JPS59149658A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS59149658A JPS59149658A JP58014522A JP1452283A JPS59149658A JP S59149658 A JPS59149658 A JP S59149658A JP 58014522 A JP58014522 A JP 58014522A JP 1452283 A JP1452283 A JP 1452283A JP S59149658 A JPS59149658 A JP S59149658A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- cooling plate
- fuel cell
- pipes
- center
- 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
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Classifications
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
- H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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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】
〔発明の技術外野〕
本発明は燃料電池の冷却に関し、特に電池表面の温度分
布の不均一を解消するようにした冷却板を有する燃料電
池に関するものである。
布の不均一を解消するようにした冷却板を有する燃料電
池に関するものである。
燃料電池は燃料がもっているエネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換する装置である。燃料電池は、通常電解質
を挾んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一方の
電極の背面に水素などの燃料ガスを接触させ、また他方
の電極の背面に酸素などの酸化剤ガスを接触させる。こ
のときに起る電気化学的反応を利用して両電極間から電
気エネルギーを取フ出すように構成したものである。
ルギーに変換する装置である。燃料電池は、通常電解質
を挾んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一方の
電極の背面に水素などの燃料ガスを接触させ、また他方
の電極の背面に酸素などの酸化剤ガスを接触させる。こ
のときに起る電気化学的反応を利用して両電極間から電
気エネルギーを取フ出すように構成したものである。
電解質としては、溶融炭酸塩、アルカリ溶液、酸溶液等
が使用されるが、代表的なリン酸を電解質とする燃料電
池の原理について説明する。第１図において、電解質層
１は、繊維質シート或は鉱物質粉末にリン酸を含浸しで
ある。この電解質層１の両側に、アノード電極２及びカ
ソード電極２ａを配設する。これら両電極２，２ａは炭
素質部材からなる多孔性部材から形成される。またこれ
ら両電極２，２ａの夫々の電解質層１の側には、通常は
白金触媒を塗布しである。アノード電極２及びカソード
電極２ａは、夫々電解質層１の反対側に、燃料ガスが流
れる燃料ガス室３及び酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス室
３ａが設けられる。一般にり／酸型燃料電池においては
燃料ガスは水素であシ、酸化剤ガスは空気中の酸素であ
る。
が使用されるが、代表的なリン酸を電解質とする燃料電
池の原理について説明する。第１図において、電解質層
１は、繊維質シート或は鉱物質粉末にリン酸を含浸しで
ある。この電解質層１の両側に、アノード電極２及びカ
ソード電極２ａを配設する。これら両電極２，２ａは炭
素質部材からなる多孔性部材から形成される。またこれ
ら両電極２，２ａの夫々の電解質層１の側には、通常は
白金触媒を塗布しである。アノード電極２及びカソード
電極２ａは、夫々電解質層１の反対側に、燃料ガスが流
れる燃料ガス室３及び酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス室
３ａが設けられる。一般にり／酸型燃料電池においては
燃料ガスは水素であシ、酸化剤ガスは空気中の酸素であ
る。
上記構成のリン酸型燃料電池に於て、燃料ガス室３に流
入したガス中の水素ガスは、多孔質なアノード電極２の
空所に拡散して触媒に達する。そして触媒の作用によっ
て水素ガスは水素イオンと電子に解離する。即ち反応式
は以下の様である。
入したガス中の水素ガスは、多孔質なアノード電極２の
空所に拡散して触媒に達する。そして触媒の作用によっ
て水素ガスは水素イオンと電子に解離する。即ち反応式
は以下の様である。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ
次にこの水素イオンＨ″ は螺解ｊ高層ＩＶこ入す、濃
度拡散によってカソード電極２ａＶ（向って泳動してゆ
く。一方電子ｅはアノード電極２ ＹＣ流れ込む。
度拡散によってカソード電極２ａＶ（向って泳動してゆ
く。一方電子ｅはアノード電極２ ＹＣ流れ込む。
またカソード電極２ａでは、７メード電極２から泳動し
てきた水素イオンＨ＋ と、酸化剤ガス室３に流入した
空気中の酸素０２が多孔質なカソード電極２ａの空所に
拡散する。この拡散してオた酸：＋０２とアノード電極
２から外部の電気負荷Ｒを通って電池にもどって来た電
子ｅと水素イオン１１＋ との３者が触媒表面で次のよ
うな反応を起す。
てきた水素イオンＨ＋ と、酸化剤ガス室３に流入した
空気中の酸素０２が多孔質なカソード電極２ａの空所に
拡散する。この拡散してオた酸：＋０２とアノード電極
２から外部の電気負荷Ｒを通って電池にもどって来た電
子ｅと水素イオン１１＋ との３者が触媒表面で次のよ
うな反応を起す。
４Ｂ、 ＋ ４ ｅ ＋０２−＋ ２Ｉ’−４２０こ
のように化学エネルギーを外部の電気負荷を流れる電子
の形で電気エネルギーとして嘔や出すことができる。
のように化学エネルギーを外部の電気負荷を流れる電子
の形で電気エネルギーとして嘔や出すことができる。
燃料電池は単電池よシ発生する電圧がＩＶ以下と低いた
め、通常第２図に示すように４００〜５００個の単電池
を積層し高電圧を得るようにしである。
め、通常第２図に示すように４００〜５００個の単電池
を積層し高電圧を得るようにしである。
上記の反応は発熱反応でちるため、積層に際しては、温
度上昇を防止するため数個の単電池毎に冷却板を挿入し
、燃料電池よシ発生する熱を外部へ取シ出すよう構成さ
れる。
度上昇を防止するため数個の単電池毎に冷却板を挿入し
、燃料電池よシ発生する熱を外部へ取シ出すよう構成さ
れる。
第３図に示すように冷却板には通常圧縮成型グラファイ
ト樹脂組成物で作られており、内部に絶縁処理を施した
３φ程度の冷却管１３が等間隔で複数不埋め込まれてい
る。冷媒として水、治機溶液等が使われ、冷媒入口管１
４よシ導入され、冷媒用ＤＷ１５Ｊ：、！２排出される
。
ト樹脂組成物で作られており、内部に絶縁処理を施した
３φ程度の冷却管１３が等間隔で複数不埋め込まれてい
る。冷媒として水、治機溶液等が使われ、冷媒入口管１
４よシ導入され、冷媒用ＤＷ１５Ｊ：、！２排出される
。
冷却手段として上記の様に構成された冷却板を期用した
燃料電池の表面温度分亜を調べると、第４図に示すよう
に、中央部が高く端部へ行く程低くなる傾向にある。主
に端部よシの放熱か原因と考えられるが、］００°Ｃ前
の温度差が生じているのが現状である。
燃料電池の表面温度分亜を調べると、第４図に示すよう
に、中央部が高く端部へ行く程低くなる傾向にある。主
に端部よシの放熱か原因と考えられるが、］００°Ｃ前
の温度差が生じているのが現状である。
この局部的な高温は、電池を構成する電極、マトリック
ス等の寿命に影響を及は丁と共に、電池内での反応の不
均一をもたらし電池の性能の低下を生じる。
ス等の寿命に影響を及は丁と共に、電池内での反応の不
均一をもたらし電池の性能の低下を生じる。
本発明はこれらの点を考慮してなきれたものでらシ、電
極表面の温度を略一様に保ち得る冷却板を備えた燃料電
池を提供することを目的とするものでちる。
極表面の温度を略一様に保ち得る冷却板を備えた燃料電
池を提供することを目的とするものでちる。
第４図に示す電池表面温度外布図よりわかるように、上
記目的を達成するためには冷却板の中心部の冷却効率を
上げる必要がある。そのため、冷却管内の冷媒の流速を
上げる、冷却管と冷却板との間の熱伝達率を上げる、冷
却管の表面積を大きくする等の方法が考えられるが、最
も簡便な方法として表面積を大きくする方法を採用した
。
記目的を達成するためには冷却板の中心部の冷却効率を
上げる必要がある。そのため、冷却管内の冷媒の流速を
上げる、冷却管と冷却板との間の熱伝達率を上げる、冷
却管の表面積を大きくする等の方法が考えられるが、最
も簡便な方法として表面積を大きくする方法を採用した
。
即ち冷却板の中心部に埋設する冷却管の本数を多クシ、
端部に行く程少なくフ“るものである。第５図は本発明
の一実施例特に発明の原理を示す図で、冷却板１２に冷
却管１３が埋設され、冷却媒体は入口管１４よ勺冷却管
１３へ導入され、出口管１５よシ排出される。冷却管の
埋設に描っでは、冷却管１３の相互の間隔を冷却板１２
の端部に比し中心部の方を狭くする。このため中心部で
の冷却板１２の冷却効率は向上し、しかもＪ疋来考えら
れたものの製造方法と同様の方法で製作出来、積層方法
も何らかわることはない。
端部に行く程少なくフ“るものである。第５図は本発明
の一実施例特に発明の原理を示す図で、冷却板１２に冷
却管１３が埋設され、冷却媒体は入口管１４よ勺冷却管
１３へ導入され、出口管１５よシ排出される。冷却管の
埋設に描っでは、冷却管１３の相互の間隔を冷却板１２
の端部に比し中心部の方を狭くする。このため中心部で
の冷却板１２の冷却効率は向上し、しかもＪ疋来考えら
れたものの製造方法と同様の方法で製作出来、積層方法
も何らかわることはない。
本発明によれば、従来の方法に比べ、コスト的にも積層
方法など変えることな〈実施でき、しかも電池表面の温
朋汁布を略一様にすることの可能な冷却板を備えた燃料
′ｍｌ池を製作出来る。従つ°Ｃ紙池の長寿命化が計れ
るとともＴＩＣ電池の性能の向上を計れることも言うま
でもない。
方法など変えることな〈実施でき、しかも電池表面の温
朋汁布を略一様にすることの可能な冷却板を備えた燃料
′ｍｌ池を製作出来る。従つ°Ｃ紙池の長寿命化が計れ
るとともＴＩＣ電池の性能の向上を計れることも言うま
でもない。
第１図はリン酸型燃料電池の原理を示す説明図、第２図
は積層燃料電池の構成方法の一例を示す説明図、第３図
は従来の冷却板の冷却管の配置を説明するだめの図、第
４図は電池表面の温度分布状況を示す図、第５図は本発
明による冷却板の冷却管の１配置を説明する図である。 （１）・・・電解質層 （２）、（２ａ） ・・電極 （３）・・・燃料ガス室 （３ａ）・・・酸化剤ガス室 （４）・・電力取り出し端子 （５）・・・スペーサ （６）・・エンドグレート （７）・・冷却板 （８）・・マトリックス （９）・・・インクコネクタ （１０）・エンドプレート αυ・電力数シ出端子 （１２）・・・冷却板 峙・・冷却管 ａａ・・冷媒入口管 ［１５）・冷媒出口管 第 １ 図 ρ 第 ２ 図 第 ３ 図 第４図
は積層燃料電池の構成方法の一例を示す説明図、第３図
は従来の冷却板の冷却管の配置を説明するだめの図、第
４図は電池表面の温度分布状況を示す図、第５図は本発
明による冷却板の冷却管の１配置を説明する図である。 （１）・・・電解質層 （２）、（２ａ） ・・電極 （３）・・・燃料ガス室 （３ａ）・・・酸化剤ガス室 （４）・・電力取り出し端子 （５）・・・スペーサ （６）・・エンドグレート （７）・・冷却板 （８）・・マトリックス （９）・・・インクコネクタ （１０）・エンドプレート αυ・電力数シ出端子 （１２）・・・冷却板 峙・・冷却管 ａａ・・冷媒入口管 ［１５）・冷媒出口管 第 １ 図 ρ 第 ２ 図 第 ３ 図 第４図
Claims (1)
- （１）燃料電池を冷却する冷媒を導入する複数の冷却管
が埋設される冷却板の前記冷却管相互の間隔が、前記冷
却板の端部よシ中央部の方が狭くさつ組み込んで積層し
た特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58014522A JPS59149658A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58014522A JPS59149658A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59149658A true JPS59149658A (ja) | 1984-08-27 |
Family
ID=11863430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58014522A Pending JPS59149658A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59149658A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6273568A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| WO2006134867A1 (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池 |
-
1983
- 1983-02-02 JP JP58014522A patent/JPS59149658A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6273568A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| WO2006134867A1 (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池 |
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