JPS60167274A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS60167274A JPS60167274A JP59020798A JP2079884A JPS60167274A JP S60167274 A JPS60167274 A JP S60167274A JP 59020798 A JP59020798 A JP 59020798A JP 2079884 A JP2079884 A JP 2079884A JP S60167274 A JPS60167274 A JP S60167274A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphoric acid
- fuel cell
- cooling
- corrosion
- copper alloy
- 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
- H01M8/04—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
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関し、特にり／酸型燃料電池におけ
る冷却管、ヘッダー、冷却本管の改良に関する。
る冷却管、ヘッダー、冷却本管の改良に関する。
燃料電池は燃料のもつ化学エネルギー、つま多燃料の燃
焼エネルギーを連続的に直接電気エネルギーに変換する
装置でらって、発電効率に優れ、且つ公害部の発生が無
く環境保全の面にも優れている等の特徴を有し、近年、
特にその重要性が認識されてきている。
焼エネルギーを連続的に直接電気エネルギーに変換する
装置でらって、発電効率に優れ、且つ公害部の発生が無
く環境保全の面にも優れている等の特徴を有し、近年、
特にその重要性が認識されてきている。
燃料電池にもいろいろの種類のものがあるが、その１つ
Ｉｃ電解質にり／酸を用いたリン酸型燃料電池がある。
Ｉｃ電解質にり／酸を用いたリン酸型燃料電池がある。
このリン酸型燃料電池は多孔質のシート状マトリックス
に含浸されたり７ＣＲ溶液を電解質とし、これをガス拡
散電極で挾んだ構造あるいはガス拡散電極に電解質を含
浸させた構造の素電池を多数積層して素電池積層体を構
成し、燃料ガスと酸化性ガスを供給し発電する。
に含浸されたり７ＣＲ溶液を電解質とし、これをガス拡
散電極で挾んだ構造あるいはガス拡散電極に電解質を含
浸させた構造の素電池を多数積層して素電池積層体を構
成し、燃料ガスと酸化性ガスを供給し発電する。
素電池積層体内部の温度を制御するため、また廃′ＰＩ
＆を回収するため、冷媒を通す冷却管が４〜５段の素電
池ごとセパレーター内に入れられている。
＆を回収するため、冷媒を通す冷却管が４〜５段の素電
池ごとセパレーター内に入れられている。
従来、グラファイトからなる溝をつけたカーボン板に冷
却管を置き、グラファイト粉体を上にのせ、プレスで圧
縮一体化する方式で作られていた。
却管を置き、グラファイト粉体を上にのせ、プレスで圧
縮一体化する方式で作られていた。
冷却管材質として銅もしくは鋼材などが利用されリン酸
による腐食を防止するため、耐薬品性の樹脂チューブも
しくはコーテイ“ングを施して用いられた。樹脂チュー
ブを用いることによって熱伝導性は、非常に悪くなり、
また樹脂コーティングにおいても、樹脂の均一性、ボイ
ドの有無などが問題となり゛、更にブレ誠時の位置づれ
など、加工性Ｖこも不具合を生じていた。
による腐食を防止するため、耐薬品性の樹脂チューブも
しくはコーテイ“ングを施して用いられた。樹脂チュー
ブを用いることによって熱伝導性は、非常に悪くなり、
また樹脂コーティングにおいても、樹脂の均一性、ボイ
ドの有無などが問題となり゛、更にブレ誠時の位置づれ
など、加工性Ｖこも不具合を生じていた。
更に冷却管へ冷媒を供給排出するヘングー、冷却本管に
おいても、リン酸との接触によって腐食が心配されるた
め、積層体に配管後、表面を防食性の樹脂テープなどを
巷いていたが、これらも複雑な構造のため、作業性ＫＭ
点があった。
おいても、リン酸との接触によって腐食が心配されるた
め、積層体に配管後、表面を防食性の樹脂テープなどを
巷いていたが、これらも複雑な構造のため、作業性ＫＭ
点があった。
〔発明の目的〕
本発明は以上の欠点を除去して、耐リン酸性に強い、冷
却管、あるいはヘッダー、冷却本管を有する信頼性の商
い燃料電池を得ることを目的とする。
却管、あるいはヘッダー、冷却本管を有する信頼性の商
い燃料電池を得ることを目的とする。
本発明は以上の目的を達成するために、リン酸型燃料電
池の冷却管、ヘッダー、冷却本管の材料として燃料電池
の運転温度である２００°Ｃ前後において特に耐リン酸
性能に優れた特性を有する銅合金を用いたことを特徴と
するものである。
池の冷却管、ヘッダー、冷却本管の材料として燃料電池
の運転温度である２００°Ｃ前後において特に耐リン酸
性能に優れた特性を有する銅合金を用いたことを特徴と
するものである。
以下本発明の一実施例を図面全参照して説明する。第１
図に示すように電解質としてのリン酸を含浸したマトリ
ックス１０両面に夫々直交するように、燃料通路、空気
通路となるガス溝２ａ、２ｂを有する電極３ａ、ａｂか
らなる素電池４をセパレーター５を介して多数枚積層し
て素電池積層体を形成している。セパレーター５と同様
なものに冷却管付セパレーター５８があシ、冷却媒体全
通過させる冷却管６′ｔ−内部に埋め込まれている。こ
の冷却媒体の通過によって燃料電池の均一な温度制御と
廃熱回収が行なえる。本発明による冷却管６の材質は、
黄銅、特殊アルミニウム青銅等の銅合金カー用いられて
いる。
図に示すように電解質としてのリン酸を含浸したマトリ
ックス１０両面に夫々直交するように、燃料通路、空気
通路となるガス溝２ａ、２ｂを有する電極３ａ、ａｂか
らなる素電池４をセパレーター５を介して多数枚積層し
て素電池積層体を形成している。セパレーター５と同様
なものに冷却管付セパレーター５８があシ、冷却媒体全
通過させる冷却管６′ｔ−内部に埋め込まれている。こ
の冷却媒体の通過によって燃料電池の均一な温度制御と
廃熱回収が行なえる。本発明による冷却管６の材質は、
黄銅、特殊アルミニウム青銅等の銅合金カー用いられて
いる。
ここで前記銅合金の耐リン酸特性につき本発明者らが行
った実験についてそのデータを用いて説明する。まず表
に示すように冷却管類の材料として従来用いられていた
銅と鋼材と本発明において用いられている銅合金の内、
黄銅、特殊アルミ青銅を試験材とし１て用いて芙験を行
った。
った実験についてそのデータを用いて説明する。まず表
に示すように冷却管類の材料として従来用いられていた
銅と鋼材と本発明において用いられている銅合金の内、
黄銅、特殊アルミ青銅を試験材とし１て用いて芙験を行
った。
Ｋ鋏片Ｂ、２ Ｘ ３．５ Ｘ Ｏ，３ＣｃＩｒＬ）を
用い、水蒸気の過不足からリン酸濃度が変化することを
想定しテリ７（１１ＪｋＬ ８５，９５．’１０５ （
％） ｔｃ対シテ密閉’４’ｅｓ内で温度１５０，１９
０，２３０（’Ｏ）の条件で夫々実験を行ない、試験片
重量の時間的変化重量（■／Ｃ１１Ｌ”・ｈ）をめ、腐
食量を調べた。
用い、水蒸気の過不足からリン酸濃度が変化することを
想定しテリ７（１１ＪｋＬ ８５，９５．’１０５ （
％） ｔｃ対シテ密閉’４’ｅｓ内で温度１５０，１９
０，２３０（’Ｏ）の条件で夫々実験を行ない、試験片
重量の時間的変化重量（■／Ｃ１１Ｌ”・ｈ）をめ、腐
食量を調べた。
（以下余白）
（単位：９７ｃｍ”・ｈ）
口
「
「
［
なお軟鋼８８−４１は常温においてリン酸と接触すると
、直ちＶ′ｃ腐食するので、この試験は実施できなかっ
た。また、ステンレス鋼はリン酸濃度に対して腐食量が
変化し、特にリン酸濃度のりすい方が腐食か微しく、尚
温になるほど増加する。これに対して銅および黄銅、特
殊アルミニウム青銅の銅合金の腐食量は、リン酸濃凝依
存性も小さく、温度変化に対しての変動も著しく少ない
ことがわかった。
、直ちＶ′ｃ腐食するので、この試験は実施できなかっ
た。また、ステンレス鋼はリン酸濃度に対して腐食量が
変化し、特にリン酸濃度のりすい方が腐食か微しく、尚
温になるほど増加する。これに対して銅および黄銅、特
殊アルミニウム青銅の銅合金の腐食量は、リン酸濃凝依
存性も小さく、温度変化に対しての変動も著しく少ない
ことがわかった。
しかし銅の腐食量が変動する原因を調べたところ、銅が
リン酸液面上に出て大気中の酸素と接触していると、そ
の液面下の界面近くが激しく腐食することがわかった。
リン酸液面上に出て大気中の酸素と接触していると、そ
の液面下の界面近くが激しく腐食することがわかった。
この現象は、ステンレス鋼ＳＵＢ ３０４とか、他の銅
合金には認められない、銅独特のものでう）、ガス通過
系でのリン酸との接触によって、従来の冷却管が単なる
均一腐食でなく、加速的な危険性を有していたことがわ
かる。
合金には認められない、銅独特のものでう）、ガス通過
系でのリン酸との接触によって、従来の冷却管が単なる
均一腐食でなく、加速的な危険性を有していたことがわ
かる。
次ＶＣ特殊アルミニウム青銅の腐食量変化を調べた一例
を第２図に示す。１９０°０でリン酸濃度８５゜９５、
１００％の腐食量′変化をみると時間変化に対しである
一定値に近づく傾向にあり、リン酸接触表面に耐リン酸
性の防食被膜を形成して腐食量を減少させていることが
考えられる。このように黄銅、特殊アルミニウム青銅な
どの銅合金は耐リン酸性に優れた材料でｂシ、特に燃料
・電池の運転温度でらる２００’０前後のガス通過系に
おいて、銅および鋼材に比べ優れた酎り／醒特性を有し
、これら材料を燃料電池の冷却管に用いることによって
耐食性の同上、長寿命化を計ることができる。
を第２図に示す。１９０°０でリン酸濃度８５゜９５、
１００％の腐食量′変化をみると時間変化に対しである
一定値に近づく傾向にあり、リン酸接触表面に耐リン酸
性の防食被膜を形成して腐食量を減少させていることが
考えられる。このように黄銅、特殊アルミニウム青銅な
どの銅合金は耐リン酸性に優れた材料でｂシ、特に燃料
・電池の運転温度でらる２００’０前後のガス通過系に
おいて、銅および鋼材に比べ優れた酎り／醒特性を有し
、これら材料を燃料電池の冷却管に用いることによって
耐食性の同上、長寿命化を計ることができる。
第３図は、本発明を冷却管だけでなく、ヘッダー、冷却
本管に用いた他の実施例を示すもので、冷却管付セパレ
ーター５ａＫは、冷却管６が入れられており、マトリッ
クス１、電極３ａ、３ｂ１セパレーター５が積層され、
この時点で冷却媒体が素電池積層体内外へ、すみやかに
供給、排出されるように入口ヘッダ−７８と出口ヘッダ
−７ｂにつながれ、更にこれらは入口冷却本管８ａと出
口冷却本管８ｂとにつながれている。このヘッダー７ａ
、７ｂと冷却本管８ａ、８ｂとに上記耐りノ酸性銅合金
を用いである。
本管に用いた他の実施例を示すもので、冷却管付セパレ
ーター５ａＫは、冷却管６が入れられており、マトリッ
クス１、電極３ａ、３ｂ１セパレーター５が積層され、
この時点で冷却媒体が素電池積層体内外へ、すみやかに
供給、排出されるように入口ヘッダ−７８と出口ヘッダ
−７ｂにつながれ、更にこれらは入口冷却本管８ａと出
口冷却本管８ｂとにつながれている。このヘッダー７ａ
、７ｂと冷却本管８ａ、８ｂとに上記耐りノ酸性銅合金
を用いである。
これにより、マトリックス１からのリン酸のしみ出しで
、冷却管付セパレーター５３へのリン酸のしみ込みがあ
っても、また、電極３ａ、３ｂからのリン酸の気散が起
きても、素電池積層体の近傍のガス通過系に配置された
ヘッダー７ａ、７ｂと冷却本管８ａ、８ｂは上記の銅合
金を用いているので腐食は少なく信頼性の高い燃料電池
を与えることになる。
、冷却管付セパレーター５３へのリン酸のしみ込みがあ
っても、また、電極３ａ、３ｂからのリン酸の気散が起
きても、素電池積層体の近傍のガス通過系に配置された
ヘッダー７ａ、７ｂと冷却本管８ａ、８ｂは上記の銅合
金を用いているので腐食は少なく信頼性の高い燃料電池
を与えることになる。
以上のように本発明によれは、リン酸を電解質としたす
／酸渥の燃料電池において、温度制御のため廃熱回収の
ため冷却媒体を通す冷却管、ヘッダー、冷却本管に耐リ
ン酸特性に優れた銅合金を用いたので腐食劣化を確実に
防止し信頼性の高い燃料電池を得ることができる。
／酸渥の燃料電池において、温度制御のため廃熱回収の
ため冷却媒体を通す冷却管、ヘッダー、冷却本管に耐リ
ン酸特性に優れた銅合金を用いたので腐食劣化を確実に
防止し信頼性の高い燃料電池を得ることができる。
第１図は本発明の実施例による冷却管付セパレーターを
有する燃料電池積層体を示″ｊｆｌｉ１面図、第２図は
特殊アルミニウム青銅の腐食量の時間変化を示す特性図
、第３図は本発明の他の実施例の燃料電池構造を示す分
解斜視図である。 １・・・マトリックス′ ２ａ、２ｂ・・・ガス溝 ３ａ、３ｂ・・電極 ４ ・・素電池 ５ ・・セパレーター ５ａ ・−・冷却管付セパレーター ６ ・・・冷却管 ７ａ ・・・入口へツターー ７ｂ ・・・出口ヘッダー ８ａ ・・・入口冷却本管 ８ｂ ・・・出口冷却本管 代理人 弁理士 則 近 意 佑（ほか１名）第１図 第２図 力０だ１侍間 （ｈ） 第３図 Ａ ｂ
有する燃料電池積層体を示″ｊｆｌｉ１面図、第２図は
特殊アルミニウム青銅の腐食量の時間変化を示す特性図
、第３図は本発明の他の実施例の燃料電池構造を示す分
解斜視図である。 １・・・マトリックス′ ２ａ、２ｂ・・・ガス溝 ３ａ、３ｂ・・電極 ４ ・・素電池 ５ ・・セパレーター ５ａ ・−・冷却管付セパレーター ６ ・・・冷却管 ７ａ ・・・入口へツターー ７ｂ ・・・出口ヘッダー ８ａ ・・・入口冷却本管 ８ｂ ・・・出口冷却本管 代理人 弁理士 則 近 意 佑（ほか１名）第１図 第２図 力０だ１侍間 （ｈ） 第３図 Ａ ｂ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） リン酸を電解質とする素電池を複数個積層し、
素電池積層体を構成し、この素電池積層体に燃料ガス、
酸化性ガスを通して発電する燃料電池において、前記素
電池積層体内に、温度制御と発熱回収のために冷媒を通
す冷却管を銅合金で形成したことを特徴とする燃料電池
。 （２ン 複数個の各冷′却管に冷媒を供給、排出するヘ
ッダー、および冷却本管を鋼合金で形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。 （３） 銅合金として、黄銅、特殊アルミニウム青銅、
白銅、洋白、アルミ精銅、ネーバル黄銅の内部くとも１
種類を用い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 |
|---|---|---|---|
| JP59020798A JPS60167274A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59020798A JPS60167274A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60167274A true JPS60167274A (ja) | 1985-08-30 |
Family
ID=12037075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59020798A Pending JPS60167274A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60167274A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6273569A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-04 | Hitachi Ltd | 燃料電池用冷却器 |
-
1984
- 1984-02-09 JP JP59020798A patent/JPS60167274A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6273569A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-04 | Hitachi Ltd | 燃料電池用冷却器 |
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