JPH071734Y2 - 液電解質型燃料電池 - Google Patents
液電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JPH071734Y2 JPH071734Y2 JP1987089164U JP8916487U JPH071734Y2 JP H071734 Y2 JPH071734 Y2 JP H071734Y2 JP 1987089164 U JP1987089164 U JP 1987089164U JP 8916487 U JP8916487 U JP 8916487U JP H071734 Y2 JPH071734 Y2 JP H071734Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipe
- fuel cell
- liquid electrolyte
- gas
- downstream
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は電解質としてりん酸が用いられ、このりん酸
を含浸させたマトリツクス層を挾む両側に燃料ガス電極
と酸化ガス電極とを配する単位電池を、多数個積層して
構成されるりん酸型燃料電池の燃料電池積層体と外部と
を電気的に絶縁するための絶縁構造に関する。
を含浸させたマトリツクス層を挾む両側に燃料ガス電極
と酸化ガス電極とを配する単位電池を、多数個積層して
構成されるりん酸型燃料電池の燃料電池積層体と外部と
を電気的に絶縁するための絶縁構造に関する。
燃料電池は燃料のもつ化学的エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換する効率の高い変換装置として知られてお
り、その単位電池の基本構成は電解質を挾んで一対の多
孔質電極層を配するもので、これらの電極層に燃料ガス
と酸化ガスとをそれぞれ供給し、このとき起こる電気化
学反応を利用して電極層から電気エネルギーを取り出す
ものである。電解質にりん酸を用い動作温度180〜210℃
で運転されるものを、一般にりん酸型燃料電池と呼ぶ
が、その基本構成である単位電池は第５図に分解斜視図
で示すようになつている。図においてこの単位電位はバ
イポーラ型といわれるもので、りん酸電解液を含有する
多孔質のマトリツクス板１の上下両側にそれぞれガス拡
散性の燃料ガス電極層２と酸化ガス電極層３とが配置さ
れている。また、両ガス電極層2,3の外縁部およびマト
リツクス板１の外縁部は、反応ガスおよびりん酸の外部
への流出を防止するために、図示されていないがシール
構造が施されている。また両ガス電極層2,3マトリツク
ス板１の反対側にいわゆるバイポーラ型のセパレータ板
４が配置され、セパレータ板はグラフアイト質のガス不
浸透性の板であり、正背両面にそれぞれに多数列の溝4
a,4bが形成されている。溝4aからは燃料ガスたとえば水
素が供給されて燃料ガス電極層２内に拡散し、溝4bから
は酸化ガスたとえば空気が供給されて酸化ガス電極３内
に拡散する。両ガス電極層2,3にはマトリツクス板１と
接触する面から電解液が浸透し、当該層内に拡散されて
くる燃料ガスおよび酸化ガスがそれぞれ電気化学的反応
を生じて電池作用を起こす。すなわち燃料ガスの供給さ
れる燃料ガス電極層２では燃料中の水素が H2→2H+＋2e- で示されるように水素イオンと電子とに分かれる。
ルギーに変換する効率の高い変換装置として知られてお
り、その単位電池の基本構成は電解質を挾んで一対の多
孔質電極層を配するもので、これらの電極層に燃料ガス
と酸化ガスとをそれぞれ供給し、このとき起こる電気化
学反応を利用して電極層から電気エネルギーを取り出す
ものである。電解質にりん酸を用い動作温度180〜210℃
で運転されるものを、一般にりん酸型燃料電池と呼ぶ
が、その基本構成である単位電池は第５図に分解斜視図
で示すようになつている。図においてこの単位電位はバ
イポーラ型といわれるもので、りん酸電解液を含有する
多孔質のマトリツクス板１の上下両側にそれぞれガス拡
散性の燃料ガス電極層２と酸化ガス電極層３とが配置さ
れている。また、両ガス電極層2,3の外縁部およびマト
リツクス板１の外縁部は、反応ガスおよびりん酸の外部
への流出を防止するために、図示されていないがシール
構造が施されている。また両ガス電極層2,3マトリツク
ス板１の反対側にいわゆるバイポーラ型のセパレータ板
４が配置され、セパレータ板はグラフアイト質のガス不
浸透性の板であり、正背両面にそれぞれに多数列の溝4
a,4bが形成されている。溝4aからは燃料ガスたとえば水
素が供給されて燃料ガス電極層２内に拡散し、溝4bから
は酸化ガスたとえば空気が供給されて酸化ガス電極３内
に拡散する。両ガス電極層2,3にはマトリツクス板１と
接触する面から電解液が浸透し、当該層内に拡散されて
くる燃料ガスおよび酸化ガスがそれぞれ電気化学的反応
を生じて電池作用を起こす。すなわち燃料ガスの供給さ
れる燃料ガス電極層２では燃料中の水素が H2→2H+＋2e- で示されるように水素イオンと電子とに分かれる。
このうち水素イオンH+は電解液中を対極の酸化ガス電極
３へ移動し、一方電子e-は外部の導電体を経て対極の酸
化ガス電極層３へ移動する。酸化ガス電極層３では水素
イオン，電子および酸化ガス中の酸素とが 2H+＋1/2O2＋2e-→H2O で示されるように水を生成する。以上のとおり、この燃
料電池においては酸化ガス電極層３が正極、燃料ガス電
極層２が負極となり、電気は酸化ガス電極層３から燃料
ガス電極層２へと流れる。
３へ移動し、一方電子e-は外部の導電体を経て対極の酸
化ガス電極層３へ移動する。酸化ガス電極層３では水素
イオン，電子および酸化ガス中の酸素とが 2H+＋1/2O2＋2e-→H2O で示されるように水を生成する。以上のとおり、この燃
料電池においては酸化ガス電極層３が正極、燃料ガス電
極層２が負極となり、電気は酸化ガス電極層３から燃料
ガス電極層２へと流れる。
前述の単位電池の出力電圧は1V以下であるので、実用に
供するにあたつて単位電池を複数個直列に積重ねられて
燃料電池が構成される。
供するにあたつて単位電池を複数個直列に積重ねられて
燃料電池が構成される。
第６図は積層した燃料電池を上部から見た模式図であ
る。図において電池積層体５の周辺には反応ガスの導入
用配管または排出用配管を備えた酸化性ガス入口マニホ
ールド6a,酸化性ガス出口マニホールド6b,還元性ガス入
口マニホールド7a,還元性ガス出口マニホールド7bが配
設されている。酸化性ガス８は酸化性ガス入口マニホー
ルド6aから電池積層体５に供給されて発電時は電池積層
体５内部で消費され、未反応ガスは酸化性ガス出口マニ
ホールド6bから外部に排出される。また還元性ガス９に
ついても同じように未反応ガスは還元性ガス出口マニホ
ールド7bから外部に排出される。そして両ガス出口マニ
ホールド6bおよび7bに設けられたノズル12および13には
絶縁パイプ10が取付フランジ11を介して結合され、絶縁
パイプ10は装置外に接続されている。
る。図において電池積層体５の周辺には反応ガスの導入
用配管または排出用配管を備えた酸化性ガス入口マニホ
ールド6a,酸化性ガス出口マニホールド6b,還元性ガス入
口マニホールド7a,還元性ガス出口マニホールド7bが配
設されている。酸化性ガス８は酸化性ガス入口マニホー
ルド6aから電池積層体５に供給されて発電時は電池積層
体５内部で消費され、未反応ガスは酸化性ガス出口マニ
ホールド6bから外部に排出される。また還元性ガス９に
ついても同じように未反応ガスは還元性ガス出口マニホ
ールド7bから外部に排出される。そして両ガス出口マニ
ホールド6bおよび7bに設けられたノズル12および13には
絶縁パイプ10が取付フランジ11を介して結合され、絶縁
パイプ10は装置外に接続されている。
以上の構成において電池積層体５は積層された電極およ
びその構造材の表面に電解液が露出することになり、電
解液は微細なダスト，カーボン粉などを核とする電解ミ
ストとなつて供給する酸化性ガス8,還元性ガス９の未反
応ガスとともに飛散し、構造材，マニホールドの内壁，
配管の内壁に付着してその付着物量は運転時間とともに
増加して配管の下流方向に広がつていく。その結果積層
体５と大地または装置との絶縁抵抗が低下してリーク電
流が大きくなり、絶縁パイプ10はこの絶縁抵抗低下を防
止するために設けられていた。
びその構造材の表面に電解液が露出することになり、電
解液は微細なダスト，カーボン粉などを核とする電解ミ
ストとなつて供給する酸化性ガス8,還元性ガス９の未反
応ガスとともに飛散し、構造材，マニホールドの内壁，
配管の内壁に付着してその付着物量は運転時間とともに
増加して配管の下流方向に広がつていく。その結果積層
体５と大地または装置との絶縁抵抗が低下してリーク電
流が大きくなり、絶縁パイプ10はこの絶縁抵抗低下を防
止するために設けられていた。
ところがこのような従来装置では、マニホールド6b,7b
のノズル12,13の内壁と絶縁パイプ10の内壁面とが平坦
につながつているために、前述のミストまたは液滴が容
易につながり、ノズル12、13と末端配管の電気絶縁抵抗
が低下したり、このことを考慮し必要な沿面距離を得る
ためには、絶縁パイプ10の長さ自体を増さねばならず、
その結果は装置の小形化が困難になるとともに高価にな
るという欠点があつた。
のノズル12,13の内壁と絶縁パイプ10の内壁面とが平坦
につながつているために、前述のミストまたは液滴が容
易につながり、ノズル12、13と末端配管の電気絶縁抵抗
が低下したり、このことを考慮し必要な沿面距離を得る
ためには、絶縁パイプ10の長さ自体を増さねばならず、
その結果は装置の小形化が困難になるとともに高価にな
るという欠点があつた。
さらにはこの電解質を含んだミストは運転時間とともに
増加し、次第に電気絶縁抵抗が低下することになり、こ
のことは一般的に配管に金属管が使用され、その末端で
は大地または装置の筐体につながつていることによるた
めで、燃料電池からリーク電流が増加すると、発電プラ
ントまたは発電装置の正常運転を損ねるという欠点もあ
つた。
増加し、次第に電気絶縁抵抗が低下することになり、こ
のことは一般的に配管に金属管が使用され、その末端で
は大地または装置の筐体につながつていることによるた
めで、燃料電池からリーク電流が増加すると、発電プラ
ントまたは発電装置の正常運転を損ねるという欠点もあ
つた。
この考案の目的は前述した従来の欠点を除去し、大形化
や保守が面倒になることなく稼動時間が長くなり発電コ
スト低減に寄与できる液電解質形燃料電池の電気絶縁構
造を提供するにある。
や保守が面倒になることなく稼動時間が長くなり発電コ
スト低減に寄与できる液電解質形燃料電池の電気絶縁構
造を提供するにある。
この考案の手段は前述の目的を達成するために、液体電
解質を保持するマトリツクス層を挟んで酸化ガス電極と
燃料ガス電極とを備える単位電池を複数個積層して成る
燃料電池積層体と、反応ガスの導入用配管および排出用
配管を有し，前記燃料電池積層体の対向する積層面にそ
れぞれ設けられた反応ガスの入口マニホールドおよび出
口マニホールドとを備え、前記排出用配管は、上流側配
管と下流側配管とを接続し電気絶縁機能を有する接続部
を備えて成る液電解質型燃料電池において、前記接続部
の下流側配管部を上流側配管部より大径とし、該上流側
配管の必要長さを前記下流側配管部内に挿入し、前記上
流側配管と下流側配管の外周部間を気密に接続したこと
である。
解質を保持するマトリツクス層を挟んで酸化ガス電極と
燃料ガス電極とを備える単位電池を複数個積層して成る
燃料電池積層体と、反応ガスの導入用配管および排出用
配管を有し，前記燃料電池積層体の対向する積層面にそ
れぞれ設けられた反応ガスの入口マニホールドおよび出
口マニホールドとを備え、前記排出用配管は、上流側配
管と下流側配管とを接続し電気絶縁機能を有する接続部
を備えて成る液電解質型燃料電池において、前記接続部
の下流側配管部を上流側配管部より大径とし、該上流側
配管の必要長さを前記下流側配管部内に挿入し、前記上
流側配管と下流側配管の外周部間を気密に接続したこと
である。
燃料電池への燃料および酸化の両ガスの排出管路の一部
に、下流側を大径とする同軸上にして着脱自在な袋小路
を設けることにより、電解質を含んだミストによる汚染
の少ない沿面が長期にわたつて保たれ、リーク電流の抑
制が大幅に増強されるとともに、点検保守が容易とな
る。
に、下流側を大径とする同軸上にして着脱自在な袋小路
を設けることにより、電解質を含んだミストによる汚染
の少ない沿面が長期にわたつて保たれ、リーク電流の抑
制が大幅に増強されるとともに、点検保守が容易とな
る。
第１図はこの考案による液電解質型燃料電池の電気絶縁
構造の第１の実施例を示す図で、図は排出口の一方つま
り酸化性ガス出口マニホールド6b側の断面を示すもの
で、酸化性ガス出口マニホールド6bのノズル12にはノズ
ル12より大径にして同軸上の挿入で、ノズル12の外径ｄ
との間に隙間ｇのできる内径Ｄを持つパイプ15が嵌込ま
れている。なお隙間ｇは、必要とする絶縁空隙によつて
決められ挿入長さＬは沿面距離によつて決められてい
る。そしてノズル12およびパイプ15の外周はキヤツプ16
によつて気密接続され、キヤツプ16は、酸化性ガス出口
マニホールド6bが既にある電位に接続されている場合、
また電解質ミストのためにある電位をもつていることを
考慮すれば、パイプ15とは電気的に絶縁する必要があ
り、そのためにキヤツプ16の材質はふつ素樹脂，ふつ素
ゴムなどの耐電解質特性をもつたものがよく、また定期
的に交換が容易に可能な構造にすれば、保守が簡単にな
るとともに、常時信頼性の高い絶縁空隙が確保される。
構造の第１の実施例を示す図で、図は排出口の一方つま
り酸化性ガス出口マニホールド6b側の断面を示すもの
で、酸化性ガス出口マニホールド6bのノズル12にはノズ
ル12より大径にして同軸上の挿入で、ノズル12の外径ｄ
との間に隙間ｇのできる内径Ｄを持つパイプ15が嵌込ま
れている。なお隙間ｇは、必要とする絶縁空隙によつて
決められ挿入長さＬは沿面距離によつて決められてい
る。そしてノズル12およびパイプ15の外周はキヤツプ16
によつて気密接続され、キヤツプ16は、酸化性ガス出口
マニホールド6bが既にある電位に接続されている場合、
また電解質ミストのためにある電位をもつていることを
考慮すれば、パイプ15とは電気的に絶縁する必要があ
り、そのためにキヤツプ16の材質はふつ素樹脂，ふつ素
ゴムなどの耐電解質特性をもつたものがよく、また定期
的に交換が容易に可能な構造にすれば、保守が簡単にな
るとともに、常時信頼性の高い絶縁空隙が確保される。
第２図はこの考案による液電解質燃料電池の電気絶縁構
造の第２の実施例の要部断面を示す図である。図におい
てこの実施例の前述した第１の実施例と相違する点は、
酸化性ガス出口マニホールド6bのノズル17が燃料電池の
積層方向と同じ鉛直下方に向けて取付けられていること
である。その結果ノズル17が挿入される下流側のダクト
18は上側が開口する受け口として形成され、ノズル17と
の間には必要とする絶縁空隙および沿面距離が確保され
ている。そしてキヤツプ19は当然のことながらノズル17
とダクト18との外周囲間を気密接続可能に形成されてい
る。なおこと実施例の利点はノズル17およびダクト18の
軸線が重力方向と一致するので絶縁空隙確保が容易なこ
とである。
造の第２の実施例の要部断面を示す図である。図におい
てこの実施例の前述した第１の実施例と相違する点は、
酸化性ガス出口マニホールド6bのノズル17が燃料電池の
積層方向と同じ鉛直下方に向けて取付けられていること
である。その結果ノズル17が挿入される下流側のダクト
18は上側が開口する受け口として形成され、ノズル17と
の間には必要とする絶縁空隙および沿面距離が確保され
ている。そしてキヤツプ19は当然のことながらノズル17
とダクト18との外周囲間を気密接続可能に形成されてい
る。なおこと実施例の利点はノズル17およびダクト18の
軸線が重力方向と一致するので絶縁空隙確保が容易なこ
とである。
またキヤツプは第３図および第４図に第３および第４の
実施例として示すように、沿面距離を確保する手段とし
てキヤツプに一体化またはキヤツプの別部品として構成
してもよい。第３図に示す第３の実施例はキヤツプ20の
ノズル12への嵌合部20aと同径の突出部20bをパイプ15へ
の嵌合部20c内に延長したもので、ノズル12およびパイ
プ15への固定はホースバンド21を用いている。また第４
図の実施例は第１の実施例のキヤツプ16とノズル12に嵌
込み可能にしてパイプ15内に入り込むホース22とで構成
され、ノズル12およびパイプ15への固定はホースバンド
21を用いている。なお両実施例とも材質は電気絶縁材で
あるふつ素樹脂またはふつ素ゴムがよい。
実施例として示すように、沿面距離を確保する手段とし
てキヤツプに一体化またはキヤツプの別部品として構成
してもよい。第３図に示す第３の実施例はキヤツプ20の
ノズル12への嵌合部20aと同径の突出部20bをパイプ15へ
の嵌合部20c内に延長したもので、ノズル12およびパイ
プ15への固定はホースバンド21を用いている。また第４
図の実施例は第１の実施例のキヤツプ16とノズル12に嵌
込み可能にしてパイプ15内に入り込むホース22とで構成
され、ノズル12およびパイプ15への固定はホースバンド
21を用いている。なお両実施例とも材質は電気絶縁材で
あるふつ素樹脂またはふつ素ゴムがよい。
この考案によれば液体電解質を保持するマトリツクス層
を挟んで酸化ガス電極と燃料ガス電極とを備える単位電
池を複数個積層して成る燃料電池積層体と、反応ガスの
導入用配管および排出用配管を有し，前記燃料電池積層
体の対向する積層面にそれぞれ設けられた反応ガスの入
口マニホールドおよび出口マニホールドとを備え、前記
排出用配管は、上流側配管と下流側配管とを接続し電気
絶縁機能を有する接続部を備えて成る液電解質型燃料電
池において、前記接続部の下流側配管部を上流側配管部
より大径とし、該上流側配管の必要長さを前記下流側配
管部内に挿入し、前記上流側配管と下流側配管の外周部
間を気密に接続したことにより、絶縁空隙及び鉛面距離
が確保され小形にして保守が容易な液電解質燃料電池の
電気絶縁構造の提供ができる。
を挟んで酸化ガス電極と燃料ガス電極とを備える単位電
池を複数個積層して成る燃料電池積層体と、反応ガスの
導入用配管および排出用配管を有し，前記燃料電池積層
体の対向する積層面にそれぞれ設けられた反応ガスの入
口マニホールドおよび出口マニホールドとを備え、前記
排出用配管は、上流側配管と下流側配管とを接続し電気
絶縁機能を有する接続部を備えて成る液電解質型燃料電
池において、前記接続部の下流側配管部を上流側配管部
より大径とし、該上流側配管の必要長さを前記下流側配
管部内に挿入し、前記上流側配管と下流側配管の外周部
間を気密に接続したことにより、絶縁空隙及び鉛面距離
が確保され小形にして保守が容易な液電解質燃料電池の
電気絶縁構造の提供ができる。
第１図はこの考案による液電解質燃料電池の電気絶縁構
造の第１の実施例を示す要部断面図、第２図はこの考案
による液電解質燃料電池の電気絶縁構造の第２の実施例
を示す要部断面図、第３図および第４図この考案による
液電解質燃料電池の電気絶縁構造の第３および第４の実
施例の要部拡大断面図、第５図は燃料電池の分解斜視
図、第６図は燃料電池の平面図である。 １……マトリツクス板、２……燃料ガス電極層、３……
酸化ガス電極層、４……セパレート板、５……電池積層
体、８……酸化性ガス、９……還元性ガス、12,17……
ノズル、15……パイプ、16,19,20……キヤツプ、22……
ホース。
造の第１の実施例を示す要部断面図、第２図はこの考案
による液電解質燃料電池の電気絶縁構造の第２の実施例
を示す要部断面図、第３図および第４図この考案による
液電解質燃料電池の電気絶縁構造の第３および第４の実
施例の要部拡大断面図、第５図は燃料電池の分解斜視
図、第６図は燃料電池の平面図である。 １……マトリツクス板、２……燃料ガス電極層、３……
酸化ガス電極層、４……セパレート板、５……電池積層
体、８……酸化性ガス、９……還元性ガス、12,17……
ノズル、15……パイプ、16,19,20……キヤツプ、22……
ホース。
Claims (2)
- 【請求項１】液体電解質を保持するマトリツクス層を挟
んで酸化ガス電極と燃料ガス電極とを備える単位電池を
複数個積層して成る燃料電池積層体と、反応ガスの導入
用配管および排出用配管を有し，前記燃料電池積層体の
対向する積層面にそれぞれ設けられた反応ガスの入口マ
ニホールドおよび出口マニホールドとを備え、前記排出
用配管は、上流側配管と下流側配管とを接続し電気絶縁
機能を有する接続部を備えて成る液電解質型燃料電池に
おいて、前記接続部の下流側配管部を上流側配管部より
大径とし、該上流側配管の必要長さを前記下流側配管部
内に挿入し、前記上流側配管と下流側配管の外周部間を
気密に接続したことを特徴とする液電解質型燃料電池。 - 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項記載の液電
解質型燃料電池において、上流側配管部と下流側配管部
の軸線が燃料電池積層体の積層方向と同方向となるよう
に接続部を設けたことを特徴とする液電解質型燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987089164U JPH071734Y2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 液電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987089164U JPH071734Y2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 液電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63198169U JPS63198169U (ja) | 1988-12-20 |
| JPH071734Y2 true JPH071734Y2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=30947900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987089164U Expired - Lifetime JPH071734Y2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 液電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071734Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007148550A1 (ja) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池の配管構造 |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP1987089164U patent/JPH071734Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007148550A1 (ja) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池の配管構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63198169U (ja) | 1988-12-20 |
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