JPS6262414B2 - - Google Patents

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JPS6262414B2
JPS6262414B2 JP56068778A JP6877881A JPS6262414B2 JP S6262414 B2 JPS6262414 B2 JP S6262414B2 JP 56068778 A JP56068778 A JP 56068778A JP 6877881 A JP6877881 A JP 6877881A JP S6262414 B2 JPS6262414 B2 JP S6262414B2
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JP
Japan
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battery
fuel
unit
electrode
fuel cell
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JP56068778A
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English (en)
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JPS57182976A (en
Inventor
Seiichiro Ono
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS57182976A publication Critical patent/JPS57182976A/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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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料電池、特に、単位電池を積層し
て構成される集合電池を用いる燃料電池に関する
ものである。
従来の燃料電池の電池ユニツトは、基本要素で
ある単位電池を数十から数百積層した集合電池に
よつて構成されている。第1図および第2図は、
それぞれこのような電池ユニツトの横断面および
縦断面を示すもので、1は電解質保持用マトリツ
クスを介して相対向するそれぞれ燃料および酸化
剤通路の設けられている燃料極2および酸化剤極
3を有する矩形状の単位電池を積層した集合電池
であり、この単位電池では燃料4および酸化剤5
が互に直交する方向に供給されるようになつてい
る。そして、集合電池1の側面には、燃料4およ
び酸化剤5の供給、排出用の燃料側マニホルド6
1,62および酸化剤側マニホルド71,72
が、ガスケツト8を介して設置されている。この
マニホルド61,62,71,72の設置された
集合電池1は窒素ガスを封入した圧力容器9に収
納され、一つの電池ユニツトとなる。なお、10
は集合電池1の上、下端に設けられている集電板
で、引出線11と端子12を介して、外部へ電気
を引出す構造になつている。
しかし、単位電池の大きさは、材料や製造法な
どによつて制限があるため、電池ユニツトの出力
は小さい。そのため、大きな発電出力規模を必要
とする場合には、この電池ユニツトを、発電出力
規模に応じて多数配列して、必要な出力を確保す
るが、このような場合には、据付面積が大きくな
る。従つて、出来るだけ据付面積を小さくするこ
とが必要となり、その対策が急がれている。
本発明は、このような状態に鑑みなされたもの
で、各種の発電出力規模に対して、対応すること
が出来る据付面積の小さく、出力の大きい電池ユ
ニツトを提供することを目的とし、電解質保持用
マトリツクスを介して相対向する燃料極および酸
化剤極を有する矩形状の単位電池が、セパレータ
を介して複数個積層され、前記燃料極および前記
酸化剤極に対するガスを互に直交する方向に供給
する給排用の流路を有する集合電池を圧力容器に
収納してなる燃料電池において、 前記集合電池の複数個を該集合電池の側面が互
に接することなく稜線部のみで接する状態で配列
し、該稜線部が密封状態になつており、前記集合
電池を構成する単位電池の外周部に位置する辺に
設けられたマニホルドから、該集合電池を構成す
る単位電池の内周部に位置する辺によつて形成さ
れる空間に向う前記燃料極に対するガスの給排用
流路と、前記集合電池の前記稜線部を挾む前記単
位電池の二辺をその構成の一部として形成される
マニホルドを給排路とする前記酸化剤極に対する
ガスの給排用流路とを有することを特徴とするも
のである。
本発明は、従来の燃料電池の据付面積を出来る
だけ小さくするため、電池ユニツトの出力を増大
させ、電池ユニツトの配列数を減らす方法につい
て検討した結果得られたものである。すなわち、
電池ユニツトの出力を増大させる方法には、単位
電池の積層数を増加させる方法と、単位電池を構
成する矩形状の電池要素の寸法を大きくする方法
とがある。しかし、前者の方法は、輸送制限など
に基づく高さ制限により積層数に限度があり、後
者の方法は、材料寸法の限度や製造設備能力など
により、電池要素すなわち集合電池の寸法の大形
化に限度がある。本発明は、これらの問題点を、
大きな圧力容器内に、一種類の大きさの単位電池
を積層した集合電池を複数個以上並列に配置収納
して電池ユニツトを構成することにより解決した
ものである。
以下、実施例について説明する。
第3図は、一実施例の断面を示すもので、第1
図および第2図と同一の部分には同一の符号が付
してある。1a,1b,1cおよび1dは集合電
池で、圧力容器9内に四個収納され、各集合電池
1a,1b,1cおよび1dの側面が互に接する
ことなく稜線部のみで接するように並列に配置さ
れている。61a,61b,61cおよび61d
は、各集合電池1a,1b,1cおよび1dの外
側に位置する面に設けられている燃料側マニホル
ド、62aは各集合電池1a,1b,1cおよび
1dの内側に位置する面の稜線部にシール部材1
3を設置して形成された燃料室で、燃料ガスは燃
料側マニホルド61a,61b,61cおよび6
1dからそれぞれ集合電池1a,1b,1cおよ
び1dに供給され、消費された残りの燃料は燃料
室62aに集つて、外部に排出されるようになつ
ている。71a,72a,71bおよび72b
は、それぞれ、集合電池1a,1b;1b,1
c;1c,1d;1d,1aの稜線部で接する二
つの側面によつて形成される空間に設けられてい
る酸化剤側マニホルドで、71aおよび71bが
供給用、72aおよび72bが排出用になつてい
る。そして酸化剤5ガスは、供給用の酸化剤側マ
ニホルド71aおよび71bから集合電池1a,
1b,1c,1dに入り、集合電池を通過して消
費され、残りの酸化剤5ガスは、排出用の酸化剤
側マニホルド72aおよび72bから外部へ排出
される。
この実施例の燃料電池は、四個の集合電池を並
列に配置しているため、それだけ高さを低くする
ことができる。また、排出用の燃料側マニホルド
に四つの集合電池の側面によつて構成される空間
を用いることによつて四つのマニホルドを兼ねる
ことができ、酸化剤側マニホルドに二つの集合電
池の隣接する二つの側面によつて形成される空間
を用いることによつて二つのマニホルドを兼ねる
ことが可能となつた。従つて、マニホルドの設置
数が減り、その分だけ圧力容器の大きさを縮小す
ることが可能となり、電池ユニツトの出力の増加
割合に対して、圧力容器の大きさを小さくするこ
とが可能となつた。
第4図は、他の実施例を示すもので、第3図と
同一の部分には同一の符号が付してある。この実
施例が第3図の実施例と異なる点は、三個の集合
電池1e,1fおよび1gより構成され、集合電
池1fと1gとの隣接する側面で構成される空間
が供給用の酸化剤側マニホルド71c、集合電池
1gと1eとの隣接する側面で構成される空間が
排出用の酸化剤側マニホルド72c、集合電池1
eと1fとの隣接する側面で構成される空間が二
つの空間に分割され、それぞれ、供給用と排出用
の酸化剤側マニホルド71d,72dを構成して
いる点である。従つて、この実施例の作用は実質
的に第3図の実施例の場合と同様で、同様な効果
を得ることができる。
第5図は、本発明の効果を模式的に示すもので
発電所における電池ユニツト群の据付面積を比較
したものである。同図aは従来の燃料電池の場合
で、それぞれ圧力容器9内に一個の集合電池1が
収納されており、発電出力規模に応じてこの種電
池ユニツトを多数配置することになる。この図は
電池ユニツトを16個配置した状態が示してある。
同図bは電池要素の大きさが同図aの場合の4倍
の大きさの集合電池を用いた場合を比較のために
示したもので、このような燃料電池が可能となれ
ば、電池ユニツトの出力は4倍となり、電池ユニ
ツトの配置数が1/4となり、据付面積が大幅に減
少することになる。しかし、電池要素の寸法を大
きくすることは材料の点、従来の製造設備では製
造が困難である点、あるいは燃料極と酸化剤極と
の差圧に不均一性が生じ、信頼性が低下する点な
どのため実用化の段階に到つていない。これに対
して、同図cは本発明の燃料電池の場合で、四個
の集合電池を並列配置した場合を示しており、こ
の場合のそれぞれの集合電池は同図aの場合と同
一であるから材料の問題、製造設備などの問題に
よつては何等の制限も受けない。そしてこの場合
にはマニホルドの数を減らして、圧力容器の大き
さも小さくできるため、圧力容器の大きさを4倍
にする必要もなく、出力は4倍となるので、電池
ユニツトの配置数が1/4となり、据付面積が大幅
に減少出来る。
従つて、実施例の燃料電池は、圧力容器内に集
合電池をコンパクトに複数個並列に設置して電池
ユニツトを形成するので電池ユニツトの出力が多
様化され、材料や製造設備の制限なしに、各種の
発電出力規模に対して、できるだけ据付面積の小
さい電池ユニツト群で対応が可能となる。
以上の如く、本発明の燃料電池は、各種の発電
出力規模に対して対応することが出来る据付面積
の小さく出力の大きい電池ユニツトの提供を可能
とするもので、産業上の効果の大なるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の燃料電池の電池ユニツトの構
造を説明するための横断面図、第2図は、同じく
縦断面図、第3図は、本発明の燃料電池の一実施
例の構造を説明するための横断面図、第4図は、
同じく他の実施例の構造を説明するための横断面
図、第5図は、本発明の効果を従来との比較にお
いて示すための説明図である。 1,1a,1b,1c,1d,1e,1f,1
g……集合電池、4……燃料、5……酸化剤、6
1a,61b,61c,61d,61e,61
f,61g……燃料側マニホルド、62a……燃
料室、71a,71b,71c,71d,72
a,72b,72c,72d……酸化剤側マニホ
ルド、8……ガスケツト、13……シール部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電解質保持用マトリツクスを介して相対向す
    る燃料極および酸化剤極を有する矩形状の単位電
    池が、セパレータを介して複数個積層され、前記
    燃料極および前記酸化剤極に対するガスを互に直
    交する方向に供給する給排用の流路を有する集合
    電池を圧力容器に収納してなる燃料電池におい
    て、前記集合電池の複数個を該集合電池の側面が
    互に接することなく稜線部のみで接する状態で配
    列し、該稜線部が密封状態になつており、前記集
    合電池を構成する単位電池の外周部に位置する辺
    に設けられたマニホルドから、該集合電池を構成
    する単位電池の内周部に位置する辺によつて形成
    される空間に向う前記燃料極に対するガスの給排
    用流路と、前記集合電池の前記稜線部を挾む前記
    単位電池の二辺をその構成の一部として形成され
    るマニホルドを給排路とする前記酸化剤極に対す
    るガスの給排用流路とを有することを特徴とする
    燃料電池。
JP56068778A 1981-05-07 1981-05-07 Fuel cell Granted JPS57182976A (en)

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