JPS61101967A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
- Publication number
- JPS61101967A JPS61101967A JP59221306A JP22130684A JPS61101967A JP S61101967 A JPS61101967 A JP S61101967A JP 59221306 A JP59221306 A JP 59221306A JP 22130684 A JP22130684 A JP 22130684A JP S61101967 A JPS61101967 A JP S61101967A
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- JP
- Japan
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- fuel
- fuel cell
- group
- gas
- cooling water
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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、燃料電池群に供給、排出する燃料ガス、空気
あるいは冷却水等の配管路の構成C二改良を施しt燃料
電池発電装置に関するものである。
あるいは冷却水等の配管路の構成C二改良を施しt燃料
電池発電装置に関するものである。
[発明の技術的背景とその間萌点]
燃料電池は、燃料のもつ化学エネルギを電気。
化学プロセ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を直it気エネルギに変換する装置
である。この燃料電池を用いた発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 ’%にも達し
、新鋭火力vi’するかにしのぐと期待されている0さ
らに近年大きな社会間賄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く%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?必要としな
い、振動音が小ざい、など原理的に高いエネルギ変換効
率が期待出来ると共に、騒音、排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、実用化の研究に期待と関心が寄
せられている。
て放出されるエネルを直it気エネルギに変換する装置
である。この燃料電池を用いた発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 ’%にも達し
、新鋭火力vi’するかにしのぐと期待されている0さ
らに近年大きな社会間賄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く%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?必要としな
い、振動音が小ざい、など原理的に高いエネルギ変換効
率が期待出来ると共に、騒音、排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、実用化の研究に期待と関心が寄
せられている。
この枳な燃料電池発電プラントのうち小規模のものは、
実用化が近いが、しかし大容量の燃料電池発電プラント
の実用化への鰻大の技術的問題点けその構造上、および
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より、多数台の燃料
電池が心壁となり、多数台の燃料電池をいかに効率良く
配設しその据付スペースを縮小化出来るかにかかつてい
るO さてこの様な燃料電池の原理を示す断面図を第3図に示
す。即ち、−組の多孔質g極iの間に、リン酸等の電解
液を含浸させた電解質層2を介在させて単電池を形成し
、この単電池の両端面に水素ガスHと空気入を連続して
併給するにの様にすると反応生成物および反応残余りが
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。
実用化が近いが、しかし大容量の燃料電池発電プラント
の実用化への鰻大の技術的問題点けその構造上、および
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より、多数台の燃料
電池が心壁となり、多数台の燃料電池をいかに効率良く
配設しその据付スペースを縮小化出来るかにかかつてい
るO さてこの様な燃料電池の原理を示す断面図を第3図に示
す。即ち、−組の多孔質g極iの間に、リン酸等の電解
液を含浸させた電解質層2を介在させて単電池を形成し
、この単電池の両端面に水素ガスHと空気入を連続して
併給するにの様にすると反応生成物および反応残余りが
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4図1に示す
通りである。即ち電解質マトリックス層含の両側に正極
′4および負極古が配設されて四角形の板状をなす単°
市池が・構成され、この単電池を発電装置として使用す
るために、多数の単を池が直列に結合されて積層されて
いるが、これら単筒、池の間には、ガスを供給するため
のt14を設は友インタコネクタらが配設され、前記単
電池と交互に積層ねられている。この前付イ/り;ネク
タ6には。
通りである。即ち電解質マトリックス層含の両側に正極
′4および負極古が配設されて四角形の板状をなす単°
市池が・構成され、この単電池を発電装置として使用す
るために、多数の単を池が直列に結合されて積層されて
いるが、これら単筒、池の間には、ガスを供給するため
のt14を設は友インタコネクタらが配設され、前記単
電池と交互に積層ねられている。この前付イ/り;ネク
タ6には。
対向する二側縁に開口する複数の碑が設けられており、
−側漕1の溝を流路とする水素ガス流路tと他の側面の
溝を流路とする空気流路らは互いに直行する方向に配列
されている。
−側漕1の溝を流路とする水素ガス流路tと他の側面の
溝を流路とする空気流路ら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に、第5図
GA) (B)に示す如く、上記の様な単電池を四角柱
状に傍数個積層してセルスタックらが4成され、その四
周の1i111 面にぽ反応ガス供給用のマニホールド
】ン3が取付けられている。このマニホールド1′0に
は、それぞれ水素ガス供給管l)、水素ガス排出管1′
2.窒気供給管白および空気排出管L’4が接続されて
おり、水素ガスおよび空気は、セルスタックも円を矢印
A、Hの方向に流れる。またセルスタックらの連モ温変
はhい方が反応論的には好ましいが縁戚材料の+tti
性や電解質の蒸気圧等の制約から200℃前後に維持す
ることが望ましい。従ってセルスタックも内に伸設され
゛fc棉宜内に冷却水を循環ざぜて、体料゛セ池起動時
の加熱と、運転中に発生する熱を冷却している。即ち、
この型の燃料電池では、第518+(A)に示し7一様
に冷却水供給管1’5および冷占1水排出官1′f3が
配設され冷却水にセルスタックも内を破線Cの他に俯鎮
1している。さらに燃料1(V池の出力は直流でセルス
タックもの上下端に配設されたiFi”力IA子(正(
ケ) l’7 、富力端子(負& ) 1′8から接f
fg体1゛9お工びブツシングゼ(」ヲ介してタンク2
)内に引き出されろ。
GA) (B)に示す如く、上記の様な単電池を四角柱
状に傍数個積層してセルスタックらが4成され、その四
周の1i111 面にぽ反応ガス供給用のマニホールド
】ン3が取付けられている。このマニホールド1′0に
は、それぞれ水素ガス供給管l)、水素ガス排出管1′
2.窒気供給管白および空気排出管L’4が接続されて
おり、水素ガスおよび空気は、セルスタックも円を矢印
A、Hの方向に流れる。またセルスタックらの連モ温変
はhい方が反応論的には好ましいが縁戚材料の+tti
性や電解質の蒸気圧等の制約から200℃前後に維持す
ることが望ましい。従ってセルスタックも内に伸設され
゛fc棉宜内に冷却水を循環ざぜて、体料゛セ池起動時
の加熱と、運転中に発生する熱を冷却している。即ち、
この型の燃料電池では、第518+(A)に示し7一様
に冷却水供給管1’5および冷占1水排出官1′f3が
配設され冷却水にセルスタックも内を破線Cの他に俯鎮
1している。さらに燃料1(V池の出力は直流でセルス
タックもの上下端に配設されたiFi”力IA子(正(
ケ) l’7 、富力端子(負& ) 1′8から接f
fg体1゛9お工びブツシングゼ(」ヲ介してタンク2
)内に引き出されろ。
以上説明したような燃料部;池の中身は、タンク2)内
に収納さa、タンク2)内には、マニホールド1′0や
その他からの水素ガスが流れ、空気と混せして反応する
危険を防止するために鴛素ガス等の不活性ガスが封入さ
れている。
に収納さa、タンク2)内には、マニホールド1′0や
その他からの水素ガスが流れ、空気と混せして反応する
危険を防止するために鴛素ガス等の不活性ガスが封入さ
れている。
ところで、第5図(5)、(B)に示した様な燃料電池
においては、その単器容量″げ、単電池面積とその積層
個数に比例する。しかし単電池を$、放する多孔質1!
極板を、全面均一な厚さに成形する製σ上の制約や、脆
い材質であることからの積層作業の制約、さらには全面
均一な締付力が得られにくい等の制約より七の面積を大
幅に増大することは困難であり、また単を池の績R4個
数も輛送上の制約あるいは、積層作業の制約等のため限
界があることより、セルスタック1個当りの89は20
0〜500KWに抑制さflる0従って大容量の・盗科
箪池発寛プラントの実用化に際しては、数十個あるいは
、数百個の燃料電池を併設する必要がある。そのため、
燃料電池に洪坩、排出する水素ガス、全党および冷却水
の配管の配設あるいハ1G力端子をいかに接続するかに
よって、所要据付スペースあるいは。
においては、その単器容量″げ、単電池面積とその積層
個数に比例する。しかし単電池を$、放する多孔質1!
極板を、全面均一な厚さに成形する製σ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
均一な締付力が得られにくい等の制約より七の面積を大
幅に増大することは困難であり、また単を池の績R4個
数も輛送上の制約あるいは、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個当りの89は20
0〜500KWに抑制さflる0従って大容量の・盗科
箪池発寛プラントの実用化に際しては、数十個あるいは
、数百個の燃料電池を併設する必要がある。そのため、
燃料電池に洪坩、排出する水素ガス、全党および冷却水
の配管の配設あるいハ1G力端子をいかに接続するかに
よって、所要据付スペースあるいは。
点検、保守作業の難易度に大きな影響を与えることにな
る。
る。
特に、水素ガス、空気および冷却水の供給、排出管は本
数も多く、その配箔は燃料電池発電プラントの据付スペ
ースに最も大きな影響を与える。
数も多く、その配箔は燃料電池発電プラントの据付スペ
ースに最も大きな影響を与える。
しかし従来力・ら提案されているこの種の燃料電池を使
用した発1!装散に、上記の様な髪留を充分滴定するも
のではなく、その改良が強く望まれているのが現状であ
る。
用した発1!装散に、上記の様な髪留を充分滴定するも
のではなく、その改良が強く望まれているのが現状であ
る。
[発明の目的]
本発明は、上述の如き従来技術の問題点を解消せんとし
て提案されたもので、その目的は点検。
て提案されたもので、その目的は点検。
保守作業を容易にすると共に所貴据付スペースを最小に
することが出来る燃料電池発電装置を提供することにあ
る。
することが出来る燃料電池発電装置を提供することにあ
る。
[@明の概をコ
本発明の燃料電池発電装置は、燃料電池群と。
水素ガス、空気および冷却水等を発生、処理するガス処
f!!!装置群とを接続する複数本の配管を垂直状に配
列することにエリ、配管所要スペースを縮少し、よって
燃料電池発電装置全体の据付スペースを縮少するように
したものである。
f!!!装置群とを接続する複数本の配管を垂直状に配
列することにエリ、配管所要スペースを縮少し、よって
燃料電池発電装置全体の据付スペースを縮少するように
したものである。
さらに、本発明の燃料電池発電、製置に、r;料電池群
を、複数個の燃料電池小ユニットに分割し、各ユニット
内の燃料電池は前記配管に対口並行し直列に配設しユニ
ット相互間に最適スペースヲ確保し、保守点検作業量上
等の効果を得ることをはかったものである。
を、複数個の燃料電池小ユニットに分割し、各ユニット
内の燃料電池は前記配管に対口並行し直列に配設しユニ
ット相互間に最適スペースヲ確保し、保守点検作業量上
等の効果を得ることをはかったものである。
[発明の実施例]
本発明の一実施例を詔1図および@2図に基づいて、具
体的に説明する。なお第3図乃至粱5図の従来型と同一
の部材についてに、同一符号を付し説8A#:を省略す
る。
体的に説明する。なお第3図乃至粱5図の従来型と同一
の部材についてに、同一符号を付し説8A#:を省略す
る。
本実施例の燃料電池発電装痘ンゴ、水素ガス等の燃料ガ
ス、酸化剤としての空気さらにa冷却水等音発生あるい
は処理するガス処理装[詳と、燃料電池群が各種配管路
で接続され友ものである。
ス、酸化剤としての空気さらにa冷却水等音発生あるい
は処理するガス処理装[詳と、燃料電池群が各種配管路
で接続され友ものである。
第1図は、燃料電池群の一部と、燃料ガスとしての水素
ガスおるいに空気、さらには冷却水の供給、排出管の構
成を示す平面図であり、第2図はその正面図である。燃
料を池内は、タンクil内にセルスタックを収納したも
ので、複数列に並列配Ftきj、ている。し1示σこれ
ていないが、燃料電池内に供給あるいは、燃料電池々か
ら排出する。水素ガス等の燃料ガス、および空気、冷却
水を発生。
ガスおるいに空気、さらには冷却水の供給、排出管の構
成を示す平面図であり、第2図はその正面図である。燃
料を池内は、タンクil内にセルスタックを収納したも
ので、複数列に並列配Ftきj、ている。し1示σこれ
ていないが、燃料電池内に供給あるいは、燃料電池々か
ら排出する。水素ガス等の燃料ガス、および空気、冷却
水を発生。
処理するガス処理装置と複数個の燃料電池内との間を接
読する各配管類に、王を略解2”2と枝管路i3と接1
fc管ムにより構成てれている。該主管路i2および枝
管路群山にいずれも垂直1;配列されると共に枝管路2
3に、土管路i2に対しiれ角(ニバルプ肉を介して連
結されている。
読する各配管類に、王を略解2”2と枝管路i3と接1
fc管ムにより構成てれている。該主管路i2および枝
管路群山にいずれも垂直1;配列されると共に枝管路2
3に、土管路i2に対しiれ角(ニバルプ肉を介して連
結されている。
ネヲ数個の燃料嘗、池内は、前記垂直に配列され九孜宜
路詳i3の両面に近接し、枝管路#山と並行し配列され
ると共に、該枝管路群i3と、複数本の接b41.25
により連結されているに の様に構成されt本発明の燃料電池発を装置においては
、複数個の燃料電池Rと、燃料ガス。
路詳i3の両面に近接し、枝管路#山と並行し配列され
ると共に、該枝管路群i3と、複数本の接b41.25
により連結されているに の様に構成されt本発明の燃料電池発を装置においては
、複数個の燃料電池Rと、燃料ガス。
空気、冷却水等を発生あるいは処理するガス処理装ft
t群とを連結する/4種配管路群iz、内は垂直に配列
されていることエリ、配管路スペースを最小にすること
が出来ると共に、点検、保守作業用の通路には、前記配
管路群2゛2.i3がなく、潰検、・保守作業の安全の
確保と1作V住の改eをはかることが出来る。
t群とを連結する/4種配管路群iz、内は垂直に配列
されていることエリ、配管路スペースを最小にすること
が出来ると共に、点検、保守作業用の通路には、前記配
管路群2゛2.i3がなく、潰検、・保守作業の安全の
確保と1作V住の改eをはかることが出来る。
さらに図示の実施例の如く、各枝管路力に接続され几燃
料電池内の群を各ユニットとして管理することが出来る
ことが出来、管理v磁線化することが出来る。
料電池内の群を各ユニットとして管理することが出来る
ことが出来、管理v磁線化することが出来る。
1fc、燃料電池は、電極触媒、電極構造、寛称構底材
料あるいは負荷の大きさや、変動率1作動条件等により
寿命がある。寿命時間はまだ明硲にされていないが寿命
のき之燃料電池は交互に交換して発電プラント全体の停
止を未然に防ぐ手法が必要であるカニ、本実施例による
燃料′!8.池発宙装置。
料あるいは負荷の大きさや、変動率1作動条件等により
寿命がある。寿命時間はまだ明硲にされていないが寿命
のき之燃料電池は交互に交換して発電プラント全体の停
止を未然に防ぐ手法が必要であるカニ、本実施例による
燃料′!8.池発宙装置。
テハ、ユニット毎にパルプi4により主管路i2より分
離し点検、交換が可能でおり%ユニット毎に寿命到達時
期をずらす等の対策も可能となる。さらに燃料電池発電
プラント建設後の電力需女の増大に併なう増容量もユニ
ット単位で追加することにより可能となる。
離し点検、交換が可能でおり%ユニット毎に寿命到達時
期をずらす等の対策も可能となる。さらに燃料電池発電
プラント建設後の電力需女の増大に併なう増容量もユニ
ット単位で追加することにより可能となる。
[発明の効果]
以上説明の】ωす、本発明によれば1点検、保守作秋が
容易で、効率良く燃料電池を配置出来ると共に、配管路
スペースを最小にし、ひいては発電@曾全体の所要スペ
ースを大幅に縮小できる燃料電池発電@置を提供できる
。
容易で、効率良く燃料電池を配置出来ると共に、配管路
スペースを最小にし、ひいては発電@曾全体の所要スペ
ースを大幅に縮小できる燃料電池発電@置を提供できる
。
第11W+は本発明の燃料電池発!装置の一実施例を示
す平面図、第2)81はその正面図、第3図は燃料宵、
池の原理を示す断面図、第4図は燃料電池の基本構成を
示す斜視図、第5図(5)は燃料電池の概略構成をすす
平面図、第5図(B)はその縦断面図である。 N・・・N l) !池 9・・・セルスタック
10・・・マニホールド 2)・・・タンク22・・
・主管路群 23・・・枝管路群24・・・バル
ブ 2b・・・接続管代理人 弁理士 則 近
憲 佑(ほか1名)第′:L図 、22 第2図 第3図 第4図 第 5 図
す平面図、第2)81はその正面図、第3図は燃料宵、
池の原理を示す断面図、第4図は燃料電池の基本構成を
示す斜視図、第5図(5)は燃料電池の概略構成をすす
平面図、第5図(B)はその縦断面図である。 N・・・N l) !池 9・・・セルスタック
10・・・マニホールド 2)・・・タンク22・・
・主管路群 23・・・枝管路群24・・・バル
ブ 2b・・・接続管代理人 弁理士 則 近
憲 佑(ほか1名)第′:L図 、22 第2図 第3図 第4図 第 5 図
Claims (3)
- (1)単電池を複数層積層して成るセルスタックをタン
ク内に収納した、燃料電池を複数個併設した燃料電池群
と、燃料ガスおよび酸化剤としての空気あるいは冷却水
等を発生処理するガス処理装置群と、前記両群を接続し
燃料電池に燃料ガス、空気および冷却水等を供給、排出
する配管路により構成された燃料電池発電装置において
燃料ガス、空気あるいは冷却水等を供給、排出する複数
本の配管路を略垂直に配列支持したことを特徴とする燃
料電池発電装置。 - (2)燃料電池群とガス処理装置群とを接続し、燃料電
池に燃料ガス、空気および冷却水等を供給、排出する複
数本の配管路を略垂直に配列した配管群の両側面に燃料
電池が近接し、配列されている特許請求の範囲の第1項
記載の燃料電池発電装置。 - (3)燃料電池群とガス処理装置群を接続し、燃料電池
に燃料ガス、空気および冷却水等を供給、排出する配管
群において、主管路に対して枝管路を略直角に延長し燃
料電池を該枝管路に近接配列することにより、燃料電池
群が複数個のユニットに分割されている特許請求の範囲
の第1項記載の燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59221306A JPS61101967A (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59221306A JPS61101967A (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61101967A true JPS61101967A (ja) | 1986-05-20 |
Family
ID=16764723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59221306A Pending JPS61101967A (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61101967A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996020509A1 (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-04 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated external manifold assembly for an electrochemical fuel cell stack array |
-
1984
- 1984-10-23 JP JP59221306A patent/JPS61101967A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996020509A1 (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-04 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated external manifold assembly for an electrochemical fuel cell stack array |
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