JPS60150560A - マトリツクス形燃料電池の電解質補給装置 - Google Patents

マトリツクス形燃料電池の電解質補給装置

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JPS60150560A
JPS60150560A JP59007881A JP788184A JPS60150560A JP S60150560 A JPS60150560 A JP S60150560A JP 59007881 A JP59007881 A JP 59007881A JP 788184 A JP788184 A JP 788184A JP S60150560 A JPS60150560 A JP S60150560A
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electrolyte
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tube
relay tank
replenishment
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Tomoyoshi Kamoshita
友義 鴨下
Noriyuki Nakajima
中島 憲之
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04276Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
    • H01M8/04283Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 /U日日日へ鯛可ナス、七六勺54¥町りこの発明は、
多孔性のマトリックスに電解質を担持させた単位電池を
積層したセルスタックとしてなり、各単位電池内にマト
リックスに連通ずる電解質の補給通路がそれぞれ備えら
れたマ) IJツクス影燃料電池の電解質の補給装置に
関する。
(従来技術とその問題点) マトリックス形燃料電池は単位電池を構成するマ) I
Jラックス電解質、例えばりん酸形燃料電池においては
マトリックスにりん酸の液状電解質を担持する構造がと
られ、該燃料電池の出力特性を保持するため、運転開始
当初だけでなく運転の途中でも外部から電解質を補給で
きることが望ましい。この場合電解質の補給は燃料電池
を分解することなく組立状態のままで行なわれることが
要求される。
従来から液状電解質を補給する方法として、セミ解質タ
ンクへ接続して重力方式、またはポンプ送液方式によっ
て各単位電池のマトリックスへ電解質を送りこみ、担持
させるようにするものがあるが、重力方式では単位電池
の積層数の多いセルスタックではその高さがかなり大き
くなり、このため雷、解質補給時にはセルスタックの下
位に位置する単位電池に水頭の大きな液圧が加わり、機
械的強度の弱いマ) IJラックス破損する恐れがある
一方、ポンプ送液方式では圧力調整弁等により圧力を調
整して上記問題点を避けられるが、調整弁。
制御回路等が必要となり複雑な構造となる欠点がある。
また重力方式およびポンプ送液方式は、ともに各単位電
池に共通に連通ずる電解質の補給通路において8M質に
よる液絡が生じ、単位電池の出力低下、電極等の構成材
料のm食を招くという欠点がある。
(発明の目的) この発明は前述したような欠点に鑑み、マトリックス形
燃料雷、池のセルスタックを構瓜ず−る単位電池のマ)
 IJフックス安全かつ簡易な方法で外部から液状電解
質を円滑に補給できるマトリックス形燃料電池の電解質
補給装置を提供することを目(発明の要旨) この目的は本発明によれは、多孔性のマ) IJラック
ス電解質を担持させた即位電池を積層したセルスタック
としてなり、前記各マトリックスに連通ずる電解質の補
給通路がそれぞれ設けられたマトリックス形燃料電池の
電解質の補給装置において、前記補給通路に連通ずる補
給管が複数接続される中継タンクを複数個設け、該中継
タンクにはそれぞれ電解質の供給管と、前記補給管の開
口部より低い位置で開口し、当該補給管の開口部より高
い位置まで延在して下段の中継タンクの供給管に順次接
続されるオーバーフロー管とを設けて、電解質の流れが
不連続となる中空室を形成することによって達成される
(発明の実施例) 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の電解質補給装置の構造を示す断面図で
ある。第2図、第3図および第4図はその要部を示す断
面図であり、第1図以降において、第1図と同一部分に
は同一符号がつけられる。第1図において、単位電池1
はマトリックス1αを挾持して反応ガス供給用溝をもつ
燃料面Mfi1bおよび空気電極1cからなり、さらに
各単位雷、池の間にセパレート板1dが介装さね、これ
らが多数積層されてセルスタック2が構成されている。
また単位電池1内にはマトリックス1α上に電解質保持
室3αを有してマトリックス1cLに通じる電解質の補
給通路3が形成され、かつその一端は単位πI、池の側
面に開口している。
中継タンク4はセルスタックの外側方に、該タンクによ
り雪解質が補給されるマトリックスのいづれよりも高い
位置に設けられる。中継タンク4の上板の開口部4αに
は供給口5αを有する供給管5が上方に向って設けられ
、液状電解質供給源より供給口5αを経由して中継タン
ク4に供給される構造となっている。また中継タンク4
の側面(1) 、h 方ニ開ロ部4hにより貫通するオ
ーバー7゜−管7が設けられ、中継タンク内の底面近く
に開口部7αをもつ仕切りと連通している。一方中継タ
ンク4の底面を貫通して補給通路3と接続する電気絶縁
材からなる補給管6が設けられ、中継タンク4内の開口
部6αは前記仕切りの開口部7αより上方に開口してい
る。なお、第1[においては中継タンク4より二個のマ
トリックスに補給する構造が示されているので、補給管
は二本の補給96、 61が示されている。オーバーフ
ロー管7は下段に設置された中継タンク41の開口部4
1αにて貫通する供給管51に接続され、上段の中継タ
ンクに所定量以上に補給されるとオーバーフローした電
解質が下段の中継タンクに供給される。
また中継タンク41の構造は中継タンク4と同一であり
、中継タンク41の側面の開口部41bを貫通するオー
バーフロー管71はさらに下段の中継タンクに接続され
、このように複数個連結した最下段の中継タンクのオー
バーフロー管は図示されてない電解質回収タンクに接続
される。
上述のような構造において、電解質はその供給源より供
給管5を経由して、供給管5を充満しながら開口部4α
より中継タンク4に滴下補給され、中継タンク4内に流
入する。この際中継タンク4内のガスはオーバーフロー
管7.補給管6および雷、解質補給通路3を経由して排
気される。このようにして、第2図に示されるようにi
ff 角# IeT8が液滴8σとなって滴下し、T!
f解質8が管6の開口部6αのレベルに達すると、開口
部6cLより液状電解質8は管6を経由して電解質挿絵
通路3に補給され、ここよりマトリックスへ含浸補給さ
れる。
この状態でマトリックスに十分’[¥質が補給されると
、補給通路3および補給管6の内部は霜解質で満たされ
、電解質は補給管6の開口1部6αより補給管6内へは
流入できなくなる。
この状態になると、第3図に示されるように電解質8の
液面は中継タンク4内で上昇する。この際供給管5は液
状電解質8で酢゛6だされ、中継タンク4の開口部4σ
は霜解質8で塞がれ、液面上の気室4dは前記の液面上
昇により圧力が上昇し、気室4dの圧力上昇に岸5合っ
てオーバーフロー管に連通ずる仕切り内の液面は上昇し
、オーバーフロー管7の頂部の下面を覆う液面Bに達す
る。すなわち中継タンク4内の液面Aと液面Bとの差が
気室4dの圧力上昇に見合う値となる。ここでさらに電
解質8が滴下補給されると、この圧力バランスを保ちな
がら電解質8はオーバーフロー管7より流れて下段に設
置された中継タンク41 (第1図参照)に流入する。
第1図に戻って、前記中継タンク41においても同様の
原理により電解質がマ) IJラックス補給される。雷
、解質が各単位電池に補給された状態となると、前記の
原理によりオーバーフロー管71を経由して図示されて
ない回収タンクに流入してきて補給完了となる。この時
点で補給管5からの霜解質の補給を停止し、補給管5か
らガスによる加圧、またはオーバーフロー管71の回収
ロア1bから減圧すると供給口5aと回収ロア1bとの
間に圧力差が生じ、中れrタンク4内4こ残留した霜解
質は連通管の原理により開口部7Cから開口部4bにて
中継タンク4を貫通するオーバーフロー管7内を流れ、
開口端41αを経由して下段の中継タンク41に排出さ
れる。そして第3図に示される気室4dの接する液面A
が仕切りの開口部7αまで低下すると液状電解質の排出
は完了し、ガスが前記の経路を経て、中継タンク41に
排出されるようになる。中継タンク41でも前記と同様
の原理により電解質が排出され、すべての中縦タンクに
電解質の流れが不連続となる中空室が形成されると、回
収ロア1αから排出されていた電解質が排出されなくな
る。この状態では第4図に示されるように中継タンク内
の電解質の液面は同一レベルとなり、かつ開口部7σよ
りやや低い液面Aとなる。
以上の補給作業において、宙、解質を補給している時点
では各単位電池に加わる電、解質の圧力は第11Aに示
されるように、中継タンクから補給する対象となる最下
部の単位電池のマ) IJソックス端とオーバーフロー
管の頂部との高さの差H5の位置水頭となり、Hlのイ
(υを適切にすることにより従来方式のようにセルスタ
ックの下部に位置する単位電池に過大な液圧が加わる危
険はない。
また第4図に示されるように補給完了後は電気絶縁材か
らなる補給管6の開口部6cLは仕切りの開口部7αよ
り上部にあるため、開口部6αと液面Aとの高さの差は
管長lとなる。また中継タンク4から他の単位雷、池に
補給する補給管61も同様にして管長りだけ中継タンク
内の液面より出ているので、補給管6,61に接続する
単位電池は電気絶縁長さ21が確保され、単位電池相互
が電解質で連通し合うことがなく、従って電解質を通じ
て単位電池相互間に流れるリーク電流を防止できる。
また本実施例では複数個の単位電池から同一の中継タン
ク4に補給管を接続しているが、この堝合でも補給管の
内径と長さを適当な値にすることにより、液状電解質の
補給中でのリーク電流の値を許容値以下にすることがで
き、燃料電池の運転中でも雷、解質の補給はi」能であ
る。
第5図は本発明の異なる実施例を示すもので、中継タン
ク内にてオーバーフロー管に連通ずる仕切りをオーバー
フロー管7を中継タンク内部に延在して開口部7σを有
するようにしたものであり、その作用は前述と同一であ
る。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明にょれ′ば単位
電池を多数積層してなるセルスタックの単位電池のマ)
 IJラックス電解質を補給する際、単位電池の枚数ご
とに補給用の中継タンクをh li’i個設け、この中
継タンクに”if、 Fr#質を補給する供給管と、中
継タンクに供給された所定量以上の電解質をオーバーフ
ローするオーバーフロー管を設け、このオーバーフロー
管を下段の中絶タンクの供給管に接続し、また中継タン
クより補給管をマトリックスに通ずる単位電池内の補給
通路に接続し、最上段の中継タンクの供給管より電解質
を補給することにより、各段の中継タンクは内蔵する補
給用電解質が他殺の中継タンクと分離されてマ) IJ
ツクス内に補給され、かつその補給用電解質の液圧は補
給されるマトリックスとオーバー7湯−管の頂部との高
さの差による位置水頭となる。したがってこの水頭を許
容値以下になるように中継タンクを設けることにより、
機械的強度に弱いマトリックスの破損を防止できるとい
う効果がある。
また、中継タンク内においてオーバーフロー管を補給管
の開口部より低い位置で開口させ、この補給管の開口部
より高い位置を経由して下段の中継タンクに接続するこ
とにより、補給完了後、オーバーフロー管より電解質を
排出する場合、中継タンク内の電解質は前記オーバーフ
ロー管の開口部のレベルまで排出され、補給管は残留す
る電解質の液面上に突出する。このため同一の中継タン
クより補給される単位電池間の電気絶縁は、液面より突
出する補給管長さの二倍の電気絶縁長さを有することに
なり、栄位電池間の液絡によるリーク電流が防止でき、
このリーク電流による出力低下および電極等の構成材料
の電食を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す断面図、第2図は第1図
における中継タンクに電解質を補給した状態を示す断面
図、第3図は第2図における電解質が中継タンクよりオ
ーバーフローする状態を示す断面図、第4図は第3図に
おける電解質が回収された状態を示す断面図、第5図は
中継タンクの異なる実施例を示す断面図である。 1:単位電池、1α:マトリックス、3:補給通路、4
:中継タンク、5:供給管、6:補給管、第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 多孔性のマ) IJソックスそれぞれ電解質を担持させ
    た単位電池を積層したセルスタックとしてなり、各単位
    電池内に前記各マトリックスに連通ずる電解質の補給通
    路がそれぞれ設けられたマトリックス形燃料電池の電解
    質の補給装置において、前記補給通路に連通ずる補給管
    が複数接続される中継タンクを複数個設け、該各中継タ
    ンクにはそれぞれ電解質の供給管と、前記補給管の開口
    部より低い位置で開口し、当該補給管の開口部より高い
    位置まで延在して下段の中継タンクの供給管に順次接続
    されるオーバーフロー管とを設けて、電解質の流れが不
    連続となる中空室を形成させることを特徴とするマ) 
    +)ックス形燃料電池の重−雇質補給装置。
JP59007881A 1984-01-18 1984-01-18 マトリツクス形燃料電池の電解質補給装置 Granted JPS60150560A (ja)

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JPH0423385B2 JPH0423385B2 (ja) 1992-04-22

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62119871A (ja) * 1985-11-20 1987-06-01 Mitsubishi Electric Corp 積層形燃料電池の電解液補給装置
US4732822A (en) * 1986-12-10 1988-03-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Internal electrolyte supply system for reliable transport throughout fuel cell stacks

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5983357A (ja) * 1982-09-30 1984-05-14 エンゲルハ−ド・コ−ポレ−シヨン 燃料電池へ電解液を供給するためのシステム

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JPH0423385B2 (ja) 1992-04-22

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