JPS6273568A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS6273568A JPS6273568A JP60211014A JP21101485A JPS6273568A JP S6273568 A JPS6273568 A JP S6273568A JP 60211014 A JP60211014 A JP 60211014A JP 21101485 A JP21101485 A JP 21101485A JP S6273568 A JPS6273568 A JP S6273568A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- inlet
- fuel cell
- pipe
- oxygen
- 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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-
- 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
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
- H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
-
- 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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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〕
本発明は燃料電池の冷却に関し、特に電池表面の温度分
布の不均一を解消するようにした冷却板を有する燃料電
池に関する。
布の不均一を解消するようにした冷却板を有する燃料電
池に関する。
従来、燃料のｆ１シているエネルギーを直接電気エネル
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は、通常′電解質を含浸したマトリックスを
挾んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一方の電
極背面に水素等の流体燃料を接触させ、また他方の電極
背面にＷＩＭ等の流体酸化剤を接触させ、このときに起
る電気化学反応を利用して、上記電極間から電気エネル
ギーを取り出す様にしたものであり、前記燃料と酸化剤
が供給されている限り高い効率で、ｙｌｌ気エネルギ−
を取り出すことができるものである。
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は、通常′電解質を含浸したマトリックスを
挾んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一方の電
極背面に水素等の流体燃料を接触させ、また他方の電極
背面にＷＩＭ等の流体酸化剤を接触させ、このときに起
る電気化学反応を利用して、上記電極間から電気エネル
ギーを取り出す様にしたものであり、前記燃料と酸化剤
が供給されている限り高い効率で、ｙｌｌ気エネルギ−
を取り出すことができるものである。
第３図は、従来の単位セルの構成を示す斜視図である。
第３図において単位セルは、電解質を含浸したマトリッ
クス］に接する面に触媒が塗布され、多孔質体で形成さ
れたアノード電極２及びＦ側に前記７１〜リツクス１に
接する面に触媒が塗布され同じく多孔質体で形成された
カソード電極３を配置して構成される。アノードｆｔ［
２及びカソード電極３は、夫々マトリックス１の反対側
に燃料が流れる燃料ガス流通路４及び酸化剤ガスが流れ
る酸化剤ガス流通路５が、互いに直行する向きに設けで
ある。一般にリン酸型燃料電池においては、燃料ガスは
水素であり、酸化剤ガスは空気中の酸素である。燃料電
池は、単セルより発生する′１セ圧が１Ｖ以下と低いた
め１通常第４図に示す様に４００〜５００枚の単セル６
を耐熱性及び耐リン酸性セパレータープレー１へ７を介
して積層し高電圧を得るようにしである。上記電気化学
反応は、発熱反応であるため、積層に際しては、温度」
−昇を防止するため数枚の単セル毎に冷却板９を挿入し
。
クス］に接する面に触媒が塗布され、多孔質体で形成さ
れたアノード電極２及びＦ側に前記７１〜リツクス１に
接する面に触媒が塗布され同じく多孔質体で形成された
カソード電極３を配置して構成される。アノードｆｔ［
２及びカソード電極３は、夫々マトリックス１の反対側
に燃料が流れる燃料ガス流通路４及び酸化剤ガスが流れ
る酸化剤ガス流通路５が、互いに直行する向きに設けで
ある。一般にリン酸型燃料電池においては、燃料ガスは
水素であり、酸化剤ガスは空気中の酸素である。燃料電
池は、単セルより発生する′１セ圧が１Ｖ以下と低いた
め１通常第４図に示す様に４００〜５００枚の単セル６
を耐熱性及び耐リン酸性セパレータープレー１へ７を介
して積層し高電圧を得るようにしである。上記電気化学
反応は、発熱反応であるため、積層に際しては、温度」
−昇を防止するため数枚の単セル毎に冷却板９を挿入し
。
燃料電池より発生する熱を外部へ取り出すよう構成しで
ある。
ある。
第５図に示すように冷却板９には通常圧縮成型グラファ
イト樹脂組成物で作ら九でおり、内部に絶縁処理を施し
た３直径ｍｍ程度の冷却管１０が等間隔で複数本環ぬ込
まれている。冷媒として通常水が使用され、冷却人口管
１１より導入され、冷媒出口管１２より排出される。
イト樹脂組成物で作ら九でおり、内部に絶縁処理を施し
た３直径ｍｍ程度の冷却管１０が等間隔で複数本環ぬ込
まれている。冷媒として通常水が使用され、冷却人口管
１１より導入され、冷媒出口管１２より排出される。
ところで、燃料ガスに含まれる水素、及び酸化剤ガスに
含まれる酸素は、それぞれ流通路ｌ］、５と通過中に、
このときに起る電気化学反応により連続的に消費される
。そのため流通路４，５の入口付近では、水素及び酸素
分圧が高くなり、流通路４，５の出口に近づくにつれて
分圧は小さくなる。この結果、電気化学反応は、分圧の
高い、流通路４，５の入口付近で生じやすくなり、セル
平面の電流密度分布も供給水素及び酸素人口付近に集中
する傾向がある。これよりセル平面温度も、供給水素及
び酸素入Ｉ」付近が高く、出［−１へ行くほど低くなる
傾向にある。
含まれる酸素は、それぞれ流通路ｌ］、５と通過中に、
このときに起る電気化学反応により連続的に消費される
。そのため流通路４，５の入口付近では、水素及び酸素
分圧が高くなり、流通路４，５の出口に近づくにつれて
分圧は小さくなる。この結果、電気化学反応は、分圧の
高い、流通路４，５の入口付近で生じやすくなり、セル
平面の電流密度分布も供給水素及び酸素人口付近に集中
する傾向がある。これよりセル平面温度も、供給水素及
び酸素入Ｉ」付近が高く、出［−１へ行くほど低くなる
傾向にある。
第６図は、発明者らが、セル平面温度分布を測定した結
果を表わしたグラフである。これより通常の運転条件、
運転温度２０５°Ｃ酸素利用率ＵＡ＝ ６０％。
果を表わしたグラフである。これより通常の運転条件、
運転温度２０５°Ｃ酸素利用率ＵＡ＝ ６０％。
水素利用率８０％において、酸素流通路に沿った温度分
布の方が燃料流通路に沿った温度分布より、傾斜が大き
く、酸素入口付近と出口付近の温度差が１０〜１５°Ｃ
程度生しているのが現状であるこの局部的な高温は、電
池を構成する電極、マトリックス等の寿命に影響を及ぼ
すと共に電池内での反応の不均一をもたらし電池の性能
低下を生じる。
布の方が燃料流通路に沿った温度分布より、傾斜が大き
く、酸素入口付近と出口付近の温度差が１０〜１５°Ｃ
程度生しているのが現状であるこの局部的な高温は、電
池を構成する電極、マトリックス等の寿命に影響を及ぼ
すと共に電池内での反応の不均一をもたらし電池の性能
低下を生じる。
本発明は、これらの点を考慮してなされたものであり、
電極表面の温度を一様に保ち得るような冷却板を備えた
燃料電池を提供することを目的とする。
電極表面の温度を一様に保ち得るような冷却板を備えた
燃料電池を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成する為、単位セル間に挿入され
る冷却板の冷却能力を酸化剤流通路出口よりも入口の方
が大きくしたことを特徴とする。
る冷却板の冷却能力を酸化剤流通路出口よりも入口の方
が大きくしたことを特徴とする。
構成
以下本発明を第１図に示す一実施例について説明する。
第１図において冷却板９に冷却管１０が埋設され、冷却
媒体は、入口管１１より冷却管１０へ導入され出口管１
２より排出される様に構成される。
媒体は、入口管１１より冷却管１０へ導入され出口管１
２より排出される様に構成される。
この時冷却板ＩＯの埋設に当っては、冷却管１０が、酸
素流通方向と直交するような向きで、かつ酸素流入口に
近づくにつれて、冷却管１０の相互間隔が密となる配置
される。
素流通方向と直交するような向きで、かつ酸素流入口に
近づくにつれて、冷却管１０の相互間隔が密となる配置
される。
作用
次に上記の様に構成した本発明の燃料電池の冷却板９の
作用について説明する。
作用について説明する。
冷却媒体が、入口管１１より冷却管１０へ導入され出口
管１２より排出されるが、この時酸素流入口付近はど冷
却管ＩＯが密に配置されているため、冷却板１２の単位
面積あたりの冷却管表面積が増加する。
管１２より排出されるが、この時酸素流入口付近はど冷
却管ＩＯが密に配置されているため、冷却板１２の単位
面積あたりの冷却管表面積が増加する。
このため、酸素流入口付近の冷却効果は向上し、局部的
な高温を抑制でき、電極表面の温度を一様に保つ事がで
きる。
な高温を抑制でき、電極表面の温度を一様に保つ事がで
きる。
他の実施例
次に本発明の他の実施例を第２図で説明する。
第２図において、冷却板９に冷却管１０が埋設され、冷
却媒体は、入「］管１１より冷却管１０へ導入され出口
管１２より排出される様に構成される。この時冷却管１
０は、酸素流通方向と直交するような向きで、かつ酸素
流入口付近に管径が太いもの（直径５＋＋ｕｏ程度）も
配置する。これより、酸素流入口付近の冷却管１２表面
積が増加すると伴に冷媒の流通も増加するので、冷却効
果は向上し、本実施例と同様な電池性能の向上をもたら
す事ができる。
却媒体は、入「］管１１より冷却管１０へ導入され出口
管１２より排出される様に構成される。この時冷却管１
０は、酸素流通方向と直交するような向きで、かつ酸素
流入口付近に管径が太いもの（直径５＋＋ｕｏ程度）も
配置する。これより、酸素流入口付近の冷却管１２表面
積が増加すると伴に冷媒の流通も増加するので、冷却効
果は向上し、本実施例と同様な電池性能の向上をもたら
す事ができる。
以上説明した様に本発明は次の様な効果がある。
酸素流入口付近の冷却管を密となる様に配置し、冷却効
果が向上する様に構成したので、酸素流入口付近の局部
的な高温と抑制でき、電池表面の温度分布を一様にする
ことが可能であり、電池の長寿命化が計れるとともに電
池性能の向上が計れる効果がある。
果が向上する様に構成したので、酸素流入口付近の局部
的な高温と抑制でき、電池表面の温度分布を一様にする
ことが可能であり、電池の長寿命化が計れるとともに電
池性能の向上が計れる効果がある。
第１図は本発明の冷却板の一実施例を示す正面図、第２
図は本発明の冷却板の他の実施例を示す上面図、第；３
図は単位セルの構成を示す斜視図。 第４図は燃料電池の構成を示す斜視図、第５図は従来の
冷却板を示す上面図、第６図は電池表面の温度分布を示
す図である。 ９・・・冷却板 １０・・・冷却管１１・・・
入口管 １２・・・出口管代理人 弁理士 則
近 憲 佑 同 三俣弘文 ＦＬＬε乙４コニロ ↑ 第１図 第２図 第３図 第４図 ／ｌ 第５図 第６図
図は本発明の冷却板の他の実施例を示す上面図、第；３
図は単位セルの構成を示す斜視図。 第４図は燃料電池の構成を示す斜視図、第５図は従来の
冷却板を示す上面図、第６図は電池表面の温度分布を示
す図である。 ９・・・冷却板 １０・・・冷却管１１・・・
入口管 １２・・・出口管代理人 弁理士 則
近 憲 佑 同 三俣弘文 ＦＬＬε乙４コニロ ↑ 第１図 第２図 第３図 第４図 ／ｌ 第５図 第６図
Claims (3)
- （１）燃料が流通する燃料流通路及び、酸化剤が流通す
る酸化剤流通路を有する一対のガス拡散電極間に電解質
と保持するマトリックスを配してなる単位セルを複数個
積層して電池本体を形成し、前記電池本体の側面に、前
記ガス拡散電極へ燃料及び酸化剤を夫々供給及び排出す
るマニホールドを配置し、前記単位セルの間に冷却板を
挿入して構成される燃料電池において、前記冷却板の冷
却能力を酸化剤流通路出口よりも入口の方を大きくした
ことを特徴とする燃料電池。 - （２）前記冷却板には冷媒を導入する複数の冷却管が埋
設され、冷却管が酸化剤流通路入口の方が出口よりもそ
の相互間隔が密となるように配置されたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。 - （３）前記冷却板には冷媒を導入する複数の冷却管が埋
設され、酸化剤流通路入口付近に埋設される冷却管の太
さを出口付近に埋設される冷却管のそれよりも大きくし
たことを特徴とす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 |
|---|---|---|---|
| JP60211014A JPS6273568A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60211014A JPS6273568A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273568A true JPS6273568A (ja) | 1987-04-04 |
Family
ID=16598909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60211014A Pending JPS6273568A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6273568A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62268062A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-20 | Toshiba Corp | 燃料電池の冷却装置 |
| JPH04179060A (ja) * | 1990-11-14 | 1992-06-25 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| WO2006134867A1 (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池 |
| JP2015530714A (ja) * | 2012-08-30 | 2015-10-15 | バラード パワー システムズ インコーポレイテッド | 選択された冷却能力分布を有する燃料セルコンポーネント |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5676174A (en) * | 1979-11-26 | 1981-06-23 | Toshiba Corp | Cooling method of cell |
| JPS56168364A (en) * | 1980-04-28 | 1981-12-24 | Westinghouse Electric Corp | Fuel battery |
| JPS57852A (en) * | 1980-04-28 | 1982-01-05 | Westinghouse Electric Corp | Cooler for fule battery |
| JPS58112262A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-04 | Toshiba Corp | 燃料電池の温度制御装置 |
| JPS59149658A (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-27 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
-
1985
- 1985-09-26 JP JP60211014A patent/JPS6273568A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| JPH0746612B2 (ja) * | 1986-05-15 | 1995-05-17 | 株式会社東芝 | 燃料電池の冷却装置 |
| JPH04179060A (ja) * | 1990-11-14 | 1992-06-25 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
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| US10381664B2 (en) | 2012-08-30 | 2019-08-13 | Audi Ag | Fuel cell component having selected cooling capacity distribution |
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