JPH084012B2 - 燃料電池 - Google Patents
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- JPH084012B2 JPH084012B2 JP63172744A JP17274488A JPH084012B2 JP H084012 B2 JPH084012 B2 JP H084012B2 JP 63172744 A JP63172744 A JP 63172744A JP 17274488 A JP17274488 A JP 17274488A JP H084012 B2 JPH084012 B2 JP H084012B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池に係り、燃料電池用ガス排出構造
に関し、特に大容量化にともない安全で且つ性能の安定
した運転に好適な燃料電池用ガス排気構造に関する。
に関し、特に大容量化にともない安全で且つ性能の安定
した運転に好適な燃料電池用ガス排気構造に関する。
内部マニホールド方式燃料電池の積層構造を第４図に
示す。電解質とその電解質を保持する為の細孔を有する
マトリックスとからなる電解質板１と、その電解質板１
を挟んで上，下に対向する２つの電極アノード２及びカ
ソード３から構成される単位電池を構成するセル４がセ
パレータ５を介して複数個積層されている。なお、セパ
レータ５の上，下面には、アノード２に燃料ガスを、カ
ソード３に酸化剤ガスを供給する為の複数のガス流路６
がそれぞれ上，下面に直行する様に設けられている。ま
た前記反応ガスを供給する為のマニホールド７が設けら
れている。この前記セル４とセパレータ５を複数積層し
たセルスタック８の上，下には、片側のみに複数のガス
流路を持った端板（図示せず）と燃料ガスの供給及び排
出用のガス室を持ったアノードガスヘッダー９と酸化剤
ガスの供給及び排気用のガス室を持ったカソードガスヘ
ッダー10がそれぞれ配置されている。
示す。電解質とその電解質を保持する為の細孔を有する
マトリックスとからなる電解質板１と、その電解質板１
を挟んで上，下に対向する２つの電極アノード２及びカ
ソード３から構成される単位電池を構成するセル４がセ
パレータ５を介して複数個積層されている。なお、セパ
レータ５の上，下面には、アノード２に燃料ガスを、カ
ソード３に酸化剤ガスを供給する為の複数のガス流路６
がそれぞれ上，下面に直行する様に設けられている。ま
た前記反応ガスを供給する為のマニホールド７が設けら
れている。この前記セル４とセパレータ５を複数積層し
たセルスタック８の上，下には、片側のみに複数のガス
流路を持った端板（図示せず）と燃料ガスの供給及び排
出用のガス室を持ったアノードガスヘッダー９と酸化剤
ガスの供給及び排気用のガス室を持ったカソードガスヘ
ッダー10がそれぞれ配置されている。
この様な、内部マニホールド方式燃料電池の外部への
ガスシールは、電池本体に荷重をかけ、電解質のウェッ
トシールにより行なっていた。
ガスシールは、電池本体に荷重をかけ、電解質のウェッ
トシールにより行なっていた。
しかし、この様なウェットシールにおいて、外部への
ガス漏洩防止を確立する為、検討及び改善がなされてい
る。
ガス漏洩防止を確立する為、検討及び改善がなされてい
る。
その代表的なものとして特開昭60−241659号に記載の
ように、電池本体の上下端板に、端板内部にある燃料室
及び酸化剤室に通じる複数本の導管とバッファタンクを
設ける、ウェットシール部の幅を広くして、熱膨張，収
縮等の電池構造部材の変形に伴って生じる漏洩を防止す
るものである。
ように、電池本体の上下端板に、端板内部にある燃料室
及び酸化剤室に通じる複数本の導管とバッファタンクを
設ける、ウェットシール部の幅を広くして、熱膨張，収
縮等の電池構造部材の変形に伴って生じる漏洩を防止す
るものである。
また、特開昭61−148766号は、酸化剤ガスを外部マニ
ホールド方式により供給，排出し、燃料ガスは内部マニ
ホールド方式で供給，排出すると共に、燃料ガス側は、
ウェットシールおよびセパレータに特殊な加工を設ける
ことによって漏洩防止を図っている。
ホールド方式により供給，排出し、燃料ガスは内部マニ
ホールド方式で供給，排出すると共に、燃料ガス側は、
ウェットシールおよびセパレータに特殊な加工を設ける
ことによって漏洩防止を図っている。
上記従来技術は、将来の大容量化にともない、電池の
大型化となることについて十分配慮されておらず、前者
において、バッファタンクの増大化及び導管内径の大型
化が困難となる。また、後者についてもセパレータが大
型化になるにつれ、構造が複雑化されコスト的に問題と
なる。しかも、外部へのガス漏洩防止に付いては、両者
とも電解質のウェットシールとなっており、電解質板
は、多孔質であり、電池外部へのガス通過及びウェット
シール部の破壊等によりガス漏洩が生じる可能性がある
という問題があった。
大型化となることについて十分配慮されておらず、前者
において、バッファタンクの増大化及び導管内径の大型
化が困難となる。また、後者についてもセパレータが大
型化になるにつれ、構造が複雑化されコスト的に問題と
なる。しかも、外部へのガス漏洩防止に付いては、両者
とも電解質のウェットシールとなっており、電解質板
は、多孔質であり、電池外部へのガス通過及びウェット
シール部の破壊等によりガス漏洩が生じる可能性がある
という問題があった。
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とする
ところは、構造簡単にして安全で、かつ性能の安定した
運転を行うことができるこの種の燃料電池を提供するに
ある。
ところは、構造簡単にして安全で、かつ性能の安定した
運転を行うことができるこの種の燃料電池を提供するに
ある。
すなわち本発明は、電解質板と、この電解質板を挟持
して対向するアノードおよびカソードと、燃料ガスおよ
び酸化剤ガスを流す複数のガス流路を有するセパレータ
とからなる単位電池を複数積層し、かつこの積層された
電池本体の積層方向端部および電池本体の積層中間に、
燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給および排出するための
ガスヘッダーを備えている内部マニホールド型の燃料電
池において、前記電池本体の側面に、電池本体側面吹か
らの漏洩ガスを排出するためのガス排気用マニホールド
を設けるようになし所期の目的を達成するようにしたも
のである。
して対向するアノードおよびカソードと、燃料ガスおよ
び酸化剤ガスを流す複数のガス流路を有するセパレータ
とからなる単位電池を複数積層し、かつこの積層された
電池本体の積層方向端部および電池本体の積層中間に、
燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給および排出するための
ガスヘッダーを備えている内部マニホールド型の燃料電
池において、前記電池本体の側面に、電池本体側面吹か
らの漏洩ガスを排出するためのガス排気用マニホールド
を設けるようになし所期の目的を達成するようにしたも
のである。
また、前記ガス排出用マニホールドに、このガス排気
用マニホールド内に冷却ガスあるいは加熱ガスを流入さ
せるガス供給口および前記冷却ガスあるいは加熱ガスを
排出させるガス排出口を設け、電池温度をコントロール
可能に形成するようにしたものである。また、前記ガス
排出用マニホールドの内部に、前記冷却ガスあるいは加
熱ガスを均一に流通させる整流プレートを設けるように
したものである。
用マニホールド内に冷却ガスあるいは加熱ガスを流入さ
せるガス供給口および前記冷却ガスあるいは加熱ガスを
排出させるガス排出口を設け、電池温度をコントロール
可能に形成するようにしたものである。また、前記ガス
排出用マニホールドの内部に、前記冷却ガスあるいは加
熱ガスを均一に流通させる整流プレートを設けるように
したものである。
ガス排気構造物であるガス供給用マニホールドは、電
池本体の側面に、シール材と共に取り付ける。ガス排気
構造物であるガス排気用マニホールドには、排気口が設
けられており、セル内からの漏洩ガスは、排気口より電
池ベルジャー外部へ排出される。また、ガス排気構造物
であるガス排気用マニホールドに、冷却ガスあるいは加
熱ガスの供給，排出口を設け冷却ガス及び加熱ガスを流
入することで、電池温度を均一化する様にコントロール
することができる。
池本体の側面に、シール材と共に取り付ける。ガス排気
構造物であるガス排気用マニホールドには、排気口が設
けられており、セル内からの漏洩ガスは、排気口より電
池ベルジャー外部へ排出される。また、ガス排気構造物
であるガス排気用マニホールドに、冷却ガスあるいは加
熱ガスの供給，排出口を設け冷却ガス及び加熱ガスを流
入することで、電池温度を均一化する様にコントロール
することができる。
以下、本発明の実施例を第１図より説明する。第１図
は、本発明の電池積層図である。
は、本発明の電池積層図である。
本電池は、電解質板を挾んで上，下に対向する２つの
電極（アノード，カソード）から構成される単位電池
（セル）がセパレータを介して複数個積層されたセルス
タッケ８の上、下，すなわちセルスタックの積層方向の
端部には、端板と、アノードガスヘッダー９とカソード
ガスヘッダー10とが配置されている。また、実用に際し
ては、図に示されているようにセルスタック８が複数重
ねられて形成され、したがって、この場合には電池の積
層中間にもヘッダーが配置される形になる。
電極（アノード，カソード）から構成される単位電池
（セル）がセパレータを介して複数個積層されたセルス
タッケ８の上、下，すなわちセルスタックの積層方向の
端部には、端板と、アノードガスヘッダー９とカソード
ガスヘッダー10とが配置されている。また、実用に際し
ては、図に示されているようにセルスタック８が複数重
ねられて形成され、したがって、この場合には電池の積
層中間にもヘッダーが配置される形になる。
この内部マニホールド式燃料電池の電池本体側面に、
ガスシール材11とガス排気構造物（以下ガス排気用マニ
ホールドという）12を取り付けている。ガス排気用マニ
ホールド12には、セル内部からの漏洩ガスを排出する為
の排気口13を設けている。漏洩ガスは、ガス排気用マニ
ホールド12から前記の排気口13を介して、電池ベルジャ
ー外部に強制的に排出される。この外部への排出動作
は、常時または内部からの漏洩ガスが確認された時に随
時行う。
ガスシール材11とガス排気構造物（以下ガス排気用マニ
ホールドという）12を取り付けている。ガス排気用マニ
ホールド12には、セル内部からの漏洩ガスを排出する為
の排気口13を設けている。漏洩ガスは、ガス排気用マニ
ホールド12から前記の排気口13を介して、電池ベルジャ
ー外部に強制的に排出される。この外部への排出動作
は、常時または内部からの漏洩ガスが確認された時に随
時行う。
なお、ガスシール材11は、漏洩ガスが電池ベルジャー
外部に強制的に排出されているので、ガス排気用マニホ
ールド12内には、溜まらない為、ガスシール用としての
特殊な材料及び材質の選定を行う必要がなく、電気絶縁
性をもつセラミックス基板に炭酸塩を含浸させ、基板中
に空孔が存在しない様に処理したものを使用する。
外部に強制的に排出されているので、ガス排気用マニホ
ールド12内には、溜まらない為、ガスシール用としての
特殊な材料及び材質の選定を行う必要がなく、電気絶縁
性をもつセラミックス基板に炭酸塩を含浸させ、基板中
に空孔が存在しない様に処理したものを使用する。
また、この様なガス排気用マニホールド12内に冷却ガ
スあるいは加熱ガスを供給することにより電池の温度を
コントロールすることも可能となる。
スあるいは加熱ガスを供給することにより電池の温度を
コントロールすることも可能となる。
第２図に、ガス排気用マニホールドの構造図の１例を
示す。ガス排気用マニホールド12の側面部に冷却ガス14
aおよび加熱ガス14bを供給する為の供給口15を設置し、
漏洩ガス排気口13を介して矢印の方向に冷却ガスあるい
は加熱ガスを供給，排出させ、電池の温度をコントロー
ル可能とする。
示す。ガス排気用マニホールド12の側面部に冷却ガス14
aおよび加熱ガス14bを供給する為の供給口15を設置し、
漏洩ガス排気口13を介して矢印の方向に冷却ガスあるい
は加熱ガスを供給，排出させ、電池の温度をコントロー
ル可能とする。
また、第３図に、ガス排気用マニホールド構造図の他
の例を示す。ガス排気用マニホールド12内に複数の穴を
もった整流プレート16を設け、冷却ガスあるいは加熱ガ
ス供給口15をガス排気用マニホールド12の側面中央部
（セルスタツクの中央になる位置）に設置する。
の例を示す。ガス排気用マニホールド12内に複数の穴を
もった整流プレート16を設け、冷却ガスあるいは加熱ガ
ス供給口15をガス排気用マニホールド12の側面中央部
（セルスタツクの中央になる位置）に設置する。
なお、この時、整流プレート16は、冷却ガスあるいは
加熱ガスが均一に電池本体の側面に接触する様設置す
る。また、漏洩ガス排気口13は、ガス排気用マニホール
ド12の上・下側面に設ける。
加熱ガスが均一に電池本体の側面に接触する様設置す
る。また、漏洩ガス排気口13は、ガス排気用マニホール
ド12の上・下側面に設ける。
よって、ガス排気用マニホールド12内に整流プレート
16の複数の穴を介して冷却ガスあるいは加熱ガスが均一
に且つ確実に温度の高い電池中央部より供給されるの
で、電池の温度を均一化するようにコントロールできる
構造も可能である。
16の複数の穴を介して冷却ガスあるいは加熱ガスが均一
に且つ確実に温度の高い電池中央部より供給されるの
で、電池の温度を均一化するようにコントロールできる
構造も可能である。
本発明によれば、以下に記す有益な効果を得ることが
できる。
できる。
1.セル内部からの漏洩ガスを電池ベルジャー内に溜める
ことなく容易に排出でき、安全に保つことができる。
ことなく容易に排出でき、安全に保つことができる。
2.将来の大容量化にともなう電池の大型化においても、
本発明，本構造は容易に適用することができ、安全性を
考慮した電池の実用化に対処できる。
本発明，本構造は容易に適用することができ、安全性を
考慮した電池の実用化に対処できる。
3.電池の温度コントロールが容易であり、電池内の温度
分布を均一化できる。
分布を均一化できる。
したがって、簡単な電池構造により、完全で且つ性能
の安定した燃料電池の運転ができ、電池の信頼性を向上
する効果がある。
の安定した燃料電池の運転ができ、電池の信頼性を向上
する効果がある。
第１図は、本発明の電池積層図、第２図は、本発明のガ
ス排気用マニホールドの１例を示した図、第３図は、本
発明のガス排気用マニホールドの他例を示した図、第４
図は、内部マニホールド方式燃料電池の積層構造図であ
る。 １……電解質板、２……アノード、３……カソード、４
……単位電池（セル）、５……セパレータ、６……ガス
流路、７……マニホールド、８……セルスタック、９…
…アノードヘッダー、10……カソードヘッダー、11……
ガスシール材、12……ガス排気口、12……ガス排気構造
物（ガス排気用マニホールド）、13……ガス排気口、14
a……冷却ガス、14b……加熱ガス、15……ガス供給口、
16……整流プレート。
ス排気用マニホールドの１例を示した図、第３図は、本
発明のガス排気用マニホールドの他例を示した図、第４
図は、内部マニホールド方式燃料電池の積層構造図であ
る。 １……電解質板、２……アノード、３……カソード、４
……単位電池（セル）、５……セパレータ、６……ガス
流路、７……マニホールド、８……セルスタック、９…
…アノードヘッダー、10……カソードヘッダー、11……
ガスシール材、12……ガス排気口、12……ガス排気構造
物（ガス排気用マニホールド）、13……ガス排気口、14
a……冷却ガス、14b……加熱ガス、15……ガス供給口、
16……整流プレート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 務 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 高島 正 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (3)
- 【請求項１】電解質板と、該電解質板を挟持して対向す
るアノードおよびカソードと、燃料ガスおよび酸化剤ガ
スを流す複数のガス流路を有するセパレータとからなる
単位電池を複数積層し、かつこの積層された電池本体の
積層方向端部および電池本体の積層中間に、燃料ガスお
よび酸化剤ガスを供給および排出するためのガスヘッダ
ーを備えている内部マニホールド型の燃料電池におい
て、 前記電池本体の側面に、電池本体側面部からの漏洩ガス
を排出するためのガス排気用マニホールドを設けたこと
を特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】前記ガス排気用マニホールドに、該ガス排
気用マニホールド内に冷却ガスあるいは加熱ガスを流入
させるガス供給口および前記冷却ガスあるいは加熱ガス
を排出させるガス排出口を設け、電池温度をコントロー
ル可能に形成してなる請求項１記載の燃料電池。 - 【請求項３】前記ガス排気用マニホールドの内部に、前
記冷却ガスあるいは加熱ガスを均一に流通させる整流プ
レートを設けてなる請求項２記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172744A JPH084012B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172744A JPH084012B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0224972A JPH0224972A (ja) | 1990-01-26 |
| JPH084012B2 true JPH084012B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=15947515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172744A Expired - Fee Related JPH084012B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084012B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012103064A2 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Fuelcell Energy, Inc. | Manifold assembly for controlling gas flow and flow distribution in a fuel cell stack |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766825B2 (ja) * | 1990-10-30 | 1995-07-19 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池雰囲気ガス処理装置 |
| US10283803B2 (en) | 2014-03-28 | 2019-05-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
-
1988
- 1988-07-13 JP JP63172744A patent/JPH084012B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012103064A2 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Fuelcell Energy, Inc. | Manifold assembly for controlling gas flow and flow distribution in a fuel cell stack |
| WO2012103064A3 (en) * | 2011-01-28 | 2012-10-18 | Fuelcell Energy, Inc. | Manifold assembly for controlling gas flow and flow distribution in a fuel cell stack |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0224972A (ja) | 1990-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |