JPS60154472A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS60154472A JPS60154472A JP59009993A JP999384A JPS60154472A JP S60154472 A JPS60154472 A JP S60154472A JP 59009993 A JP59009993 A JP 59009993A JP 999384 A JP999384 A JP 999384A JP S60154472 A JPS60154472 A JP S60154472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- cell stack
- heating plate
- temperature
- heating
- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- 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
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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、更に詳細には、燃料電池内
部の温度を均一に保つように構成した燃料電池に係る。
部の温度を均一に保つように構成した燃料電池に係る。
燃料電池のパワーセクシ璽ンは、電気的に直列に接続さ
れた複数個の電池から構成されている。
れた複数個の電池から構成されている。
各電池には、水素を含む燃料や空気が供給されて、当技
術分野では公知の反応によシ直流電力に変換するもので
ある。
術分野では公知の反応によシ直流電力に変換するもので
ある。
一般に、燃料電池積層体は、第１図に示すように、電解
質保持材に電解質を含浸させた電解質層１と、これをは
さむように設けられた一対の電極２とから構成され、そ
れぞれの電極には、空気および水素を含む燃料ガスが供
給され、各電池の間には、これらガスを電極に導ひくた
めの流路３を有する分離板４があり、電気的に直列に接
続している。また、発電のための化学反応に伴ない発生
する熱は、分離板数板ごとにうめ込まれた冷却板５の中
を貫通する冷却水によシ除去される。ただし、燃料電池
の温度は、なるべく均一でかつ、材料の耐えられる範囲
内で、なるべく高いのが望ましい。
質保持材に電解質を含浸させた電解質層１と、これをは
さむように設けられた一対の電極２とから構成され、そ
れぞれの電極には、空気および水素を含む燃料ガスが供
給され、各電池の間には、これらガスを電極に導ひくた
めの流路３を有する分離板４があり、電気的に直列に接
続している。また、発電のための化学反応に伴ない発生
する熱は、分離板数板ごとにうめ込まれた冷却板５の中
を貫通する冷却水によシ除去される。ただし、燃料電池
の温度は、なるべく均一でかつ、材料の耐えられる範囲
内で、なるべく高いのが望ましい。
しかしながら従来の燃料電池積層体では、上端と下端の
単電池が直接集電極６ａ、６ｂに接しており、このため
に両端部の単電池は、中心部と比較して温度が低くなっ
ていた。電池の起電力は、負荷が同じならば一般に温度
が高いほど大きいので、両端の起電力は不十分なもので
あった。また、電池を通過するガスは、電極をとおして
電解質と水蒸気を交換し電解質たとえばリン酸水溶液の
平衡水蒸気圧とな）排出される。この平衡水蒸気圧は、
温度に大きく依存し温度が高いと大きく低いと小さい。
単電池が直接集電極６ａ、６ｂに接しており、このため
に両端部の単電池は、中心部と比較して温度が低くなっ
ていた。電池の起電力は、負荷が同じならば一般に温度
が高いほど大きいので、両端の起電力は不十分なもので
あった。また、電池を通過するガスは、電極をとおして
電解質と水蒸気を交換し電解質たとえばリン酸水溶液の
平衡水蒸気圧とな）排出される。この平衡水蒸気圧は、
温度に大きく依存し温度が高いと大きく低いと小さい。
このため温度が低いと、発電に伴なう化学反応によシ生
ずる水が空気や燃料ガスの中へ十分蒸発せず１、電解質
が希しゃくされてしまう。この結果、電解質のバブル圧
が小さくなり、容易にクロスオーバが起こり、また電極
の劣化を促進させる結果となっていた。このような現象
は従来の燃料電池に於いても端部にのみ認められるもの
ではあったが、パワーセクションは、単位燃料電池を直
列に接続しているため、この端部の単電池の劣化は致、
金的であった。このように劣・化した電池を １もつぶ
ワーセクシ目ンでは、劣化した電池の耐えうる範囲以内
でのみ動作可能であり、出方は健全な場合の数分の１に
まで低下してしまう。さらに、クロスオーバ等により故
障した場合にはパワーセクション全体を再調整する必要
があ°る。
ずる水が空気や燃料ガスの中へ十分蒸発せず１、電解質
が希しゃくされてしまう。この結果、電解質のバブル圧
が小さくなり、容易にクロスオーバが起こり、また電極
の劣化を促進させる結果となっていた。このような現象
は従来の燃料電池に於いても端部にのみ認められるもの
ではあったが、パワーセクションは、単位燃料電池を直
列に接続しているため、この端部の単電池の劣化は致、
金的であった。このように劣・化した電池を １もつぶ
ワーセクシ目ンでは、劣化した電池の耐えうる範囲以内
でのみ動作可能であり、出方は健全な場合の数分の１に
まで低下してしまう。さらに、クロスオーバ等により故
障した場合にはパワーセクション全体を再調整する必要
があ°る。
この発明は、上述した従来の燃料・電池の積層体の構造
上の欠点を改良したもので、積層体の上下両端部の単電
池の健全性を保たせ、もって長寿命でかつ故障の少ない
燃料電池を提供することを目的とする。
上の欠点を改良したもので、積層体の上下両端部の単電
池の健全性を保たせ、もって長寿命でかつ故障の少ない
燃料電池を提供することを目的とする。
本発明は、この目的を達するために、燃料電池積層体の
上端と下端または下端のみに、電池の熱が外部へ逃げて
、両端特に下端の温度が下がらないように熱源を配置す
る。この熱源は燃料電池両端の温度をほぼ電池中央の温
度と等しくするための手段である。
上端と下端または下端のみに、電池の熱が外部へ逃げて
、両端特に下端の温度が下がらないように熱源を配置す
る。この熱源は燃料電池両端の温度をほぼ電池中央の温
度と等しくするための手段である。
上述の熱源を有する燃料電池は積層体の上下両端、特に
下端の電池の温度低下による、電解質の希しゃくによる
カソード、アノード間の圧力差に対する抵抗力の低下、
および、電極の劣化を防ぎ、燃料電池の寿命を飛躍的に
向上させ、さらに、故障を防ぐことができる。
下端の電池の温度低下による、電解質の希しゃくによる
カソード、アノード間の圧力差に対する抵抗力の低下、
および、電極の劣化を防ぎ、燃料電池の寿命を飛躍的に
向上させ、さらに、故障を防ぐことができる。
以下本発明によって構成される燃料電池の一実施例を図
面に従って詳細に説明する。
面に従って詳細に説明する。
第２図は本発明に従って構成される燃料電池の積層体の
一実施例である。この実施例では１．燃料電池積層体７
の上端と下端に冷却板を付設する。
一実施例である。この実施例では１．燃料電池積層体７
の上端と下端に冷却板を付設する。
仁の冷却板は従来の燃料電池の積層体においてもその冷
却のために用いていたものである。また、この実施例で
用いている冷却水の温度は約１７０℃程度で２相流であ
る。
却のために用いていたものである。また、この実施例で
用いている冷却水の温度は約１７０℃程度で２相流であ
る。
この燃料電池積層体の定格負荷時の燃料電池積層方向温
度分布と従来の燃料電池温度分布との比較を第３図に示
す。この例に示されるように、本発明に従って燃料電池
積層体を構成することによ〕、内部温度分布が著しく平
担になる。これにより、上下両端の単電池の劣化と、こ
れによる故障を防ぐことができる。
度分布と従来の燃料電池温度分布との比較を第３図に示
す。この例に示されるように、本発明に従って燃料電池
積層体を構成することによ〕、内部温度分布が著しく平
担になる。これにより、上下両端の単電池の劣化と、こ
れによる故障を防ぐことができる。
第４図は、本発明に従って構成される燃料電池積層体の
他の実施例である。仁の実施例では、燃料電池積層体７
の下部に加熱板８を設ける。この加熱板には、リフオー
マ９で加熱した水を通すことにより、燃料電池下端を加
熱する。
他の実施例である。仁の実施例では、燃料電池積層体７
の下部に加熱板８を設ける。この加熱板には、リフオー
マ９で加熱した水を通すことにより、燃料電池下端を加
熱する。
また、加熱板８の温度を適温に調節するため、加熱板入
口の水温を温度計１３で測定し、この温度が一定値、た
とえば１８０℃になるように三方弁１１を制御する。
口の水温を温度計１３で測定し、この温度が一定値、た
とえば１８０℃になるように三方弁１１を制御する。
この実施例では、加熱板を任意の温度に設定が可能であ
り、燃料電池積層体の温度を平担にすることができる。
り、燃料電池積層体の温度を平担にすることができる。
また、第５図は、本発明に従って構成される燃料電池積
層体の他の実施例である。この実施例では燃料電池積層
体７の下端にヒータ１４を設置する。
層体の他の実施例である。この実施例では燃料電池積層
体７の下端にヒータ１４を設置する。
これにより、容易に燃料電池下端の温度を上昇させ温度
分布を平担にすることができる。また、この方法は、設
備がローコストでちゃ、また電気代もたいした負担には
ならない。
分布を平担にすることができる。また、この方法は、設
備がローコストでちゃ、また電気代もたいした負担には
ならない。
第１図は従来の燃料電池の積層体を示す平面図、第２図
は本発明に係る燃料電池の積層体の概略を示す平面図、
第３図は本発明の燃料電池積層体と従来の燃料電池積層
体の温度分布を示す比較図、第４図、第５図は本発明の
他の実施例を示す概略図である。 １・・・電解質 ２・・・電極 ３・・・ガス流路 ４・・・分離板 ５・・・冷却板 ６・・・集電極 ７・・・燃料電池積層体 ８・・・加熱板９・・・リフ
オーマ １０・・・熱交換部１】・・・三方弁 １２・
・・ポンプ １３・・・温度センサー １４・・・ヒータ１５・・・
電源 代理人 弁理士 則近憲佑 （ほか１名）第 １ 図 式ｄ 乙す 第 ２ 図 第３図 第４図
は本発明に係る燃料電池の積層体の概略を示す平面図、
第３図は本発明の燃料電池積層体と従来の燃料電池積層
体の温度分布を示す比較図、第４図、第５図は本発明の
他の実施例を示す概略図である。 １・・・電解質 ２・・・電極 ３・・・ガス流路 ４・・・分離板 ５・・・冷却板 ６・・・集電極 ７・・・燃料電池積層体 ８・・・加熱板９・・・リフ
オーマ １０・・・熱交換部１】・・・三方弁 １２・
・・ポンプ １３・・・温度センサー １４・・・ヒータ１５・・・
電源 代理人 弁理士 則近憲佑 （ほか１名）第 １ 図 式ｄ 乙す 第 ２ 図 第３図 第４図
Claims (5)
- （１）酸化剤として空気をカソードに、還元剤として水
素を主成分とする燃料ガスをアノードに供給される単位
燃料電池を、分離板を介して電気的に直列に接続した燃
料電池積層体を有する燃料電池において、前記積層体の
上端面と下端面もしくは下端面のみに加熱のための手段
を具備したことを特徴とする燃料電池。 - （２）燃料電池積層体の上端面と下端面もしくは下端面
のみの加熱のための手段として、加熱した水を通すチュ
ーブを有する加熱板を具備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）燃料電池積層体の上端面と下端面もしくは下端面
のみの加熱の手段が、燃料電池積層体の発熱を除去する
ために用いられた冷却水を加熱水とし加熱板内のチュー
ブに導びく流路に接続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。 - （４）燃料電池積層体の上端面と下端面もしくは下端面
のみの加熱の手段がり７オーマの熱交換部を通過した加
熱水を導び〈流路に設けられた加熱板と加熱板入口の加
熱水の温度を制御する手段とを具備して形成されたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。 - （５）燃料電池積層体の、加熱のだめの手段として加熱
ガスを通す流路を有する加熱板と、リフオーマバーナの
燃焼後の廃ガスの一部を加熱板へ導入するラインと、こ
のガスの温度を調節するための手段とを具備して形成さ
れ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 |
|---|---|---|---|
| JP59009993A JPS60154472A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59009993A JPS60154472A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154472A true JPS60154472A (ja) | 1985-08-14 |
Family
ID=11735379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59009993A Pending JPS60154472A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154472A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63205058A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
| WO1999016139A3 (de) * | 1997-09-19 | 1999-07-01 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum kühlen bei brennstoffzellen |
| CN113809442A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-17 | 浙江大学 | 一种液流电池发电机系统 |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP59009993A patent/JPS60154472A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63205058A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
| WO1999016139A3 (de) * | 1997-09-19 | 1999-07-01 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum kühlen bei brennstoffzellen |
| CN113809442A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-17 | 浙江大学 | 一种液流电池发电机系统 |
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