JPS6266581A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS6266581A JPS6266581A JP60204284A JP20428485A JPS6266581A JP S6266581 A JPS6266581 A JP S6266581A JP 60204284 A JP60204284 A JP 60204284A JP 20428485 A JP20428485 A JP 20428485A JP S6266581 A JPS6266581 A JP S6266581A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- cooling
- fuel
- electrolyte
- reliability
- 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
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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
- H01M8/247—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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池発成システムに係シ、特に燃料電池本
体の長寿命化、高信頼性に寄与できる燃料電池冷却シス
テム忙関する。
体の長寿命化、高信頼性に寄与できる燃料電池冷却シス
テム忙関する。
従来、燃料電池冷却システムについては、例えば、リン
酸型燃料電池を例にとり、第２図を用いて概略説明する
。技術誌ｒＯＨＭＪ、１９８０年９月号にも掲載されて
いるように（第２図）、従来の技術は、電解質板１２％
電極板１１，１３、バイポーラ板（又はセパレータ板）
９．１４を積層させて電池ｌセルを構成し、各セルをさ
らに多層に積み上げて電池本体とする構造をなしている
。
酸型燃料電池を例にとり、第２図を用いて概略説明する
。技術誌ｒＯＨＭＪ、１９８０年９月号にも掲載されて
いるように（第２図）、従来の技術は、電解質板１２％
電極板１１，１３、バイポーラ板（又はセパレータ板）
９．１４を積層させて電池ｌセルを構成し、各セルをさ
らに多層に積み上げて電池本体とする構造をなしている
。
電解質、電極での電気化学反応時に付随して生ずる電気
化学エネルギの損失分は、熱となって発散するため、電
池本体内での発熱という形態をとり、電池本体を冷却す
る必要がある。従来は、第２図のように水冷管１０をセ
ルとセルの間にサンドイッチ状に侠む構造となっている
。この方法によると１次のような不具合が生ずる可能性
がある。
化学エネルギの損失分は、熱となって発散するため、電
池本体内での発熱という形態をとり、電池本体を冷却す
る必要がある。従来は、第２図のように水冷管１０をセ
ルとセルの間にサンドイッチ状に侠む構造となっている
。この方法によると１次のような不具合が生ずる可能性
がある。
（１） 冷却管をセル積層部材（を解質、電極、セパ
レータ板）から電気的に絶縁する必要があり、その絶縁
層施工の工数が多大になる。
レータ板）から電気的に絶縁する必要があり、その絶縁
層施工の工数が多大になる。
（２）前記冷却管の絶縁層のために熱抵抗が増大し冷却
管の必要伝熱面積の過大化、冷却材の有効エネルギ損失
の増加をきたす。
管の必要伝熱面積の過大化、冷却材の有効エネルギ損失
の増加をきたす。
（３） ＠解質として用いるリン酸は、水との親和注
がよいために水に溶解し、冷却管の管壁に、製造工程中
あるいは運転中に生じる可能性のある細孔を介して水冷
却系に侵入して、構造材腐食、システム内温度条件等の
変化によるリン酸の偏析、電解質板からのリン酸の消失
などの原因となシうる。
がよいために水に溶解し、冷却管の管壁に、製造工程中
あるいは運転中に生じる可能性のある細孔を介して水冷
却系に侵入して、構造材腐食、システム内温度条件等の
変化によるリン酸の偏析、電解質板からのリン酸の消失
などの原因となシうる。
（４）電解質として炭酸溶融塩のように塩を用いる方式
のもの（溶融炭酸塩型燃料電池）に於いては、塩の有す
る吸水性のために、冷却管中の水が管壁の細孔から電解
質中に漏洩し＋、６、逆に、電解液が冷却水系統へ漏出
することは、その腐食性が急激に増加すること、電解質
の電気化学的性質が変わることの２つの理由により燃料
電池発電システムの健全性に重大な支障をきたすおそれ
がある。
のもの（溶融炭酸塩型燃料電池）に於いては、塩の有す
る吸水性のために、冷却管中の水が管壁の細孔から電解
質中に漏洩し＋、６、逆に、電解液が冷却水系統へ漏出
することは、その腐食性が急激に増加すること、電解質
の電気化学的性質が変わることの２つの理由により燃料
電池発電システムの健全性に重大な支障をきたすおそれ
がある。
（５）積層構造中に冷却管を配すること釦よって。
電池の電流方向の電気抵抗が増加し、電池出力の劣化に
つながる。
つながる。
（６）冷却管の接続部、管寄せ構造等の冷却水配管系統
を圧力容器内に設置する必要が生じ、圧力容器の大型化
とあいまって、構造が複雑、高価になる。
を圧力容器内に設置する必要が生じ、圧力容器の大型化
とあいまって、構造が複雑、高価になる。
本発明の目的は、前記積層セルを前記液体状の誘電体プ
ール中に浸漬する冷却方式を採用することにより、前記
背景の項で述べた従来技術の欠点を改善できる燃料電池
発電システムを提供することにある。
ール中に浸漬する冷却方式を採用することにより、前記
背景の項で述べた従来技術の欠点を改善できる燃料電池
発電システムを提供することにある。
本発明は、パーフルオロカーボンやフルオロカーボン等
が常温で液体で、疎水性を有し、かつ。
が常温で液体で、疎水性を有し、かつ。
燃料電池の構成材、特に、液状の電解質（リン酸水溶液
または、溶融炭酸塩）と共存性がよい性質を有すること
、＃肥液体と類似の液体はフロンと呼ばれ各種冷凍シス
テム、ヒートポンプ、クーラ、冷蔵庫の冷媒として広く
使用実績がめることからもわかるように冷却能力に比較
的硬れている性質を有することを利用して、燃料電池本
体から発熱する熱量を、前記パーフルオロカーボン等の
液体状誘電体によって冷却できるような構造にする。
または、溶融炭酸塩）と共存性がよい性質を有すること
、＃肥液体と類似の液体はフロンと呼ばれ各種冷凍シス
テム、ヒートポンプ、クーラ、冷蔵庫の冷媒として広く
使用実績がめることからもわかるように冷却能力に比較
的硬れている性質を有することを利用して、燃料電池本
体から発熱する熱量を、前記パーフルオロカーボン等の
液体状誘電体によって冷却できるような構造にする。
すなわち、圧力容器内にパーフルオロカーボン液を満た
し、このプールの中に８を層した燃料電池を＆］して、
セパレータ等にパーフルオロカーボンが流入又は浸透で
きる細孔をあけ、その中でパーフルオロカーボンが熱せ
られて生ずる沸騰現象を冷却手段として用いるものであ
る。
し、このプールの中に８を層した燃料電池を＆］して、
セパレータ等にパーフルオロカーボンが流入又は浸透で
きる細孔をあけ、その中でパーフルオロカーボンが熱せ
られて生ずる沸騰現象を冷却手段として用いるものであ
る。
本発明の一実施例を第１図に示す。パーフルオロカーボ
ン液ｌを満たし比容器２の中に、積層した燃料電池３が
収納され、パーフルオロカーボン液面４より下方に浸漬
されている。積層された燃料電池は多数のユニットセル
５よシ成る。１つのユニットセルは、カソード６とカソ
ード８の間に電解質板７を挾むように配置され、二ニッ
トセル間の仕切シのためにセパレータ９が挿入されてい
る。アノードに供給すべき水素ガス等の燃料ｌＯは、燃
料入口１１よりガスヘッダ１２に流入し。
ン液ｌを満たし比容器２の中に、積層した燃料電池３が
収納され、パーフルオロカーボン液面４より下方に浸漬
されている。積層された燃料電池は多数のユニットセル
５よシ成る。１つのユニットセルは、カソード６とカソ
ード８の間に電解質板７を挾むように配置され、二ニッ
トセル間の仕切シのためにセパレータ９が挿入されてい
る。アノードに供給すべき水素ガス等の燃料ｌＯは、燃
料入口１１よりガスヘッダ１２に流入し。
内部マニホールド（燃料＠）１３によって、アノードに
燃料ガスが分配される。他方、空気等の酸化性ガス１４
は、空気人口１５よシガスヘッダ１６に流入し、内部マ
ニホールド（空気側）によって、カソードに空気が分配
される。燃料ガスと空気は。
燃料ガスが分配される。他方、空気等の酸化性ガス１４
は、空気人口１５よシガスヘッダ１６に流入し、内部マ
ニホールド（空気側）によって、カソードに空気が分配
される。燃料ガスと空気は。
ユニットセル内で電気化学的反応をして電力を発生せし
めると共に、アノード、カソード側にそれぞれ設けられ
た内部マニホールド（空気側、燃料側の内部マニホール
ドは燃料人口１１の反対側にあシ１図中に見えない）１
７によって、各ユニットセルから流出してきｆｃ仝気ま
念は未反応の燃料ガスが集められ、ガスヘッダ（空気側
１１８またけ、ガスヘッダ（燃料側）１９を通って、燃
料出口２０、空気出口２１へと導かれる。セル内で燃料
と空気が電気化学反応する際、一部のエネルギは熱に変
換されるので、セルの電極５電解質部分は発熱する。セ
パレータ等、ユニットセル内の部材に冷却孔２２をあけ
、その中に流入したパーフルオロカーボンは、セルによ
って加熱され、容器内圧を適当に定めることにより、冷
却孔内で沸騰シテ、パーフルオロカーボン気泡２３とな
ｐ、液面４上方のパーフルオロカーボン蒸気部２４に貯
えられる。
めると共に、アノード、カソード側にそれぞれ設けられ
た内部マニホールド（空気側、燃料側の内部マニホール
ドは燃料人口１１の反対側にあシ１図中に見えない）１
７によって、各ユニットセルから流出してきｆｃ仝気ま
念は未反応の燃料ガスが集められ、ガスヘッダ（空気側
１１８またけ、ガスヘッダ（燃料側）１９を通って、燃
料出口２０、空気出口２１へと導かれる。セル内で燃料
と空気が電気化学反応する際、一部のエネルギは熱に変
換されるので、セルの電極５電解質部分は発熱する。セ
パレータ等、ユニットセル内の部材に冷却孔２２をあけ
、その中に流入したパーフルオロカーボンは、セルによ
って加熱され、容器内圧を適当に定めることにより、冷
却孔内で沸騰シテ、パーフルオロカーボン気泡２３とな
ｐ、液面４上方のパーフルオロカーボン蒸気部２４に貯
えられる。
本発明を実施することにより、次のような効果を生ずる
ことが予測される。
ことが予測される。
（１） 電極、電解質部を効果的に冷却できるので、
電池内部の温度分布を平坦化でき、熱応力による信頼性
低下や、局部過熱による性能劣化を防止できる。
電池内部の温度分布を平坦化でき、熱応力による信頼性
低下や、局部過熱による性能劣化を防止できる。
（２） 従来の方法（第２図）にみられるように、冷
却管を電極電解質板Ｏｒセパレータ（第２図ではバイポ
ーラ板と記されている）に隣接して配置する方法に比べ
て、構造がシフプルになり、結果として信頼性が向上す
る。
却管を電極電解質板Ｏｒセパレータ（第２図ではバイポ
ーラ板と記されている）に隣接して配置する方法に比べ
て、構造がシフプルになり、結果として信頼性が向上す
る。
（３） 冷却庁を挿入してないで済む分だけ積層厚さ
が薄くなるので、電池全体の高さが、同じ出力で比較し
た場合、低くてよいようになシ、プラント全体のコスト
低減につながる。
が薄くなるので、電池全体の高さが、同じ出力で比較し
た場合、低くてよいようになシ、プラント全体のコスト
低減につながる。
第１図は本発明の一実施例でフロン系冷媒プール中に浸
漬されたリン酸型燃料電池の構造図、第２図は従来例の
説明図である。 ２・・・容器、３・・・燃料電池、５・・・ユニットセ
ル、６・・・カンード、７・・・電解質、８・・・アン
ード、９・・・セ第１１￥］ 第Ｚ図
漬されたリン酸型燃料電池の構造図、第２図は従来例の
説明図である。 ２・・・容器、３・・・燃料電池、５・・・ユニットセ
ル、６・・・カンード、７・・・電解質、８・・・アン
ード、９・・・セ第１１￥］ 第Ｚ図
Claims (1)
- １、電解質層をはさんで一対の多孔質電極を配置し、一
方の電極側に燃料ガスを接触させ、また他の電極側に酸
化剤ガスを接触させることによって起る電気化学的反応
から前記両電極間に発生した電気エネルギを取り出すよ
うにした燃料電池発電システムにおいて、前記電極、電
解質及びこれらを多層に積層する構造物を、液体状の誘
電体を満たした容器内に浸漬したことを特徴とする燃料
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60204284A JPS6266581A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60204284A JPS6266581A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266581A true JPS6266581A (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16487931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60204284A Pending JPS6266581A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266581A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998024138A1 (de) * | 1996-11-29 | 1998-06-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Flüssigkeitsgekühlte brennstoffzellenbatterie |
| WO2000033407A1 (en) * | 1998-12-01 | 2000-06-08 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
| KR20040003659A (ko) * | 2002-07-03 | 2004-01-13 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 냉각/가습장치 |
| WO2005062409A1 (ja) | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Honda Motor Co., Ltd. | スタックの冷却方法及び固体高分子電解質型燃料電池 |
| WO2011141554A1 (de) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt | Explosionsgeschützte brennstoffzelle |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5544871B2 (ja) * | 1974-05-09 | 1980-11-14 |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP60204284A patent/JPS6266581A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5544871B2 (ja) * | 1974-05-09 | 1980-11-14 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1998024138A1 (de) * | 1996-11-29 | 1998-06-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Flüssigkeitsgekühlte brennstoffzellenbatterie |
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| GB2370407A (en) * | 1998-12-01 | 2002-06-26 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
| GB2370407B (en) * | 1998-12-01 | 2003-05-14 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
| US6682839B2 (en) | 1998-12-01 | 2004-01-27 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
| KR20040003659A (ko) * | 2002-07-03 | 2004-01-13 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 냉각/가습장치 |
| WO2005062409A1 (ja) | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Honda Motor Co., Ltd. | スタックの冷却方法及び固体高分子電解質型燃料電池 |
| JP2005190725A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Honda Motor Co Ltd | スタックの冷却方法及び固体高分子電解質型燃料電池 |
| EP1699100A1 (en) * | 2003-12-24 | 2006-09-06 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Method of cooling stack and solid polymer electrolyte fuel cell |
| EP1699100A4 (en) * | 2003-12-24 | 2009-11-11 | Honda Motor Co Ltd | PROCESS FOR COOLING A STACK AND FESTPOLYMER ELECTROLYTE FUEL CELL |
| JP4573525B2 (ja) * | 2003-12-24 | 2010-11-04 | 本田技研工業株式会社 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
| WO2011141554A1 (de) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt | Explosionsgeschützte brennstoffzelle |
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