JPS60150561A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS60150561A JPS60150561A JP59006264A JP626484A JPS60150561A JP S60150561 A JPS60150561 A JP S60150561A JP 59006264 A JP59006264 A JP 59006264A JP 626484 A JP626484 A JP 626484A JP S60150561 A JPS60150561 A JP S60150561A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- mirror plate
- cell stack
- heat
- exhaustion
- 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
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
-
- 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
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
-
- 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】
〔発明の技術分身〕
本発明は燃料電池に関し、特に燃料′電池本体と、それ
を収納するタンクとの組合わせ構成に関する。
を収納するタンクとの組合わせ構成に関する。
燃料電池発電システムは低負荷率の発電でも高いエネル
ギー置換効率を維持し、負荷変動に対する応答性が早い
という他に、温排水や騒音、排ガスなどの環境問題が少
ないクリーンな発電装置でもあるので市街地に設置し、
オンサイトのピーク負荷用電諒として有望である。また
この燃料電池発電システムはモジュール化することが出
来るので建設工事期間が短かいという特徴もある。さら
に燃料電池本体の排熱温度が給湯などの熱源として利用
できる範囲にあり、熱供給発電システムを作ることが出
来るなど高効率であるため、将来火力発電の一部代替用
大形発電システムとしても期待と関心が寄せられている
。
ギー置換効率を維持し、負荷変動に対する応答性が早い
という他に、温排水や騒音、排ガスなどの環境問題が少
ないクリーンな発電装置でもあるので市街地に設置し、
オンサイトのピーク負荷用電諒として有望である。また
この燃料電池発電システムはモジュール化することが出
来るので建設工事期間が短かいという特徴もある。さら
に燃料電池本体の排熱温度が給湯などの熱源として利用
できる範囲にあり、熱供給発電システムを作ることが出
来るなど高効率であるため、将来火力発電の一部代替用
大形発電システムとしても期待と関心が寄せられている
。
しかし大容量の発電プラントの実用化への最大の技術的
間匙点は、その構造上、作業性あるいは輸送上の制約よ
り燃料電池の単器容庭に大巾な増加は望めないことから
、多数台の燃料′緘池をいかにうまく配置し、据付スペ
ースの縮少化、あるいは反応ガス冷却系統の各種配管等
の接続をいかに合理化するかにかかつている。
間匙点は、その構造上、作業性あるいは輸送上の制約よ
り燃料電池の単器容庭に大巾な増加は望めないことから
、多数台の燃料′緘池をいかにうまく配置し、据付スペ
ースの縮少化、あるいは反応ガス冷却系統の各種配管等
の接続をいかに合理化するかにかかつている。
第１図、第２図は現在開発が進められている燃料電池の
概念構造を示す平面図および側面図である。この燃料電
池は例えば燃料ガスとしての水素ガス、酸化剤としての
空気との電気化学反応によって電力を収り出すよう（二
構成さｔ′Ｌ、Ｃいるもので、−組の多孔質電極の間に
りん酸などの電解液を含む電解質を介在させて単電池を
形成する。この単電池（以下セルと称する）は四角形の
板状をなし、その両面には対向する二側縁に互いに直交
する方向に開口する複数条の溝を有しており、−側面の
溝を流路とする水素ガス流と他の側面の溝を流路とする
空気流は互いに直交する方向に流される。
概念構造を示す平面図および側面図である。この燃料電
池は例えば燃料ガスとしての水素ガス、酸化剤としての
空気との電気化学反応によって電力を収り出すよう（二
構成さｔ′Ｌ、Ｃいるもので、−組の多孔質電極の間に
りん酸などの電解液を含む電解質を介在させて単電池を
形成する。この単電池（以下セルと称する）は四角形の
板状をなし、その両面には対向する二側縁に互いに直交
する方向に開口する複数条の溝を有しており、−側面の
溝を流路とする水素ガス流と他の側面の溝を流路とする
空気流は互いに直交する方向に流される。
このようなセルを四角柱に複数個積層し、セルスタック
エが構成され、その四側面には反応ガス供給あるいは排
出用のマニホールド２が取付けられている。マニホール
ド２にはそ１１ぞれ水素ガス供給管３、水素ガス排出管
４、Ｉ気供椙肯５、窄気排出管６が接続されており水素
ガスおよび望見はセルスタックｌ内を矢印Ａ、Ｂの方向
にａ ｔ’Ｌ−るようになっている。流入する反応ガス
は電池出力を高めるため高圧でマニホールド２、セルス
タックｌに供給されるがＭｉＪ述のセルスタックｌの構
成上、マニホールド２との間で高圧ガスの気密を保持す
ることは非常に困難であるため全体を圧力容器７（以下
タンクという）の中に収納すると共に反応ガスと同圧力
の窒素ガスを封入してマニホールド２、その他からの反
応ガスの漏れを抑制している。
エが構成され、その四側面には反応ガス供給あるいは排
出用のマニホールド２が取付けられている。マニホール
ド２にはそ１１ぞれ水素ガス供給管３、水素ガス排出管
４、Ｉ気供椙肯５、窄気排出管６が接続されており水素
ガスおよび望見はセルスタックｌ内を矢印Ａ、Ｂの方向
にａ ｔ’Ｌ−るようになっている。流入する反応ガス
は電池出力を高めるため高圧でマニホールド２、セルス
タックｌに供給されるがＭｉＪ述のセルスタックｌの構
成上、マニホールド２との間で高圧ガスの気密を保持す
ることは非常に困難であるため全体を圧力容器７（以下
タンクという）の中に収納すると共に反応ガスと同圧力
の窒素ガスを封入してマニホールド２、その他からの反
応ガスの漏れを抑制している。
またセルスタックｌの運転温度は高い方が反応に好しい
が構成材料の耐熱性や電解質の蒸気圧などの制約から２
００°Ｃ前後に維持することが望しい。
が構成材料の耐熱性や電解質の蒸気圧などの制約から２
００°Ｃ前後に維持することが望しい。
したがってセルスタックｌ内に埋設された管内に冷却水
を循環させて、燃料電池起動時の加熱と運転中の冷却を
おこなっている。第１図の８．９は冷却水の供給管と冷
却水排出管な示し破線Ｃはセルスタックｌ内の冷却水の
循環を示している。そしてセルスタックｌを適切な温度
に保持するためと運転中の発生熱を外部に放散させるこ
となく、冷却管を通じて有効に利用するためタンク７の
内面などに保温材１０が取付けらｉする。さらにｍｌ料
電池の出力は直流でセルスタックｌの上下端の電力端子
１１および接続導体１２、ブッシング１３を介してタン
ク７の外部に引きだされている。
を循環させて、燃料電池起動時の加熱と運転中の冷却を
おこなっている。第１図の８．９は冷却水の供給管と冷
却水排出管な示し破線Ｃはセルスタックｌ内の冷却水の
循環を示している。そしてセルスタックｌを適切な温度
に保持するためと運転中の発生熱を外部に放散させるこ
となく、冷却管を通じて有効に利用するためタンク７の
内面などに保温材１０が取付けらｉする。さらにｍｌ料
電池の出力は直流でセルスタックｌの上下端の電力端子
１１および接続導体１２、ブッシング１３を介してタン
ク７の外部に引きだされている。
このように構成された燃料電池の単器容量は単位セルの
面積とその積層数に比例する。しかし単位セルを構成す
る多孔質′鴫極は全面均一な厚さに成形する製作上の制
約や、もろい＃Ａｔであることから積層作業の制約、さ
らには均一な締付力が得られにくいなどの１ｌｒｊｌ約
よりその面積を大幅に増大することは困娠である。また
セル積層個数も積層作業上の制約、輸送限界などにより
セルスタック１個当りの容器は２００〜５００ 以下に
制約される。したがって大容量の燃＃４電池発篭プラン
トの実用化に際しては、数十個あるいは数百側の燃料電
池を併設する必要があり燃料電池セルスタック、タンク
と各種配管および電力端子をいかに構成、接続するかに
より所要据付スペースあるいは総合コストにも大きく影
響する。特に前述のようにセルスタックを単体で収納し
た場合タンク平面上の外形寸法に占めるセルスタック面
積の割合を大巾に改善することは困難なため据付スペー
スが増大し、用地確保が問題となる。またタンク重量は
通常４〜８ＫＰ／ｃｒＩの圧力容器であり全Ｍｗの約１
／２を占めることも予測され、（’１１送及び製造コス
トが高くなって、これらが数十個数巨細併設される場合
に発電システム全体の建設コストにも大きく影響する。
面積とその積層数に比例する。しかし単位セルを構成す
る多孔質′鴫極は全面均一な厚さに成形する製作上の制
約や、もろい＃Ａｔであることから積層作業の制約、さ
らには均一な締付力が得られにくいなどの１ｌｒｊｌ約
よりその面積を大幅に増大することは困娠である。また
セル積層個数も積層作業上の制約、輸送限界などにより
セルスタック１個当りの容器は２００〜５００ 以下に
制約される。したがって大容量の燃＃４電池発篭プラン
トの実用化に際しては、数十個あるいは数百側の燃料電
池を併設する必要があり燃料電池セルスタック、タンク
と各種配管および電力端子をいかに構成、接続するかに
より所要据付スペースあるいは総合コストにも大きく影
響する。特に前述のようにセルスタックを単体で収納し
た場合タンク平面上の外形寸法に占めるセルスタック面
積の割合を大巾に改善することは困難なため据付スペー
スが増大し、用地確保が問題となる。またタンク重量は
通常４〜８ＫＰ／ｃｒＩの圧力容器であり全Ｍｗの約１
／２を占めることも予測され、（’１１送及び製造コス
トが高くなって、これらが数十個数巨細併設される場合
に発電システム全体の建設コストにも大きく影響する。
本発明の目的は単器容量を上げるため、現地据付時にセ
ルスタックを栢み重ね据付スペースの縮少化に役立たせ
、より安価でコンパクトな燃料電池を提供１−ることに
ある。
ルスタックを栢み重ね据付スペースの縮少化に役立たせ
、より安価でコンパクトな燃料電池を提供１−ることに
ある。
本発明は、そｔしぞ７１４（形円１９．〕タンク内に、
四角形状セルスタックとマニホールドなどで構成するセ
ルユニットを収容したが料電１１厄な腹数個接続してｌ
ユニットとし、タンクは、例えばトレーラ−輸送に越す
るサイズとしてその円ｆｆ、ｌｉ径は輸送限界まで大き
くした圧力′容器またはその一部を構成する円筒彫谷器
とし、セルスタック高さはタンク高さに収容０Ｊ能な寸
法として製作したことを特徴とするものである。
四角形状セルスタックとマニホールドなどで構成するセ
ルユニットを収容したが料電１１厄な腹数個接続してｌ
ユニットとし、タンクは、例えばトレーラ−輸送に越す
るサイズとしてその円ｆｆ、ｌｉ径は輸送限界まで大き
くした圧力′容器またはその一部を構成する円筒彫谷器
とし、セルスタック高さはタンク高さに収容０Ｊ能な寸
法として製作したことを特徴とするものである。
第３図、必４図は本発明の一実施例を示す。四角柱状に
積層したセルスタックｌの四側面に反応ガス供、冶ある
いは排出用のマニホールド２を収りつけたセルユニット
をそｔＬぞれ分、」、Ｊ可能な円筒形胴体１５ｇに取付
枠１８を介して取付ける。セルユニットのマニホールド
２にはそれぞれ反応ガス供給管排出管あるいはセルスタ
ックｌの加熱又は冷却を目的とする冷却水供給管排出管
などの接続管１４を理結する。そしてこれら複数のセル
ユニットをフラツグ１５ｅで上部鏡板１５ｂおよび下部
鏡板１５ｄと結合する。円高形胴体１５ａ鏡板１５ｂ下
部鏡板１５ｄの内面には各セルユニットを適切な反応温
度を保つためと反応熱外部放散防止により排熱の有効利
用を計るため保温材７を取付ける。このように現地組立
てされた燃料電池ユニットは、支持金物１６で設置し、
各種接続管接手エフを通じて他の併設ユニットとの連結
あるいは燃料電池制御ユニットと締結される。
積層したセルスタックｌの四側面に反応ガス供、冶ある
いは排出用のマニホールド２を収りつけたセルユニット
をそｔＬぞれ分、」、Ｊ可能な円筒形胴体１５ｇに取付
枠１８を介して取付ける。セルユニットのマニホールド
２にはそれぞれ反応ガス供給管排出管あるいはセルスタ
ックｌの加熱又は冷却を目的とする冷却水供給管排出管
などの接続管１４を理結する。そしてこれら複数のセル
ユニットをフラツグ１５ｅで上部鏡板１５ｂおよび下部
鏡板１５ｄと結合する。円高形胴体１５ａ鏡板１５ｂ下
部鏡板１５ｄの内面には各セルユニットを適切な反応温
度を保つためと反応熱外部放散防止により排熱の有効利
用を計るため保温材７を取付ける。このように現地組立
てされた燃料電池ユニットは、支持金物１６で設置し、
各種接続管接手エフを通じて他の併設ユニットとの連結
あるいは燃料電池制御ユニットと締結される。
以上の構成によれば、円筒形胴体１５ｍは、例えばトレ
ーラ−輸送を対家とした場合高さ制限から約３ｍまで大
きくすることができる。よってセルスタックｌの積層高
さは従来の縦形円筒タンク内に収める場合に比べ、より
高く積層することが出来、セルユニット単体各社も高さ
に比例して太きくなる。一方セルスタックｌの四角柱の
一辺の寸法はセルを構成する多孔質電極板の製作上ある
いは積層作業上、また均一な締付が必要であるなど諸制
約から６０６ｍ −１ｒｎ程度となり輸送制限上円筒形
胴体１５＆の内径は約２．５ｍ〜３ｍ程度まで大きく出
来るため接続管１４の配設するスペースとすることが出
来る。
ーラ−輸送を対家とした場合高さ制限から約３ｍまで大
きくすることができる。よってセルスタックｌの積層高
さは従来の縦形円筒タンク内に収める場合に比べ、より
高く積層することが出来、セルユニット単体各社も高さ
に比例して太きくなる。一方セルスタックｌの四角柱の
一辺の寸法はセルを構成する多孔質電極板の製作上ある
いは積層作業上、また均一な締付が必要であるなど諸制
約から６０６ｍ −１ｒｎ程度となり輸送制限上円筒形
胴体１５＆の内径は約２．５ｍ〜３ｍ程度まで大きく出
来るため接続管１４の配設するスペースとすることが出
来る。
以上説明したように本発明による燃料電池では複数台の
セルユニットを縦形接続することにより単器容量を向上
させることができ、据付スペースの縮少化が計れる。虹
に万一故障時には、故障ユニットセルのみ現地で交換出
来かつ、修理上も容易でありユニットセルの製造輸送据
付コストなど総合的に低減することが可能である。また
小規模容量発電サイトでは、ユニットセルの増減で既設
設備を変更することなく発電容歇の変更が可能であリチ
イト間の俤料電池の交換も容易におこなうことが可能と
なり建設コストの低い燃料電池を提供することが出来る
。
セルユニットを縦形接続することにより単器容量を向上
させることができ、据付スペースの縮少化が計れる。虹
に万一故障時には、故障ユニットセルのみ現地で交換出
来かつ、修理上も容易でありユニットセルの製造輸送据
付コストなど総合的に低減することが可能である。また
小規模容量発電サイトでは、ユニットセルの増減で既設
設備を変更することなく発電容歇の変更が可能であリチ
イト間の俤料電池の交換も容易におこなうことが可能と
なり建設コストの低い燃料電池を提供することが出来る
。
化１図、第２図は燃料螺池本体の概略構造を示す平叩図
および側面図、第３因、朶４図は本発明の一実力粗例に
よる跡料電池表直を示す平面図および側聞１２！ＪＣあ
る。 ｌ・・・セルスタック ２・・・マニホールド１４・・
・粛絖管 １５ａ・・・円筒形胴体１５ｂ・・・上部鏡
板 １５ｃ・・・タンクフランジ１５ｄ・・下部鏡板
１７・・・接続１継手１８・・・ノυ（１す枠 代理人 弁理士 則 近 憩 佑 （ほか１名）
および側面図、第３因、朶４図は本発明の一実力粗例に
よる跡料電池表直を示す平面図および側聞１２！ＪＣあ
る。 ｌ・・・セルスタック ２・・・マニホールド１４・・
・粛絖管 １５ａ・・・円筒形胴体１５ｂ・・・上部鏡
板 １５ｃ・・・タンクフランジ１５ｄ・・下部鏡板
１７・・・接続１継手１８・・・ノυ（１す枠 代理人 弁理士 則 近 憩 佑 （ほか１名）
Claims (1)
- 燃料電池本体申付をタンク内に収納してなる燃料電ａに
おいて、少くとも柱状に積層したセルスタック立形円間
状タンク内に納め、かつこれらを複数個縦形（二積み重
ね燃料電池ユニットとすることを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006264A JPS60150561A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006264A JPS60150561A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60150561A true JPS60150561A (ja) | 1985-08-08 |
Family
ID=11633589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59006264A Pending JPS60150561A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60150561A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61161667A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS61216268A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
-
1984
- 1984-01-19 JP JP59006264A patent/JPS60150561A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61161667A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPH0550823B2 (ja) * | 1985-01-11 | 1993-07-30 | Hitachi Ltd | |
| JPS61216268A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPH0550824B2 (ja) * | 1985-03-22 | 1993-07-30 | Hitachi Ltd |
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