JPH06333591A - 高電圧燃料電池システム - Google Patents
高電圧燃料電池システムInfo
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- JPH06333591A JPH06333591A JP5117099A JP11709993A JPH06333591A JP H06333591 A JPH06333591 A JP H06333591A JP 5117099 A JP5117099 A JP 5117099A JP 11709993 A JP11709993 A JP 11709993A JP H06333591 A JPH06333591 A JP H06333591A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- anode gas
- fuel cell
- cooling air
- anode
- stack
- Prior art date
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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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 寸法がコンパクトで、製造コストが安く、高
電圧を取り出すことのできる燃料電池を提供することを
目的とする。 【構成】 電解質板１の両面にアノード２とカソード３
とを配して成るセル４と、アノードガス２１及び／又は
カソードガス通路３１を有するセパレータ５０,５１,５
２,５３と、冷却空気通路６１を形成した冷却プレート
６とを積層させてなる積層体Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄの複数個を、
電気的には直列に接続し、前記各積層体の側面どうしが
隣接するところに絶縁性枠体７０,８０を介しながら、
前記複数の積層体のすべての冷却空気通路６１の方向が
同じであるように、前記各積層体を行列状に配置し、一
対のエンドプレート９０で固定することによって燃料電
池スタックを構成し、この燃料電池スタックの側面にア
ノードガスマニホールド、カソードガスマニホールド、
冷却空気マニホールドを設置することを特徴とする。
電圧を取り出すことのできる燃料電池を提供することを
目的とする。 【構成】 電解質板１の両面にアノード２とカソード３
とを配して成るセル４と、アノードガス２１及び／又は
カソードガス通路３１を有するセパレータ５０,５１,５
２,５３と、冷却空気通路６１を形成した冷却プレート
６とを積層させてなる積層体Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄの複数個を、
電気的には直列に接続し、前記各積層体の側面どうしが
隣接するところに絶縁性枠体７０,８０を介しながら、
前記複数の積層体のすべての冷却空気通路６１の方向が
同じであるように、前記各積層体を行列状に配置し、一
対のエンドプレート９０で固定することによって燃料電
池スタックを構成し、この燃料電池スタックの側面にア
ノードガスマニホールド、カソードガスマニホールド、
冷却空気マニホールドを設置することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数個の積層体を有す
る高電圧燃料電池システムに関する。
る高電圧燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は供給されるガスのエネルギー
を、直接電気エネルギーに変換する装置であり、現在で
はリン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型等の燃料電池
の研究が盛んに行われており、高い発電効率が期待され
ている。これらの燃料電池の発電の基本単位は、電解質
板の両面にカソードとアノードとを配した構成の単セル
である。
を、直接電気エネルギーに変換する装置であり、現在で
はリン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型等の燃料電池
の研究が盛んに行われており、高い発電効率が期待され
ている。これらの燃料電池の発電の基本単位は、電解質
板の両面にカソードとアノードとを配した構成の単セル
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、一個の単セ
ルから得られる出力電圧（Ｖ）、及び電流密度（mA/ｃ
ｍ2）には制限があるため、実用に供されている電池で
は、単セルを複数個積層することによって、所望の出力
電圧、及び電流を得るようにしている。特に、単セルの
出力電圧は０.６Ｖ程度であるから、例えば、１２０Ｖ
の電圧を得るためには、単セルを約２００個積層させる
必要がある。一般に、燃料電池は、各単セルを電気的に
直列に接続、単セル毎に良好なセパレータを挿入してス
タックを構成している。したがって、単セルを２００個
積層させた場合には、セパレータの厚さを含めると、ス
タックの高さは２ｍ程度になる。その結果、スタックが
積層方向に高くなるため、高さ方向のスペース上の制約
から燃料電池の設置が困難になる。
ルから得られる出力電圧（Ｖ）、及び電流密度（mA/ｃ
ｍ2）には制限があるため、実用に供されている電池で
は、単セルを複数個積層することによって、所望の出力
電圧、及び電流を得るようにしている。特に、単セルの
出力電圧は０.６Ｖ程度であるから、例えば、１２０Ｖ
の電圧を得るためには、単セルを約２００個積層させる
必要がある。一般に、燃料電池は、各単セルを電気的に
直列に接続、単セル毎に良好なセパレータを挿入してス
タックを構成している。したがって、単セルを２００個
積層させた場合には、セパレータの厚さを含めると、ス
タックの高さは２ｍ程度になる。その結果、スタックが
積層方向に高くなるため、高さ方向のスペース上の制約
から燃料電池の設置が困難になる。
【０００４】そこで、積層方向の高さの低い小型スタッ
ク（即ち、単セルの積層数が少ない）を複数個併設し、
これらを電気的に直列に接続することにより従来のスタ
ックと同程度の出力電圧を得ることが考えられる。しか
しながら、スタック毎にアノードガスマニホールドやカ
ソードガスマニホールドや冷却空気マニホールド等を設
ける必要があり、製造コストが高くなるという問題が生
じる。
ク（即ち、単セルの積層数が少ない）を複数個併設し、
これらを電気的に直列に接続することにより従来のスタ
ックと同程度の出力電圧を得ることが考えられる。しか
しながら、スタック毎にアノードガスマニホールドやカ
ソードガスマニホールドや冷却空気マニホールド等を設
ける必要があり、製造コストが高くなるという問題が生
じる。
【０００５】本発明は上記課題に鑑み、寸法がコンパク
トで、製造コストが安く、高電圧を取り出すことができ
る燃料電池を提供することを目的とする。
トで、製造コストが安く、高電圧を取り出すことができ
る燃料電池を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、高電圧燃料電池システムにおいて以下の構成
を有することを特徴とする。 電解質板の両面にアノードとカソードとを配して成る
セルと、アノードガス及び／又はカソードガス通路を有
するセパレータと冷却空気通路を形成した冷却プレート
を積層させてなる積層体を構成する。
するため、高電圧燃料電池システムにおいて以下の構成
を有することを特徴とする。 電解質板の両面にアノードとカソードとを配して成る
セルと、アノードガス及び／又はカソードガス通路を有
するセパレータと冷却空気通路を形成した冷却プレート
を積層させてなる積層体を構成する。
【０００７】このような積層体の複数個を電気的は直列
に接続し、前記各積層体の側面どうしが隣接するところ
に絶縁性枠体を介しながら、前記複数の積層体のすべて
の冷却空気通路の方向が同じであるように、前記各積層
体を行列状に配置し、一対のエンドプレートで固定する
ことによって燃料電池スタックを構成する。本燃料電池
システムにおいて使用する積層体の数は最低２個であ
り、４個の場合は積層体を２行２列の行列状に配置して
燃料電池スタックを構成する。積層体の数及び配置は、
６個の積層体を２行３列に配置したり、９個の積層体を
３行３列などに配置することもできる。
に接続し、前記各積層体の側面どうしが隣接するところ
に絶縁性枠体を介しながら、前記複数の積層体のすべて
の冷却空気通路の方向が同じであるように、前記各積層
体を行列状に配置し、一対のエンドプレートで固定する
ことによって燃料電池スタックを構成する。本燃料電池
システムにおいて使用する積層体の数は最低２個であ
り、４個の場合は積層体を２行２列の行列状に配置して
燃料電池スタックを構成する。積層体の数及び配置は、
６個の積層体を２行３列に配置したり、９個の積層体を
３行３列などに配置することもできる。
【０００８】このような燃料電池スタックの側面にアノ
ードガスマニホールド、カソードガスマニホールド、冷
却空気マニホールドを設置して本発明の高電圧燃料電池
システムを構成する。 前記燃料電池システムにおいて、各積層体のすべての
プレートが、プレートの対角線方向にアノードガスの入
口と出口を有し、プレート内でのアノードガスの流れが
Ｚ字状であるようなアノードガス通路を有するプレート
であって、各積層体のアノードガスの入口と出口は冷却
空気の入口と出口のある側面とは別の側面にあり、複数
の積層体のすべてのアノードガス通路が前記冷却空気通
路と同じ向きに配置され、前記アノードガス通路の入口
と出口が絶縁性枠体を介して隣接する積層体のアノード
ガス通路が、アノードガス連結マニホールドによって連
結されていることを特徴とする。
ードガスマニホールド、カソードガスマニホールド、冷
却空気マニホールドを設置して本発明の高電圧燃料電池
システムを構成する。 前記燃料電池システムにおいて、各積層体のすべての
プレートが、プレートの対角線方向にアノードガスの入
口と出口を有し、プレート内でのアノードガスの流れが
Ｚ字状であるようなアノードガス通路を有するプレート
であって、各積層体のアノードガスの入口と出口は冷却
空気の入口と出口のある側面とは別の側面にあり、複数
の積層体のすべてのアノードガス通路が前記冷却空気通
路と同じ向きに配置され、前記アノードガス通路の入口
と出口が絶縁性枠体を介して隣接する積層体のアノード
ガス通路が、アノードガス連結マニホールドによって連
結されていることを特徴とする。
【０００９】前記絶縁性枠体およびアノードガス連結
バイパスにおいて、アノードガス連結バイパスが、絶縁
性枠体を兼ねた長方形枠体であって、この長方形枠体の
一辺が、前記積層体のアノードガス出口に接続する断面
コ字形アノードガスマニホールド部であり、対辺が、も
う一方の積層体のアノードガス入口に接続する断面コ字
形アノードガス連結マニホールド部であり、この２つの
断面コ字形アノードガスマニホールド部がパイプで連結
されているアノードガス連結バイパスであることを特徴
とするにより、アノードガス連結バイパスが絶縁性枠体
を兼ねることができ前記記載の燃料電池システムの構
成を簡素化することができる。
バイパスにおいて、アノードガス連結バイパスが、絶縁
性枠体を兼ねた長方形枠体であって、この長方形枠体の
一辺が、前記積層体のアノードガス出口に接続する断面
コ字形アノードガスマニホールド部であり、対辺が、も
う一方の積層体のアノードガス入口に接続する断面コ字
形アノードガス連結マニホールド部であり、この２つの
断面コ字形アノードガスマニホールド部がパイプで連結
されているアノードガス連結バイパスであることを特徴
とするにより、アノードガス連結バイパスが絶縁性枠体
を兼ねることができ前記記載の燃料電池システムの構
成を簡素化することができる。
【００１０】
【作用】前記の構成においては、複数の積層体が、互
いに位置的には並列におかれているので、スタックの高
さは一つの積層体に相当する高さとなり、隣合う各積層
体の間には絶縁性枠体が介してあるため電気的には並列
関係はなく、本燃料電池システムのすべての単セルが電
気的に直列に接続されていることになり、それに相当す
る高電圧を得ることができる。
いに位置的には並列におかれているので、スタックの高
さは一つの積層体に相当する高さとなり、隣合う各積層
体の間には絶縁性枠体が介してあるため電気的には並列
関係はなく、本燃料電池システムのすべての単セルが電
気的に直列に接続されていることになり、それに相当す
る高電圧を得ることができる。
【００１１】また、この複数の積層体が行列状に配置さ
れているため、複数の積層体を有しているにもかかわら
ず、一対のエンドプレートによって容易に燃料電池スタ
ックを製造することがでできるとともに、積層体のすべ
ての空気通路の方向が同方向に配置してあるために、燃
料電池側面に設置する冷却空気マニホールドは一対だけ
で構成することができ、従来のように複数のスタックを
接続する場合よりも全体のマニホールドの数が少なくで
きる。
れているため、複数の積層体を有しているにもかかわら
ず、一対のエンドプレートによって容易に燃料電池スタ
ックを製造することがでできるとともに、積層体のすべ
ての空気通路の方向が同方向に配置してあるために、燃
料電池側面に設置する冷却空気マニホールドは一対だけ
で構成することができ、従来のように複数のスタックを
接続する場合よりも全体のマニホールドの数が少なくで
きる。
【００１２】また、一般に積層体内において冷却空気の
上流から下流に行くに従って温度が上昇する一方、アノ
ードガスは上流から下流に行くに従って水素濃度が低下
する。アノードガスの反応は、水素濃度が高いほど、ま
た、温度が高いほど活発に行われるが、前記の構成に
よれば、積層体内において、アノードガスと冷却空気の
流れが同じ方向になるので、水素濃度が高い位置では冷
却空気温度が低く、水素濃度が低い位置では冷却空気温
度が高いという関係となり、従って積層体内において反
応性の均一化をもたらす。
上流から下流に行くに従って温度が上昇する一方、アノ
ードガスは上流から下流に行くに従って水素濃度が低下
する。アノードガスの反応は、水素濃度が高いほど、ま
た、温度が高いほど活発に行われるが、前記の構成に
よれば、積層体内において、アノードガスと冷却空気の
流れが同じ方向になるので、水素濃度が高い位置では冷
却空気温度が低く、水素濃度が低い位置では冷却空気温
度が高いという関係となり、従って積層体内において反
応性の均一化をもたらす。
【００１３】
【実施例】図１は本実施例に係わるリン酸型燃料電池ス
タックの斜視図であり、図３はその分解斜視図、図４は
その概略断面図である。これらの図に示すように、燃料
電池スタックは、セル、セパレータおよび冷却プレート
を適数個積層してなる積層体４個Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄを、間に
絶縁性枠体７０,８０を介在した状態で行列状に配し、
上下から一対のエンドプレート９０,９０によって締め
付けると共に、側面に冷却空気マニホールド６１ａ,６
１ｂ、アノードガスマニホールド２２ａ,２２ｂ,２３
ａ,２３ｂ、カソードガスマニホールド３１ａ,３１ｂ,
３２ａ,３２ｂを配した構成をしている。
タックの斜視図であり、図３はその分解斜視図、図４は
その概略断面図である。これらの図に示すように、燃料
電池スタックは、セル、セパレータおよび冷却プレート
を適数個積層してなる積層体４個Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄを、間に
絶縁性枠体７０,８０を介在した状態で行列状に配し、
上下から一対のエンドプレート９０,９０によって締め
付けると共に、側面に冷却空気マニホールド６１ａ,６
１ｂ、アノードガスマニホールド２２ａ,２２ｂ,２３
ａ,２３ｂ、カソードガスマニホールド３１ａ,３１ｂ,
３２ａ,３２ｂを配した構成をしている。
【００１４】前記各積層体Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄは図２に示すよ
うに、リン酸電解質を含浸させた電解質マトリックス１
の両面にアノード２とカソード３を配したセル４と、こ
のセル４にアノードガス及びカソードガスを供給するバ
イポーラプレート５０,５３と、前記セル４にアノード
ガス又はカソードガスを供給するハーフプレート５１,
５２とを複数積層させ、且つ、前記ハーフプレート５１
とハーフプレート５２との間にセル４を冷却する冷却プ
レート６を介挿させた構造である。なお、６２はエッジ
シール部を示す。
うに、リン酸電解質を含浸させた電解質マトリックス１
の両面にアノード２とカソード３を配したセル４と、こ
のセル４にアノードガス及びカソードガスを供給するバ
イポーラプレート５０,５３と、前記セル４にアノード
ガス又はカソードガスを供給するハーフプレート５１,
５２とを複数積層させ、且つ、前記ハーフプレート５１
とハーフプレート５２との間にセル４を冷却する冷却プ
レート６を介挿させた構造である。なお、６２はエッジ
シール部を示す。
【００１５】上記セル４は、炭化ケイ素からなる電解質
マトリックス１の両面に、カーボンペーパに白金触媒を
担持させたアノード２およびカソード３を配した構造で
ある。上記バイポーラプレート５０,５３の上面には前
記アノード２にアノードガスを供給するアノードガス通
路２１が複数形成される一方、下面には前記カソード３
にカソードガスを供給するカソードガス通路３１が複数
形成されている。なお、前記アノードガス通路２１とカ
ソードガス通路３１とは互いに直行する向きに形成され
ている。また、上記ハーフプレート５１,５２には、ア
ノードガス通路２１またはカソードガス通路３１の何れ
か一方の通路が形成されており、前記ハーフプレート５
１の上面にはアノードガス通路２１が複数形成される一
方、ハーフプレート５２の下面にはカソードガス通路３
１が複数形成されている。前記アノードガス通路２１
は、アノードガス供給内部マニホールド２２から供給さ
れたアノードガスがアノードガス通路２１に分配された
後、アノードガス排出内部マニホールド２３を通って排
出される（アノードガスはＺ字状に流れる）。
マトリックス１の両面に、カーボンペーパに白金触媒を
担持させたアノード２およびカソード３を配した構造で
ある。上記バイポーラプレート５０,５３の上面には前
記アノード２にアノードガスを供給するアノードガス通
路２１が複数形成される一方、下面には前記カソード３
にカソードガスを供給するカソードガス通路３１が複数
形成されている。なお、前記アノードガス通路２１とカ
ソードガス通路３１とは互いに直行する向きに形成され
ている。また、上記ハーフプレート５１,５２には、ア
ノードガス通路２１またはカソードガス通路３１の何れ
か一方の通路が形成されており、前記ハーフプレート５
１の上面にはアノードガス通路２１が複数形成される一
方、ハーフプレート５２の下面にはカソードガス通路３
１が複数形成されている。前記アノードガス通路２１
は、アノードガス供給内部マニホールド２２から供給さ
れたアノードガスがアノードガス通路２１に分配された
後、アノードガス排出内部マニホールド２３を通って排
出される（アノードガスはＺ字状に流れる）。
【００１６】上記構成の積層体４個Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄは図１,
３,４に示すように、積層体ＡとＣの冷却空気通路６
１、積層体ＢとＤの冷却空気通路６１が各々直線状に並
ぶよう、言い替えると積層体Ａの冷却空気通路６１から
導入された冷却空気が積層体Ｃの冷却空気通路６１を通
じて排出され、積層体Ｂの冷却空気通路６１から導入さ
れた冷却空気が積層体Ｄの冷却空気通路６１を通じて排
出されるよう、通路の方向を配慮して配置されている。
図４において矢印Ｘａ,Ｘｂは前記冷却空気通路６１を
流通する冷却空気の流れを示している。
３,４に示すように、積層体ＡとＣの冷却空気通路６
１、積層体ＢとＤの冷却空気通路６１が各々直線状に並
ぶよう、言い替えると積層体Ａの冷却空気通路６１から
導入された冷却空気が積層体Ｃの冷却空気通路６１を通
じて排出され、積層体Ｂの冷却空気通路６１から導入さ
れた冷却空気が積層体Ｄの冷却空気通路６１を通じて排
出されるよう、通路の方向を配慮して配置されている。
図４において矢印Ｘａ,Ｘｂは前記冷却空気通路６１を
流通する冷却空気の流れを示している。
【００１７】次に、絶縁性枠体７０,８０について説明
する。絶縁性枠体７０,７０は積層体ＡとＣの間及び積
層体ＢとＤの間に介在されるもので、図３に示すように
積層体Ａの幅に等しい長さを有した一対の横桟７１,７
２と積層体Ａの高さに等しい長さを有した一対の縦桟７
３,７４とを端部同士連結した構成をしている。各桟７
１〜７４の積層体Ａ〜Ｄと接する側面には気密性のある
ガスケット７５が取着されている。また、全ての桟７１
〜７４で囲まれる空間には何も設けられておらず、従っ
て積層体ＡとＣの間及び積層体ＢとＤの間に絶縁性枠体
７０を介在すると、桟７１〜７４で囲まれた空間が、一
方の積層体Ａ,Ｃと他方の積層体Ｂ,Ｄとの冷却空気通路
６１,６１を連通することになる。そしてこの場合にお
いてガスケット７５は冷却空気の外部への漏れを防止す
る。
する。絶縁性枠体７０,７０は積層体ＡとＣの間及び積
層体ＢとＤの間に介在されるもので、図３に示すように
積層体Ａの幅に等しい長さを有した一対の横桟７１,７
２と積層体Ａの高さに等しい長さを有した一対の縦桟７
３,７４とを端部同士連結した構成をしている。各桟７
１〜７４の積層体Ａ〜Ｄと接する側面には気密性のある
ガスケット７５が取着されている。また、全ての桟７１
〜７４で囲まれる空間には何も設けられておらず、従っ
て積層体ＡとＣの間及び積層体ＢとＤの間に絶縁性枠体
７０を介在すると、桟７１〜７４で囲まれた空間が、一
方の積層体Ａ,Ｃと他方の積層体Ｂ,Ｄとの冷却空気通路
６１,６１を連通することになる。そしてこの場合にお
いてガスケット７５は冷却空気の外部への漏れを防止す
る。
【００１８】絶縁性枠体８０,８０は積層体ＡとＢの間
及び積層体ＣとＤの間に介在されるもので、前記枠体７
０,７０と同様、上下一対の横桟８１,８２と左右一対の
縦桟８３,８４を端部同士連結した構成である。但し左
右一対の縦桟８３,８４は前記枠体７０のものとは異な
り、次のような構成となっている。即ち、一対の縦桟８
３は積層体Ａ,Ｃのアノードガス排出内部マニホールド
２３と対向する側面に溝状のマニホールド部８５,８５
が凹設され、他方の縦桟８４は積層体Ｂ,Ｄのアノード
ガス供給内部マニホールド２２と対向する側面に溝状の
マニホールド部８６,８６が凹設されている。そして、
両縦桟８３,８４の溝同士は適数個のパイプ８７…によ
って連通されている。尚、前記各桟８１〜８４の積層体
Ａ〜Ｄと接する側面には気密性のあるガスケット８８が
取着されている。この構成の絶縁性枠体８０,８０を積
層体ＡとＢの間及び積層体ＣとＤの間に介在させると縦
桟８３,８４の溝状のマニホールド部８５,８５及びパイ
プ８７…を通じて積層体ＡとＢ、積層体ＣとＤのアノー
ドガス通路が連通する。
及び積層体ＣとＤの間に介在されるもので、前記枠体７
０,７０と同様、上下一対の横桟８１,８２と左右一対の
縦桟８３,８４を端部同士連結した構成である。但し左
右一対の縦桟８３,８４は前記枠体７０のものとは異な
り、次のような構成となっている。即ち、一対の縦桟８
３は積層体Ａ,Ｃのアノードガス排出内部マニホールド
２３と対向する側面に溝状のマニホールド部８５,８５
が凹設され、他方の縦桟８４は積層体Ｂ,Ｄのアノード
ガス供給内部マニホールド２２と対向する側面に溝状の
マニホールド部８６,８６が凹設されている。そして、
両縦桟８３,８４の溝同士は適数個のパイプ８７…によ
って連通されている。尚、前記各桟８１〜８４の積層体
Ａ〜Ｄと接する側面には気密性のあるガスケット８８が
取着されている。この構成の絶縁性枠体８０,８０を積
層体ＡとＢの間及び積層体ＣとＤの間に介在させると縦
桟８３,８４の溝状のマニホールド部８５,８５及びパイ
プ８７…を通じて積層体ＡとＢ、積層体ＣとＤのアノー
ドガス通路が連通する。
【００１９】一方、桟８１〜８４で囲まれた空間にはパ
イプ８７…以外は存在しないので、一方の積層体Ａ,Ｂ
と他方の積層体Ｃ,Ｄとのカソードガス通路３１,３１は
前記空間を通して連通される。図４において、矢印Ｙ
ａ、Ｙｂは前記枠体８０,８０によって連通された通路
を流れるアノードガスの流れを、矢印Ｚａ,Ｚｂはカソ
ードガスの流れを示している。
イプ８７…以外は存在しないので、一方の積層体Ａ,Ｂ
と他方の積層体Ｃ,Ｄとのカソードガス通路３１,３１は
前記空間を通して連通される。図４において、矢印Ｙ
ａ、Ｙｂは前記枠体８０,８０によって連通された通路
を流れるアノードガスの流れを、矢印Ｚａ,Ｚｂはカソ
ードガスの流れを示している。
【００２０】尚、前記枠体７０,８０は、２００℃にお
いて安定な絶縁性材料を用いて作られており、また、側
面との接触面に設けられたガスケット７５,８８は例え
ばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ
素樹脂やフッ素系ゴムが主として用いられる。 更に、
図示はしないが、４本の絶縁性枠体７０,８０で囲まれ
た中心部（図４中Ｓで示す箇所）には各積層体Ａ〜Ｄを
直列接続するためのケーブルが収納されている。 ［その他の事項］図示はしないが、アノードガスマニホ
ールド２２ｂとアノードガスマニホールド２３ａを電池
スタックの外周を迂回するパイプ等によって連結させる
ことにより、積層体Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄのアノードガス通路を
連通させることもできる。即ちアノードガスの流れＹａ
とＹｂを連続させることもできる。
いて安定な絶縁性材料を用いて作られており、また、側
面との接触面に設けられたガスケット７５,８８は例え
ばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ
素樹脂やフッ素系ゴムが主として用いられる。 更に、
図示はしないが、４本の絶縁性枠体７０,８０で囲まれ
た中心部（図４中Ｓで示す箇所）には各積層体Ａ〜Ｄを
直列接続するためのケーブルが収納されている。 ［その他の事項］図示はしないが、アノードガスマニホ
ールド２２ｂとアノードガスマニホールド２３ａを電池
スタックの外周を迂回するパイプ等によって連結させる
ことにより、積層体Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄのアノードガス通路を
連通させることもできる。即ちアノードガスの流れＹａ
とＹｂを連続させることもできる。
【００２１】また、本実施例において、積層体Ａ,Ｂ,
Ｃ,Ｄはすべて上側が正極、下側が負極の構成となって
いるが、例えば積層体Ａ,Ｄは上側負極（下側正極）、
積層体Ｂ,Ｃは上側正極（下側正極）のように組み合わ
せて電池スタックを構成すれば、積層体Ａ〜Ｄを電気的
に直列接続するのに、積層体Ａ及び積層体Ｂの下側同
士、積層体Ｂ及び積層体Ｄの上側同士、積層体Ｄ及び積
層体Ｃの下側同士を接続すればよいので、接続はたやす
い。ただし、この場合、積層体Ａ,Ｄにおいて、上側負
極（下側正極）とするために、例えばアノードガスの通
路とカソードガスの通路の位置を入れ替えると共に、セ
ル４においてアノード２とカソード３の位置を入れ換え
ることによって、上側負極（下側正極）の積層体構成を
とる必要がある。
Ｃ,Ｄはすべて上側が正極、下側が負極の構成となって
いるが、例えば積層体Ａ,Ｄは上側負極（下側正極）、
積層体Ｂ,Ｃは上側正極（下側正極）のように組み合わ
せて電池スタックを構成すれば、積層体Ａ〜Ｄを電気的
に直列接続するのに、積層体Ａ及び積層体Ｂの下側同
士、積層体Ｂ及び積層体Ｄの上側同士、積層体Ｄ及び積
層体Ｃの下側同士を接続すればよいので、接続はたやす
い。ただし、この場合、積層体Ａ,Ｄにおいて、上側負
極（下側正極）とするために、例えばアノードガスの通
路とカソードガスの通路の位置を入れ替えると共に、セ
ル４においてアノード２とカソード３の位置を入れ換え
ることによって、上側負極（下側正極）の積層体構成を
とる必要がある。
【００２２】また、本実施例においてはリン酸型燃料電
池を示したが、固体電解質型燃料電池、溶融炭酸塩型燃
料電池で行うことも勿論可能である。
池を示したが、固体電解質型燃料電池、溶融炭酸塩型燃
料電池で行うことも勿論可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上の本発明によれば、すべての単セル
が電気的に直列に接続されてので、高電圧であり、従来
のように複数の燃料電池スタックを接続して高電圧を得
る方法と比べて、複数の積層体が側面を隣合わせにしな
がら行列状に配置されてスタックが形成されているため
コンパクトであり、マニホールドの数が少ないので製造
コストが安い、優れた高電圧燃料電池システムを提供す
ることができる。
が電気的に直列に接続されてので、高電圧であり、従来
のように複数の燃料電池スタックを接続して高電圧を得
る方法と比べて、複数の積層体が側面を隣合わせにしな
がら行列状に配置されてスタックが形成されているため
コンパクトであり、マニホールドの数が少ないので製造
コストが安い、優れた高電圧燃料電池システムを提供す
ることができる。
【図１】本発明の一実施例に用いたリン酸型燃料電池ス
タックの斜視図である。
タックの斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係わるリン酸型燃料電池の
積層体の一部分を示す分解斜視図である。
積層体の一部分を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例に係わるリン酸型燃料電池ス
タックの要部分解斜視図である。
タックの要部分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施例に係わるリン酸型燃料電池の
概略断面図である。
概略断面図である。
１ 電解質マトリックス ２ アノード ３ カソード ４ セル ６ 冷却プレート ２１ アノードガス通路 ２２ａ,２２ｂ,２３ａ,２３ｂ アノードガスマニホ
ールド ３１ カソードガス通路 ３１ａ,３１ｂ,３２ａ,３２ｂ カソードガスマニホ
ールド ５０,５３ バイポーラプレート ５１,５２ ハーフプレート ６１ 冷却空気通路 ６１ａ,６１ｂ 冷却空気マニホールド ７０,８０ 絶縁性枠体 ９０ エンドプレート Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ 積層体
ールド ３１ カソードガス通路 ３１ａ,３１ｂ,３２ａ,３２ｂ カソードガスマニホ
ールド ５０,５３ バイポーラプレート ５１,５２ ハーフプレート ６１ 冷却空気通路 ６１ａ,６１ｂ 冷却空気マニホールド ７０,８０ 絶縁性枠体 ９０ エンドプレート Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ 積層体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中藤 邦弘 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 電解質板の両面にアノードとカソードと
を配して成るセルと、アノードガス及び／又はカソード
ガス通路を有するセパレータと、冷却空気通路を形成し
た冷却プレートとを積層させてなる積層体の複数個を、 電気的には直列に接続し、 前記各積層体の側面どうしが隣接するところに絶縁性枠
体を介しながら、 前記複数の積層体のすべての冷却空気通路の方向が同じ
であるように、前記各積層体を行列状に配置し、一対の
エンドプレートで固定することによって燃料電池スタッ
クを構成し、 この燃料電池スタックの側面にアノードガスマニホール
ド、カソードガスマニホールド、冷却空気マニホールド
を設置してなる高電圧燃料電池システム。 - 【請求項２】 前記高電圧燃料電池システムにおいて、 各積層体のアノードガス通路を有するすべてのプレート
が、プレートの対角線方向にアノードガスの入口と出口
を有し、プレート内でのアノードガスの流れがＺ字状で
あるようなアノードガス通路を有するプレートであっ
て、 各積層体のアノードガスの入口と出口のある側面は冷却
空気の入口と出口のある側面とは別の側面にあり、 複数の積層体のすべてのアノードガス通路が前記冷却空
気通路と同じ向きであるように配置され、 前記アノードガス通路の入口と出口が絶縁性枠体を介し
て隣接する積層体のアノードガス通路が、アノードガス
連結バイパスよって連結されていることを特徴とする請
求項１記載の高電圧燃料電池システム。 - 【請求項３】 前記アノードガス連結バイパスが、 絶縁性枠体であって、 この枠体の一辺が、前記積層体のアノードガス出口に接
続する断面コ字形アノードガスマニホールド部であり、 対辺が、もう一方の積層体のアノードガス入口に接続す
る断面コ字形アノードガスマニホールド部であり、 この２つの断面コ字形アノードガスマニホールド部がパ
イプで連結されていることを特徴とする請求項２記載の
高電圧燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5117099A JPH06333591A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 高電圧燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5117099A JPH06333591A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 高電圧燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333591A true JPH06333591A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14703379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5117099A Pending JPH06333591A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 高電圧燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06333591A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000067884A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体高分子型燃料電池、これを用いたシステム及びその設置方法 |
| JP2007005286A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システム用封止スタック |
| WO2019030920A1 (ja) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池のスタック構造および燃料電池スタックの熱歪吸収方法 |
| US20220029223A1 (en) * | 2018-09-27 | 2022-01-27 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Sodium secondary battery module |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP5117099A patent/JPH06333591A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000067884A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体高分子型燃料電池、これを用いたシステム及びその設置方法 |
| JP2007005286A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システム用封止スタック |
| WO2019030920A1 (ja) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池のスタック構造および燃料電池スタックの熱歪吸収方法 |
| JPWO2019030920A1 (ja) * | 2017-08-10 | 2020-03-26 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池のスタック構造および燃料電池スタックの熱歪吸収方法 |
| US11495822B2 (en) | 2017-08-10 | 2022-11-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | Stack structure of fuel cell and method of absorbing thermal deformation in fuel cell stack |
| US20220029223A1 (en) * | 2018-09-27 | 2022-01-27 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Sodium secondary battery module |
| US11901538B2 (en) * | 2018-09-27 | 2024-02-13 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Sodium secondary battery module |
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