JPS5975576A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS5975576A JPS5975576A JP57185136A JP18513682A JPS5975576A JP S5975576 A JPS5975576 A JP S5975576A JP 57185136 A JP57185136 A JP 57185136A JP 18513682 A JP18513682 A JP 18513682A JP S5975576 A JPS5975576 A JP S5975576A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manifolds
- cell stack
- manifold
- fuel cell
- spring
- 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
Links
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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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〕
本発明は燃料電池に係り、特にセルスタックの外周面に
配置された反応ガ゛ス給排用マニホルドとの連結部の改
良に関する。
配置された反応ガ゛ス給排用マニホルドとの連結部の改
良に関する。
従来燃料の有しているエネルギを直接電気エネルギに変
換する装置として燃料電池が知られている。との燃料電
池は通常電解質を挟んで１対の多孔質電極を配置すると
共に一方の電極の背面に水素等の気体燃料を接触させ、
他方の電極の背面には空気等の気体酸化剤を接触式せて
、この時に起こる電気化学反応を利用して両電極間から
電気エネルギを取り出すように構成したものである。
換する装置として燃料電池が知られている。との燃料電
池は通常電解質を挟んで１対の多孔質電極を配置すると
共に一方の電極の背面に水素等の気体燃料を接触させ、
他方の電極の背面には空気等の気体酸化剤を接触式せて
、この時に起こる電気化学反応を利用して両電極間から
電気エネルギを取り出すように構成したものである。
第１図、第２図は燃料電池の概略構成を示すもので、図
中１は素電池である。この累′電池１は電解質として例
えばリン酸（Ｈ３Ｐ０４）が含浸されたマトリクスを中
央にしてその両側に触媒が付加された炭素材よシなる２
枚の多孔質電極を配置して形成されている。そして、こ
の素電池の両電極の背面側にはインタコネクタ２が配置
され、素電池１とインタコネクタ２との間に流体燃料及
び流体酸化剤の流路が形成されている。このインタコネ
クタ２は、グラファイトと熱硬化性樹脂との混合結着体
よシなるリブ付きプレートである。そして、このような
素電池１とインタコネクタ２を組合せたものを１つの単
位電池とし、このような単位電池が複数個積層されてい
る。そしてその上部、下部に集電板３が配置され、絶縁
スペーサ４を介して締付板５が配置され締付金具等によ
シ締付けて角柱形のセルスタック６が構成されている。
中１は素電池である。この累′電池１は電解質として例
えばリン酸（Ｈ３Ｐ０４）が含浸されたマトリクスを中
央にしてその両側に触媒が付加された炭素材よシなる２
枚の多孔質電極を配置して形成されている。そして、こ
の素電池の両電極の背面側にはインタコネクタ２が配置
され、素電池１とインタコネクタ２との間に流体燃料及
び流体酸化剤の流路が形成されている。このインタコネ
クタ２は、グラファイトと熱硬化性樹脂との混合結着体
よシなるリブ付きプレートである。そして、このような
素電池１とインタコネクタ２を組合せたものを１つの単
位電池とし、このような単位電池が複数個積層されてい
る。そしてその上部、下部に集電板３が配置され、絶縁
スペーサ４を介して締付板５が配置され締付金具等によ
シ締付けて角柱形のセルスタック６が構成されている。
そしてこのセルスタック６の外周面には流体流通口が設
けられ、その外周四面にはテフロンゴムノ’ｅッキン等
の絶縁性シールパツキン７を介して反応ガスを供給又は
排出する金属製のマニホルド８が取付けられている。こ
れらのマニホルド８は、セルスタック６の外周面との間
に′反応ガス流路を形成しているものであシ、シールパ
ツキン７はマニホルド８内の気密性を保持し、さらにセ
ルスタック６とマニホルド８との間を電気的に絶縁して
安全性及び防食性を保持するだめのものである。
けられ、その外周四面にはテフロンゴムノ’ｅッキン等
の絶縁性シールパツキン７を介して反応ガスを供給又は
排出する金属製のマニホルド８が取付けられている。こ
れらのマニホルド８は、セルスタック６の外周面との間
に′反応ガス流路を形成しているものであシ、シールパ
ツキン７はマニホルド８内の気密性を保持し、さらにセ
ルスタック６とマニホルド８との間を電気的に絶縁して
安全性及び防食性を保持するだめのものである。
第３図はマニホルド８の取付部を示すもので、マニホル
ドの外面側縁部にブラケット９′（！−取着し、隣接す
るマニホルド８のブラケット９同志を締付はボルト１０
で連結するようにしている。
ドの外面側縁部にブラケット９′（！−取着し、隣接す
るマニホルド８のブラケット９同志を締付はボルト１０
で連結するようにしている。
そして、このボルト１０の締付けにより、マニホルド８
はシールパツキン７に介し−Ｃセルスタック６の外周面
に十分押付けられ内部の気密性が保持されている。さら
にマニホルド８の取付面には気密性を高めるために突条
部８Ａが設けられ、この突条部８Ａをシール・クツキン
７に圧接させている。
はシールパツキン７に介し−Ｃセルスタック６の外周面
に十分押付けられ内部の気密性が保持されている。さら
にマニホルド８の取付面には気密性を高めるために突条
部８Ａが設けられ、この突条部８Ａをシール・クツキン
７に圧接させている。
セルスタック６の操作温度は１７０℃〜２００ ’Ｃも
の高温になる。このときセルスタック６と金属製マニホ
ルド８とは材質の相違によ）熱膨張係数も異なる。セル
スタック６の場合、インタコネクタ２による横方向の熱
膨張が太きく、電力用大形燃料電池ともなるとインタコ
ネクタ２の一辺の長さが１ｍにもなるためその熱膨張は
無視できないものとなる。そして、このようなインタコ
ネクタ２の膨張量は一般にマニホルド８よシはるかに太
きいため、ｙ）ｅシト１ｏによる締付力が増大してシー
ル・クツキン７に加えられる圧縮力が増大する。従って
運転、停止が繰返えされると、パツキン７の圧縮力が変
化し、これによってパツキン７の表面に亀裂が生じた夕
、永久変形量が多くなって気密保持機能が低下するおそ
れがあった。なお、気密保持機能の低下を防止するため
にシールパツキン７の厚さを十分厚くした場合にはｉｊ
ツキン材が多量に必要となる。ところが、シールパツキ
ン７は一般に耐熱性、耐食性、電気絶縁性等にすぐれた
特性を持つテフロン系のものが使用され、このようなも
のはきわめて高価であることから、多量のノソッキンを
使用するととは経済上の不利がある。
の高温になる。このときセルスタック６と金属製マニホ
ルド８とは材質の相違によ）熱膨張係数も異なる。セル
スタック６の場合、インタコネクタ２による横方向の熱
膨張が太きく、電力用大形燃料電池ともなるとインタコ
ネクタ２の一辺の長さが１ｍにもなるためその熱膨張は
無視できないものとなる。そして、このようなインタコ
ネクタ２の膨張量は一般にマニホルド８よシはるかに太
きいため、ｙ）ｅシト１ｏによる締付力が増大してシー
ル・クツキン７に加えられる圧縮力が増大する。従って
運転、停止が繰返えされると、パツキン７の圧縮力が変
化し、これによってパツキン７の表面に亀裂が生じた夕
、永久変形量が多くなって気密保持機能が低下するおそ
れがあった。なお、気密保持機能の低下を防止するため
にシールパツキン７の厚さを十分厚くした場合にはｉｊ
ツキン材が多量に必要となる。ところが、シールパツキ
ン７は一般に耐熱性、耐食性、電気絶縁性等にすぐれた
特性を持つテフロン系のものが使用され、このようなも
のはきわめて高価であることから、多量のノソッキンを
使用するととは経済上の不利がある。
本発明はこのような半価にもとづいてなされたもので、
その目的は、シールパツキンを厚くすることなく、しか
もセルスタックの温度変化に伴なうシールパツキンの圧
縮力の変動を少なくしてシールパツキンの劣化を防止し
、安価で信頼性の高い燃料電池を提供することにある。
その目的は、シールパツキンを厚くすることなく、しか
もセルスタックの温度変化に伴なうシールパツキンの圧
縮力の変動を少なくしてシールパツキンの劣化を防止し
、安価で信頼性の高い燃料電池を提供することにある。
本発明の燃料電池は、セルスタックの外周四面にシール
パツキンを介して配置された４個の反応ガス給排用マニ
ホルドをばね部材を介してボルト締付は固定することに
より、セルスタックとマニホルドの熱膨張の差をばね部
材によって吸収するようにし、シールパツキンの圧縮力
の変動を少なくしたものである。
パツキンを介して配置された４個の反応ガス給排用マニ
ホルドをばね部材を介してボルト締付は固定することに
より、セルスタックとマニホルドの熱膨張の差をばね部
材によって吸収するようにし、シールパツキンの圧縮力
の変動を少なくしたものである。
第４及び第５図は本発明の第１実施例を示すもので、図
中１０１は素電池、インタコネクタ等を複数積層して形
成された角柱状のセルスタックでおる。このセルスタッ
ク１０１の外周四面には、耐熱性、耐食性、電気絶縁性
にすぐれたテフロン系のシールパツキン１０２を介して
反応ガス給排用の金属製マニホルド１０３が配置されて
、燃料電池が構成されている。そして隣接するマニホル
ド１０３同志は第５図の如くばね部材（例えば圧縮コイ
ルはね）ｚｏ４−ｑ介して締付ボルト１０５により締付
固定されている。すなわち、各マニホルド１０３の外周
側縁部には？ルト孔１０６を有するブラケット１０７が
取着され、隣接するブラケット１０７間はボルト１０５
によって連結される。この際、ボルト１０５の頭部と一
方のブラケット１０７の間、及びナツト１０８と他方の
ブラケット１０７との間に前記はね部材１０４が介挿さ
れる。上記ばね部材１０４のばね定数は、スペース上可
能な限りたわみ鎗を多く取れるように、極力小さい値と
することが望ましい。そしてシールパツキン１０２にシ
ール上必要な圧縮力を与えた際のばね部材１０４のたわ
みが５０％程度となるようにし、セルスタック１０１′
とマニホルド１０３の膨張量の差が最大となった（２０
０℃）ときばね部材１０４のたわみが１００％以下に収
まるように設定する。なお、マニホルド１０３の取付面
には気密性を高めるために突条部１０３Ａが設けられ、
との突条部１０３Ａを７−ル・り。
中１０１は素電池、インタコネクタ等を複数積層して形
成された角柱状のセルスタックでおる。このセルスタッ
ク１０１の外周四面には、耐熱性、耐食性、電気絶縁性
にすぐれたテフロン系のシールパツキン１０２を介して
反応ガス給排用の金属製マニホルド１０３が配置されて
、燃料電池が構成されている。そして隣接するマニホル
ド１０３同志は第５図の如くばね部材（例えば圧縮コイ
ルはね）ｚｏ４−ｑ介して締付ボルト１０５により締付
固定されている。すなわち、各マニホルド１０３の外周
側縁部には？ルト孔１０６を有するブラケット１０７が
取着され、隣接するブラケット１０７間はボルト１０５
によって連結される。この際、ボルト１０５の頭部と一
方のブラケット１０７の間、及びナツト１０８と他方の
ブラケット１０７との間に前記はね部材１０４が介挿さ
れる。上記ばね部材１０４のばね定数は、スペース上可
能な限りたわみ鎗を多く取れるように、極力小さい値と
することが望ましい。そしてシールパツキン１０２にシ
ール上必要な圧縮力を与えた際のばね部材１０４のたわ
みが５０％程度となるようにし、セルスタック１０１′
とマニホルド１０３の膨張量の差が最大となった（２０
０℃）ときばね部材１０４のたわみが１００％以下に収
まるように設定する。なお、マニホルド１０３の取付面
には気密性を高めるために突条部１０３Ａが設けられ、
との突条部１０３Ａを７−ル・り。
キン１０２に圧接させている。またばね部材１０４とし
ては圧縮コイルはねに限らず、皿はね等を使用すること
もできる。
ては圧縮コイルはねに限らず、皿はね等を使用すること
もできる。
以上の構成によれば、セルスタ、り１０１の温度カ上昇
し、セルスタック１０１とマニホルド１０３の横方向の
熱膨張量の差が生じてもその差はばね部材１０４のたわ
みによって吸収されるので、シール／４ ツキン１０２
に対する締付力の変動は小さく抑えられる。従って圧縮
力の変動に伴なうシール・ｗ、キン１０２の劣化を防止
でき、シールパツキン１０２が永久変形によシ厚さを減
少しても気密保持機能が低下することはない。
し、セルスタック１０１とマニホルド１０３の横方向の
熱膨張量の差が生じてもその差はばね部材１０４のたわ
みによって吸収されるので、シール／４ ツキン１０２
に対する締付力の変動は小さく抑えられる。従って圧縮
力の変動に伴なうシール・ｗ、キン１０２の劣化を防止
でき、シールパツキン１０２が永久変形によシ厚さを減
少しても気密保持機能が低下することはない。
第６図は本発明の第２実施例を示すもので、４個のマニ
ホルド”１０３はスチールレノぐンド１１０によって外
周を緊縛し、そのスチールレノぐンド１１０の両端間を
ばね部材１０４を介して締付ボルト１０５で締付は固定
しているものであるＯ第５図と同様に連結しているもの
であり、第１実施例と同様の効果が得られる。
ホルド”１０３はスチールレノぐンド１１０によって外
周を緊縛し、そのスチールレノぐンド１１０の両端間を
ばね部材１０４を介して締付ボルト１０５で締付は固定
しているものであるＯ第５図と同様に連結しているもの
であり、第１実施例と同様の効果が得られる。
なお、スチールバンド１１０の代υに板ばねを使用して
もよく、この場合は板はね自体がばね部材であるからマ
ニホルド１０３の角部にのみ接するようなはね特性の板
ばねを使用すれば、圧縮コイルばねや皿ばねを省くこと
ができる。
もよく、この場合は板はね自体がばね部材であるからマ
ニホルド１０３の角部にのみ接するようなはね特性の板
ばねを使用すれば、圧縮コイルばねや皿ばねを省くこと
ができる。
以上のように、本発明によれば、セルスタックとマニホ
ルドとの膨張量の差をばね部材で吸収することにより、
シールノ（ツキンを厚くするコトナく、しかもセルスタ
ックの温度変化に伴なうシールパツキンの圧縮力の変動
を少なくしてシールパツキンの劣化を防止することがで
き、安価で信頼性の高い燃料電池を′提供することがで
きる。
ルドとの膨張量の差をばね部材で吸収することにより、
シールノ（ツキンを厚くするコトナく、しかもセルスタ
ックの温度変化に伴なうシールパツキンの圧縮力の変動
を少なくしてシールパツキンの劣化を防止することがで
き、安価で信頼性の高い燃料電池を′提供することがで
きる。
第１図ないし第３図は従来例を示すもので、第１図は縦
断面図、第２図は平面図、第３図はセルスタックとマニ
ホルドとの連結部を示す横断面図、第４図及び第５図は
本発明の第１実施例を示すもので、第４図は燃料電池の
平面図、第５図はセルスタックとマニホルドとの連結部
を示す横断面図、第６図は本発明の第２実施例を示すセ
ルスタックとマニホルドとの連結部の横断面図である。 １・・・素電池、２・・・インタコネクタ、５ 、１０
１・・・セルスタック、７，１０２・・・シールパツキ
ン、８ 、１０３・・・マニホルド、１０，１０５・・
・締付は日ボルト、１０４・・・ばね部材、１１０・・
・スチールバンド。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 該第１図 第２図 第３図 第４図
断面図、第２図は平面図、第３図はセルスタックとマニ
ホルドとの連結部を示す横断面図、第４図及び第５図は
本発明の第１実施例を示すもので、第４図は燃料電池の
平面図、第５図はセルスタックとマニホルドとの連結部
を示す横断面図、第６図は本発明の第２実施例を示すセ
ルスタックとマニホルドとの連結部の横断面図である。 １・・・素電池、２・・・インタコネクタ、５ 、１０
１・・・セルスタック、７，１０２・・・シールパツキ
ン、８ 、１０３・・・マニホルド、１０，１０５・・
・締付は日ボルト、１０４・・・ばね部材、１１０・・
・スチールバンド。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 該第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (3)
- （１）素電池、インタコネクタ等を複数積層して形成さ
れた角柱状のセルスタックと、このセルスタックの外周
四面にそれぞれシールノＲツキンを介して配置されると
ともに前記セルスタックの外周面との間に反応ガス流路
を形成した４個の反応ガス給排用マニホルドと、これら
４個のマニホルドをばね部材を介して一体に締付は固定
する締付はボルトとを具備することを特徴とする燃料電
池。 - （２）隣接するマニホルド間をばね部材を介してボルト
で締付は固定した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４個のマニホルド外周をスチール・ぐンドで
一体に緊縛し、そのスチール／？ンドの両端部をばね部
材を介してボルトで締付は固定した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 |
|---|---|---|---|
| JP57185136A JPS5975576A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57185136A JPS5975576A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5975576A true JPS5975576A (ja) | 1984-04-28 |
Family
ID=16165496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57185136A Pending JPS5975576A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5975576A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59207567A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-24 | Hitachi Ltd | 燃料電池のマニホ−ルド取付装置 |
| JPS61199873U (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-13 | ||
| EP1316123A1 (en) * | 2000-08-11 | 2003-06-04 | Fuelcell Energy, Inc. | Retention system for fuel-cell stack manifolds |
| US20140342266A1 (en) * | 2011-12-30 | 2014-11-20 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Fuel cell including coupling device |
| CN104995781A (zh) * | 2012-12-21 | 2015-10-21 | 智慧能量有限公司 | 燃料电池堆组件及组装方法 |
| WO2017131569A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Powercell Sweden Ab | Fuel cell stack housing |
-
1982
- 1982-10-21 JP JP57185136A patent/JPS5975576A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59207567A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-24 | Hitachi Ltd | 燃料電池のマニホ−ルド取付装置 |
| JPH0443389B2 (ja) * | 1983-05-11 | 1992-07-16 | Hitachi Ltd | |
| JPS61199873U (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-13 | ||
| JPH0542618Y2 (ja) * | 1985-06-04 | 1993-10-27 | ||
| EP1316123A1 (en) * | 2000-08-11 | 2003-06-04 | Fuelcell Energy, Inc. | Retention system for fuel-cell stack manifolds |
| EP1316123A4 (en) * | 2000-08-11 | 2007-01-24 | Fuelcell Energy Inc | BRACKET SYSTEM FOR FUEL CELL STACK COLLECTORS |
| US20140342266A1 (en) * | 2011-12-30 | 2014-11-20 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Fuel cell including coupling device |
| CN104995781A (zh) * | 2012-12-21 | 2015-10-21 | 智慧能量有限公司 | 燃料电池堆组件及组装方法 |
| WO2017131569A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Powercell Sweden Ab | Fuel cell stack housing |
| US10749203B2 (en) | 2016-01-27 | 2020-08-18 | Powercell Sweden Ab | Fuel cell stack housing |
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