JPS6093766A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

燃料電池発電装置

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JPS6093766A
JPS6093766A JP58201085A JP20108583A JPS6093766A JP S6093766 A JPS6093766 A JP S6093766A JP 58201085 A JP58201085 A JP 58201085A JP 20108583 A JP20108583 A JP 20108583A JP S6093766 A JPS6093766 A JP S6093766A
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JP
Japan
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tank
fuel
fuel cell
gas
hanging
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Pending
Application number
JP58201085A
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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
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Publication of JPS6093766A publication Critical patent/JPS6093766A/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
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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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、複数台の燃料電池をイ1(設して成る燃料電
池発電装置に関するものである。
[発明の技術的費用] 燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを電気化学プロ
レスで酸化させることにJ:す、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yA′FJ
る装置である。この燃わ1電池を用いたR電プラントは
、比較的小さな規模でも発電の熱効率が40〜50%に
し達し、♀11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SOX +NOXの排出が極めて少ない、発電装
置内に燃焼リイクルを含まないので入用のン/l”+ 
7JI水を必要としない、振動音が小さいなど、原狸的
に、t’HHい1ネルギー変換効率が期待できると」L
に、騒t1・1ノtガス等の環境問題が少なく、さらに
、負l苛変動に対して応答性が良い等の特長があること
から、イの開発、実用化の研究に期待と関心が奇lられ
ている。
この様な燃料電池発電プラン1−のうち小規模のしのは
、J(に試作され、実験)■1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トの実用化への最
大の鍵は、多数台の燃わ1電池をイI(設りるに当I、
:す、いかにしくその組立時間を短縮づるのに最)白な
構成を1!′7ることができるかという点と、燃料Cあ
る水素がス等の可燃性ガスを8燃わ1電池のタンクにい
かに安全に供給し排出できるかという点、即ら、可燃性
ガスが各燃料電池のタンクへの給排出管の管路上で漏洩
し、酸素と混合して反応覆る危険をいかに防止覆るかに
かかつている3゜ さて、この様な燃料電池の原理を示づ断面模型図を′i
;81図に示した。叩ら、−紺の多孔質電極1の間に、
リン酸り7の電解液を含浸さゼた電解質層2を介Y1さ
υζ11j電池を形成し、この単電池の両端面に水素ガ
ス11と空気Δを連続して供給する。
この様にりるど、゛反応生成物及び反応残余物りが外部
に連わCしで除去されるので光電が長期にわたり継続き
れる。
また、この様な燃f’l電池の基本的な構成1よ、第2
図に示J通りである。即ち、電解質71〜リツクス層3
の両側に正極4及び負極5か配設8れて四角系の板状を
なり!15電池が1ん成され、この単電池を光電装冒と
して使用りるl(めに、多数の単電池が直列に結合され
て積層され−(いるが、これら単電池の間には、ガスを
供給づるための溝を89(]たインタニ】ネクタ6が配
設され、前記+11電池と交′L7に積重ねられている
。この溝付インタコネクタ6には、対向づ゛る二側縁に
間]」づる複数の溝が設【ノられており、−側面の漏を
流路とづる水素ガス流路7と、他の側面の溝を流路とづ
る空気流路8は、互いに百行づる方向に配列されている
ところで、現在開光が進められCいる燃XE+ fri
池Nは、第3図〈Δ)(B)に承り如く、Y記の様な単
電池を四角柱状に複数個b’r h’i シCLルスタ
ック9が構成され、イの四周の側面に(j反応ガス供給
用のマニホール1〜10が取(=J 1.lJ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
管11、水路ガスjjt出管12、空気供給管73及び
空気排出管14が接続されており、水素ガス及び空気は
、セルスタック9内を矢印A、Bの方向に流れる様に設
B1されCいる。、また、ヒルスタック9の運転温度1
,1高い方が反応論的には好ましいが、4スロ成拐わ1
の耐熱性ヤ)電解質の蒸気圧等の制約から200°C前
後に維持Jることか望ましい。
従って、セルスタック9内に埋設された導管内に)θ川
水を循環させて、燃料電池起動時の加熱と、通“転中に
光’−t−,Jる熱を冷却している。即ち、この型の燃
わl電池では、第3図(△)に示した様に、冷Ul水供
給管15及び冷7J]水1ノ1出管16が配設され、冷
!il+水はセルスタック9内を破線Cの様に循環して
いる。さらに、燃料75池の出力は直流で、ヒルスタッ
ク9の上下端に配設された電力端子(j’lE極〉77
、m万端r(負極)18がら、接続導体19及びブッシ
ング20を介してタンク21り1に引出される1゜ 以11、説明しlζ様な燃料電池の中身は、タンク21
内に収納され、水素ガス等の燃料ガスがマ二/J・−ル
ド10やぞの他からの漏れ゛【、大気中の酸素と混合し
て反応する危険を防止するため、窒素ガス等の不活性ガ
スが封入されている。
U背景技術の問題点] ところで、第3図(△)(B)に示した様な燃料電池に
おいては、その単器容世は!1111電池とその積層個
数に比例する。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、脆い材
質であることからの積層作業の制約、さらには、全面均
一イ「締(J力が111もれにくい等の制約にす、その
面積を大幅に増大りることは困デ1(であり、また単電
池の積層個数し輸送上の制約或いは積層作i!%の制約
等の!こめ限界があることより、セルスタフ91個当た
りの容早は200〜500kwに抑制される。2従って
、大容量の燃料電池発電プラン!−の実用化に際しては
、数十個或いは数百側の燃料電池を(If設りる8藍が
ある。
この様に多数の燃1181電池を接わ、(7(発電プラ
ン(−を構成するには、まず多数の燃料電池を工場から
現地へ輸送づることが必要−’C′tレフるが、(ホ、
末の様に個々の燃料電池が独立していると、荷時しぞの
他輸送時の取扱が面倒で、そのlζめの作業時間や」ス
トが嵩む欠点がある1、;シた、現地では、個々の燃料
電池間の配管が複雑化し接続作業が困難になる」、据イ
]すIIhにa3()る多数の燃料電池の位冒決め一■
2組(J(:J作業が必要となり、その点でも作業効率
の低下をJE <問題点が生じる。
まlこ、上記の様な燃料電池において、セルスタックイ
の他反応部分は、タンク内に収納され、月つタンク内に
充填された不活性ガスで保護されているため、燃料C゛
ある7iJ燃+’l−ガスの漏洩b< J−リ゛る恐れ
は少イjいが、このタンクに可燃1り、ガスを供給し反
応イ1−成物を除去する燃1′+1の給JJ[圧管につ
いては、管の外壁が直接人気中に露出しているため、燃
料ガスである水素ガス等が漏れて人気中の酸素と混合し
て反応づる危険性が高い1.特に、多数個の燃オ′31
電池を接続し−(成る発雷プラントにあっては、各燃料
電池を接続りる配管数し多くなることf)+ +ら、従
来の露出構造の配管゛Cは、カス個れ事故の危険性はか
なり高<’、するという問題点があった。
[発明の「1的] 本発明は、上述の如き従来技術の問題点を解i?’iV
んとして提案されたもので、その目的は、輸送並びに組
立時間を短縮づることができ、多数例の燃料電池から成
る発電ブラン1−を容易に1代成りることか可能で、し
かも合致によっては、燃料ガスである水素ガス等の可燃
性ガスが、イの給排出管の管路上で漏れ、大気中の酸素
と混合して反応。
燥梵−4る危険を未然に防11りることができる燃料電
池発電装置を提供りることにある。
[発明の概要] 本発明の燃石電池光電肢買(3L、複数台の燃]81電
池を、共通の皿形架台上に直列に配設固着させると共に
、前記皿形架台の側壁部には吊り耳を1.ジ<jること
により、共通の皿形架台」にlji! ’5Q固首され
た複数台の燃料電池をまとめて吊、1げ、輸送、搬入1
組立作業を行うことができる様にしIこもの(゛ある。
また、本発明の実施態様としては、前記Ill形架台と
タンク下壁の間をタンク支り部(AにJ、って蜜月し、
その内部に各燃fit電池への各配管のうl)少なくと
b可燃1!1.ガス配管を収納支持し、さらにこのm1
型架台内部に窒素ガス等の不活性ガスを封入ゴることに
J、す、燃料電池本体以外の配管系で可燃性ガスが漏れ
、人気中のM索と混合1反応し爆光りる危険を未然に防
止C′さる様にしたものである。
[発明の実施例] 進んで、本発明の一実施例を第4図及び第5図に基づい
C具体的に説明覆る。なお、第1図乃至第3図の従)1
(型と同一の部材については、同一符号を(=J L、
説明は省略づる。
第4図において、タンク21内に収納されたセルスタッ
ク9には、燃料として使用する水素ガスの供給管11.
排出’r’!、 12 、酸化剤として使用ジる空気の
供給菅13.刊圧管14.及び冷部水供給管15 、 
ill出管圧管が、タンク21の下部をC1通し連結さ
れ(いる。また、正・負両極の電力端子17.18は、
タンク21の側壁に水平に取イ」5jられlこブッシン
グ20によりタンク21の外部に引出され−Cいる。
この様な構成を持つ燃料型i1!INは、第5図側面図
に示づ如く、複数台共通のIDI形架台22」ニに、直
列に配設されている。イして、第4図の断面図の如く、
この燃料電池のタンク21と]1通のm1形架台22と
は、タンク21の下部に固着された支持部材23と、皿
形架台22の側面に設()られたフランジ24をポル1
〜等により締イζj固定づることにJ、り蜜月して連結
されている。また、イれぞれのタンク211.1.(の
上部に固着された連結材25によって、Uいに連結固定
され−(いる1、さらに、前記皿形架台22.タンク2
1及Oタンク支持部月23によってCきるタンク21下
部の空間には、窒素ガス等の不活性ガスが封入されてい
る。ぞして、この不h”i flカスの封入され/、=
空間内には、前記各配管、即ち、水系カス供給管11、
排出管12.空気供船箆13 、 IJI Ill ?
τ14゜冷fJI水供給管15及び41F出色16が収
納支持され、これら配管の端部は、皿形架台22両端面
側壁を貫通して外部に突出している。。
また、皿形架台22の側壁部に1、L、吊りI’426
が取f=J 4プられ、1111形架台22の周壁には
梁部材27が配設されている。
この様に構成された本発明の燃料電池発電装置に85い
て(、!2、複数台の燃料電池をJI=通の皿形架台2
2」−にii’i列に配置して燃料電池発電装置が構成
されているので、これを輸送・搬入・組立する場合、吊
−jげロー128を1[11形架台22の側壁部に設り
られた吊りL[2Gに1■込み、吊上げフック29にJ
、り吊」げろ。この場合、吊上げ時の曲げ力に対しくは
、皿形架台22の周壁に固着された梁部材27に、J、
すIIi[えられるJ、うになっている、1Lス上、説
明しlご様に本発明にJ、る燃料電池発電装置−Cは曲
げ剛1(1の11゛5いl111形架台」ニに複数台の
燃料電池を直列に配設固6し、このコニツ1〜単位で輸
送・j般入・1t >”rを実施りるJ、うにしたもの
で、現地にお【プる組立箇所を最小にし゛(品質確保と
組立111間の人幅知11?rを図ることがCさる。ま
た、架台」−の各燃料電池についCは、イの配管も予め
工場で接続し“Cおくことが可能どなるので、現場での
作業が極めて容易に1.する。また、寿命のきた燃料電
池の交換もこのユニツl−iJi位で実施できるので、
交換作業が簡単なりのとなる。
更に、図示の実施例の様に、前記架台内に窒素ガス等の
不活性カスを封入づるど」(に、少なくどし可燃性の燃
料ガス配管も収納支t7jさUれば、配管上での燃料の
漏れにJ:り人気中の配索ど混合、反応し爆発ブる恐れ
を未然に防止でさる安全な燃料電池発電装置を供給りる
ことかCaる。
[発明の効果1 以上の通り、本発明によれ(、L、多数nMの燃オ゛3
1電池から成る光電ブラン1−の構成に当)(シ、ぞの
輸送・搬入・組立作′Aχの簡便化及び(’I”A f
fj間の短縮化を可能にすることが(゛さる燃料電池光
電装(ζイを]j2供できる効果が&つる。
【図面の簡単な説明】
第1図は燃料電池の1以即を示す断面イウ)ハ′ノ図、
第2図は燃料電池の基本1i4成を示づ斜視図、113
図(Δ)は現在開光が進められている燃tjl N池の
概略構成を示す平面図、第3図(B ) LLでの縦断
面図、第4図は本発明の燃わ1電池の 実施例を示す断
面図、第5図はその側面図である。 N・・・燃料電池、1・・・多孔質電極、2・・・電解
′fi層3・・・電解質71−リックス層、4・・・1
捗、5・・・負極6・・・溝付インタ」ネクタ、7・・
・水素ガス流路、8・・・空気流路、9・・・レルスタ
ック、19・・・マニホールド、11・・・水素カス供
給管、12・・・水素ガス排出管、13・・・空気供給
管、14・・・空気排出管、15・・・冷ill水供に
3管、16・・・冷7J1水771出管、17・・・電
力端子(i[極)、18・・・電力端子(負極)、19
・・・接続導体、20・・・ラッシング、21・・・タ
ンク、22− lff1 形m 台、23−9 > ’
/支t;’j rXli 44.24−・・フランジ、
25・・・」一部連結祠、2G・・吊り耳、27・・・
梁、28・・・吊上げ1コープ、29・・・吊上げフッ
ク。 第1図 第2図 第 3 図(A) 第 3 図(B) 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1ン 甲電池を?!2数個数個積石成るレルスタツタ
    をタンク内に収納し、このタンクには、セルスタックに
    タンク外部から燃料である可燃性ガスを供給し排出り゛
    るづるための配管を接続して燃料電池を構成し、この燃
    13I電池を、側壁部に吊り耳が配設されたj111形
    架台1に複数台直列に配設同容したことを特徴どりる燃
    お1電池発電装置。 (2) 各燃料電池が、そのタンク上部においてnいに
    連結同名され′Cいる狛バ′1請求の範囲第1項記載の
    燃粕電?t!I光電装胃、1 (3) l>!i iil:門形架台とタンク゛1・5
    !の間が、タンク支持部材にょっC密1号され、その内
    部に、可燃性ガスの配管が収納支1.Jされると共に窒
    素ガス等の不ii!i fiガスが封入されていること
    を特徴とする特”iff −’j 15I2の範囲第1
    31記載の燃利雷池発電装L
JP58201085A 1983-10-28 1983-10-28 燃料電池発電装置 Pending JPS6093766A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61294765A (ja) * 1985-06-24 1986-12-25 Toshiba Corp 燃料電池発電システム
JPS6477879A (en) * 1987-09-18 1989-03-23 Toshiba Corp Fuel cell power generating system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61294765A (ja) * 1985-06-24 1986-12-25 Toshiba Corp 燃料電池発電システム
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