JPS62237678A - 積層電池のマニホ−ルド構造 - Google Patents
積層電池のマニホ−ルド構造Info
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- JPS62237678A JPS62237678A JP61078109A JP7810986A JPS62237678A JP S62237678 A JPS62237678 A JP S62237678A JP 61078109 A JP61078109 A JP 61078109A JP 7810986 A JP7810986 A JP 7810986A JP S62237678 A JPS62237678 A JP S62237678A
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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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- 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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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は燃料電池に係り、特に、積層された各セルへの
流量配分の最適化を図るのに好適なマニホールド構造に
関Ｔる。
流量配分の最適化を図るのに好適なマニホールド構造に
関Ｔる。
電池の積層数が増大すると、燃料、あるいは、酸化剤の
供給口に近いセルと離れたセルでは流量に差違が生じ、
ひいては、各セルの電圧が大きく異なることになり、性
能上好ましくない。
供給口に近いセルと離れたセルでは流量に差違が生じ、
ひいては、各セルの電圧が大きく異なることになり、性
能上好ましくない。
このため、従来の電池では特開昭５８−５９７８号や特
開昭５８−１６９７７８号公報に記載のように、Ｒｔに
差違が生じる原因であるマニホールド内の圧力差分でき
るだけなくするように、マニホールドを仕切板で複数の
室に区分し、各室へ独立してガスを同じく複数のガス供
給配ｖＶｃよジ供給することにエフ各室内での圧力差を
小さくすることにニジ、各セルへガスを均等に供給して
いた。
開昭５８−１６９７７８号公報に記載のように、Ｒｔに
差違が生じる原因であるマニホールド内の圧力差分でき
るだけなくするように、マニホールドを仕切板で複数の
室に区分し、各室へ独立してガスを同じく複数のガス供
給配ｖＶｃよジ供給することにエフ各室内での圧力差を
小さくすることにニジ、各セルへガスを均等に供給して
いた。
しかし、各室内分完全に仕切ることの技術的な困無さ、
また、積層数が多くなるほどマニホールド内で仕切られ
る室の数は増し、また、そａＫ伴いガス供給配管も増加
し、構造上、非常に複雑ＶＣなる点やコンパクト性に関
しては言及していなかったＯ 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術はマニホールド内の圧力差を出来るたけ減
らすことを目的にしているため、高檀Ｉ−化になるほど
マニホールド内の分配室やそれに伴う供給配管が増え、
また各室を完全に仕切るため。
また、積層数が多くなるほどマニホールド内で仕切られ
る室の数は増し、また、そａＫ伴いガス供給配管も増加
し、構造上、非常に複雑ＶＣなる点やコンパクト性に関
しては言及していなかったＯ 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術はマニホールド内の圧力差を出来るたけ減
らすことを目的にしているため、高檀Ｉ−化になるほど
マニホールド内の分配室やそれに伴う供給配管が増え、
また各室を完全に仕切るため。
構造が非常に複雑になる点が改良されておらず。
さらには、マニホールド形式は外部マニホールドには適
用できても、内部マニホールドには適用が困難であると
いうことや、電池のコンパクト化が擢かしい点、さらに
は、各室？完全に仕切るシール方法の技術的な問題が残
る。
用できても、内部マニホールドには適用が困難であると
いうことや、電池のコンパクト化が擢かしい点、さらに
は、各室？完全に仕切るシール方法の技術的な問題が残
る。
本発明の目的は、構造が比較的単純でコンパクト化が図
れ、しかも、内部、外部マニホールド方式にも適用でき
る各セルへの流量均等分配可能なマニホールドａｔ造を
提供Ｔることにある。
れ、しかも、内部、外部マニホールド方式にも適用でき
る各セルへの流量均等分配可能なマニホールドａｔ造を
提供Ｔることにある。
上記目的は、マニホールド内の圧力差をなくす方式では
なく、マニホールドから各セパレータに設けられたガス
流路の入口部に、その入口流路断面積を、積層電池の各
セルの位置によって変えるため、絞り板、あるい框、多
孔板を設けることにエフ連成される、 〔作用」 セパレータ流路の人口部に設けに絞り板はその位置、１
鴫を変えることにより流路入口の開口部の面積を変える
ｗ）＠をＴる。また、多孔板の単位面積当りの孔の数や
孔の径を変えることにより、やはり、入口部のＲＮＩ？
ｉｏ積を変λる拗きをＴる。
なく、マニホールドから各セパレータに設けられたガス
流路の入口部に、その入口流路断面積を、積層電池の各
セルの位置によって変えるため、絞り板、あるい框、多
孔板を設けることにエフ連成される、 〔作用」 セパレータ流路の人口部に設けに絞り板はその位置、１
鴫を変えることにより流路入口の開口部の面積を変える
ｗ）＠をＴる。また、多孔板の単位面積当りの孔の数や
孔の径を変えることにより、やはり、入口部のＲＮＩ？
ｉｏ積を変λる拗きをＴる。
絞Ｖ孜、多孔板を設けて、燃料、酸化剤の供給口に近い
セルでのセパレータ流路入口はその流路面積を小ざくし
、洪１ｒイロから離れるに従い１人口流路面槓を徐々に
大きくすることが可能となる。その帖米、供給口に近い
セルは流路抵抗が増し、逆に、遠いセルでは流路抵抗が
小ざくなるため、供給口ＶＣ近いセルは流入しにくくな
り、逆に遠いセルは流入し易くなる。これがマニホール
ド内の圧力浸か原因となっているマニホールド供給口か
ら遠いセルＰよど流量が少なくなるという傾向を相殺ざ
ぜることＶＣなり、各セルへの流量を均等分配すること
かできる。
セルでのセパレータ流路入口はその流路面積を小ざくし
、洪１ｒイロから離れるに従い１人口流路面槓を徐々に
大きくすることが可能となる。その帖米、供給口に近い
セルは流路抵抗が増し、逆に、遠いセルでは流路抵抗が
小ざくなるため、供給口ＶＣ近いセルは流入しにくくな
り、逆に遠いセルは流入し易くなる。これがマニホール
ド内の圧力浸か原因となっているマニホールド供給口か
ら遠いセルＰよど流量が少なくなるという傾向を相殺ざ
ぜることＶＣなり、各セルへの流量を均等分配すること
かできる。
以下１本発明の一実施例を第１図ないし第３商によＶ説
明Ｔる。第１図は外部マニホールド型燃料電池積層構造
の縦断面図を示す。第２図、第３図にその中のマニホー
ルド部の矢視１くであり、それぞｎ％積ノ曽セル側、マ
ニホールド（ｊｉｌ＋から観り図である。積層セルＩＴ
／ｃ反応ガス分供ｆａＴるための外部マニホールド２が
外郭３ＶｃよＶ構成きれている。マニホールド外ｎ３は
４１池上下端板８．９及び、積層セル１の端部１４とク
ール材５分介して密層してガスの大気へのリークを防止
している。
明Ｔる。第１図は外部マニホールド型燃料電池積層構造
の縦断面図を示す。第２図、第３図にその中のマニホー
ルド部の矢視１くであり、それぞｎ％積ノ曽セル側、マ
ニホールド（ｊｉｌ＋から観り図である。積層セルＩＴ
／ｃ反応ガス分供ｆａＴるための外部マニホールド２が
外郭３ＶｃよＶ構成きれている。マニホールド外ｎ３は
４１池上下端板８．９及び、積層セル１の端部１４とク
ール材５分介して密層してガスの大気へのリークを防止
している。
７−ル材５とマニホールド外郭３の間に多孔板６が設置
され、ガス供給口４を通ってマニホールド２に入った反
応カス２０はＴべてこの多孔板６を１出過して＆層セル
１に流入する。なお多孔板６は／−ル５を介して積増セ
ルｌとの間にｍ取これる仝闇７により積層セルｌと接触
しない。そして、ガス供給口４Ｖｃ近い下面部６−ａは
、孔１２の串位ｒｆｉ槓あた９の数か、ガス供給口４か
ら遠い上鋪部６−ｂの孔１２の単位面積あたりの数より
少ないように作製されている。すなわち、この単位面積
あ７１：９の孔数に多孔版の下面から上面に向かって徐
々に増えるように作製されている。なお、孔１２を通っ
て積層セル１に入る流量が均４になるよう、この多孔板
面の単位面積あたりの孔数の分布は予め定められている
。この結果、積層セル１の上部セル１１−ｂと下部セル
ｌｌａに流入する反応ガスＲ，量はある範囲内で均等に
配分される。
され、ガス供給口４を通ってマニホールド２に入った反
応カス２０はＴべてこの多孔板６を１出過して＆層セル
１に流入する。なお多孔板６は／−ル５を介して積増セ
ルｌとの間にｍ取これる仝闇７により積層セルｌと接触
しない。そして、ガス供給口４Ｖｃ近い下面部６−ａは
、孔１２の串位ｒｆｉ槓あた９の数か、ガス供給口４か
ら遠い上鋪部６−ｂの孔１２の単位面積あたりの数より
少ないように作製されている。すなわち、この単位面積
あ７１：９の孔数に多孔版の下面から上面に向かって徐
々に増えるように作製されている。なお、孔１２を通っ
て積層セル１に入る流量が均４になるよう、この多孔板
面の単位面積あたりの孔数の分布は予め定められている
。この結果、積層セル１の上部セル１１−ｂと下部セル
ｌｌａに流入する反応ガスＲ，量はある範囲内で均等に
配分される。
この工うに１本発明の央２ｉｌｌｌｉ列によれば、多孔
板を一枚外部マニホールドに膜材するたけでよく、構造
も闇単である。さらに、単にガスを各セルに均等配分で
きるだけでなく、何らかの理由で各セル間、あるいは、
（ロ）−セル内に任意の流量分布を生じさせる場合にも
、この多孔板面の孔分布を目在に構成Ｔることにエフ可
能となる。また、多孔板の材貞が４８鍼注があり、しか
も、ンール材として適材なものであｆｌば７−ル材５を
兼ねることもできて、構造が、！：り単純なものとなる
。
板を一枚外部マニホールドに膜材するたけでよく、構造
も闇単である。さらに、単にガスを各セルに均等配分で
きるだけでなく、何らかの理由で各セル間、あるいは、
（ロ）−セル内に任意の流量分布を生じさせる場合にも
、この多孔板面の孔分布を目在に構成Ｔることにエフ可
能となる。また、多孔板の材貞が４８鍼注があり、しか
も、ンール材として適材なものであｆｌば７−ル材５を
兼ねることもできて、構造が、！：り単純なものとなる
。
第４図に他の実施例を示す。多孔板６において多孔＆面
内の場所により孔径の小書な孔１３−ａや孔径の大きな
孔１３−ｂを適宜に配ｒ！ＩｔＴることｖｃよつ１本実
施例σ）第１図と同様の効果が得られる。
内の場所により孔径の小書な孔１３−ａや孔径の大きな
孔１３−ｂを適宜に配ｒ！ＩｔＴることｖｃよつ１本実
施例σ）第１図と同様の効果が得られる。
第５因、第６図は第二の実施例を説明するもので、セル
のガス入口側の断面−を示す。内部マニホールド、外部
マニホールドを問わス、マニホールド２内の反応ガス２
０はセパレータ１５−ａ。
のガス入口側の断面−を示す。内部マニホールド、外部
マニホールドを問わス、マニホールド２内の反応ガス２
０はセパレータ１５−ａ。
１５−ｂＫ設けられたガス流路１６．１７を反応ガス２
１となって流れる。反応ガス２０は下から流れてくるが
、ＩＩｋ上位に位１ｔＴるセパレータ１５−ｂげ従来と
同じ構造であるのに対し、ｔｗ上下位イ装置するセパレ
ータ１５−ａＫは、そのガス流路入口部１９に絞り叛１
８がセパレータ入口端面３２全域にわ；り投雪すれてい
る。この絞り板１８により、入口開口部の面、噴は最上
位のセパレータ１５−ｂに比べて小さくなっている。な
お。
１となって流れる。反応ガス２０は下から流れてくるが
、ＩＩｋ上位に位１ｔＴるセパレータ１５−ｂげ従来と
同じ構造であるのに対し、ｔｗ上下位イ装置するセパレ
ータ１５−ａＫは、そのガス流路入口部１９に絞り叛１
８がセパレータ入口端面３２全域にわ；り投雪すれてい
る。この絞り板１８により、入口開口部の面、噴は最上
位のセパレータ１５−ｂに比べて小さくなっている。な
お。
最下位のセパレータ１５−ａかう最上位ノセハレータ１
５−ｂＫ向かつて絞り板１８を上方向にすらてことによ
り、開口部１９０面積を徐々に太きくする。本実施例の
効果は、マニホールドの方式。
５−ｂＫ向かつて絞り板１８を上方向にすらてことによ
り、開口部１９０面積を徐々に太きくする。本実施例の
効果は、マニホールドの方式。
ｆｌ造に関係なく適用できる。
第７１、第８肉は第三の実施例を示すもので。
第二の実施例の絞り板１８の代わりに、多孔８１６をセ
ハレータ端面３２の全域にわたって設置している。各セ
パノー夕ごとに設けられたこの多孔版６０面に配置され
る孔は孔数や孔径を各セパレータの位＃によジ第１陶な
いし第４図に示した実施例と同様な分布になるように構
成する。
ハレータ端面３２の全域にわたって設置している。各セ
パノー夕ごとに設けられたこの多孔版６０面に配置され
る孔は孔数や孔径を各セパレータの位＃によジ第１陶な
いし第４図に示した実施例と同様な分布になるように構
成する。
第四の実施例を第９図ないし第１ＩＡにエフ説明する。
第９図は内部マニホールド型墳ｍ宵池の外観図を示す、
積層セル１円に内部マニホールド２が三列配置されてい
る。ｆＲ層セルの上下には給排気管１０につながるガス
ヘッダ３３．３４が設けられ、ここから反応カス２０は
内部マニホールド２を通って各セルにガスが供給される
。第１０□□□に内部マニホールド？示すもので、第１
１図は内部マニホールド部の積重面図を示す。内向によ
り本実施例を釈明する。セパレータ１５．１！解質板３
１によって構成される内部マニホールド２の内部に多孔
板６と絶縁材４１で周囲が構成これ、内部か中空でガス
通路を形成する薄肉中空長方形材５０が挿入されている
。薄肉中空長方形材の周囲の絶縁材４１．４２はセパレ
ータ１５と空間部７を形成する役割を果たしており、こ
れにより。
積層セル１円に内部マニホールド２が三列配置されてい
る。ｆＲ層セルの上下には給排気管１０につながるガス
ヘッダ３３．３４が設けられ、ここから反応カス２０は
内部マニホールド２を通って各セルにガスが供給される
。第１０□□□に内部マニホールド？示すもので、第１
１図は内部マニホールド部の積重面図を示す。内向によ
り本実施例を釈明する。セパレータ１５．１！解質板３
１によって構成される内部マニホールド２の内部に多孔
板６と絶縁材４１で周囲が構成これ、内部か中空でガス
通路を形成する薄肉中空長方形材５０が挿入されている
。薄肉中空長方形材の周囲の絶縁材４１．４２はセパレ
ータ１５と空間部７を形成する役割を果たしており、こ
れにより。
多孔版６とセパレータ１５との接触を防止している。ガ
スヘッダ３４から薄肉中空長方形材５０の内部通路を通
る反応ガス２０け、多孔板のガス流路に面した多孔板面
６−０から孔１２を通９、仝＋ＩＪｊ＠７２通０流路１
６に通入流路１６孔板面ｆｉ（ＨＣ配（介される孔は孔
数や孔径を各セパレータの住僧にエフ、＠１図ないし第
４図に示す実施ｆＩｌと同様な分布になるよう構成する
。本実施例によれば、第二および第三の実施例に比べて
高積層化に対して電池製作工程上有利となる。
スヘッダ３４から薄肉中空長方形材５０の内部通路を通
る反応ガス２０け、多孔板のガス流路に面した多孔板面
６−０から孔１２を通９、仝＋ＩＪｊ＠７２通０流路１
６に通入流路１６孔板面ｆｉ（ＨＣ配（介される孔は孔
数や孔径を各セパレータの住僧にエフ、＠１図ないし第
４図に示す実施ｆＩｌと同様な分布になるよう構成する
。本実施例によれば、第二および第三の実施例に比べて
高積層化に対して電池製作工程上有利となる。
本光明によれば、低コストで各セルへの流量均等配分が
行なえる。さらには小答な構造上の変化で流量均等配分
の効果が大きく、高積層化に対してもマニホールド内の
流路面積を大きくする必要がなく、電池のコンパクト化
が図れる。
行なえる。さらには小答な構造上の変化で流量均等配分
の効果が大きく、高積層化に対してもマニホールド内の
流路面積を大きくする必要がなく、電池のコンパクト化
が図れる。
第１肉は本発明の一実施例の外部マニホールド型積層セ
ル構造の縦断面面％第２図、第３図はマニホールド矢視
図、第４図ないし第８因は他の実施例の積層セル構造の
一部の縦断面図、第９図は他の実施例４の内部マニホー
ルド型積層セル構造の正面図、第１０図は第９図の内部
マニホールドの矢視図、第１１図は第１０図の縦断面図
である。 ￥ １０ １０・；：已 第３の 乙−ｂ・・・ ・ｌ Ｌ部 ＋２ −−・ぞｌ−１シ 京４目 ＋３− ｂ −ｍ−〜 ＬヤＰｉ！んげし芋ｇ圓 ネ７ 図 １５−一−セ八’Ｌ−タ
ル構造の縦断面面％第２図、第３図はマニホールド矢視
図、第４図ないし第８因は他の実施例の積層セル構造の
一部の縦断面図、第９図は他の実施例４の内部マニホー
ルド型積層セル構造の正面図、第１０図は第９図の内部
マニホールドの矢視図、第１１図は第１０図の縦断面図
である。 ￥ １０ １０・；：已 第３の 乙−ｂ・・・ ・ｌ Ｌ部 ＋２ −−・ぞｌ−１シ 京４目 ＋３− ｂ −ｍ−〜 ＬヤＰｉ！んげし芋ｇ圓 ネ７ 図 １５−一−セ八’Ｌ−タ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電解質板とそれを両側からはさむアノード電極、カ
ソード電極、さらにその電極の外側に燃料、酸化剤を流
す流路を構成し、前記燃料と前記酸化剤との混合を防止
するセパレータから構成され、前記セパレータに前記燃
料、前記酸化剤の分配用のマニホールドが設けられてい
る燃料電池において、 前記流路の入口部近傍で、各セルの総流路断面積をセル
の位置によって変化させたことを特徴とする積層電池の
マニホールド構造。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記総流路断面積の変化は、直接、前記流路の入口部の
開口面積を変化させるだけでなく、前記流路入口部より
さらに前記マニホールド側で、適当な開口部をもつ部材
を流路入口上流側に設置することにより、直接、前記流
路入口部の開口面積変化に準する機能をもたせたことを
特徴とする積層電池のマニホールド構造。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記マニホールドに設けた前記燃料、前記酸化剤の供給
口からセルが遠ざかるに従い、徐々に前記流路入口部近
傍の流路面積が広くなるようにしたことを特徴とする積
層電池のマニホールド構造。 ４、特許請求の範囲第２項において、 直接、前記流路入口開口面積を変化させるために前記流
路入口部に開口部の任意の面積だけを閉塞させることが
可能な部材を取付けたことを特徴とする積層電池のマニ
ホールド構造。 ５、特許請求の範囲第２項において、 前記開口部をもつ部材として多孔板を含めていることを
特徴とする積層電池のマニホールド構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61078109A JPH0752652B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 積層電池のマニホ−ルド構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61078109A JPH0752652B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 積層電池のマニホ−ルド構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62237678A true JPS62237678A (ja) | 1987-10-17 |
| JPH0752652B2 JPH0752652B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=13652717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61078109A Expired - Lifetime JPH0752652B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 積層電池のマニホ−ルド構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752652B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000048262A1 (de) * | 1999-02-11 | 2000-08-17 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Brennstoffzellenstapel mit zuführung eines betriebsmittels über eine gelochte platte |
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