不安定になる。このため、冷却手段によ
り単位燃料電池内部の温度分布が数℃の範囲内に収まる
ように冷却する必要がある。この冷却手段として、単位
燃料電池の近傍に冷却水流路を設け、この冷却水流路を
循環通流する冷却水によって冷却する手段が多用されて
いる。
【０００３】図２はこのような従来の冷却手段を備えた
燃料電池積層体の模式図である。すなわち、１は複数の
単位燃料電池、２は冷却水を通流循環させるための冷却
水流路を示している。図２に示す如く冷却水流路２は各
単位燃料電池１の近傍で複数に分岐されており、各分岐
流路が各単位燃料電池１の側傍に並列的に配設されてい
る。
燃料電池積層体の模式図である。すなわち、１は複数の
単位燃料電池、２は冷却水を通流循環させるための冷却
水流路を示している。図２に示す如く冷却水流路２は各
単位燃料電池１の近傍で複数に分岐されており、各分岐
流路が各単位燃料電池１の側傍に並列的に配設されてい
る。
【０００４】このような構成であると冷却水は各単位燃
料電池１に対して個別に供給され、各単位燃料電池が独
立に冷却される。したがって、全ての単位燃料電池内部
の温度差を所定の温度範囲内に抑えるためには、各分岐
流路毎に所定量の冷却水を均等に配分する必要が生じ、
結局燃料電池積層体内部に設けられた単位燃料電池の数
に対応する多量の冷却水が必要であった。
料電池１に対して個別に供給され、各単位燃料電池が独
立に冷却される。したがって、全ての単位燃料電池内部
の温度差を所定の温度範囲内に抑えるためには、各分岐
流路毎に所定量の冷却水を均等に配分する必要が生じ、
結局燃料電池積層体内部に設けられた単位燃料電池の数
に対応する多量の冷却水が必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
燃料電池積層体では、Ｎ個の単位燃料電池１の内部の温
度分布を、すべて数℃の範囲内に抑えるためには、１個
の単位燃料電池をその温度範囲に制御するために必要な
冷却水の水量のＮ倍の水量が必要となる。
燃料電池積層体では、Ｎ個の単位燃料電池１の内部の温
度分布を、すべて数℃の範囲内に抑えるためには、１個
の単位燃料電池をその温度範囲に制御するために必要な
冷却水の水量のＮ倍の水量が必要となる。
【０００６】このため、従来のものでは大量の冷却水を
必要とし、冷却水循環用ポンプ動力源も大きなものとな
り、結局冷却システムも含めた発電システム全体の効率
が低下するという問題があった。
必要とし、冷却水循環用ポンプ動力源も大きなものとな
り、結局冷却システムも含めた発電システム全体の効率
が低下するという問題があった。
【０００７】そこで本発明は、単位燃料電池を所要の温
度分布幅内に冷却できるのはもちろん、冷却水の流量を
極めて少量に抑えることができ、もって冷却水循環用ポ
ンプ動力源が小さくてすみ、冷却システムも含めた発電
システムの効率を高めることが可能な燃料電池積層体を
提供することを目的としている。
度分布幅内に冷却できるのはもちろん、冷却水の流量を
極めて少量に抑えることができ、もって冷却水循環用ポ
ンプ動力源が小さくてすみ、冷却システムも含めた発電
システムの効率を高めることが可能な燃料電池積層体を
提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は、複数の単位燃料電池を積層
してなり、かつこれらの単位燃料電池を冷却水で冷却す
る冷却水流路を備えた燃料電池積層体において、前記冷
却水流路は、冷却水が前記各単位燃料電池を順次直列的
に冷却して通流するように配設した。
達成するために、本発明は、複数の単位燃料電池を積層
してなり、かつこれらの単位燃料電池を冷却水で冷却す
る冷却水流路を備えた燃料電池積層体において、前記冷
却水流路は、冷却水が前記各単位燃料電池を順次直列的
に冷却して通流するように配設した。
【０００９】
【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。冷却水流路に通流する所定流量の冷却水により、積
層された各単位燃料電池は上流側から順次直列的に冷却
されるので、各単位燃料電池内の温度分布は数℃の範囲
内に制御される。このとき、冷却水は隣接する単位燃料
電池を次々と冷却して下流へ流れていくので冷却水流路
の冷却水流路の最下流では、水温が上昇し、燃料電池積
層体の出入口温度差は十数℃となる。しかし、上記温度
差が燃料電池積層体の作動温度の許容範囲内となるよう
に水量を制御すればよく、問題はない。
る。冷却水流路に通流する所定流量の冷却水により、積
層された各単位燃料電池は上流側から順次直列的に冷却
されるので、各単位燃料電池内の温度分布は数℃の範囲
内に制御される。このとき、冷却水は隣接する単位燃料
電池を次々と冷却して下流へ流れていくので冷却水流路
の冷却水流路の最下流では、水温が上昇し、燃料電池積
層体の出入口温度差は十数℃となる。しかし、上記温度
差が燃料電池積層体の作動温度の許容範囲内となるよう
に水量を制御すればよく、問題はない。
【００１０】かくして、冷却水の流量を必要最小限に抑
制し得る上、冷却水循環用ポンプ動力源は小さなもので
よく、冷却システムも含めた発電システムの効率を高め
ることが可能となる。
制し得る上、冷却水循環用ポンプ動力源は小さなもので
よく、冷却システムも含めた発電システムの効率を高め
ることが可能となる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る燃料電池積層
体の模式図である。図中１０ａ〜１０ｇは単位燃料電池
を示している。また、各単位燃料電池１０ａ〜１０ｇの
側傍を経由して単一の冷却水流路１１が蛇行状態に配設
されている。この冷却水流路１１は図中右上側の入口１
２から単位燃料電池１０ａの一方の側面近傍を通り、次
に単位燃料電池１０ａの他方の側面と単位燃料電池１０
ｂの一方の側面との間を通り、さらに単位燃料電池１０
ｂの他方の側面と単位燃料電池１０ｃの一方の側面との
間を通り、最終的には出口１３に達するように形成され
ている。すなわち、冷却水流路１１は冷却水が各単位燃
料電池を順次直列的に冷却して通流するように配設され
ている。
体の模式図である。図中１０ａ〜１０ｇは単位燃料電池
を示している。また、各単位燃料電池１０ａ〜１０ｇの
側傍を経由して単一の冷却水流路１１が蛇行状態に配設
されている。この冷却水流路１１は図中右上側の入口１
２から単位燃料電池１０ａの一方の側面近傍を通り、次
に単位燃料電池１０ａの他方の側面と単位燃料電池１０
ｂの一方の側面との間を通り、さらに単位燃料電池１０
ｂの他方の側面と単位燃料電池１０ｃの一方の側面との
間を通り、最終的には出口１３に達するように形成され
ている。すなわち、冷却水流路１１は冷却水が各単位燃
料電池を順次直列的に冷却して通流するように配設され
ている。
【００１２】このような構成であると、図中矢印のよう
に流れる冷却水によって、単位燃料電池１０ａ〜１０ｇ
は上流側から順次冷却される。なお、単位燃料電池１０
ａを冷却し終った冷却水によって隣接する単位燃料電池
１０ｂは冷却される。また、単位燃料電池１０ｂを冷却
し終った冷却水により隣接する単位燃料電池１０ｃは冷
却される。このようにして、次々と隣接する単位燃料電
池が順次冷却されていく。この結果、冷却水流路の最下
流では、水温がかなり上昇する。但し、このときの水温
上昇が燃料電池積層体の作動温度の許容範囲内となるよ
うに冷却水の水量は制御される為、実質的に支障は生じ
ない。これにより、各単位燃料電池１０ａ〜１０ｇは数
℃の温度分布幅で温度制御され、かつ燃料電池積層体全
体としては許容された作動範囲内で温度制御される。
に流れる冷却水によって、単位燃料電池１０ａ〜１０ｇ
は上流側から順次冷却される。なお、単位燃料電池１０
ａを冷却し終った冷却水によって隣接する単位燃料電池
１０ｂは冷却される。また、単位燃料電池１０ｂを冷却
し終った冷却水により隣接する単位燃料電池１０ｃは冷
却される。このようにして、次々と隣接する単位燃料電
池が順次冷却されていく。この結果、冷却水流路の最下
流では、水温がかなり上昇する。但し、このときの水温
上昇が燃料電池積層体の作動温度の許容範囲内となるよ
うに冷却水の水量は制御される為、実質的に支障は生じ
ない。これにより、各単位燃料電池１０ａ〜１０ｇは数
℃の温度分布幅で温度制御され、かつ燃料電池積層体全
体としては許容された作動範囲内で温度制御される。
【００１３】例えば、単位燃料電池を１０個用いて８０
℃〜１２０℃の作動温度範囲で作動する特性を有する燃
料電池積層体を構成し、個々の単位燃料電池については
温度分布を４℃以内に制御する場合を考える。この場
合、前述したところから明らかなように１０個の単位燃
料電池は同じ温度にはならない。すなわち、第１の単位
燃料電池は８０℃〜８４℃，第２の単位燃料電池は８４
℃〜８８℃，第３の単位燃料電池は８８℃〜９２℃，
…，第１０の単位燃料電池は１１６℃〜１２０℃となる
が、各単位燃料電池の温度分布幅は４℃以内に制御され
る。また、このとき冷却水の燃料電池積層体の出入口温
度差は４０℃となるが、作動温度の許容範囲内である為
問題が生じない。かくして極めて少量の冷却水を用いて
大量の発生熱量を吸収し排除することができる。
℃〜１２０℃の作動温度範囲で作動する特性を有する燃
料電池積層体を構成し、個々の単位燃料電池については
温度分布を４℃以内に制御する場合を考える。この場
合、前述したところから明らかなように１０個の単位燃
料電池は同じ温度にはならない。すなわち、第１の単位
燃料電池は８０℃〜８４℃，第２の単位燃料電池は８４
℃〜８８℃，第３の単位燃料電池は８８℃〜９２℃，
…，第１０の単位燃料電池は１１６℃〜１２０℃となる
が、各単位燃料電池の温度分布幅は４℃以内に制御され
る。また、このとき冷却水の燃料電池積層体の出入口温
度差は４０℃となるが、作動温度の許容範囲内である為
問題が生じない。かくして極めて少量の冷却水を用いて
大量の発生熱量を吸収し排除することができる。
【００１４】このように本実施例によれば、冷却水流路
１１を上流から順次に通流する所定量の冷却水により、
単位燃料電池は直列的に順次冷却されるので、各単位燃
料電池１０ａ〜１０ｇの内部の温度分布幅は数℃以内に
制御される。なお、各単位燃料電池１０ａ〜１０ｇ同士
間には所定の温度差が生じ、冷却水流路１１の下流側の
単位燃料電池ほど温度が高くなる。その結果、冷却水流
路１１の燃料電池積層体の出入口温度差は十数℃とな
る。しかし、この温度差が前述の作動温度の許容範囲内
であれば各単位燃料電池１０ａ〜１０ｇは正常に作動す
る。結局、冷却水は効率よく使用されるものとなる。こ
のように本実施例によれば、電池排熱を燃料電池積層体
外部に持ち去る冷却水の流量を少量に抑えることがで
き、冷却水循環用ポンプ動力を小さなものとなし得、冷
却システムも含めた発電システムの効率を高めることが
できる。なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
実施可能であるのは勿論である。
１１を上流から順次に通流する所定量の冷却水により、
単位燃料電池は直列的に順次冷却されるので、各単位燃
料電池１０ａ〜１０ｇの内部の温度分布幅は数℃以内に
制御される。なお、各単位燃料電池１０ａ〜１０ｇ同士
間には所定の温度差が生じ、冷却水流路１１の下流側の
単位燃料電池ほど温度が高くなる。その結果、冷却水流
路１１の燃料電池積層体の出入口温度差は十数℃とな
る。しかし、この温度差が前述の作動温度の許容範囲内
であれば各単位燃料電池１０ａ〜１０ｇは正常に作動す
る。結局、冷却水は効率よく使用されるものとなる。こ
のように本実施例によれば、電池排熱を燃料電池積層体
外部に持ち去る冷却水の流量を少量に抑えることがで
き、冷却水循環用ポンプ動力を小さなものとなし得、冷
却システムも含めた発電システムの効率を高めることが
できる。なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
実施可能であるのは勿論である。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、冷却水流路に通流する
冷却水により、各単位燃料電池が上流側から順次直列的
に冷却される如く構成されているので、単位燃料電池を
所要の温度分布幅内に冷却できるのはもちろん、冷却水
の流量を必要最小限に抑制することができ、冷却水循環
ポンプ動力源が小さくてすみ、冷却システムも含めた発
電システムの効率を高めることの可能な燃料電池積層体
を提供できる。
冷却水により、各単位燃料電池が上流側から順次直列的
に冷却される如く構成されているので、単位燃料電池を
所要の温度分布幅内に冷却できるのはもちろん、冷却水
の流量を必要最小限に抑制することができ、冷却水循環
ポンプ動力源が小さくてすみ、冷却システムも含めた発
電システムの効率を高めることの可能な燃料電池積層体
を提供できる。
【図１】本発明の一実施例に係る冷却手段を備えた燃料
電池積層体の模式図。
電池積層体の模式図。
【図２】従来の冷却手段を備えた燃料電池積層体の模式
図。
図。
１０ａ〜１０ｇ…単位燃料電池 １１…冷却水流
路 １２…入口 １３…出口
路 １２…入口 １３…出口
Claims (1)
- 【請求項１】複数の単位燃料電池を積層してなり、かつ
これらの単位燃料電池を冷却水で冷却する冷却水流路を
備えた燃料電池積層体において、 前記冷却水流路は、冷却水が前記各単位燃料電池を順次
直列的に冷却して通流するように配設されていることを
特徴とする燃料電池積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5040237A JPH06260206A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 燃料電池積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5040237A JPH06260206A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 燃料電池積層体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260206A true JPH06260206A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12575118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5040237A Withdrawn JPH06260206A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 燃料電池積層体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06260206A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6926985B2 (en) | 2002-03-26 | 2005-08-09 | Honda Giken Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| US8877398B2 (en) | 2010-09-29 | 2014-11-04 | Hyundai Motor Company | Fuel cell stack with coolant flow guide members in coolant inlet and outlet manifold |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP5040237A patent/JPH06260206A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6926985B2 (en) | 2002-03-26 | 2005-08-09 | Honda Giken Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| US8877398B2 (en) | 2010-09-29 | 2014-11-04 | Hyundai Motor Company | Fuel cell stack with coolant flow guide members in coolant inlet and outlet manifold |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000509 |