JPS6093763A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPS6093763A
JPS6093763A JP58201082A JP20108283A JPS6093763A JP S6093763 A JPS6093763 A JP S6093763A JP 58201082 A JP58201082 A JP 58201082A JP 20108283 A JP20108283 A JP 20108283A JP S6093763 A JPS6093763 A JP S6093763A
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JP
Japan
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tank
cell
fuel cell
stack
fuel
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Pending
Application number
JP58201082A
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English (en)
Inventor
Meiji Takai
高井 盟史
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6093763A publication Critical patent/JPS6093763A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • 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
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    • 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
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Sustainable Energy (AREA)
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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】 [発明の技術分野] 本発明は、複数個のヒルスタックをタンク内に収納した
燃料電池にIIIづるらのである。
[発明の技術的背景] 燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを電気化学ブ[
]L!スで酸化させることにより、酸化反応に伴って放
出されるエネルギーを直接電気エネルギーに変換する装
置である。この燃料電池を用い1〔発電プラントは、比
較的小さな規模Cも発電の熱効率が40〜50%にも達
し、新鋭火力をはるかにしのぐと期待されている。さら
に、近年大きな社会問題になっている公害要因であるS
OX。
NOxの排出が極めて少ない、発電装置内に燃焼サイク
ルを含まないので大量の冷却水を必要としない、振動音
が小さいなど、原理的に高い−[ネルギー変換効率が期
待できるとJ(に、騒音・IJIガス等の環境問題が少
なく、さらに、負荷変動に対して応答性が良い等の特長
があることから、その開発、実用化のω1究に期待と関
心が奇uられでいる。
この様な域別電池発電プラン1−のうら小規模のものは
、ずでに試作され、実験運転の段階に入っている。しか
し、大容量の燃料電池発電プラン1〜の実用化への最大
の鍵は、子の4ilf 造士及び作業性、或いは輸送上
の制約等があるため、燃料電池の単器容量に大幅な増加
は望めないことJ、す、多数台の燃料電池をいかに効i
t良く配設し、その据付スペースを縮小化し、燃料ガス
及び電力端子の接続系統をいかに効率化でさるかにかが
っている。
さて、この様な燃料電池のII;(理を示す断面模型図
を第1図に示した。即ち、−紺の多孔質電極1の間に、
リン酸等の電M′mを含浸させた電解質層2を介在さけ
−C単電池を形成し、この単電池の両端面に水素ガスH
と空気Aを連続して供給する。
この様にづると、反応生成物及び反応残余物りが外部に
連続して除去されるので発電が長期にわたり継続される
また、この様な燃料電池の基本的な構成は、第2図に示
づ−通りである。叩ら、電解質マトリックス層3の両側
に正極4及びf′I極5が配設されて四角系の板状をな
づ単電池が構成され、この単電池を発電装置として使用
づるIこめに、多数の単電池が直列に結合されて積層さ
れCいるが、これら単電池の間には、ガスを供給Jるた
めの溝を設けたインクコネクタ6が配設され、前記単電
池と交互に積重ねられている。この溝付インタコネクタ
6には、対向する二側縁に間D ’flる複数の溝が設
けられており、−側面の溝を流路とする水素ガス流路7
と、他の側面の溝を流路どづる空気流路8は、互いに直
行する方向に配列されている。
ところで、現在開発が進められている燃料電池は、第3
図(A)(B)に示ず如(、上記の様な単電池を四角柱
状に複数個積層してヒルスタック9が構成され、その四
周の側面には反応ガス供給用のマニホールド10が取(
=lUられている。このマニホールド10には、それぞ
れ水素カス供給菅11、水素ガス排出管12、空気供給
色13及び空気排出管14が接続されてa3す、水素ガ
ス及び空気は、セルスタック9内を矢印Δ、13の方向
に流れる様に設計されている。また、セルスタック9の
運転温度は高い方が反応論的に1よQrましいが、構成
材料の耐熱性や電解質の蒸気圧等の制約から200’ 
C前後に維持Jることが望ましい1.従って、セルスタ
ック9内に埋設Aれた導管内に冷却水を循環させて、燃
料電池起動I1.−の加熱と、運転中に発生する熱を冷
Ml 1.でいる。III]t5、この型の燃料電池で
は、第3図(A>に示した様に、冷却水供給管15及び
冷却水排出管16が配設され、冷却水はヒルスタック9
内を破線Cの様に循環しCいる。さらに、燃料電池の出
力は直流で、ヒルスタック9の上下端に配設されIζ電
力端子(正極)17、電力端子(負極)18から、接続
導体19及びブッシング20を介してタンク21外に引
出される。
以」−1説明した様な燃料電池の中身は、タンク21内
に収納され、タンク21内には、マニホールド10やイ
の他からの反応ガスの漏れを抑制するために窒素ガス等
が封入されている。
[背摺技術の問題点] ところで、第3図(A>(B)に示した様な燃料電池に
おいては、その単器容量はII電池面積とその積層個数
に比例覆る。しかし、単電池を構成する多孔質電極板は
、全面均一な厚さに成形する製作上の制約や、舶い材質
であることからの積層作業の制約、さらには、全面均一
な締付力が得られにくい等の制約より、その面積を大幅
に増大す送主の制約或いは積層作業の制約等のため限界
があることより、セルスタック1個当たりの容量は20
0〜500kwに抑制される。従って、大容量の燃料電
池発電プラントの実用化に際しては、数十個或いは数百
側の燃料電池を(夕1段する必要がある。
ところが、従来の燃料電池は、セルスタックを構成する
単電池の面積を極力大きなものとし、またそのmm枚数
を増加りることで、その容量の増大を計ったものであっ
て、この4!な大型のセルスタックをその外形に合μだ
容吊り1個のタンク内に収納したものであった。そして
、この4Hな個々の燃料電池をタンク外部に引出したブ
ッシングを介して複数個接続りることで、大容量の発電
装置をlOていた。
そのため、従来の燃料Ti池て(,1、セルスタックと
同数のタンクと、各タンク間を接続づるブッシング、接
続導体等が必要となり、更に各タンクに対する冷却水や
反応ガスの配管が多くなって、装品全体の描浩fに浦翰
イト11 佇/;l (−1−t A’ 7の而尖を招
くと共に、その点検保守作業も困麹になる欠点があった
。更に、タンク内に多数の単電池を積層したセルスタッ
クを収納すると、必然的にタンクの外形も高くなり、輸
送限界を越える等の問題も生ずることもあった。
[発明の目的1 本発明は、上述の如き欠点を解消せんとして提案された
もので、その目的は、燃料電池単器容量を増大さU、所
要燃1′!l電池個数を低減し、その据付スペースを縮
小し、点検・保守作業を容易に1−るとitに接続導体
の抵抗損失を最小にジることかできる燃Fl電池を提供
することにある。
[発明の概241] 本発明の燃オ′31電池は、1個のタンク内に複数個の
セルスタックを収納し、各セルスタックの上下端の正・
負両極の電力端子をタンク内で直列に接続り°るど共に
、その最終端をタンク側壁部にり並列させて突出させた
ブッシングにより引出すことにJこり、燃料電池単器容
量を大幅に増大さぜると共に、個々のセルスタック間を
接続覆るタンク外部の接続導体の削減や、個々のセルス
タックに対する冷却水や反応ガスの配管の削減を達成し
たものである。
[発明の実施例] 進んで、本発明の一実施例を第4図乃至第7図に基づい
て具体的に説明する。なJ3、第1図乃至酊3図の従来
型と同一の部材については、同一符号を付し説明は省略
づる。
第4図において、単電池を四角材状に積層して成る4個
のセルスタック9が、タンク21内に収納されている。
各セルスタック9の上端部の電力引出し端子(正極)1
7及び下端部の電力引出し端子(負極)18は、タンク
内に設4また接続導体19により直列に接続されるとJ
(に、その最終端は、タンク21の下部の側壁部にSl
(!列して外部に引出された正・負両極のブッシング2
0a、20bにより、タンク外部に引出されている。こ
れらのブッシング20a、20bにより引出された電力
引出し端は、タンク21の近傍に配置されたダクト22
の内部に組込;Lれた接続導体23に接続されている。
この様な同一タンク21内に4個のセルスタック9が収
納されて成る本実加剰の燃料電池を複数台イ)1段して
、発電装四を構成する場合の配置構成を第6図に及び第
7図に示し1.:、、即ち、第6図においては、各燃料
電池Nは、その電力引出し用ブッシング20a、20b
の引出し方向が同一方向どなる様に、複数台が並列に配
置され、これら燃料電池本体群に並行して配設されたダ
ク1−22の内部に組込まれlこ接続導体23により、
各燃料電池の雷ノj引出し端が直列に接続されている。
この様に構成された本発明の燃料電池においては、その
製作上1組立作業上あるいは構造上の観点から制約を受
()るセルスタックの高さを増加することなく、しかも
輸送時の最も大きな制約寸法である燃わ1電池本体の^
さを増大させることなく、燃料電池小器の容量を増大さ
Uることができる。
従って、入音Ihの発電ブラン1一時の燃t31電池設
置台数を低減させ、その所!!据イ4スペースを大幅に
縮小゛りることかできる。特に、従来では、1個のタン
クに1個のヒルスタックが収納されていたIこめ、セル
スタックごとに冷却水や反応ガスの配管が必要であった
が、本発明によれば、複数のl?/レスタックに対して
まとめて配管ができるので、燃料電池の構造の単純化と
保守点検の作業性の同士が可能となる。更に、タンク外
部の接続導体の数も少なくて湾むので、イの抵抗損失を
低減′りることもできる。
また、図示の実施例の如く、同一タンク内の複数個のセ
ルスタックを直列接続構成にすると共に、複数個の燃料
電池相互を1列接続構成に(ることにより、燃料電池と
しての出ツノ電「を高め、送電時の抵抗損失を最小に抑
制することができる。また、地上付近に配設される出力
導体をダウ1〜内に収納することににす、点検・保守(
1輩の安全を確保することができる。
[発明の効果] 以上の通り、本発明にj:れば、燃わ1電池単器容伍を
増大させることで、所敗燃r1電池個数を低減し、機器
の据付スペースを縮小し、点検・保守作業を容易にりる
と共に、接続導体の抵抗損失を最小にした燃料電池を提
供でさる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は燃料電池の原理を示す断面模型図、第2図は燃
料電池の基本構成を示す斜視図、第3図(△)は現在開
発が進められている燃料電池の概略構成を示づ平面図、
第3図(B)はその縦断面図、第4図は本発明の燃わ1
ffl池の一実施例を示す平面図、第5図はその側面図
、第6図は複数台の燃料電池を併設づる場合の配置構成
を示す平面図、第7図はその側面図である。 N・・・燃料電池、1・・・多孔質電極、2・・・電解
質層、3・・・電解質マトリックス層、4・・・正極、
5・・・負極、6・・・溝イ1インタコネクタ、7・・
・水素ガス流路、8・・・空気流路、9・・・ヒルスタ
ック、16・・・マニホールド、11・・・水素ガス供
給管、12・・・水素ガス排出管、13・・・空気供給
管、14・・・空気排出管、15・・・冷M1水供給管
、16・・・冷lJ1水排出管、17・・・電力端子(
正極)、18・・・電力端子(負極)、19・・・接続
導体、20a正・・・極の電力端子引出し用ブッシング
、20b・・・負極の電力OjW子弓11七し)■ブッ
シン7,21・・・タンク、22a、22b・・・夕゛
クト、23・・・接続導体。 第1図 第2図 第 3 図(Aン 第 3 図CB) 第4図 19 第6図 fJ7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一対の電極間に電解質層を介在させて複数個の矩
    形平板状の単電池を四角柱状にfFI層してセルスタッ
    クを形成し、このセルスタックをタンク内に収納して4
    rる燃料電池において、1個のタンク内に複数個のセル
    スタックを収納し、各ヒルスタックの上下端に設けた正
    ・負両極の電力端子をタンク内で直列に接続すると共に
    、これら電力端子の最終端を、タンク側壁部より並列さ
    せC突圧させたブッシングの部分から、タンク外部に引
    出したことを1h徴どりる燃料電池。
JP58201082A 1983-10-28 1983-10-28 燃料電池 Pending JPS6093763A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58201082A JPS6093763A (ja) 1983-10-28 1983-10-28 燃料電池

Applications Claiming Priority (1)

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JP58201082A JPS6093763A (ja) 1983-10-28 1983-10-28 燃料電池

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JPS6093763A true JPS6093763A (ja) 1985-05-25

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ID=16435090

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JP58201082A Pending JPS6093763A (ja) 1983-10-28 1983-10-28 燃料電池

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JP (1) JPS6093763A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6477879A (en) * 1987-09-18 1989-03-23 Toshiba Corp Fuel cell power generating system
JP2010080177A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Hitachi Ltd 燃料電池発電モジュール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6477879A (en) * 1987-09-18 1989-03-23 Toshiba Corp Fuel cell power generating system
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