JPS58112266A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS58112266A JPS58112266A JP56212384A JP21238481A JPS58112266A JP S58112266 A JPS58112266 A JP S58112266A JP 56212384 A JP56212384 A JP 56212384A JP 21238481 A JP21238481 A JP 21238481A JP S58112266 A JPS58112266 A JP S58112266A
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- interconnector
- fuel
- grooves
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0223—Composites
- H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明鉱、複数の単位電池を反応流体通路付きインタコ
ネクタを介して積層してなる燃料電池の改良に関する。
ネクタを介して積層してなる燃料電池の改良に関する。
発明の背景技術
従来、水素のように酸化され易いガスと、酸素のように
酸化力のあるガスとを電気化学反応プロセスを経て反応
させることによって直流電力を得る燃料電池が広く知ら
れている。この燃料電池は、通常、一対のガス拡散電極
間に電解質マトリックスを配置するとともに両電極間に
負荷を接続した状態で一方の電極の外面に水素を含んだ
ガス（燃料）を接触させ、他方の電極の外面に酸素を含
んだガス（酸化剤）を接触させることによりて上記負荷
に直流電力を供給するようにしている。なお、上記ガス
拡散電極には通常、反応の円滑化を図るために白金等を
担持した触媒担持層が付与されている。また、実用的な
発電装置として用いる場合には、上述した燃料電池を単
位電池とし、この単位電池を複数直列に接続する方式が
採られている。
酸化力のあるガスとを電気化学反応プロセスを経て反応
させることによって直流電力を得る燃料電池が広く知ら
れている。この燃料電池は、通常、一対のガス拡散電極
間に電解質マトリックスを配置するとともに両電極間に
負荷を接続した状態で一方の電極の外面に水素を含んだ
ガス（燃料）を接触させ、他方の電極の外面に酸素を含
んだガス（酸化剤）を接触させることによりて上記負荷
に直流電力を供給するようにしている。なお、上記ガス
拡散電極には通常、反応の円滑化を図るために白金等を
担持した触媒担持層が付与されている。また、実用的な
発電装置として用いる場合には、上述した燃料電池を単
位電池とし、この単位電池を複数直列に接続する方式が
採られている。
ところで、上記のように単位電池を複数直列に接続した
燃料電池の要部は、一般に、第１図に示すように構成さ
れている。すなわち、触媒担持層１ｍ 、Ｉｂの付与さ
れたガス拡散電極２ｍ、Ｉｂ間に電解質マトリ、クス３
を介在させて単位電池４を構成し、これら単位電池相互
間に炭素繊維板等で形成された良導電性のインタコネク
タ５を介在させて積層したものとなりている。各インタ
コネクタ５０両面には、図中太矢印Ｐで示す如く燃料を
通流させるための通路を構成する溝６と、図中太矢印Ｑ
で示す如く酸化剤を通流させるための通路を構成する溝
７とが互いに直交する関係に形成されている。
燃料電池の要部は、一般に、第１図に示すように構成さ
れている。すなわち、触媒担持層１ｍ 、Ｉｂの付与さ
れたガス拡散電極２ｍ、Ｉｂ間に電解質マトリ、クス３
を介在させて単位電池４を構成し、これら単位電池相互
間に炭素繊維板等で形成された良導電性のインタコネク
タ５を介在させて積層したものとなりている。各インタ
コネクタ５０両面には、図中太矢印Ｐで示す如く燃料を
通流させるための通路を構成する溝６と、図中太矢印Ｑ
で示す如く酸化剤を通流させるための通路を構成する溝
７とが互いに直交する関係に形成されている。
背景技術の問題点
上記のように、複数の単位電池４を積層してなる燃料電
池にあって、１つでも特性の悪い単位電池が存在すると
、負荷電流を増加させるにしたがって、特性の悪い単位
電池の端子電圧の低下速度が他の単位電池よシ速くなシ
、ついには、他の単位電池が十分な端子電圧を有してい
るにもかかわらず特性の惑い単位電池の端子電圧が零と
なってしまう。このように零となりたときの電流値が一
般に限界電流と呼称されているが、燃料電池の場合、限
界電流を越える負荷電流を流すと、電圧が負となり（転
極）、電池ではなく表って電気分解装置に切換わる。転
極が生じると、酸化剤極側には水素が、また燃料極側に
は酸素が生成されるため非常に危険な状態となる。
池にあって、１つでも特性の悪い単位電池が存在すると
、負荷電流を増加させるにしたがって、特性の悪い単位
電池の端子電圧の低下速度が他の単位電池よシ速くなシ
、ついには、他の単位電池が十分な端子電圧を有してい
るにもかかわらず特性の惑い単位電池の端子電圧が零と
なってしまう。このように零となりたときの電流値が一
般に限界電流と呼称されているが、燃料電池の場合、限
界電流を越える負荷電流を流すと、電圧が負となり（転
極）、電池ではなく表って電気分解装置に切換わる。転
極が生じると、酸化剤極側には水素が、また燃料極側に
は酸素が生成されるため非常に危険な状態となる。
したがって、特性の悪い単位電池の存在は極力さけなけ
ればならない。このように特性の悪い単位電池が発生す
る原因としては、反応流体の通路の流動抵抗が他の単位
電池のそれに較べて大きい場合があげられる。すなわち
、一般的な燃料電池にあっては、第１図に示したよう（
各インタコネクタに設けられている通路に反応流体を並
列的に通流させるようにしている。したがって、ある単
位電池に反応流体を供給する通路の流動抵抗が他の通路
に較べて大きいと、この通路に流れる反応流体の量が非
常に少なくなシ、この結果、いわゆる特性の悪い単位電
池が生まれることになる。したがって、流体通路が原因
で特性の悪い単位電池が発生するのを防止できる燃料電
池の出現が望まれている。
ればならない。このように特性の悪い単位電池が発生す
る原因としては、反応流体の通路の流動抵抗が他の単位
電池のそれに較べて大きい場合があげられる。すなわち
、一般的な燃料電池にあっては、第１図に示したよう（
各インタコネクタに設けられている通路に反応流体を並
列的に通流させるようにしている。したがって、ある単
位電池に反応流体を供給する通路の流動抵抗が他の通路
に較べて大きいと、この通路に流れる反応流体の量が非
常に少なくなシ、この結果、いわゆる特性の悪い単位電
池が生まれることになる。したがって、流体通路が原因
で特性の悪い単位電池が発生するのを防止できる燃料電
池の出現が望まれている。
発明の目的
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、簡単な機構の付加によって各反
応流体通路に等しい量の反応流体を通流させることがで
き、もって、反応流体通路に起因して起こる特性不良の
単位電池の発生を防止でき、出力の増大化ならびに安全
性の向上化を図れる燃料電池を提供することにある。
の目的とするところは、簡単な機構の付加によって各反
応流体通路に等しい量の反応流体を通流させることがで
き、もって、反応流体通路に起因して起こる特性不良の
単位電池の発生を防止でき、出力の増大化ならびに安全
性の向上化を図れる燃料電池を提供することにある。
発明の概要
本発明に係る燃料電池は、各単位電池相互間に介挿され
る流体通路付きインタコネクタの各通路の流動抵抗を均
一化させる均一化機構を付加したことを％黴としている
。なお、均一化機構としては、上記通路の入口もしくは
出口に取シ付けられる断面積一定の孔あき板や上記通路
の入口もしくは出口に伸設される通流断面積一定の管体
あるいは上記通路の入口もしくは出口に設けられるパワ
フル板で構成され、上記通流断面積紘、組立時に計測さ
れた各通路の流動抵抗の最も大きいものと一致する流動
抵抗が得られる値に設定される。
る流体通路付きインタコネクタの各通路の流動抵抗を均
一化させる均一化機構を付加したことを％黴としている
。なお、均一化機構としては、上記通路の入口もしくは
出口に取シ付けられる断面積一定の孔あき板や上記通路
の入口もしくは出口に伸設される通流断面積一定の管体
あるいは上記通路の入口もしくは出口に設けられるパワ
フル板で構成され、上記通流断面積紘、組立時に計測さ
れた各通路の流動抵抗の最も大きいものと一致する流動
抵抗が得られる値に設定される。
発明の効果
上記構成であると、各インタコネクタに設けられた反応
流体通路に一様に反応流体を通流させることができるの
で、流体通路に起因する特性不良の単位電池の発生を防
止できる。そして、この場合には、インタコネクタに設
けられ九反応流体通路の入口もしくは出口に均一化機構
を設けるようにしているので、インタコネクタそのもの
や単位電池そのものの製作を困難化する虞れがなく、シ
たがりて、製作が複雑困難化するのを抑えることができ
る。すなわち、インタコネクタに設けられ、ている流体
通路の流動抵抗は、通路を構成する溝の加工精度、イン
タコネクタの”そ・り曲シ″、単位電池の構成要素であ
る電極のはがれ等による上記溝内への突出ｉ、上記溝内
への電解液のしみ出し程度等によって左右される。した
がって、上述した原因を個々に解消することによって、
各流体通路の流動抵抗を均一化することも可能であるが
、このような方式であると、実際問題として製作に長時
間を要し、経済的ではない。これに対し、本発明電池の
ようにインタコネクタの流体通路の入口もしくは出口に
均一化機構を付加する手段であると、インタコネクタの
製作および単位電池の製作に、それ程細かい配慮を行な
わなくても各流体通路の流動抵抗を均一化できる鬼ので
、結局、製作の容易化を図ることができる。また、上述
のように各流体通路の流動抵抗を均一化できるので、そ
の結果として、限界電流値を向上させることができる。
流体通路に一様に反応流体を通流させることができるの
で、流体通路に起因する特性不良の単位電池の発生を防
止できる。そして、この場合には、インタコネクタに設
けられ九反応流体通路の入口もしくは出口に均一化機構
を設けるようにしているので、インタコネクタそのもの
や単位電池そのものの製作を困難化する虞れがなく、シ
たがりて、製作が複雑困難化するのを抑えることができ
る。すなわち、インタコネクタに設けられ、ている流体
通路の流動抵抗は、通路を構成する溝の加工精度、イン
タコネクタの”そ・り曲シ″、単位電池の構成要素であ
る電極のはがれ等による上記溝内への突出ｉ、上記溝内
への電解液のしみ出し程度等によって左右される。した
がって、上述した原因を個々に解消することによって、
各流体通路の流動抵抗を均一化することも可能であるが
、このような方式であると、実際問題として製作に長時
間を要し、経済的ではない。これに対し、本発明電池の
ようにインタコネクタの流体通路の入口もしくは出口に
均一化機構を付加する手段であると、インタコネクタの
製作および単位電池の製作に、それ程細かい配慮を行な
わなくても各流体通路の流動抵抗を均一化できる鬼ので
、結局、製作の容易化を図ることができる。また、上述
のように各流体通路の流動抵抗を均一化できるので、そ
の結果として、限界電流値を向上させることができる。
発明の実施例
前述の如く、本発明燃料電池は、インクコネク゛ｒ式設
けられた流体通路の流動抵抗を均一化する均一化機構を
付加したことを特徴としているので、均一化機構だけを
取シ出して以下に説明する。
けられた流体通路の流動抵抗を均一化する均一化機構を
付加したことを特徴としているので、均一化機構だけを
取シ出して以下に説明する。
第２図に示す実施例は、一方の面に燃料を通流させるた
めの通路を構成する溝６を有し、他方の面に酸化剤を通
流させるための通路を構成する溝１を有したインタコネ
クタ５の燃料出口側および酸化剤出口側に位置する端面
に均一化機構２１ｍ、２１ｂｆそれぞれ固定したものと
なっている。上記均一化機構２１ｍ、２１ｂは、それぞ
れ上記端面と等しい寸法に形成された板体２１ｍ、２２
ｂと、これら板体２２ｍ、２２ｂの前記溝６，７の終端
に対向する位置に穿設された通流断面積一定の孔２３ｍ
、２３ｂとで構成されている。なお、各孔２３ｍ、２３
ｂの通流断面積は、各インクコネクタに設けられた流体
通路の流動抵抗のうちで最も大きいものを基準とし、こ
の基準値に各インタコネクタに設けられた流体通路の流
動抵抗を合わせ得る断面積に設定されている。
めの通路を構成する溝６を有し、他方の面に酸化剤を通
流させるための通路を構成する溝１を有したインタコネ
クタ５の燃料出口側および酸化剤出口側に位置する端面
に均一化機構２１ｍ、２１ｂｆそれぞれ固定したものと
なっている。上記均一化機構２１ｍ、２１ｂは、それぞ
れ上記端面と等しい寸法に形成された板体２１ｍ、２２
ｂと、これら板体２２ｍ、２２ｂの前記溝６，７の終端
に対向する位置に穿設された通流断面積一定の孔２３ｍ
、２３ｂとで構成されている。なお、各孔２３ｍ、２３
ｂの通流断面積は、各インクコネクタに設けられた流体
通路の流動抵抗のうちで最も大きいものを基準とし、こ
の基準値に各インタコネクタに設けられた流体通路の流
動抵抗を合わせ得る断面積に設定されている。
したがって、このような均一化機構付きインタコネクタ
を用いて第１図に示した積層構造の燃料電池を構成する
と、各インタコネクタの流体通路にはそれぞれ等しい量
の反応流体が流れることになるので流体通路に起因する
特性不良の単位電池は発生しないことにガる。そして、
この場合には、単に、いわゆる孔あき板の付加だけで特
性不良の単位電池の発生を防止できるので、製作が画調
化する戚れがなく、結局、前述した効果が得られるξと
になる。
を用いて第１図に示した積層構造の燃料電池を構成する
と、各インタコネクタの流体通路にはそれぞれ等しい量
の反応流体が流れることになるので流体通路に起因する
特性不良の単位電池は発生しないことにガる。そして、
この場合には、単に、いわゆる孔あき板の付加だけで特
性不良の単位電池の発生を防止できるので、製作が画調
化する戚れがなく、結局、前述した効果が得られるξと
になる。
第３図および第４図はそれぞれ異なる実施例を示すもの
で、第３図に示すものは、インタコ 。
で、第３図に示すものは、インタコ 。
ネクタ５の各溝６，７の終端部に通流断面積一定の短か
い角筒状の管体３２ｈ 、３２ｂを挿着固定し、これら
管体Ｊｊｍ 、３２ｂでそれぞれ均一化機構３１＊、３
１ｂを構成したものであり、また第４図に示すものは角
筒状の管体に代えて円筒状の管体４２ｍ、４２ｂを挿着
してすき間を樹脂等で埋め、これら管体４２ｍ 、４２
ｂでそれぞれ均一化機構４１ｍ、４１ｂを構成し丸もの
である。このように、構成しても前記実施例と同様な効
果が得られる。
い角筒状の管体３２ｈ 、３２ｂを挿着固定し、これら
管体Ｊｊｍ 、３２ｂでそれぞれ均一化機構３１＊、３
１ｂを構成したものであり、また第４図に示すものは角
筒状の管体に代えて円筒状の管体４２ｍ、４２ｂを挿着
してすき間を樹脂等で埋め、これら管体４２ｍ 、４２
ｂでそれぞれ均一化機構４１ｍ、４１ｂを構成し丸もの
である。このように、構成しても前記実施例と同様な効
果が得られる。
また、第５図は、各インタコネクタ５に設けられ九通路
の反応流体出口に角度可変のバッフル板１２ｍ 、５２
ｂ 、５２ｃ ｒ”’を設け、これらバブル板５２ ｍ
、 ５２ ｂ 、 ５２ ｃ ＊ ”・でそれぞれ均
一化機構５１ ｍ 、 ５ ｌ ｂ 、 ５１ ｃ −
を構成し友ものである。このように構成しても勿論、前
記各実施例と同様な効果が得られる。なお、上述した各
実施例では反応流体通路の出口に均一化機構を設けてい
るが入口に設けてもよい。
の反応流体出口に角度可変のバッフル板１２ｍ 、５２
ｂ 、５２ｃ ｒ”’を設け、これらバブル板５２ ｍ
、 ５２ ｂ 、 ５２ ｃ ＊ ”・でそれぞれ均
一化機構５１ ｍ 、 ５ ｌ ｂ 、 ５１ ｃ −
を構成し友ものである。このように構成しても勿論、前
記各実施例と同様な効果が得られる。なお、上述した各
実施例では反応流体通路の出口に均一化機構を設けてい
るが入口に設けてもよい。
第１図は単位電池をインタコネクタを介ばて複数積層し
た従来の燃料電池の要部構成図、第２図は本発明の一実
施例に係る燃料電池における要部だけを局部的に城り出
して示す分解斜視図、−第３図および第４図は本発明の
それぞれ異なる実施例に係る燃料電池における要部だけ
を局部的に取り出してそれぞれ示す分解斜視図、第５図
は本発明のさらに異なる実施例に係る燃料電抛における
要部側面図である。 ４・・・単位電池、５川インタコネクタ、６，１・・・
溝、２１＆、２１ｂ、３１ａ１３１ｂ、４１＆、４１ｂ
ＩＬむ、Ｌ口、５１シー・均一化機構。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３Ｆ！！Ｊ ３１０− 第４図 第５図 １） ７ ５ｊ！０
た従来の燃料電池の要部構成図、第２図は本発明の一実
施例に係る燃料電池における要部だけを局部的に城り出
して示す分解斜視図、−第３図および第４図は本発明の
それぞれ異なる実施例に係る燃料電池における要部だけ
を局部的に取り出してそれぞれ示す分解斜視図、第５図
は本発明のさらに異なる実施例に係る燃料電抛における
要部側面図である。 ４・・・単位電池、５川インタコネクタ、６，１・・・
溝、２１＆、２１ｂ、３１ａ１３１ｂ、４１＆、４１ｂ
ＩＬむ、Ｌ口、５１シー・均一化機構。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３Ｆ！！Ｊ ３１０− 第４図 第５図 １） ７ ５ｊ！０
Claims (3)
- （１）一対のガス拡散電極間に電解質マトリックスを介
在させてなる複数の単位電池を、各単位電池相互間に、
両面に燃料および酸化剤を供給する通路を有したインタ
コネクタを介して積層してなる燃料電池において、前記
各インタコネクタに設けられた通路の流動抵抗を均一化
させる均一化機構を設けてなることを特徴とする燃料電
池。 - （２） 前記均一化機構は、前記通路の入口もしくは
出口に取シ付けられた断面積一定の孔あき板で構成され
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃
料電池。 - （３）前記均一化機構は、前記′通路の入口もしくは出
口に挿設された通流断面積一定の管体で構成されてなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212384A JPS58112266A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212384A JPS58112266A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58112266A true JPS58112266A (ja) | 1983-07-04 |
Family
ID=16621680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56212384A Pending JPS58112266A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58112266A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009037860A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Hitachi Ltd | 燃料電池およびそれに用いるセパレータ |
| JP2010129265A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| CN113809337A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-17 | 中汽创智科技有限公司 | 一种燃料电池双极板及燃料电池 |
-
1981
- 1981-12-25 JP JP56212384A patent/JPS58112266A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009037860A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Hitachi Ltd | 燃料電池およびそれに用いるセパレータ |
| JP2010129265A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| CN113809337A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-17 | 中汽创智科技有限公司 | 一种燃料电池双极板及燃料电池 |
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