JPH1079256A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

Info

Publication number
JPH1079256A
JPH1079256A JP8233340A JP23334096A JPH1079256A JP H1079256 A JPH1079256 A JP H1079256A JP 8233340 A JP8233340 A JP 8233340A JP 23334096 A JP23334096 A JP 23334096A JP H1079256 A JPH1079256 A JP H1079256A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fuel cell
cooling
unit
passage
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.)
Pending
Application number
JP8233340A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Tajima
収 田島
Nobuyoshi Nishizawa
信好 西沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP8233340A priority Critical patent/JPH1079256A/en
Publication of JPH1079256A publication Critical patent/JPH1079256A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the lifetime of and enhance the power generating efficiency of a fuel cell of laminate type in which a cooling part having a passage for a coolant to flow is interposed, by making uniform the temp. distribution over the surface of each unit cell. SOLUTION: This fuel cell comprises an alternate laminate of unit cells 5 each being formed by arranging an anode 3 and cathode 4 on an electrolytic matrix 2 and composite separators 9 each structured so that porous base boards 7 and 8 are installed on the surfaces of a separator plate 6, and one cooling part 11 is interposed each time a predetermined number of unit cells 5 are laminated, and the cooling part 11 is formed by interposing a partition plate 10 between adjoining composite separators 9.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電解質層を介して
アノードとカソードが配された単電池とガス分離板とが
交互に積層され、冷却部が介挿された電池スタックから
なる燃料電池に関し、殊に冷却部の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell comprising a cell stack in which unit cells each having an anode and a cathode disposed with an electrolyte layer interposed therebetween and a gas separator are alternately stacked, and a cooling unit is interposed. In particular, it relates to improvement of a cooling section.

【0002】[0002]

【従来の技術】積層型の燃料電池は、電解質層を介して
アノードとカソードを配した単電池とセパレータとが交
互に積層された電池スタックからなり、各単電池のアノ
ードにアノードガス(水素リッチな燃料ガス)を、カソ
ードにカソードガス(空気)を供給し酸化還元反応する
ことによって発電を行うものである。
2. Description of the Related Art A stacked fuel cell comprises a cell stack in which a unit cell having an anode and a cathode disposed via an electrolyte layer and a separator are alternately stacked, and an anode gas (hydrogen-rich) is provided on the anode of each unit cell. (A fuel gas) is supplied to the cathode, and a cathode gas (air) is supplied to the cathode to cause an oxidation-reduction reaction, thereby generating power.

【0003】この酸化還元反応は発熱反応なので、運転
中の電池温度を適当な温度に保つためには、燃料電池を
強制的に冷却する必要がある。そのため、従来は、反応
に必要な量よりも過剰量の空気を送り込むことによって
燃料電池を冷却する方式が用いられていたが、この冷却
方式では、電池スタック内における温度のばらつきが生
じやすく、特に、中央部に積層されている単電池の温度
が高くなりやすい。
[0003] Since this oxidation-reduction reaction is an exothermic reaction, it is necessary to forcibly cool the fuel cell in order to keep the cell temperature during operation at an appropriate temperature. Therefore, conventionally, a method of cooling the fuel cell by feeding an excess amount of air than is necessary for the reaction has been used, but in this cooling method, temperature variation in the cell stack tends to occur, and particularly, In addition, the temperature of the unit cells stacked in the center tends to increase.

【0004】そこで、積層されている単電池の所定枚数
毎に、空気や水などの冷却媒体の通路が積層面に沿って
形成された冷却プレートを介挿することによって、燃料
電池を冷却する方式が多く採用されており、この冷却方
式によれば積層方向の温度差を小さくすることができ
る。
[0004] Therefore, a system for cooling a fuel cell by interposing a cooling plate formed along a stacking surface with a passage for a cooling medium such as air or water for every predetermined number of stacked unit cells. This cooling method can reduce the temperature difference in the stacking direction.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに冷却プレートを介挿した燃料電池においても、単電
池の面内における温度がばらつくという問題は残ってお
り、単電池の面内における最高温度と最低温度との間に
30℃程度の差が生じる場合もある。単電池における面
内温度のばらつきが大きいと、高温の部分で電流密度が
高くなるため、単電池が劣化しやすい。また、単電池の
面内温度のばらつきが大きいと、燃料電池の構成部材を
保護するために燃料電池の運転温度を低めに設定せざる
を得ない場合もあるので、発電効率の低下につながるこ
ともある。
However, even in such a fuel cell in which the cooling plate is interposed, there still remains a problem that the temperature in the plane of the unit cell varies, and the maximum temperature in the plane of the unit cell differs from that in the unit cell. There may be a difference of about 30 ° C. from the minimum temperature. If the in-plane temperature of the unit cell varies widely, the current density increases in a high-temperature portion, and the unit cell is likely to deteriorate. Also, if the in-plane temperature of the unit cell varies widely, the operating temperature of the fuel cell may have to be set lower in order to protect the components of the fuel cell, leading to a decrease in power generation efficiency. There is also.

【0006】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、冷却媒体が流通する通路を有する冷却部
が介挿された積層型の燃料電池において、単電池の面内
の温度分布を均一化することによって、燃料電池の長寿
命化及び発電効率の向上に寄与することを目的としてい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made in consideration of the above-described temperature distribution in a unit cell of a stacked fuel cell having a cooling unit having a passage through which a cooling medium flows. It is intended to contribute to prolonging the life of the fuel cell and improving the power generation efficiency by making the fuel cell uniform.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電解質層にアノード及びカソードが配さ
れた単電池とガス分離板とが交互に積層され、冷却媒体
が流通する1つ以上の冷却部が介挿された電池スタック
からなる燃料電池において、冷却部の少なくとも一つ
に、冷却媒体が流通する第1の通路と、第1の通路と異
なる方向に冷却媒体が流通する第2の通路とを、積層面
に沿って配設した。これによって、単電池の面内の温度
分布を均一化することができる。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a fuel cell system comprising: a unit cell in which an anode and a cathode are arranged on an electrolyte layer; In a fuel cell including a cell stack in which one or more cooling units are interposed, a first passage through which a cooling medium flows and a cooling medium flows in a direction different from the first passage through at least one of the cooling units. A second passage was provided along the stacking surface. Thereby, the temperature distribution in the plane of the unit cell can be made uniform.

【0008】ここで、第1及び第2の通路の少なくとも
一方に水素ガスを供給すれば、優れた冷却効果を得るこ
とができる。また、第1の通路に、アノードにアノード
ガスを供給するアノードガス供給源からガスを供給し、
第2の通路に、カソードにカソードガスを供給するカソ
ードガス供給源からガスを供給すれば、冷却媒体の供給
源を別途に設ける必要がない。
Here, if hydrogen gas is supplied to at least one of the first and second passages, an excellent cooling effect can be obtained. Further, a gas is supplied to the first passage from an anode gas supply source that supplies an anode gas to the anode,
If a gas is supplied to the second passage from a cathode gas supply source that supplies a cathode gas to the cathode, there is no need to provide a separate supply source for the cooling medium.

【0009】また、第1の通路を通過したガスを回収し
て、アノードガス供給源からアノードに供給されるガス
に混入させるガス回収手段を設ければ、冷却媒体として
用いたガスを回収してアノードガスとして用いることが
できる。また、上記のような冷却部は、積層方向に隣合
う2枚のガス分離板の間に、ガス不透過性で且つ導電性
を有する仕切プレートを介挿させることによって容易に
構成することができる。
Further, if a gas recovery means for recovering the gas passing through the first passage and mixing it with the gas supplied from the anode gas supply source to the anode is provided, the gas used as the cooling medium can be recovered. It can be used as an anode gas. In addition, the above-described cooling unit can be easily configured by interposing a gas-impermeable and conductive partition plate between two adjacent gas separation plates in the stacking direction.

【0010】この仕切プレートの素材は、ガラス状炭
素,黒鉛化炭素及びそれらの混合物からなる群から選択
されたものを用いることが好ましい。
The material of the partition plate is preferably selected from the group consisting of glassy carbon, graphitized carbon and a mixture thereof.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池につい
て、図面を参照しながら具体的に説明する。 〔1〕電池の構成についての説明 (実施の形態1)図1は、本実施形態に係るリン酸型の
燃料電池の構成を示す組立図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a fuel cell according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. [1] Description of Battery Configuration (Embodiment 1) FIG. 1 is an assembly diagram showing a configuration of a phosphoric acid type fuel cell according to the present embodiment.

【0012】この燃料電池1は、電解質マトリックス2
にアノード3及びカソード4が配されてなる単電池5
と、セパレータ板6の両面に多孔性基板7及び多孔性基
板8を配した複合セパレータ9とが交互に積層され、所
定枚数の単電池5が積層される毎に冷却部11が介挿さ
れて構成されており、冷却部11は、隣接する複合セパ
レータ9の間に仕切プレート10が挿設されることによ
って構成されている。
The fuel cell 1 has an electrolyte matrix 2
Cell 5 in which an anode 3 and a cathode 4 are arranged
And a composite separator 9 in which a porous substrate 7 and a porous substrate 8 are arranged on both surfaces of the separator plate 6 alternately, and the cooling unit 11 is inserted every time a predetermined number of unit cells 5 are stacked. The cooling unit 11 is configured by inserting a partition plate 10 between adjacent composite separators 9.

【0013】即ち、燃料電池1は、複数の複合セパレー
タ9の間に、所定枚数の単電池5が1枚づつ介挿されそ
の次に仕切プレート10が1枚介挿されるという積層単
位が繰り返されて構成されている。また、図示はしない
が、燃料電池1は、積層方向の両端に配された1対の端
板で締め付けられ、4つの側面には、アノードガス及び
カソードガスを各アノード3及びカソード4に供給し回
収するための外部マニホールドが冠着されている。
That is, in the fuel cell 1, a laminated unit in which a predetermined number of unit cells 5 are inserted one by one between a plurality of composite separators 9, and then one partition plate 10 is inserted, is repeated. It is configured. Although not shown, the fuel cell 1 is fastened by a pair of end plates disposed at both ends in the stacking direction, and supplies anode gas and cathode gas to the respective anodes 3 and cathodes 4 on four side surfaces. An external manifold for recovery is crowned.

【0014】燃料電池1において積層される単電池5の
総枚数は、出力させようとする電圧に応じて設定され
る。また、図1では、隣合う冷却部11の間には、5枚
の単電池5が積層されているが、隣合う冷却部11の間
に積層させる単電池5の枚数は、冷却部11の冷却能力
に応じて適当な枚数に設定する。電解質マトリックス2
は、シリコンカーバイドをフッ素樹脂で結着した長方形
状のシートにリン酸が含浸されたものである。
The total number of cells 5 stacked in the fuel cell 1 is set according to the voltage to be output. In FIG. 1, five single cells 5 are stacked between the adjacent cooling units 11, but the number of the single cells 5 stacked between the adjacent cooling units 11 is An appropriate number is set according to the cooling capacity. Electrolyte matrix 2
Is a rectangular sheet obtained by binding silicon carbide with a fluororesin and impregnated with phosphoric acid.

【0015】アノード3及びカソード4は共に、白金触
媒或は白金合金触媒が担持されたカーボン粒子をフッ素
樹脂で結着してシートを作製し、このシートを溌水処理
が施された炭素繊維からなるカーボンペーパに圧着した
ものである。セパレータ板6は、電解質マトリックス2
と同等の大きさを有する平板に対して、その片面側(図
1では下面側)には一対の対向する辺に沿って帯板状の
エッジシール部6aが設けられ、背面側(図1では上面
側)にはこれと直交する一対の対向する辺に沿って帯板
状のエッジシール部6bが設けられた形状であって、全
体が緻密なグラッシーカーボンで形成されている。
Both the anode 3 and the cathode 4 form a sheet by binding carbon particles carrying a platinum catalyst or a platinum alloy catalyst with a fluororesin, and the sheet is made from water-repellent carbon fibers. It is crimped on carbon paper. The separator plate 6 includes the electrolyte matrix 2
A flat plate having the same size as that of the flat plate is provided with a strip-shaped edge seal portion 6a on one surface side (lower surface side in FIG. 1) along a pair of opposing sides, and on the rear surface side (FIG. 1). On the upper surface), a strip-shaped edge seal portion 6b is provided along a pair of opposing sides orthogonal to this, and the whole is formed of dense glassy carbon.

【0016】多孔性基板7は、セパレータ板6の一対の
エッジシール部6aの間にはめ込まれた長方形状の板
で、表面に多数のガスチャネル7a…がエッジシール部
6aと平行に刻まれると共にその間隙にリブ7b…が形
成されたものであり、多孔性基板8は、セパレータ板6
の一対のエッジシール部6bの間にはめ込まれた長方形
状の板で、その表面に多数のガスチャネル8a…がエッ
ジシール部6bと平行に刻まれると共にその間隙にリブ
8b…が形成されたものである。
The porous substrate 7 is a rectangular plate fitted between a pair of edge seal portions 6a of the separator plate 6, and has a large number of gas channels 7a formed on the surface thereof in parallel with the edge seal portions 6a. The ribs 7b are formed in the gaps, and the porous substrate 8
A rectangular plate fitted between a pair of edge seal portions 6b, on the surface of which a number of gas channels 8a are carved in parallel with the edge seal portions 6b and ribs 8b are formed in the gaps. It is.

【0017】この多孔性基板7及び8は、アノード3と
カソード4と同等の大きさを有している。多孔性基板7
のリブ7b…はアノード3の表面に接触し、多孔性基板
8のリブ8b…はカソード4の表面と接触しており、単
電池5で発電される電気が多孔性基板7,8で集電され
るようになっている。
The porous substrates 7 and 8 have the same size as the anode 3 and the cathode 4. Porous substrate 7
Are in contact with the surface of the anode 3, and the ribs 8b of the porous substrate 8 are in contact with the surface of the cathode 4, so that electricity generated by the unit cell 5 is collected by the porous substrates 7, 8. It is supposed to be.

【0018】2枚の複合セパレータ9の間に介挿される
仕切プレート10は、セパレータ板6と同等の大きさの
緻密な平板であって、水素ガスと空気とを分離する機能
及び両複合セパレータ9を電気的に接続する機能を果た
すために、材質的にガス不透過性且つ導電性であること
が要求され、更に電池の温度変化に伴う応力を吸収する
ために若干の弾力性を有することが好ましい。
The partition plate 10 interposed between the two composite separators 9 is a dense flat plate having the same size as the separator plate 6 and has a function of separating hydrogen gas and air and a function of separating the two composite separators 9. In order to fulfill the function of electrically connecting the battery, the material is required to be gas-impermeable and conductive, and furthermore, it must have some elasticity in order to absorb the stress accompanying the temperature change of the battery. preferable.

【0019】仕切プレート10に用いる好ましい素材と
しては、ガラス状炭素,黒鉛化炭素或はこれらの混合物
からなるプレートを挙げることができ、その他に、種々
の金属や導電性セラッミック等のプレートを用いること
もできる。なお、黒鉛化炭素のプレートは、樹脂を含浸
した原紙を積層・圧着し、これを焼成して黒鉛化するこ
とによって製造することができる。
As a preferable material used for the partition plate 10, a plate made of glassy carbon, graphitized carbon, or a mixture thereof can be used. In addition, plates made of various metals or conductive ceramics can be used. Can also. The graphitized carbon plate can be manufactured by laminating and pressure-bonding resin-impregnated base paper, firing it, and graphitizing it.

【0020】以上のような構成の燃料電池1において、
運転時には、外部の水素供給源から水素供給用のマニホ
ールドに水素が供給され、水素供給用のマニホールドか
ら各ガスチャネル7a…に水素ガスが分配される。一
方、外部のファンから空気供給用のマニホールドに空気
が供給され、空気供給用のマニホ−ルドから各ガスチャ
ネル8a…に空気が分配される。
In the fuel cell 1 configured as described above,
During operation, hydrogen is supplied from an external hydrogen supply source to the hydrogen supply manifold, and hydrogen gas is distributed from the hydrogen supply manifold to each of the gas channels 7a. On the other hand, air is supplied from an external fan to the air supply manifold, and the air is distributed from the air supply manifold to the gas channels 8a.

【0021】各単電池5において、電解質マトリックス
2の外周部は、エッジシール部6a及びエッジシール部
6bと接触してシールされているので、ガスチャネル7
a…を流れる空気は外部に漏れることなくカソード4に
供給され、ガスチャネル8a…を流れる水素は外部に漏
れることなくアノード3に供給される。そして、単電池
5では、この水素と空気を電気化学反応により発電を行
う。
In each of the cells 5, the outer periphery of the electrolyte matrix 2 is sealed by contacting the edge seal portions 6a and 6b.
a flowing through the gas channels 8a are supplied to the anode 3 without leaking to the outside. Then, in the single cell 5, the hydrogen and the air generate power by an electrochemical reaction.

【0022】冷却部11において、仕切プレート10の
片面側には、空気が流通するガスチャネル8a…が対面
し、その両側部はエッジシール部6bと接触してシール
されている。また、仕切プレート10の他面側には、水
素が流通するガスチャネル7a…が対面し、その両側部
はエッジシール部6aと接触してシールされている。従
って、仕切プレート10の積層面に沿って、空気の流通
路と水素の流通路が形成されている。
In the cooling section 11, gas channels 8a through which air flows face one side of the partition plate 10, and both sides thereof are sealed by contacting an edge seal section 6b. Gas channels 7a, through which hydrogen flows, face the other surface of the partition plate 10, and both sides of the gas channel 7a are sealed by contacting an edge seal portion 6a. Therefore, an air passage and a hydrogen passage are formed along the stacking surface of the partition plate 10.

【0023】図2は、冷却部11の部分拡大図であっ
て、水素及び空気の流通の様子も示されている。ガスチ
ャネル7a…には水素が黒塗り矢印の方向に流れ、ガス
チャネル8a…には空気が白抜矢印の方向に流れる。ガ
スチャネル7a…及びガスチャネル8a…は、共に複合
セパレータ9の積層面に沿って形成されており、両流通
方向は互いに直交している。冷却部11において、ガス
チャネル7a…及びガスチャネル8a…を流通する水素
及び空気は、反応には用いられず冷却媒体としての役割
を果たす。
FIG. 2 is a partially enlarged view of the cooling unit 11 and also shows the flow of hydrogen and air. Hydrogen flows in the gas channels 7a in the direction of the black arrow, and air flows in the gas channels 8a in the direction of the white arrow. The gas channels 7a ... and the gas channels 8a ... are both formed along the laminated surface of the composite separator 9, and both flow directions are orthogonal to each other. In the cooling unit 11, hydrogen and air flowing through the gas channels 7a and 8a are not used for the reaction but serve as a cooling medium.

【0024】このようにして、各ガスチャネル8a…を
流通しながら反応或は冷却に使用された残りの空気は、
空気回収用のマニホールドで回収され、ガスチャネル7
a…を流通しながら反応或は冷却に使用された残りの水
素は、水素回収用のマニホールドで回収される。水素回
収用のマニホールドで回収された高温の水素は、そのま
ま外部に排出してもよいが、水素回収用のマニホールド
から水素供給用のマニホールドにリサイクル用の配管を
設けて、水素回収用のマニホールドで回収した水素を水
素供給用のマニホールドに戻し、水素供給源からの水素
と混合して再利用するようにすることもできる。
In this way, the remaining air used for the reaction or cooling while flowing through each gas channel 8a is:
The gas is collected by the air collection manifold and the gas channel 7
The remaining hydrogen used for the reaction or cooling while flowing through a ... is recovered by a hydrogen recovery manifold. The high-temperature hydrogen recovered by the hydrogen recovery manifold may be discharged to the outside as it is, but a recycling pipe is provided from the hydrogen recovery manifold to the hydrogen supply manifold, and the hydrogen recovery manifold is used. The recovered hydrogen can be returned to the hydrogen supply manifold, mixed with hydrogen from the hydrogen supply source, and reused.

【0025】〔燃料電池1の効果についての説明〕冷却
部11においては、冷却媒体である空気と水素の流通方
向が互いに直交しているため、単電池5の面内温度分布
が均一化される。また、冷却部11における冷却媒体と
して水素及び空気が用いられているが、水素ガスの熱伝
導率は、18.2×10-4 W/(cm−deg)であ
って、空気の熱伝導率2.6×10-4 W/(cm−d
eg)の約7倍であるので、冷却媒体に空気だけを用い
る場合と比べて、高い冷却効果を得ることができる。
[Explanation of Effect of Fuel Cell 1] In the cooling section 11, since the directions of flow of air and hydrogen as cooling media are orthogonal to each other, the in-plane temperature distribution of the unit cell 5 is made uniform. . Further, hydrogen and air are used as a cooling medium in the cooling unit 11, and the thermal conductivity of the hydrogen gas is 18.2 × 10 −4 W / (cm-deg), and the thermal conductivity of air is 2.6 × 10 -4 W / (cm-d
eg), which is about seven times larger than that in the case where only air is used as the cooling medium.

【0026】また、燃料電池1では、冷却媒体としての
水素及び空気が、アノード3に水素を供給する水素供給
用のマニホールド及びカソード4に空気を供給する空気
供給用のマニホールドから冷却部11に供給されるの
で、冷却部11に冷却媒体を供給する供給源や配管を別
途に設ける必要がない。また、水素をリサイクルさせる
配管等を設けた場合は、水素ガスの利用率を向上させる
ことができる。
In the fuel cell 1, hydrogen and air as cooling media are supplied to the cooling section 11 from a hydrogen supply manifold for supplying hydrogen to the anode 3 and an air supply manifold for supplying air to the cathode 4. Therefore, there is no need to separately provide a supply source or a pipe for supplying a cooling medium to the cooling unit 11. In addition, when a pipe or the like for recycling hydrogen is provided, the utilization rate of hydrogen gas can be improved.

【0027】燃料電池1においては、平板状の仕切プレ
ート10を複合セパレータ9の間に介挿することによっ
て冷却部11が構成されているので、冷却媒体用の通路
を持つ冷却プレートを別途に作製する必要がない。従っ
て、冷却部11の部分を低コストで作製することができ
る。また、冷却部11は、冷却媒体用の通路を持つ冷却
プレートを用いる場合と比べて占有する体積が小さいの
で、電池スタックの小型化にも寄与する。
In the fuel cell 1, the cooling section 11 is constituted by interposing a flat partition plate 10 between the composite separators 9, so that a cooling plate having a passage for a cooling medium is separately manufactured. No need to do. Therefore, the cooling section 11 can be manufactured at low cost. Further, since the cooling unit 11 occupies a smaller volume than when using a cooling plate having a passage for a cooling medium, it also contributes to downsizing of the battery stack.

【0028】また、図2に示すように、リブ7bと仕切
プレート10との間には若干の間隙7c,リブ8bと仕
切プレート10との間には若干の間隙8cを形成するよ
うに構成することができる。従って、ガスチャネル7a
を流通する水素及びガスチャネル8aを流通する空気
は、図中に細矢印で示すように、この間隙7c,8cに
も流れ込むので、水素と多孔性基板7との熱交換並びに
空気と多孔性基板8との熱交換がよくなされ、高い冷却
効果を得ることができる。
As shown in FIG. 2, a slight gap 7c is formed between the rib 7b and the partition plate 10, and a slight gap 8c is formed between the rib 8b and the partition plate 10. be able to. Therefore, the gas channel 7a
The hydrogen flowing through the gas channel 8a and the air flowing through the gas channel 8a also flow into the gaps 7c and 8c as shown by the thin arrows in the figure, so that heat exchange between hydrogen and the porous substrate 7 and air and the porous substrate 8, heat exchange is well performed, and a high cooling effect can be obtained.

【0029】(実施の形態2)本実施形態の燃料電池
は、実施の形態1の燃料電池1と同様の構成であるが、
複合セパレータ9において水素用のガスチャネル7a…
と空気用のガスチャネル8a…とが、燃料電池1では互
いに直交する方向に形成されているのに対して、本実施
形態の燃料電池では互いに平行に形成されている点、並
びに、燃料電池1では、外部マニホールドが冠着されて
いるのに対して、本実施形態の燃料電池では内部マニホ
ールドが設けられている点が異なっている。
(Embodiment 2) The fuel cell of this embodiment has the same configuration as the fuel cell 1 of Embodiment 1,
Gas channels 7a for hydrogen in the composite separator 9 ...
Are formed in directions perpendicular to each other in the fuel cell 1, whereas the gas channels 8 a for air are formed in parallel to each other in the fuel cell of the present embodiment. However, the difference is that the external manifold is mounted on the fuel cell, whereas the fuel cell of the present embodiment is provided with the internal manifold.

【0030】即ち、本実施形態の複合セパレータにおい
ては、セパレータ板の片面側のエッジシールに沿って背
面側のエッジシールが設けられ、2枚の多孔性基板のガ
スチャネルが互いに平行になるように填め込まれてい
る。また、セパレータ板の外周部には、一方の多孔性基
板のガスチャネルに水素を供給・排出するためのマニホ
ールド孔と、他方の多孔性基板のガスチャネルに空気を
供給・排出するためのマニホールド孔とが開設されてい
る。
That is, in the composite separator of the present embodiment, the back side edge seal is provided along the one side edge seal of the separator plate so that the gas channels of the two porous substrates are parallel to each other. It is packed. In addition, a manifold hole for supplying / discharging hydrogen to a gas channel of one porous substrate and a manifold hole for supplying / discharging air to a gas channel of the other porous substrate are provided on an outer peripheral portion of the separator plate. And has been established.

【0031】なお、このように水素用及び空気用のガス
チャネルが互いに平行に形成され外周部に内部マニホー
ルド孔が設けられた複合セパレータは、従来から燃料電
池において用いられているものなので、図面及び詳しい
説明は省略する。本実施形態の燃料電池の冷却部におい
ては、水素及び空気が互いに対向して流れるので、後で
説明するように、実施の形態1の場合よりも、更に、単
電池の面内温度分布の均一化する効果に優れる。
The composite separator in which the gas channels for hydrogen and air are formed in parallel with each other and the inner manifold hole is provided in the outer peripheral portion has been conventionally used in a fuel cell. Detailed description is omitted. In the cooling section of the fuel cell according to the present embodiment, since hydrogen and air flow in opposition to each other, as described later, the uniformity of the in-plane temperature distribution of the unit cell is further improved as compared with the case of the first embodiment. Excellent effect to convert.

【0032】〔2〕冷却部の冷却効果についての説明 上記の実施形態1,2の燃料電池において、冷却部によ
る単電池に対する冷却効果について説明する。なお、説
明を単純にするために、ここでは、単電池の各部では均
一的に発電が行われ、均一的に発熱するものとする。先
ず、図3の模式図に示すように、冷却部を一方向に流通
する冷却媒体が、冷却部に隣接する単電池に対して温度
勾配を生じさせる作用について説明する。
[2] Description of Cooling Effect of Cooling Unit In the fuel cells of the first and second embodiments, the cooling effect of the cooling unit on the unit cells will be described. For simplicity of description, here, it is assumed that each unit of the unit cell generates power uniformly and generates heat uniformly. First, as shown in the schematic diagram of FIG. 3, a description will be given of an operation of causing a cooling medium flowing in one direction through the cooling unit to generate a temperature gradient with respect to a unit cell adjacent to the cooling unit.

【0033】この冷却媒体は、入口Aから出口Bに流れ
るに従って、単電池から熱を受けて高温になるので、図
中矢印H1〜H4の長さで冷却力を示すように、入口Aよ
りも出口Bの方が、この冷却媒体の冷却力(冷却媒体が
単電池から奪う熱量)は低下する。従って、単電池の面
内温度は、入口Aから出口Bにかけて次第に高くなり、
図中斜線部に示すように温度勾配が生じる。この温度勾
配は、入口Aから出口Bにかけての冷却媒体の冷却力の
低下の度合が大きいほど大きい。
As this cooling medium flows from the inlet A to the outlet B, it receives heat from the cells and becomes high in temperature. Therefore, as shown by the length of arrows H1 to H4 in the drawing, the cooling medium has a higher cooling power than the inlet A. At the outlet B, the cooling power of the cooling medium (the amount of heat that the cooling medium takes from the unit cell) decreases. Therefore, the in-plane temperature of the cell gradually increases from the inlet A to the outlet B,
A temperature gradient occurs as shown by the hatched portion in the figure. This temperature gradient increases as the degree of reduction in the cooling power of the cooling medium from the inlet A to the outlet B increases.

【0034】そして、この冷却媒体の冷却力の低下の度
合は、入口Aと出口Bとの冷却媒体の温度差に比例し、
冷却媒体の流量にもほぼ比例すると考えられる。次に、
冷却媒体が冷却部を流通する形態と、隣接する単電池の
面内温度との関係について考察する。図4〜図6は、冷
却部における冷却媒体の流れる形態と、隣接する単電池
の温度分布との関係を示す模式図である。
The degree of decrease in the cooling power of the cooling medium is proportional to the temperature difference of the cooling medium between the inlet A and the outlet B,
It is considered that it is almost proportional to the flow rate of the cooling medium. next,
The relationship between the form in which the cooling medium flows through the cooling section and the in-plane temperature of the adjacent unit cell will be considered. 4 to 6 are schematic diagrams showing the relationship between the flow of the cooling medium in the cooling unit and the temperature distribution of adjacent cells.

【0035】図4は、冷却媒体を1方向にだけ流通させ
る場合、図5は、冷却媒体を互いに直交する2方向に流
通させる場合、図6は、冷却媒体を互いに対向する2方
向に流通させる場合を示している。なお、いずれの場合
も、冷却媒体は冷却部の積層面に沿って流通し、冷却媒
体は同じものであって、総流量も同じとする。図4のよ
うに、冷却部において冷却媒体を1方向(入口A→出口
B)にだけ流通させる場合、単電池には入口A→出口B
方向に温度勾配が生じる。
FIG. 4 shows the case where the cooling medium flows in only one direction, FIG. 5 shows the case where the cooling medium flows in two directions orthogonal to each other, and FIG. 6 shows the case where the cooling medium flows in two directions facing each other. Shows the case. In any case, the cooling medium flows along the lamination surface of the cooling unit, the cooling medium is the same, and the total flow rate is also the same. As shown in FIG. 4, when the cooling medium is allowed to flow only in one direction (inlet A → outlet B) in the cooling section, the unit cell has inlet A → outlet B
A temperature gradient occurs in the direction.

【0036】図5のように、冷却部において冷却媒体を
互いに直交する2方向(A→B及びC→D)に流通させ
る場合、単電池にはA→BとC→Dのいずれの方向にも
温度勾配は生じるが、図4の場合と比べてその温度勾配
は小さい。温度勾配が小さくなる理由は、入口Aと出口
Bとの冷却媒体の温度差並びに入口Cと出口Dとの冷却
媒体の温度差については、図4の場合と同等であるが、
各方向の冷却媒体の流量は図4の場合と比べて小さいの
で、各方向の冷却媒体の冷却力の低下の度合が図4の場
合と比べて小さいためである。
As shown in FIG. 5, when the cooling medium is circulated in the cooling section in two directions (A → B and C → D) orthogonal to each other, the cell has a direction of either A → B or C → D. A temperature gradient also occurs, but the temperature gradient is smaller than in FIG. The reason why the temperature gradient is reduced is that the temperature difference of the cooling medium between the inlet A and the outlet B and the temperature difference of the cooling medium between the inlet C and the outlet D are the same as those in FIG.
This is because the flow rate of the cooling medium in each direction is smaller than that in the case of FIG. 4, and the degree of reduction in the cooling power of the cooling medium in each direction is smaller than that in the case of FIG.

【0037】図6のように、冷却媒体を互いに対向する
2方向(入口A→出口B及び入口B→出口A)に流通さ
せる場合、上記図5の場合と同様に、各方向の冷却媒体
の冷却力の低下の度合は図4の場合と比べて小さい。更
に、入口A→出口Bの方向の冷却媒体が単電池に温度勾
配を生じさせようとする作用と、入口B→出口Aの方向
の冷却媒体が単電池に温度勾配を生じさせようとする作
用とが相殺される。ここで、入口A→出口B及び入口B
→出口Aに冷却媒体を等量づつ流通させれば、単電池の
面内温度を略均一とすることができる。
As shown in FIG. 6, when the cooling medium is circulated in two opposite directions (inlet A → outlet B and inlet B → outlet A), as in the case of FIG. The degree of decrease in the cooling power is smaller than that in the case of FIG. Further, the action of the cooling medium in the direction from the inlet A to the outlet B to cause a temperature gradient in the cell, and the action of the cooling medium in the direction from the inlet B to the outlet A to cause the temperature gradient in the cell. And are offset. Here, entrance A → exit B and entrance B
→ If an equal amount of the cooling medium flows through the outlet A, the in-plane temperature of the unit cell can be made substantially uniform.

【0038】このように、冷却部において、冷却媒体を
積層面に沿って異なる2方向に流通させれば、冷却媒体
を一方向に流通させる場合と比べて、隣接する単電池の
面内温度を均一化することができ、特に、冷却媒体を対
向する2方向に流通させれば温度均一化の効果が優れ
る。なお、ここでは、冷却部に隣接した単電池について
考察したが、冷却部から離れて配されている単電池につ
いても同様のことが言える。
As described above, in the cooling section, when the cooling medium is circulated in two different directions along the lamination surface, the in-plane temperature of the adjacent unit cells is reduced as compared with the case where the cooling medium is circulated in one direction. The temperature can be made uniform. In particular, the effect of temperature uniformity is excellent if the cooling medium is circulated in two opposite directions. Here, although the unit cell adjacent to the cooling unit has been considered, the same can be said for a unit cell arranged away from the cooling unit.

【0039】単電池の面内における電流密度は温度の高
い部分ほど高くなるので、単電池の面内における温度の
ばらつきが大きいと局部的に高電流密度となり単電池が
劣化しやすいが、単電池の面内温度が均一化されれば、
単電池の面内の電流密度も均一化されるので、局部的に
高電流密度となることがない。従って、燃料電池の長寿
命化につながる。
Since the in-plane current density of the unit cell increases as the temperature increases, if the temperature variation within the unit cell is large, the local current becomes high and the unit cell is liable to deteriorate. If the in-plane temperature of the
Since the in-plane current density of the unit cell is also made uniform, a locally high current density does not occur. Accordingly, the life of the fuel cell is prolonged.

【0040】[0040]

【実施例】【Example】

(実施例1)上記実施の形態の燃料電池1に基づいて、
全部で30枚の電池5を積層し、5枚毎に冷却部11を
介挿させた燃料電池を作製した。アノード3及びカソー
ド4の面積は、約200cm2とし、仕切プレート10
にはガラス状炭素からなる厚さ0. 4mmの板を用い
た。
(Example 1) Based on the fuel cell 1 of the above embodiment,
A total of 30 cells 5 were stacked, and a fuel cell in which the cooling unit 11 was interposed every five cells was produced. The area of the anode 3 and the cathode 4 is about 200 cm 2, and the partition plate 10
A 0.4 mm thick plate made of glassy carbon was used.

【0041】運転条件は、水素ガスの燃料利用率:80
%、作動圧力:1ata(常圧)、運転温度:120
℃、電流密度:100mA/cm2とした。 (実施例2)上記実施の形態2の燃料電池に基づいて、
全部で30枚の電池を積層し、5枚毎に冷却部を介挿さ
せた燃料電池を作製した。アノード3及びカソード4の
面積は、約200cm2とし、仕切プレート10にはガ
ラス状炭素からなる厚さ0.4mmの板を用いた。
The operating conditions were as follows: fuel efficiency of hydrogen gas: 80
%, Operating pressure: 1 ata (normal pressure), operating temperature: 120
° C, current density: 100 mA / cm2. (Example 2) Based on the fuel cell of Embodiment 2 described above,
A total of 30 cells were stacked, and a fuel cell with a cooling unit interposed every five cells was produced. The area of the anode 3 and the cathode 4 was about 200 cm 2, and the partition plate 10 was a 0.4 mm thick plate made of glassy carbon.

【0042】運転条件は、実施例1と同様に設定した。 (従来例)本従来例の燃料電池は、上記実施例1の燃料
電池と同様の構造であるが、冷却部11は設けられてい
ない。運転は、実施例1と同様の運転条件で行ったが、
各複合セパレータ9の空気用のガスチャネル8aには、
カソード4への空気供給と冷却とを兼ねて、多量の空気
を流通させた。
The operating conditions were set in the same manner as in Example 1. (Prior art example) The fuel cell of this conventional example has the same structure as the fuel cell of the first embodiment, except that the cooling unit 11 is not provided. The operation was performed under the same operation conditions as in Example 1, but
In the gas channel 8a for air of each composite separator 9,
A large amount of air was circulated for both supplying air to the cathode 4 and cooling.

【0043】実施例1,2及び従来例の燃料電池につい
て、以下のように、単電池5の面内温度分布並びに単電
池5の積層方向の温度差を測定した。 〔単電池の面内温度分布の測定〕単電池5の面内温度分
布の測定は、実施例1,2及び従来例の燃料電池につい
て、冷却部11に隣接する単電池5を対象にして、面内
各部の温度を測定することによって行った。
For the fuel cells of Examples 1 and 2 and the conventional example, the in-plane temperature distribution of the unit cells 5 and the temperature difference in the stacking direction of the unit cells 5 were measured as follows. [Measurement of in-plane temperature distribution of unit cell] The in-plane temperature distribution of the unit cell 5 was measured with respect to the unit cells 5 adjacent to the cooling unit 11 for the fuel cells of Examples 1 and 2 and the conventional example. The measurement was performed by measuring the temperature of each part in the plane.

【0044】単電池5の各部温度の測定は、測定対象の
単電池5に隣接する空気用のガスチャネル8a内に熱電
対を配置して測定をおこなった。この測定法の詳細につ
いては、特開平5−76749号公報に開示されてい
る。なお、熱電対を水素用のガスチャネル7a内に配置
しても同様の測定結果が得られる。図7〜9は、単電池
の面内温度分布の測定結果を示す模式図であって、図7
は従来例について、図8は実施例1について、図9は実
施例2についての測定結果である。
The temperature of each part of the cell 5 was measured by arranging a thermocouple in the air gas channel 8a adjacent to the cell 5 to be measured. The details of this measuring method are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-76749. Note that the same measurement result can be obtained even if a thermocouple is arranged in the gas channel 7a for hydrogen. 7 to 9 are schematic diagrams showing the measurement results of the in-plane temperature distribution of the unit cell.
8 shows a measurement result of the conventional example, FIG. 8 shows a measurement result of the first embodiment, and FIG. 9 shows a measurement result of the second embodiment.

【0045】図からわかるように、面内のA側とB側と
の温度差は、従来例においては約30℃であるのに対し
て、実施例1及び実施例2においては約20℃と小さく
なっている。また、C−D方向の温度のばらつきも、従
来例と比べて実施例1及び実施例2の方が小さくなって
いる。
As can be seen from the figure, the temperature difference between the A side and the B side in the plane is about 30 ° C. in the conventional example, but about 20 ° C. in the first and second examples. It is getting smaller. Further, the variation in the temperature in the CD direction is smaller in the first and second embodiments than in the conventional example.

【0046】このように、実施例1及び実施例2の燃料
電池では、従来例の燃料電池と比べて、単電池の面内の
温度分布を均一化できることができることがわかる。 〔単電池の積層方向の温度差の測定〕単電池5の積層方
向の温度差は次のように測定した。実施例1の燃料電池
については、積層方向の中央付近において1対の冷却部
11に挟持されている5枚の単電池5の番号を順にN
o.1〜No.5とし、従来例の燃料電池については、
積層方向の中央において連続する5枚の単電池5の番号
を順にNo.1〜No.5とした。
As described above, in the fuel cells of Examples 1 and 2, it is understood that the temperature distribution in the plane of the unit cell can be made uniform as compared with the conventional fuel cells. [Measurement of temperature difference in unit cell stacking direction] The temperature difference of unit cell 5 in stacking direction was measured as follows. In the fuel cell of the first embodiment, the numbers of the five unit cells 5 sandwiched between the pair of cooling units 11 near the center in the stacking direction are sequentially denoted by N.
o. 1 to No. 5 for the conventional fuel cell,
The numbers of the five consecutive cells 5 at the center in the stacking direction are numbered in order. 1 to No. It was set to 5.

【0047】そして、実施例1及び従来例の各燃料電池
について、No.1〜No.5の単電池5の同一場所
(空気通路の出口付近の中央部であって、図7,図8,
図9中のPで示される場所)の温度を熱電対を用いて測
定した。図10は、単電池の積層方向の温度差の測定結
果を示す特性図であって、No3の単電池(即ち、実施
例1では冷却部から最も離れた単電池)の温度を基準と
し、これに対するNo.1〜5の単電池の温度を表して
いる。
The fuel cells of Example 1 and the prior art are described in 1 to No. 5 (the central part near the exit of the air passage,
The temperature at the location indicated by P in FIG. 9) was measured using a thermocouple. FIG. 10 is a characteristic diagram showing the measurement result of the temperature difference in the stacking direction of the unit cells. The temperature of the unit cell of No. 3 (that is, the unit cell farthest from the cooling unit in the first embodiment) is used as a reference. No. for It shows the temperatures of the cells 1 to 5.

【0048】これに示すように、No1,5の単電池と
No.3の単電池との温度差が、従来例においては約5
℃であるのに対して、実施例1においては約3℃と小さ
い値を示している。このように、冷却部を設けていない
従来例の燃料電池と比べて、冷却部を挿設した実施例1
の燃料電池では、単電池の積層方向の温度差が小さくな
っている。
As shown in FIG. The temperature difference from the cell No. 3 is about 5 in the conventional example.
In contrast, in Example 1, the value was as small as about 3 ° C. As described above, the first embodiment in which the cooling unit is inserted is different from the conventional fuel cell in which the cooling unit is not provided.
In this fuel cell, the temperature difference in the stacking direction of the unit cells is small.

【0049】これは積層型の燃料電池において、冷却部
を介挿させずにカソードに供給する空気で冷却を兼ねる
方式よりも、冷却部を介挿させる方式の方が、積層方向
の温度差を小さくできることを示している。 〔その他の事項〕以上、本発明を実施の形態に基づいて
説明してきたが、本発明の内容が上記の実施の形態に限
定されないのは勿論であって、以下のようなものも本発
明に含まれる。
This is because, in a stacked fuel cell, the temperature difference in the stacking direction is smaller in the stacking fuel cell system than in the cooling system with air supplied to the cathode without the cooling unit. It shows that it can be made smaller. [Other Matters] As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, it goes without saying that the contents of the present invention are not limited to the above embodiments, and the following are also included in the present invention. included.

【0050】上記実施の形態では、アノードガスに水素
を用いたが、水素リッチな改質ガスを用いても同様の効
果を得ることができる。上記実施の形態では、冷却部
に、水素ガス供給用のマニホールド及び空気供給用のマ
ニホールドから水素及び空気を冷却媒体として供給した
が、冷却部に冷却媒体を供給する形態はこれに限らず、
例えば別途に冷却媒体を供給する配管を設置してもよ
い。
In the above embodiment, hydrogen is used as the anode gas, but the same effect can be obtained by using a hydrogen-rich reformed gas. In the above embodiment, the cooling unit is supplied with hydrogen and air as the cooling medium from the hydrogen gas supply manifold and the air supply manifold, but the form of supplying the cooling medium to the cooling unit is not limited thereto.
For example, a pipe for supplying a cooling medium may be separately provided.

【0051】また、上記実施の形態では、冷却部におい
て、2方向に通過させる冷却媒体として水素ガス及び空
気を用いる例を示したが、2方向に通過させる冷却媒体
は、両方とも空気であってもよいし、両方とも水素であ
ってもよい。或は、他の冷却媒体であってもよい。ま
た、上記実施の形態では、セパレータ板と多孔性基板と
を組み合わせた複合セパレータを用いる例を示したが、
表面にガスチャネルを刻んだセパレータ板を用いる場合
も同様に実施することができる。
Further, in the above embodiment, an example has been described in which hydrogen gas and air are used as the cooling medium that passes in the two directions in the cooling unit, but both the cooling media that pass in the two directions are air. Or both may be hydrogen. Alternatively, another cooling medium may be used. Further, in the above embodiment, an example is shown in which a composite separator combining a separator plate and a porous substrate is used,
The same applies to the case where a separator plate having a gas channel cut on the surface is used.

【0052】また、上記実施の形態では、リン酸型の燃
料電池の説明をしたが、固体高分子型、アルカリ型、固
体電解質型等の燃料電池においても同様に実施すること
ができる。
In the above embodiment, the description has been given of the phosphoric acid type fuel cell. However, the present invention can be similarly applied to a fuel cell of a polymer electrolyte type, an alkaline type, a solid electrolyte type or the like.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、単電池とセパレータが積層され冷却部が介挿された
電池スタックからなる燃料電池において、冷却部の少な
くとも一つに、冷却媒体が流通する第1の通路と、第1
の通路と異なる方向に冷却媒体が流通する第2の通路と
を、積層面に沿って配設する構成とすることによって、
単電池の面内の温度分布を均一化することができ、これ
によって、燃料電池の長寿命化や発電効率の向上を図る
ことができる。
As described above, according to the present invention, in a fuel cell comprising a cell stack in which a unit cell and a separator are stacked and a cooling unit is inserted, at least one of the cooling units includes a cooling medium. A first passage through which
And the second passage through which the cooling medium flows in a different direction from the first passage, along the stacking surface,
The in-plane temperature distribution of the unit cell can be made uniform, thereby prolonging the life of the fuel cell and improving the power generation efficiency.

【0054】また、このような冷却部は、ガス不透過性
且つ導電性の仕切プレートをガス分離板の間に介挿する
だけで構成することができ、この場合、別途の冷却プレ
ートを製造する必要もなく、冷却部を低コストで実現す
ることができる。
Further, such a cooling unit can be constituted only by inserting a gas-impermeable and conductive partition plate between the gas separation plates. In this case, it is necessary to manufacture a separate cooling plate. Thus, the cooling unit can be realized at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態1に係るリン酸型燃料電池の構成を
示す組立図である。
FIG. 1 is an assembly diagram showing a configuration of a phosphoric acid fuel cell according to Embodiment 1.

【図2】図1に示す冷却部11の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of a cooling unit 11 shown in FIG.

【図3】冷却部による冷却効果を説明するための断面模
式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a cooling effect by a cooling unit.

【図4】冷却部における冷却媒体の流れる形態と、隣接
する単電池の温度分布との関係を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between a flow of a cooling medium in a cooling unit and a temperature distribution of an adjacent unit cell.

【図5】冷却部における冷却媒体の流れる形態と、隣接
する単電池の温度分布との関係を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a relationship between a flow of a cooling medium in a cooling unit and a temperature distribution of an adjacent unit cell.

【図6】冷却部における冷却媒体の流れる形態と、隣接
する単電池の温度分布との関係を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a relationship between a cooling medium flowing in a cooling unit and a temperature distribution of an adjacent cell.

【図7】単電池の面内温度分布の測定結果を示す模式図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a measurement result of an in-plane temperature distribution of a unit cell.

【図8】単電池の面内温度分布の測定結果を示す模式図
である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a measurement result of an in-plane temperature distribution of a unit cell.

【図9】単電池の面内温度分布の測定結果を示す模式図
である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a measurement result of an in-plane temperature distribution of a unit cell.

【図10】単電池の積層方向の温度差の測定結果を示す
特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a measurement result of a temperature difference in a stacking direction of the unit cells.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池 2 電解質マトリックス 3 アノード 4 カソード 5 単電池 6 セパレータ板 7,8 多孔性基板 7a,8a ガスチャネル 7b,8b リブ 9 複合セパレータ 10 仕切プレート 11 冷却部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 2 Electrolyte matrix 3 Anode 4 Cathode 5 Single cell 6 Separator plate 7,8 Porous substrate 7a, 8a Gas channel 7b, 8b Rib 9 Composite separator 10 Partition plate 11 Cooling part

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質層にアノード及びカソードが配さ
れた単電池とガス分離板とが交互に積層され、冷却媒体
が流通する1つ以上の冷却部が介挿された電池スタック
からなる燃料電池において、 前記冷却部の少なくとも一つには、 冷却媒体が流通する第1の通路と、当該第1の通路と異
なる方向に冷却媒体が流通する第2の通路とが、積層面
に沿って配設されていることを特徴とする燃料電池。
1. A fuel cell comprising a cell stack in which unit cells each having an anode and a cathode disposed on an electrolyte layer and gas separation plates are alternately stacked, and one or more cooling units through which a cooling medium flows are interposed. In at least one of the cooling units, a first passage through which a cooling medium flows and a second passage through which a cooling medium flows in a direction different from the first passage are arranged along the lamination surface. A fuel cell, which is provided.
【請求項2】 前記第1の通路に、水素ガスが供給され
ることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。
2. The fuel cell according to claim 1, wherein hydrogen gas is supplied to the first passage.
【請求項3】 前記第1の通路に、前記アノードにアノ
ードガスを供給するアノードガス供給源からガスが供給
され、 前記第2の通路に、前記カソードにカソードガスを供給
するカソードガス供給源からガスが供給されることを特
徴とする請求項1又は2記載の燃料電池。
3. A gas is supplied to the first passage from an anode gas supply source that supplies an anode gas to the anode, and a cathode gas supply source that supplies a cathode gas to the cathode is supplied to the second passage. 3. The fuel cell according to claim 1, wherein a gas is supplied.
【請求項4】 前記第1の通路を通過したガスを回収し
て、アノードガス供給源からアノードに供給されるガス
に混入させるガス回収手段を備えることを特徴とする請
求項3記載の燃料電池。
4. The fuel cell according to claim 3, further comprising gas recovery means for recovering the gas passing through the first passage and mixing the gas with the gas supplied from the anode gas supply source to the anode. .
【請求項5】 前記冷却部は、 積層方向に隣合う2枚の前記ガス分離板の間に、ガス不
透過性で且つ導電性を有する仕切プレートが介挿される
ことにより構成されていることを特徴とする請求項3記
載の燃料電池。
5. The cooling unit is characterized in that a gas impermeable and conductive partition plate is interposed between two gas separation plates adjacent to each other in the stacking direction. The fuel cell according to claim 3, wherein
【請求項6】 前記仕切プレートは、 ガラス状炭素,黒鉛化炭素及びそれらの混合物からなる
群から選択されたものを素材としていることを特徴とす
る請求項5記載の燃料電池。
6. The fuel cell according to claim 5, wherein the partition plate is made of a material selected from the group consisting of glassy carbon, graphitized carbon, and a mixture thereof.
JP8233340A 1996-09-03 1996-09-03 Fuel cell Pending JPH1079256A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8233340A JPH1079256A (en) 1996-09-03 1996-09-03 Fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8233340A JPH1079256A (en) 1996-09-03 1996-09-03 Fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1079256A true JPH1079256A (en) 1998-03-24

Family

ID=16953622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8233340A Pending JPH1079256A (en) 1996-09-03 1996-09-03 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1079256A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8034506B2 (en) Fuel cell
US6582844B2 (en) Method of cooling a fuel cell
US7022430B2 (en) Compact fuel cell with improved fluid supply
US20100068599A1 (en) Fuel cell stack
US8574778B2 (en) Fuel cell stack
US9190680B2 (en) Fuel battery
US20060257704A1 (en) Fuel cell
US20030215693A1 (en) Fuel cell stack structure
US8802312B2 (en) Fuel cell separators capable of suppressing variation in pressure loss
JP5124900B2 (en) Fuel cell having a stack structure
JPH06251790A (en) Fuel cell
JP4726186B2 (en) Fuel cell stack
CA2491866C (en) Fuel cell stack comprising a counterflowing cooling system and a plurality of coolant-collecting ducts located parallel to the axis of the stack
US20060003206A1 (en) Fuel cell
JPH1079256A (en) Fuel cell
EP3602662B1 (en) System for solid oxide fuel cells with staged fuel supply
JP3351592B2 (en) Fuel cell
JPH06333582A (en) Solid polyelectrolyte fuel cell
KR100836417B1 (en) Structure for membrane electrode assembly of fuel cell stack
JP2001202974A (en) Solid polymer fuel cell stack
JPH06236765A (en) Fuel cell, electrolytic cell, and its cooling and dehumidifying method
JP2004241185A (en) Polymer electrolyte type fuel cell
JPH1021949A (en) Fuel cell stack
JPH0945346A (en) Phosphoric acid type fuel cell
JPS61131370A (en) Fuel cell laminating body