JPS6127071A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS6127071A JPS6127071A JP59149942A JP14994284A JPS6127071A JP S6127071 A JPS6127071 A JP S6127071A JP 59149942 A JP59149942 A JP 59149942A JP 14994284 A JP14994284 A JP 14994284A JP S6127071 A JPS6127071 A JP S6127071A
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- JP
- Japan
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- gas
- fuel cell
- fuel
- opening
- reaction
- Prior art date
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- Pending
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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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- 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〕
この発明は燃料電池に関し、特にガス流路部に供給する
反応ガスの量の調節に関するものである０〔従来技術〕 第１図に従来のこの種の燃料電池の一例としてリン酸型
燃料電池を示す。図において、（１）は電解質マトリッ
クスを介在して対向する酸化剤および燃料電極を肩する
単電池とガス分離板とを交互に積層した積層体であり、
電極とガス分離板との間で両者の何れか一方の面に複数
の溝にて形成したガス流路部（２）が設けられている。
反応ガスの量の調節に関するものである０〔従来技術〕 第１図に従来のこの種の燃料電池の一例としてリン酸型
燃料電池を示す。図において、（１）は電解質マトリッ
クスを介在して対向する酸化剤および燃料電極を肩する
単電池とガス分離板とを交互に積層した積層体であり、
電極とガス分離板との間で両者の何れか一方の面に複数
の溝にて形成したガス流路部（２）が設けられている。
（３）は積層体（１）側面に配設された反応ガス供給、
排出用のマニホールドである。
排出用のマニホールドである。
次に動作について説明するＯ第１図に示すようなリン酸
型燃料電池において、燃料および酸化剤ガスとしてそれ
ぞれ例えば水素および酸素をマニホールド（３）を介し
てそれぞれのガス流路部（２）に供給した場合、燃料電
極においては水素が電子と水素イオンに分かれる。電子
は外部回路を酸化剤電極へ向かって流れて電流となり、
水素イオンは燃料電極に接する電解質マトリックスを通
って対向する酸化剤電極へ移動する０酸化剤電極におい
ては外部回路を流れて来た電子と酸素および電解質中の
水素イオンから水の生成され、反応が完結する。この時
、電子を外へ流そうとする起電力すなわち電圧と、単位
時間および単位面積機りに生成される電子の数すなわち
電流密度との間には、一般に第２図に示すような関係が
ある。なお、実際に外部に取り出される電力は、電圧、
電流密度および有効反応面積の積で表わされるが、従来
、燃料および酸化剤ガスはそれぞれのガス流路部（２）
に均一に流れるように構成されているので、有効反応面
積は常に一定である。
型燃料電池において、燃料および酸化剤ガスとしてそれ
ぞれ例えば水素および酸素をマニホールド（３）を介し
てそれぞれのガス流路部（２）に供給した場合、燃料電
極においては水素が電子と水素イオンに分かれる。電子
は外部回路を酸化剤電極へ向かって流れて電流となり、
水素イオンは燃料電極に接する電解質マトリックスを通
って対向する酸化剤電極へ移動する０酸化剤電極におい
ては外部回路を流れて来た電子と酸素および電解質中の
水素イオンから水の生成され、反応が完結する。この時
、電子を外へ流そうとする起電力すなわち電圧と、単位
時間および単位面積機りに生成される電子の数すなわち
電流密度との間には、一般に第２図に示すような関係が
ある。なお、実際に外部に取り出される電力は、電圧、
電流密度および有効反応面積の積で表わされるが、従来
、燃料および酸化剤ガスはそれぞれのガス流路部（２）
に均一に流れるように構成されているので、有効反応面
積は常に一定である。
従来の燃料電池は以上のように構成されており、有効電
池反応面積が固定されているため、外部の負荷電流が変
化すると電流密度も当然変化し、したがって第２図に示
すようなＩ −Ｖ特性に応じてセル電圧が変化してしま
う。また、単位面積当υの発熱量も変化するのでセルの
反応している部分の温度も変化してしまい、その結果冷
却系統の再調整を行なう必要があるなど多くの欠点を有
してい人０ 〔発明の概要〕 この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、ガス流路部に供給する反応ガスの
量を可変的に調節する調節手段を備えることにより、負
荷電流に応じて有効な電池反応が起こる電極面積ｔ−変
化させ、電流密度を一定に保てるよりな燃料電池を提供
することを目的としている。
池反応面積が固定されているため、外部の負荷電流が変
化すると電流密度も当然変化し、したがって第２図に示
すようなＩ −Ｖ特性に応じてセル電圧が変化してしま
う。また、単位面積当υの発熱量も変化するのでセルの
反応している部分の温度も変化してしまい、その結果冷
却系統の再調整を行なう必要があるなど多くの欠点を有
してい人０ 〔発明の概要〕 この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、ガス流路部に供給する反応ガスの
量を可変的に調節する調節手段を備えることにより、負
荷電流に応じて有効な電池反応が起こる電極面積ｔ−変
化させ、電流密度を一定に保てるよりな燃料電池を提供
することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第３
図はこの発明の一実施例による燃料電池を一部切欠いて
示す側面図、第４図は第３図に示す燃料電池の■−■線
方向の断面を模式的に示す説明図である。図において、
（３ａ）は燃料ガス供給用マニホールド、（３ｂ）は燃
料ガス排出用マニホールド、（３ｃ）は酸化剤ガス供給
用マニホールド、（３ｄ）は酸化剤カス排出用マニホー
ルド、（４）は積層体（１）側面におけるガス流路部の
開口部に設けられ、ガス流路部に供給する反応ガスの量
を可変的に調節する手段すなわち開閉扉、Ｃ４＆）は開
閉扉（４）を開閉する取手、（５）は中仕切りである。
図はこの発明の一実施例による燃料電池を一部切欠いて
示す側面図、第４図は第３図に示す燃料電池の■−■線
方向の断面を模式的に示す説明図である。図において、
（３ａ）は燃料ガス供給用マニホールド、（３ｂ）は燃
料ガス排出用マニホールド、（３ｃ）は酸化剤ガス供給
用マニホールド、（３ｄ）は酸化剤カス排出用マニホー
ルド、（４）は積層体（１）側面におけるガス流路部の
開口部に設けられ、ガス流路部に供給する反応ガスの量
を可変的に調節する手段すなわち開閉扉、Ｃ４＆）は開
閉扉（４）を開閉する取手、（５）は中仕切りである。
燃料ガス側、酸化剤ガス側共に積層体（１）側面におけ
るガス流路部の入口側開口部を中仕切り（５）によりこ
の例では６個に分割し、それぞれに開閉扉（４）を設け
ている。なお、矢印は反応ガスの流れる方向を示す。
るガス流路部の入口側開口部を中仕切り（５）によりこ
の例では６個に分割し、それぞれに開閉扉（４）を設け
ている。なお、矢印は反応ガスの流れる方向を示す。
次に動作について第４図に示す状態の場合を例として説
明する。
明する。
今、第４図に示すように、燃料側および酸化剤側の開閉
扉（４）をそれぞれ３ケ所ｒつ開き残りを閉じたとする
と、燃料ガスおよび酸化剤ガスの両方が供給されている
所は図中斜線を施した部分となり、これは全電極面積の
４分の１であるっまた、例えば全電極面積の２分の１で
有効な電池反応を行なわせたい場合は、燃料側または酸
化剤側の何ｎか一方の開閉扉（４）を全開とし、他方の
開閉扉（４）は第４図と同様に半分全開すれはよい。
扉（４）をそれぞれ３ケ所ｒつ開き残りを閉じたとする
と、燃料ガスおよび酸化剤ガスの両方が供給されている
所は図中斜線を施した部分となり、これは全電極面積の
４分の１であるっまた、例えば全電極面積の２分の１で
有効な電池反応を行なわせたい場合は、燃料側または酸
化剤側の何ｎか一方の開閉扉（４）を全開とし、他方の
開閉扉（４）は第４図と同様に半分全開すれはよい。
このように、燃料側および酸化剤側の開閉扉（４）を開
閉することにより、それぞれのガス流路部に供給する反
応ガスの量すなわち全電極面積のうち有効な電池反応を
行なわせることができる面積を可変的に調節することが
できる。この開閉操作を負荷電流の変化に応じて行なう
ことにより、有効な電池反応を行なう電極内での電流密
度はほぼ一定とすることができ、単位面積当りの発熱量
もほぼ一定にできるため、反応部分の温度をほぼ一定に
保つことができる。
閉することにより、それぞれのガス流路部に供給する反
応ガスの量すなわち全電極面積のうち有効な電池反応を
行なわせることができる面積を可変的に調節することが
できる。この開閉操作を負荷電流の変化に応じて行なう
ことにより、有効な電池反応を行なう電極内での電流密
度はほぼ一定とすることができ、単位面積当りの発熱量
もほぼ一定にできるため、反応部分の温度をほぼ一定に
保つことができる。
なお、上記実施例では開閉扉（４）によってガス流路部
（２）に供給する反応ガスの量を可変的に調節する場合
について説明したが、第５図に示すように反応ガス供給
用マニホールド（３）を複数個に分割し、それぞれのマ
ニホールド（３）に供給する反応ガスの量を調節しても
上記実施例と同様の効果が得られるＯ また、上記実施例では燃料および酸化剤ガス両方の量を
調節する場合について説明したが、どちらか一方の量の
みを調節してもよい。
（２）に供給する反応ガスの量を可変的に調節する場合
について説明したが、第５図に示すように反応ガス供給
用マニホールド（３）を複数個に分割し、それぞれのマ
ニホールド（３）に供給する反応ガスの量を調節しても
上記実施例と同様の効果が得られるＯ また、上記実施例では燃料および酸化剤ガス両方の量を
調節する場合について説明したが、どちらか一方の量の
みを調節してもよい。
以上のように、この発明によれば、ガス流路部に供給す
る反応ガスの量を可変的に調節する調節手段を備えたの
で、負荷電流に応じて有効な電池反応が起こる電極面積
を変化させ、電流密度を一定に保てるような燃料電池が
得られる効果がある。
る反応ガスの量を可変的に調節する調節手段を備えたの
で、負荷電流に応じて有効な電池反応が起こる電極面積
を変化させ、電流密度を一定に保てるような燃料電池が
得られる効果がある。
第１図は従来の燃料電池の一部切欠いて示す側面図、第
２図は一般的な燃料電池の電流密度と電圧の関係を示す
特性図、第３図はこの発明の一実施例による燃料電池を
一部切欠いて示す側面図、第４図は第３図に示す燃料電
池の■−■線方向の断面を模式的に示す説明図、第５図
はこの発明の他の実施例による燃料電池を示す側面図で
ある０図において、（１）は積層体、（２）はガス流路
部、（３）（３ａ） 、 （３ｂ） 、 （３ｃ） 、
（ａｄ） ？ｉマニホールド、（４）は開閉扉、（５
）は中仕切りである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
２図は一般的な燃料電池の電流密度と電圧の関係を示す
特性図、第３図はこの発明の一実施例による燃料電池を
一部切欠いて示す側面図、第４図は第３図に示す燃料電
池の■−■線方向の断面を模式的に示す説明図、第５図
はこの発明の他の実施例による燃料電池を示す側面図で
ある０図において、（１）は積層体、（２）はガス流路
部、（３）（３ａ） 、 （３ｂ） 、 （３ｃ） 、
（ａｄ） ？ｉマニホールド、（４）は開閉扉、（５
）は中仕切りである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
Claims (2)
- （１）電解質マトリックスを介在して対向する酸化剤電
極および燃料電極を有する単電池、ガス分離板、並びに
上記電極とガス分離板との間で両者の何れか一方の面に
複数の溝にて形成したガス流路部を備え、上記単電池と
ガス分離板を交互に積層体を構成し、上記積層体側面に
反応ガス供給、排出用のマニホールドを配設する燃料電
池において、上記ガス流路部に供給する反応ガスの量を
可変的に調節する調節手段を備えたことを特徴とする燃
料電池。 - （２）調節手段は、積層体側面におけるガス流路部の開
口部に設けた開閉扉であ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 |
|---|---|---|---|
| JP59149942A JPS6127071A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59149942A JPS6127071A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6127071A true JPS6127071A (ja) | 1986-02-06 |
Family
ID=15485937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59149942A Pending JPS6127071A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6127071A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999005739A1 (de) * | 1997-07-26 | 1999-02-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zum befüllen eines brennstoffzellenstacks |
| EP0971428A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| WO2002069427A2 (de) * | 2001-02-27 | 2002-09-06 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zum betrieb einer brennstoffzelle im minimal- oder teillastbereich |
-
1984
- 1984-07-17 JP JP59149942A patent/JPS6127071A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999005739A1 (de) * | 1997-07-26 | 1999-02-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zum befüllen eines brennstoffzellenstacks |
| US6534209B1 (en) | 1997-07-26 | 2003-03-18 | Volkswagen Ag | Method and device for filling a fuel cell stack |
| EP0971428A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| EP0971428A3 (en) * | 1998-07-08 | 2001-04-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| US6277511B1 (en) | 1998-07-08 | 2001-08-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| WO2002069427A2 (de) * | 2001-02-27 | 2002-09-06 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zum betrieb einer brennstoffzelle im minimal- oder teillastbereich |
| WO2002069427A3 (de) * | 2001-02-27 | 2003-10-02 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum betrieb einer brennstoffzelle im minimal- oder teillastbereich |
| US7220503B2 (en) | 2001-02-27 | 2007-05-22 | Daimlerchrysler Ag | Method for operating a fuel cell in the minimal-or partial-load region |
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