JPH06275307A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH06275307A JPH06275307A JP5057282A JP5728293A JPH06275307A JP H06275307 A JPH06275307 A JP H06275307A JP 5057282 A JP5057282 A JP 5057282A JP 5728293 A JP5728293 A JP 5728293A JP H06275307 A JPH06275307 A JP H06275307A
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- Japan
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- stack
- stacks
- fuel cell
- manifold
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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】 ２個のスタックを１個の筐体に収納する燃料
電池本体パッケージにおいて、できるだけ筐体を小さく
するとともに、簡潔、安価で取扱いの容易な燃料電池を
提供する。 【構成】 燃料電池本体パッケージにおいて、パッケー
ジ底板を１枚の共通下部締付板とし２個のスタックをそ
の極性が相異なるように配置し、当該下部締付板にスタ
ック間の電気的接続機能を持たせる。そして２個のスタ
ックを電気的に直列接続した中間点である下部締付板を
接地とすると同時に電力端子以外の構造物を接地電位と
する。
電池本体パッケージにおいて、できるだけ筐体を小さく
するとともに、簡潔、安価で取扱いの容易な燃料電池を
提供する。 【構成】 燃料電池本体パッケージにおいて、パッケー
ジ底板を１枚の共通下部締付板とし２個のスタックをそ
の極性が相異なるように配置し、当該下部締付板にスタ
ック間の電気的接続機能を持たせる。そして２個のスタ
ックを電気的に直列接続した中間点である下部締付板を
接地とすると同時に電力端子以外の構造物を接地電位と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に係わり、特
に燃料電池本体の積層方法、支持構造締め付け方法およ
び電力端子の接続手段の改良に関する。
に燃料電池本体の積層方法、支持構造締め付け方法およ
び電力端子の接続手段の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、燃料のもつ化学エネルギー
を、電気化学プロセスで酸化させることにより酸化反応
にともなって放出されるエネルギーを、直接電気エネル
ギーに変換する装置である。この燃料電池発電システム
は、比較的小さな規模でも発電の熱効率が、40〜50％に
も達し、新鋭火力発電をはるかにしのぐと期待されてい
る。また、近年大きな社会問題になっている公害要因で
あるＳＯｘ，ＮＯｘの排出が極めて少ない、発電装置内
に燃焼サイクルを含まないので大量の冷却水を必要とし
ない、振動が小さいなどにより騒音・排ガス等の環境問
題が少ない。さらに、負荷変動に対して応答性が良い、
原理的な高い変換効率が期待できると共に、発電と同時
に熱も利用するコジェネシステムに向いている、等の特
徴があることから、その研究開発に期待と関心が寄せら
れ、実用化は目前に迫っている。この種の装置として
は、たとえば、特開昭60-93765号公報が知られている。
すなわち、電池本体は、図３に示すように発電のための
多数のセル９とセル９で発生する熱を排出するための冷
却板10のスタック、そのスタックを締付ける締付板４，
11、シール材８を介した反応ガス供給排出用ガスマニホ
ールド７、冷却水供給排出用水マニホールド12、電気出
力取出し用ブスバー13等によって構成され、セルには燃
料ガスと空気、冷却板には水等の冷媒が外部から供給、
排出される。
を、電気化学プロセスで酸化させることにより酸化反応
にともなって放出されるエネルギーを、直接電気エネル
ギーに変換する装置である。この燃料電池発電システム
は、比較的小さな規模でも発電の熱効率が、40〜50％に
も達し、新鋭火力発電をはるかにしのぐと期待されてい
る。また、近年大きな社会問題になっている公害要因で
あるＳＯｘ，ＮＯｘの排出が極めて少ない、発電装置内
に燃焼サイクルを含まないので大量の冷却水を必要とし
ない、振動が小さいなどにより騒音・排ガス等の環境問
題が少ない。さらに、負荷変動に対して応答性が良い、
原理的な高い変換効率が期待できると共に、発電と同時
に熱も利用するコジェネシステムに向いている、等の特
徴があることから、その研究開発に期待と関心が寄せら
れ、実用化は目前に迫っている。この種の装置として
は、たとえば、特開昭60-93765号公報が知られている。
すなわち、電池本体は、図３に示すように発電のための
多数のセル９とセル９で発生する熱を排出するための冷
却板10のスタック、そのスタックを締付ける締付板４，
11、シール材８を介した反応ガス供給排出用ガスマニホ
ールド７、冷却水供給排出用水マニホールド12、電気出
力取出し用ブスバー13等によって構成され、セルには燃
料ガスと空気、冷却板には水等の冷媒が外部から供給、
排出される。
【０００３】反応ガスが高圧の場合は、この電池スタッ
クを円筒形タンクに収納するが、常圧形燃料電池（反応
ガス圧力がほぼ大気圧）の場合は、この電池スタック１
個または複数個を支持碍子15を介して１つの筐体に収納
する。常圧形燃料電池は構造、システムが簡単なため、
一般需要家でのオンサイトとしての使用に適している。
クを円筒形タンクに収納するが、常圧形燃料電池（反応
ガス圧力がほぼ大気圧）の場合は、この電池スタック１
個または複数個を支持碍子15を介して１つの筐体に収納
する。常圧形燃料電池は構造、システムが簡単なため、
一般需要家でのオンサイトとしての使用に適している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】オンサイト用燃料電池
は需要規模により、例えば50ｋＷ〜1000ｋＷの出力幅が
あるが、これら出力段階に対してそれぞれ異なったセル
サイズで設計するのは、セルの大量生産上好ましくな
く、セルサイズとしては１種類とし、セルの積層数で出
力を調整することが一般に行われている。ところが出力
が1000ｋＷに達すると、現在の技術では積層高さが陸上
輸送限界を大きく越えるため、さらに大きなセルを製作
するか、または複数のスタックを必要とする。ところで
セルは比較的脆い材料でできているため、製作時の取扱
いや大量生産に適した寸法形状とする必要が有り、現在
の技術では１辺が約１ｍ程度の正方形のものが適当と考
えられている。また、電池本体の効率、直行変換器の性
能上の制約から、電圧を大きくし、電流を抑制すること
が望ましい。このため大容量のオンサイト用燃料電池と
しては、正方形セルを積層した複数のスタックを直列に
接続した状態で、出来るだけ小さい筐体に収納する必要
がある。
は需要規模により、例えば50ｋＷ〜1000ｋＷの出力幅が
あるが、これら出力段階に対してそれぞれ異なったセル
サイズで設計するのは、セルの大量生産上好ましくな
く、セルサイズとしては１種類とし、セルの積層数で出
力を調整することが一般に行われている。ところが出力
が1000ｋＷに達すると、現在の技術では積層高さが陸上
輸送限界を大きく越えるため、さらに大きなセルを製作
するか、または複数のスタックを必要とする。ところで
セルは比較的脆い材料でできているため、製作時の取扱
いや大量生産に適した寸法形状とする必要が有り、現在
の技術では１辺が約１ｍ程度の正方形のものが適当と考
えられている。また、電池本体の効率、直行変換器の性
能上の制約から、電圧を大きくし、電流を抑制すること
が望ましい。このため大容量のオンサイト用燃料電池と
しては、正方形セルを積層した複数のスタックを直列に
接続した状態で、出来るだけ小さい筐体に収納する必要
がある。
【０００５】図２は、従来のスタック２個を直列に接続
した状態で１個の筐体に収納する場合の、スタック配置
および接続方法の１例を示したものである。図２におい
て、スタックＡ16およびＢ17は共に負極を上にした状態
で配置されている。この２個のスタックを直列に接続す
るため、集電板を兼ねているスタック16の下部締付板11
およびスタック17の上部締付板４をブスバー13により接
続する。また、正極側の端子を負極側端子と同じ高さか
ら筐体外部に引き出す場合には、筐体壁とスタック17の
間にブスバーを通す。このとき絶縁設計上の理由から、
ブスバー13とガスマニホールド７の間の耐電圧距離、す
なわち支持碍子14の長さ：ｈ1 、ブスバー締付けボルト
13ａとスタック17のガスマニホールド７の間の耐電圧距
離：ｈ2は大容量機の場合、それぞれ微汚損等を考え
て、大気中で少なくとも30〜40mm必要とされる。またス
タック16とスタック17は直列に接続されるため下部締付
板11はそれぞれ対地電位が異なりスタック17はスタック
16よりさらに対地に対し高電圧となる。よって筐体に配
置する際支持碍子15を介して設置し、しかも高い方の電
圧に合わせて取付けることとなり大容量機の場合、支持
碍子高さｈ4 は100 〜150mm 程度必要とされる。
した状態で１個の筐体に収納する場合の、スタック配置
および接続方法の１例を示したものである。図２におい
て、スタックＡ16およびＢ17は共に負極を上にした状態
で配置されている。この２個のスタックを直列に接続す
るため、集電板を兼ねているスタック16の下部締付板11
およびスタック17の上部締付板４をブスバー13により接
続する。また、正極側の端子を負極側端子と同じ高さか
ら筐体外部に引き出す場合には、筐体壁とスタック17の
間にブスバーを通す。このとき絶縁設計上の理由から、
ブスバー13とガスマニホールド７の間の耐電圧距離、す
なわち支持碍子14の長さ：ｈ1 、ブスバー締付けボルト
13ａとスタック17のガスマニホールド７の間の耐電圧距
離：ｈ2は大容量機の場合、それぞれ微汚損等を考え
て、大気中で少なくとも30〜40mm必要とされる。またス
タック16とスタック17は直列に接続されるため下部締付
板11はそれぞれ対地電位が異なりスタック17はスタック
16よりさらに対地に対し高電圧となる。よって筐体に配
置する際支持碍子15を介して設置し、しかも高い方の電
圧に合わせて取付けることとなり大容量機の場合、支持
碍子高さｈ4 は100 〜150mm 程度必要とされる。
【０００６】また、各スタックの四側面に取付けるマニ
ホールド７には反応ガス配管接手18があり外部との取り
合いとなっているがこの接手18は前述のようにスタック
が高電圧となりマニホールド７は絶縁性シール材８を介
して取付けられてはいるものの筐体に対して高電圧に対
処するため絶縁接手19を使用している。この絶縁接手19
の長さｈ3 は大容量の場合 100mm程度必要とされる。
ホールド７には反応ガス配管接手18があり外部との取り
合いとなっているがこの接手18は前述のようにスタック
が高電圧となりマニホールド７は絶縁性シール材８を介
して取付けられてはいるものの筐体に対して高電圧に対
処するため絶縁接手19を使用している。この絶縁接手19
の長さｈ3 は大容量の場合 100mm程度必要とされる。
【０００７】したがって単一スタックで構成した場合に
比較して積層高さを抑制できる点で有利な反面筐体３の
長さが長く、高さも支持碍子の高さ分だけ高くなり容積
効率上不利である。オンサイト形燃料電池が実用段階を
抑えつつあり、市場ニーズに答えるため、コンパクト
化、高信頼化、低コスト化への取組みが求められている
現在上記の問題点は解決を急がれるものの１つである。
比較して積層高さを抑制できる点で有利な反面筐体３の
長さが長く、高さも支持碍子の高さ分だけ高くなり容積
効率上不利である。オンサイト形燃料電池が実用段階を
抑えつつあり、市場ニーズに答えるため、コンパクト
化、高信頼化、低コスト化への取組みが求められている
現在上記の問題点は解決を急がれるものの１つである。
【０００８】本発明は、上記のような問題を解決するた
めに成されたものであり、その目的は２個のスタックを
１個の筐体に収納する燃料電池本体パッケージにおい
て、できるだけ筐体を小さくするとともに、簡潔、安価
で取扱いの容易な燃料電池を提供することである。
めに成されたものであり、その目的は２個のスタックを
１個の筐体に収納する燃料電池本体パッケージにおい
て、できるだけ筐体を小さくするとともに、簡潔、安価
で取扱いの容易な燃料電池を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】燃料電池本体パッケージ
において、パッケージ底板を１枚の共通下部締付板とし
２個のスタックをその極性が相異なるように配置し、当
該下部締付板にスタック間の電気的接続機能を持たせ
る。そして２個のスタックを電気的に直列接続した中間
点である下部締付板を接地とすると同時に電力端子以外
の構造物を接地電位とする。
において、パッケージ底板を１枚の共通下部締付板とし
２個のスタックをその極性が相異なるように配置し、当
該下部締付板にスタック間の電気的接続機能を持たせ
る。そして２個のスタックを電気的に直列接続した中間
点である下部締付板を接地とすると同時に電力端子以外
の構造物を接地電位とする。
【００１０】
【作用】本発明による燃料電池パッケージにおいては、
パッケージ底面を各スタックの共通の下部締付板として
兼用させかつスタック間の電気的接続機能を持たせたこ
とにより、２個のスタックの中間接続点である下部締付
板兼パッケージ底面が接地となる。それで従来スタック
高さに比べ支持碍子分だむ低くすることができる。加え
て従来外部配管接続のための絶縁物を介せず取付ること
ができるため絶縁部品の削減と構造の簡素化により、全
体のコスト低減とコンパクト化をはかることができる。
パッケージ底面を各スタックの共通の下部締付板として
兼用させかつスタック間の電気的接続機能を持たせたこ
とにより、２個のスタックの中間接続点である下部締付
板兼パッケージ底面が接地となる。それで従来スタック
高さに比べ支持碍子分だむ低くすることができる。加え
て従来外部配管接続のための絶縁物を介せず取付ること
ができるため絶縁部品の削減と構造の簡素化により、全
体のコスト低減とコンパクト化をはかることができる。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例を図１に基づいて説明す
る。なお図１において図２と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
る。なお図１において図２と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
【００１２】図１は本発明による燃料電池本体の構成例
を示したものである。図１において２個のスタック、ス
タックＡ１、およびスタックＢ２を電池パッケージ３の
ベース兼下部共通締付板である３ａの上に直接配置す
る。ここでスタックＡ２では正極を上に、スタックＢ２
では正極を上とする。また、共通下部締付板兼パッケー
ジベース３ａスタック下面と同電位になっており２つの
スタックは直列に接続され、かつ２個のスタックの中間
接続点は下部共通締付板３ａとし、パッケージベース兼
用となっており接地構造とする。スタックＡ１の上部締
付板４ａは負極端子５とスタックＢ２の上部締付板４ｂ
は正極端子６と各々接続する。一方スタックＡ１、スタ
ックＢ２の側面反応ガス供給排出用マニホールド７を絶
縁性シール材８を介して取付ける。マニホールド７には
一体となっている接手７ａが付属しており外部配管に接
続する。
を示したものである。図１において２個のスタック、ス
タックＡ１、およびスタックＢ２を電池パッケージ３の
ベース兼下部共通締付板である３ａの上に直接配置す
る。ここでスタックＡ２では正極を上に、スタックＢ２
では正極を上とする。また、共通下部締付板兼パッケー
ジベース３ａスタック下面と同電位になっており２つの
スタックは直列に接続され、かつ２個のスタックの中間
接続点は下部共通締付板３ａとし、パッケージベース兼
用となっており接地構造とする。スタックＡ１の上部締
付板４ａは負極端子５とスタックＢ２の上部締付板４ｂ
は正極端子６と各々接続する。一方スタックＡ１、スタ
ックＢ２の側面反応ガス供給排出用マニホールド７を絶
縁性シール材８を介して取付ける。マニホールド７には
一体となっている接手７ａが付属しており外部配管に接
続する。
【００１３】かかる構成の燃料電池パッケージにおいて
は共通下部締付板兼電池パッケージ３ａに直接スタック
と配置し、スタック間の電気的接続機能を持たせ、かつ
接地したことにより、従来構造図２に示すようなスタッ
ク間ブスバーおよびその支持碍子、スタック支持碍子が
不要となるばかりでなく反応ガス供給排出ガスマニホー
ルドの外部接続用絶縁接手も不要となってパッケージ筐
体長さＬと高さＨを縮めることが可能となる。
は共通下部締付板兼電池パッケージ３ａに直接スタック
と配置し、スタック間の電気的接続機能を持たせ、かつ
接地したことにより、従来構造図２に示すようなスタッ
ク間ブスバーおよびその支持碍子、スタック支持碍子が
不要となるばかりでなく反応ガス供給排出ガスマニホー
ルドの外部接続用絶縁接手も不要となってパッケージ筐
体長さＬと高さＨを縮めることが可能となる。
【００１４】本発明によればマニホールド７は接地とな
るので、シール材８の絶縁性が非常に重要となるが、２
個のスタックの中間点で接地となっているためマニホー
ルドシール材８は１スタック分の電圧に耐えるものであ
れば良いのでマニホールド７として最低必要な絶縁性を
有していれば全体の機能として問題はない。よって長さ
Ｌは約400 〜800mm 、高さＨは200 〜300mm 低くするこ
とができる。
るので、シール材８の絶縁性が非常に重要となるが、２
個のスタックの中間点で接地となっているためマニホー
ルドシール材８は１スタック分の電圧に耐えるものであ
れば良いのでマニホールド７として最低必要な絶縁性を
有していれば全体の機能として問題はない。よって長さ
Ｌは約400 〜800mm 、高さＨは200 〜300mm 低くするこ
とができる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、かかる構成の燃料電池に
おいては、筐体長さを縮め、高さを縮めることが可能で
ありコンパクト化をはかることができる。また絶縁部品
である支持碍子、絶縁接手などを廃止し、下部締付板も
パッケージベース共通となるので部品数の削減と構造簡
素化が図れるため安価な燃料電池を提供することができ
る。更に２個のスタックが共通締付板に配置されている
ため、２つのスタックを１つのユニットとして扱うこと
ができ、輸送・据付の際に便利になる。
おいては、筐体長さを縮め、高さを縮めることが可能で
ありコンパクト化をはかることができる。また絶縁部品
である支持碍子、絶縁接手などを廃止し、下部締付板も
パッケージベース共通となるので部品数の削減と構造簡
素化が図れるため安価な燃料電池を提供することができ
る。更に２個のスタックが共通締付板に配置されている
ため、２つのスタックを１つのユニットとして扱うこと
ができ、輸送・据付の際に便利になる。
【図１】本発明の一実施例を示す正面図。
【図２】従来の燃料電池を示す正面図。
【図３】一般的な燃料電池を示す正面図。
１…スタックＡ、２…スタックＢ、３…筐体（パッケー
ジ）、３ａ…ベース締付板、４…上部締付板、７…マニ
ホールド、８…シール材、９…セル、10…冷却板。
ジ）、３ａ…ベース締付板、４…上部締付板、７…マニ
ホールド、８…シール材、９…セル、10…冷却板。
Claims (1)
- 【請求項１】 電解質を含浸させた電解質層を挟んで一
対の多孔質電極からなるセルによって構成される単電池
と、所定個の単電池ごとに内部に冷媒を供給・排出して
電池を冷却する冷却板とを複数個積層して四角柱状のセ
ルスタックを形成し、このセルスタックの上端および下
端に夫々セルスタックの上端および下端と電気的に短絡
した締付け板を配し、当該セルスタックの側面との間に
反応ガス流路が形成された反応ガス供給排出用のマニホ
ールドを配置して構成される積層体２個を１個の筐体に
収納した燃料電池において、１枚の下部締付板上に２個
のスタックをその極性が相異なるように配置して、かつ
前記締付板を接地構造とすることを特徴とする燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5057282A JPH06275307A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5057282A JPH06275307A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275307A true JPH06275307A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13051189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5057282A Pending JPH06275307A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06275307A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0963616A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-03-07 | Tokyo Gas Co Ltd | パッケージ型燃料電池発電装置 |
| JP2002367664A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US7384703B2 (en) | 2003-06-13 | 2008-06-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2011134558A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| USRE42720E1 (en) | 2001-06-06 | 2011-09-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell mounting structure |
| US11626610B2 (en) | 2018-11-06 | 2023-04-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP5057282A patent/JPH06275307A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0963616A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-03-07 | Tokyo Gas Co Ltd | パッケージ型燃料電池発電装置 |
| USRE42720E1 (en) | 2001-06-06 | 2011-09-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell mounting structure |
| JP2002367664A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US7384703B2 (en) | 2003-06-13 | 2008-06-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2011134558A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| US11626610B2 (en) | 2018-11-06 | 2023-04-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
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