JPS61233978A - 空冷形燃料電池 - Google Patents

空冷形燃料電池

Info

Publication number
JPS61233978A
JPS61233978A JP60075575A JP7557585A JPS61233978A JP S61233978 A JPS61233978 A JP S61233978A JP 60075575 A JP60075575 A JP 60075575A JP 7557585 A JP7557585 A JP 7557585A JP S61233978 A JPS61233978 A JP S61233978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell stack
cooling
cooling gas
gas
supplied
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
Application number
JP60075575A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Izumikawa
泉川 則雄
Toshihiro Sugiyama
杉山 智弘
Takashi Ouchi
崇 大内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP60075575A priority Critical patent/JPS61233978A/ja
Publication of JPS61233978A publication Critical patent/JPS61233978A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、単電池とセパレータとを交互に積層してなる
セルスタックにて発生する熱を反応ガスと独立した冷却
ガスにより冷却する燃料電池に関する。
〔従来技術とその問題点〕
空冷形燃料電池として、いわゆるリプ付セパレータ方式
の単電池を積層してセルスタックを構成し、単電池に給
排される反応ガスの通路とは別個に、冷却ガスが給排す
る流路をセパレータに設け、燃料電池運転時の発生する
熱を反応ガスと独立した冷却ガスによ)冷却するものが
知られている。
以下図面を用いて従来技術について説明する@第3図は
リプ付セパレータ方式の単電池を積層してなるセルスタ
ックの部分断面図であシ、第4図は第3図の部分側面図
である。第3図、第4図において1は電解質、例えば夛
ん酸を担持した電解質層であシ、その両側に燃料電極2
と酸化剤電極3とを配している0そしてリプ付セパレー
タ4の一方の面には反応ガスとしての燃料ガスを給排す
るU字形の溝状の流路4&を設けて、その供給口と排出
口とをセルスタック10の側面Aに開口させている。ま
た他方の面には酸化剤ガスを給排するU字形の溝状の流
路4bを設けて燃料ガスの給排面と対向するセルスタッ
ク10の側面Bにその供給口と排気口とを開口させてい
る。そしてとのリプ付セパレータの燃料ガスと酸化剤ガ
スの流路4a、4bを、それぞれ燃料電極2と酸化剤電
極3に開口させてリプ付セパレータの単電池を構成し、
セルスタック10はこれらの単電池を積層して構成され
る。
また燃料電池の運転時に発生する熱を冷却する冷却ガス
の冷却通路5を、リプ付セパレータ4を二つ割シにして
溝を形成し、これらを合わせてトンネル状の冷却通路5
とし、その給排口を前記セルスタック10の対向する側
面A、Bとは異なる他の対向する側面CとDとに開口さ
せている@上記のようなセルスタックはその両端面にそ
れぞれ導電板と絶縁板を配し、さらにその外側にそれぞ
れ締付板を配して締付スタッド等により締付けられてお
シ、さらにセルスタックの側面には反応ガスの給排用の
マニホールドと冷却空気の給排用マニホールドとを設け
て、セルスタックに反応ガスと冷却ガスとをそれぞれ給
排できるようにしている。
したがって、反応ガスの給排により、燃料電池はセルス
タック内の単電池で電気化学反応をして電気を発生する
が、電気エネルギーに変換しないエネルギーは熱となっ
て発生するので、電池に冷却ガスを供給して電池の運転
温度を保持する必要がある。
特K、反応ガスとしての酸化剤ガスを空気とし、燃料ガ
スとしてメタノール改質ガスを用いるシん酸形燃料電池
では改質ガスに含まれる1チ程度のCOガス濃度により
、電池の温度が140℃程度以下になるξ白金触媒の被
毒が起こシ、電池特性が著しく低下するという問題があ
る0また逆に、電池の温度が高くなるとシール材の劣化
や損傷が生じたシ、さらに白金触媒の微粒子の再凝集が
起こシミ池の特性が低下する虞れがある。したがってこ
れらの不都合を避けるため、通常電池の平均温度は19
0℃程度で運転する必要があり、また電池面内、および
積層方向にわたってできるだけ温度勾配を小さくするこ
とが肝要である0このため従来の空冷形の燃料電池では
、冷却空気の一部をリターンさせて新鮮な外気と混合す
ることによル、冷却空気の電池への入口空気温度を上昇
させて冷却空気の入口と出口温度との差を小さくする方
式がとられている。
このような方式をとった燃料電池は、例えば雑誌、エネ
ルギー(1983−7)の第30〜33頁で知られてい
る。
しかしながら上記のような方式では、冷却空気を循還す
るための空気ダクトが必要となるので、寸法の制約が厳
しい車輌搭載用として小形化を図る上で障害となる。さ
らにセルスタックの両端面に配された締付板からの熱放
散により積層中央部に比べ両端部の温度が低くなる傾向
があシ、積層方向の温度勾配が大きくなるという欠点が
あった。
〔発明の目的〕
本発明は、前述のような点に鑑み、簡単な構造によりミ
池面内および積層方向での温度勾配を小さくすることの
できる空冷形燃料電池を提供することを目的とする◇ 〔発明の要旨〕 上記の目的は、本発明によれば単電池とセパレータとを
交互に積層してなるセルスタックの一側面からセパレー
タの冷却通路(て反応ガスと独立した冷却ガスを供給す
るとともに、セルスタックの他の側面から冷却通路を通
過した冷却ガスを排出する空冷形燃料電池において、セ
ルスタックより排出された冷却ガスを、セルスタックの
端面全域に沿う通路を介して、セルスタックに供給され
る冷却ガスに混合することにより達成される。
〔発明の実施例〕
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明するC第1図は
本発明の実施例による空冷形燃料電池の構造装部の断面
図であシ、第2図は第1図のX−X断面図である。なお
第1図および第2図において第3図、第4図の従来例と
同一部品には同じ符号を付している。
第1図、第2図においてセルスタック10は従来技術の
項で説明したリプ付セパレータ方式の単作用は従来技術
のものと同じであるので説明を省略する。本実施例では
セルフタンクlOの上下の両端面に集電板17と絶縁板
18とを配し、上部および下部締付板30.31により
セルスタックを締付スタッド24にょシ皿ばね25を介
してナツト26により締付けている。
締付板30.31には第2図に示すようにコ字形のフレ
ーム25aを設け、この凹部に皿ばね25を収納してナ
ツト26によりセルスタック10を締め付けることによ
り、燃料電池本体をコンパクトにする工夫がなされてい
る。
締付板30.31には、セパレータに設けられた冷却通
路と同一方向に貫通ずるリターン用冷却通路30a、3
1aを設け、セルスタック10から排出された冷却ガス
がスタックlOの端面全域に流れるよう′にしている。
また、冷却M通路30a、31a(Kはリプ30b、3
1bを設け、給付板の補強を行なっている。
締付スタッド24はセルスタック10の対向する側面に
臨んで設けられ、締付スタッド24に螺合するナツト2
6は締付板30の上壁30c 、下壁30dと締付板3
1の上壁31cと下壁31dに交互に設けられている。
また、締付スタッドが締付板の壁を貫通する個所には、
軸シールを設けて冷却ガスの圧力境界となる貫通部から
の冷却ガスの洩れを防止している。
反応ガスとしての燃料ガスの給排マニホールド40と酸
化剤ガスの給排マニホールド41を形成するそれぞれの
給排マニホールド蓋40a、41aは、セルスタック1
0の反応ガスが給排する側面と並んで配された締付板3
0.31の側面と、シール材42を介して図示しない締
結手段により取付けら冷却9aのマニホールドは第1図
に示すように、締付板30の下壁30dと締付板31の
上壁31cとがセルスタック10から突出する部分を囲
んで、カバー板32a、33aによりそれぞれ冷却ガス
の供給マニホールド32.排出マニホールド33として
形成されている◇供給マニホールド33のカバー板32
mには開口32bを設け、送風機34の送気口に接続さ
せている◎ま九排出マニホールド33 −のカバー板3
3aには出口通路36を、設け、冷却ガス量を調節する
ダンパ36aを設けている0なお排出、二ホールド33
には、流量を調節する開口39aを設けた絞シ板39を
マニホールド33内を横断して設けている。供給マニホ
ールド32に冷却ガスヲ供給する入口マニホールド37
は、締付板30.31の上壁30cと下壁31dとに接
続して送風機34を収納し、かつ供給マニホールド32
を包むように形成されている。そして入口マニホールド
37に入口通路37bを設け、送風機34が吸気する外
気の量を調節できるダンパ38を入口通路37b内に設
けている。
上記のような構造により燃料電池の運転時、燃料ガスと
酸化剤ガスとのマニホールドからそれぞれの反応ガスが
セルスタックに給排されて電気化学反応により集電板1
7から電気が取出されるが、発生する熱は送風機34を
駆動して常温の外気をセルスタック10に送気して冷却
される。つぎに第1図に基づいてこの冷却ガスの流れに
ついて説明する。
送風機34の駆動により常温の外気は、入口通路37b
からダンパ38により流量が調節されて送風機34の吸
入口34mに吸入される。吸入された冷却ガスは、冷却
ガスの供給マニホールド32内に開口32bを通って流
れ、セルスタック10の冷却通路5を通流してセルスタ
ックにて発生する熱を冷却しながら(自らは温度上昇し
て)排出マニホールド33に排出される。この排出され
る高温の冷却ガスの一部は、絞シ板39の開口39aを
通ってダンパ36によ勺流量が調節されて外部に排出さ
れる。しかし残)の高温の冷却ガスは、締付  ゛板3
0,311C貫通して設けられたリターン用の冷却通路
30a、31aを流れ、セルスタック10の端面全域に
沿って入口マニホールド37に流入し、入口通路37b
から取入れられる常温の空気と混合されて送風機34の
吸入口34aに吸入され、前述のようにセルスタック1
0に再び供給される。
したがって入口マニホールドに吸入される常温の冷却ガ
スは、前記高温の冷却ガスと入口マニホールドにて混合
され、比較的高い温度となって供給マニホールドを介し
てセルスタック内に通流することになる。このためセル
スタックに供給される冷却ガスと、発生する熱を冷却し
て排出される冷却ガスとの温度差は小さくなシ、電池面
内温度の温度勾配は小さくなる。
また、セルスタックの両端面に設けられた締付板内の冷
却通路を、外気よ多温度の高くなった冷却ガスが流れる
ので、締付板からの熱放散が抑制され、セルスタックの
両端部の電池温度は中央部のそれに近くなシ、セルスタ
ックの積層方向の温度勾配も小さくなる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によればセルス
タックの端面全域に沿う冷却通路を設けて、セルスタッ
クから、排出する高温の冷却空気の一部をこの冷却会気
通路を経て、セルスタックへ供給される冷却ガスと混合
することにより、セルスタックへ供給される冷却ガスの
温度を上昇させ、セルスタックから排出する冷却ガスの
温度との差を小さくしているので、電池面内の温度勾配
が小さくさせるとともに、従来のようにダクトを使用し
ないので燃料電池の発電装置全体を小型にすることがで
きる。また、セルスタックの端部に配された締付板の端
面全域を外気の温度より高い冷却ガスが流れるので、締
付板からの熱放散が抑制され、セルスタックの積層方向
に対し両端部と中央部との温度差が小さくなるという効
果もある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例による空冷形燃料電池の構造要
部の断面図、第2図は第1図のX−X断面図、第3図は
リブ付セパレータ方式の単電池からなるセルスタックの
部分断面図、第4図は第3図の部分側面図である。 lO:セ、TI/スタック、30.31 :締付板、3
0a。 31b:!jターン用冷却通路、34:送風機。 第2図 第3図       第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単電池とセパレータとを交互に積層してなるセルスタッ
    クの一側面から前記セパレータの冷却通路に反応ガスと
    独立した冷却ガスを供給するとともに、セルスタックの
    他の側面から当該冷却通路を通過した冷却ガスを排出す
    る空冷形燃料電池において、前記セルスタックより排出
    された冷却ガスを当該スタックの端面全域に沿う通路を
    介して、当該スタックに供給される冷却ガスに混合する
    ことを特徴とする空冷形燃料電池。
JP60075575A 1985-04-10 1985-04-10 空冷形燃料電池 Pending JPS61233978A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60075575A JPS61233978A (ja) 1985-04-10 1985-04-10 空冷形燃料電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60075575A JPS61233978A (ja) 1985-04-10 1985-04-10 空冷形燃料電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61233978A true JPS61233978A (ja) 1986-10-18

Family

ID=13580122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60075575A Pending JPS61233978A (ja) 1985-04-10 1985-04-10 空冷形燃料電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61233978A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0639867A1 (de) * 1993-08-14 1995-02-22 VARTA Batterie Aktiengesellschaft Akkumulatorenbatterie
WO1997015090A2 (en) * 1995-10-18 1997-04-24 Aer Energy Resources, Inc. Diffusion controlled air vent and recirculation air manager for a metal-air battery
WO2000054357A1 (en) * 1999-03-08 2000-09-14 International Fuel Cells, Llc Method and apparatus for improved delivery of input reactants to a fuel cell assembly
WO2002093673A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-21 Cellex Power Products, Inc. Fuel cell thermal management system and method
JP2003217621A (ja) * 2002-01-28 2003-07-31 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
WO2002075833A3 (de) * 2001-03-17 2003-10-09 Bayerische Motoren Werke Ag Brennstoffzelle mit integriertem wärmetauscher
EP1498971A2 (en) * 2003-07-14 2005-01-19 Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. Cooling of air-cooled fuel cell system
JP2005085573A (ja) * 2003-09-08 2005-03-31 Toyota Motor Corp 燃料電池

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0639867A1 (de) * 1993-08-14 1995-02-22 VARTA Batterie Aktiengesellschaft Akkumulatorenbatterie
WO1997015090A2 (en) * 1995-10-18 1997-04-24 Aer Energy Resources, Inc. Diffusion controlled air vent and recirculation air manager for a metal-air battery
WO1997015090A3 (en) * 1995-10-18 1997-11-20 Aer Energy Resources Inc Diffusion controlled air vent and recirculation air manager for a metal-air battery
WO2000054357A1 (en) * 1999-03-08 2000-09-14 International Fuel Cells, Llc Method and apparatus for improved delivery of input reactants to a fuel cell assembly
US6497971B1 (en) 1999-03-08 2002-12-24 Utc Fuel Cells, Llc Method and apparatus for improved delivery of input reactants to a fuel cell assembly
US7226682B2 (en) 2001-03-17 2007-06-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fuel cell with integrated heat exchanger
WO2002075833A3 (de) * 2001-03-17 2003-10-09 Bayerische Motoren Werke Ag Brennstoffzelle mit integriertem wärmetauscher
WO2002093673A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-21 Cellex Power Products, Inc. Fuel cell thermal management system and method
US6649290B2 (en) 2001-05-11 2003-11-18 Cellex Power Products, Inc. Fuel cell thermal management system and method
JP2003217621A (ja) * 2002-01-28 2003-07-31 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4700886B2 (ja) * 2002-01-28 2011-06-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
EP1498971A3 (en) * 2003-07-14 2007-01-03 Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. Cooling of air-cooled fuel cell system
EP1498971A2 (en) * 2003-07-14 2005-01-19 Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. Cooling of air-cooled fuel cell system
JP2005085573A (ja) * 2003-09-08 2005-03-31 Toyota Motor Corp 燃料電池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6180273B1 (en) Fuel cell with cooling medium circulation arrangement and method
US5230966A (en) Coolant flow field plate for electrochemical fuel cells
US7531266B2 (en) Fuel cell
WO2010026844A1 (ja) 燃料電池システム
US7399548B2 (en) Fuel cell stack
JP2003203669A (ja) 燃料電池スタック
JPH0238377Y2 (ja)
JPH10308229A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP2001307753A (ja) 固体高分子型燃料電池
JPS61233978A (ja) 空冷形燃料電池
JP4839565B2 (ja) 燃料電池システム
JPH097624A (ja) 固体電解質型燃料電池
US20020055031A1 (en) Fuel cell
JPS6160548B2 (ja)
JP4684585B2 (ja) 燃料電池スタック
JP3258378B2 (ja) 燃料電池
JPH1167258A (ja) 燃料電池
JP3736475B2 (ja) 燃料電池
JPH07122280A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JPS61185871A (ja) 空冷型燃料電池
JP4590184B2 (ja) 電池スタックアッセンブリに一体化された空調補助方式の水回収装置
JPH09120833A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP3342243B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP2865025B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池
JPH0650639B2 (ja) 燃料電池