JPS6310475A

JPS6310475A - 燃料電池

Info

Publication number: JPS6310475A
Application number: JP61156506A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Yamada; 裕子山田; Yoichi Mizumoto; 水本　洋一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1988-01-18

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、複数個の電池スタックを容器内に多段に収
納し、ｌモジュール構成とした燃料電池に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第４図は例えば昭和５７年１２月発刊電気学会技術報告
（■部）８１４１号「燃料電池発電技術の展望（ｐ８．
ｐ３７〜ｐ４３）　Ｊに示された燃料電池の全体構造及
び単電池構造を示す斜視図であり１図において、（１）
は燃料電池単電池を積層した電池スタック、（２）は電
池スタック（１）を収納する容器、（３ａ）。

（３ｂ）は反応に必要な水ＲＩ）ツチガスを供給、排出
する燃料ガス入口・出口、　　（４ａ）、　（４ｂ）は
空気を供給排出する空気入口・出口、　（５ａ）、（ｓ
ｂ）は電池反応による発熱を除去する冷却水入口・出口
、（６）は電池で出力された直流電力取り出し端子、（
７）は各単電池に燃料ガス及び空気を供給・排出するた
めのマニホールドである。また、単電池構造として、（
８）は集電を行うセパレータ板、（９）は冷却水を流す
冷却管、αｑは１極（陽極）、（ロ）はリン酸水溶液な
どを含浸させた電解質マトリクス、Ｕは電極（陰櫃）で
ある。

次に動作について説明する。燃料電池発電はリン酸水溶
液などを電解質とし、水素と酸素より酸化還元反応を行
い、外部回路に電子を流し電気エネルギーを取り出す。

電池の最小単位となる単電池はリン酸水溶液などを含浸
させた電解質マトリクス（ロ）と電極αＱ、＠、集電を
行うセパレータ板（８）より構成される。電極ＣＩＧ、
ａ２には反応ガス供給路として互いに直又するよう溝を
付け、燃料ガスと空気の混合を防ぐ役割も持つ。電池ス
タック（１）は単電池を所定の電力が得られるだけ直列
に積ノーシ。

燃料ガスと空気の給排気口（３ａ）、（３ｂλ（４ａ　
）、　（４ｂ　）を備えた架台上にエンドプレート（図
示せず）を介して、ボルト（図示せず）により適正荷重
で締め付け、固定することｌこより構成される。

さらに、燃料電池は高圧で電池特性が向上するので、一
般に高圧（例えば４ｋＪ４／ｄ　）で運転され。

電池スタック（１）は圧力容器（２）内に収納され、容
器（２）内には加圧窒素（例えば４に？／Ｉｔ　）が封
入される。

燃料ガスは架台下部の燃料ガス入口（３ａ）から電池本
体の燃料ガスマニホールド（７）により各単を池に分配
され、燃料ガス流路に沿って電極反応部電極（陽極）α
ｑに供給される。余剰の燃料ガスは排気側のマニホール
ド（７）から燃料ガス出口（３ｂＨこ排出され１例えば
改質炉の燃料として利用される。同様に空気は空気入口
（４ａ）　ｊ）ｚら入り！気マニホールド（７）で各単
電池に分配され、電極−空気流路に沿って対向するマニ
ホールド（７）に達し空気出口（４ｂ）から排出される
。この際１発電により生ずる反応熱は冷却管（９）を流
れる冷却水により電池外に除去する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の燃料１を池は以上のように構成されているので、
燃料電池の発電規模の大きくなると、電池スタック＋１
）を大容量化し、電池モジュール数を増加することが必
要である。電池スタック（１）の大容量化により電極面
積、積層セル数が増大し、各単電池へのガスの等分配、
電極ガス流及びリン酸の均一分布が困難となり、さらに
積層セルの上端、下端での面圧差が非常に大きくなり、
また、電池スタック規模の大型化により陸上輸送困難と
なる。

さらに、電池モジュール数の増加により敷地面積が大き
くなるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ガス流・リン酸分布の不均一。

積層電池の面圧差を増大させることなく、コンパクト化
を図るとともに大容量で、製造コストの安い、陸上輸送
可能な燃料電池を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る燃料電池は、１つの容器内に複数個の積
層電池スタックを多段に収納し、各電池スタックに並列
に燃料ガス、空気、冷却水を供給するようにしたもので
ある。

〔作用〕

この発明における燃料電池は、１つの各器内に複数個の
積層電池スタックを多段収納することにより、電池モジ
ュール大容量化を伴うガス流、リン酸分布の不均一、積
層電池の面圧差を増大させることなく、コンパクト化を
図る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。＠１
図〜＠３図は、この発明の対象となる燃料電池の構造を
示す正面図、平面図、構成図である。これら各図におい
て、Ｃ１）〜（６）は上述した従来装置の構成と同様で
ある。（２１ａ）〜（２１ｅ）は複数個の各電池スタッ
ク、　（３１ｃ）、　（３１ｄ）は各電池スタック（２
１ａ　）。

〜（２１ｅ　）に燃料ガスを供給・排出する燃料ガス供
給ラインと燃料ガス排出ライン、（４１ｃ）、　（４１
ｄ）は各電池スタック（２１ａ）〜（２１ｅ）に空気と
供給・排出する空気供給ライン、空気排出ライン、　　
（５１ｃ）、　（５１ｄ）は各電池スタック（２１ａ　
）〜（２１ｅ　）に冷却水と供給・排出する冷却水供給
ライン、冷却水排出ラインである。

次にこの発明の動作について説明する。電池特性を維持
するのに適切な規模、数の単電池を積層して電池スタッ
ク■を各々製造し、容器（２）内に複数段（例えば２段
）設けた架台上に、複数個（例えば４スタック／１段）
の電池スタックのを設置する。電池スタックωは各々エ
ンドプレートラ介して、ボルトにより適正荷重で締め付
け、各段架台上に固定され、容器（２）内に複数個多段
に収納される。燃料ガスは、最下段架台下部の燃料ガス
入口（３ａ）から供給され並列に燃料ガス供給ライン（
３１ｃ）を通して各電池スタック（２１ａ）〜（２１ｅ
　）に分配され、電極反応部に供給される。余剰の燃料
ガスは各電池スタック（２１ａ）〜（２１ｅ）の燃料ガ
ス排出ライン（３１ｄ）より集められ燃料ガス出口より
排出される。

同様に空気は空気入口（４ａ）から入り並列に空気供給
ライン（４１（！　）を通して各電池スタック（２１ａ
）〜（２１ｅ　）に分配され、電極、空気排出ライン（
４１ｄ）よ、り集められ空気出口（４ｂ）から排出され
る。また、電池冷却水についても並列に各電池スタック
（２ｔａ）〜（２１６）に供給され、反応熱を冷却水に
より電池外に除去する。各電池スタック（２１ａ）〜（
２１ｅ　）は、電気的には直列接続する。また、各電池
スタック（２１ａ）〜（２１ｅ　）と各々独立に扱い、
電池モジュールの必要容量より追加設置が容易にできる
。運搬、輸送時に陸上輸送制限がある場合、を池スタッ
ク毎に運搬することができ、低コストで陸上輸送できる
。

なお、上記実施例では、電池スタック（２−）〜（２１
ａ　）と電気的に直列接続したが、並列接続としてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば１つの容器内に電池ス
タックを複数個多段に収納し、各電池スタックに並列に
燃料ガス、空気、冷却水を供給するように構成したので
、を池モジュール大容量化に伴うガス流・リン酸分布の
不均一、積層電池の面圧差を増大□させることなく大容
量化、コンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図ないし第３図はこの発明の一実施例による燃料電
池を示す正面図、平面図、構成図、第４図は従来の燃料
電池を示す斜視図である。図において、（２）は容器、　　（３ａ）は燃料ガス入
口。（３ｂ）は燃料ガス出口、（４ａ）は空気入口、（４ｂ
）は空気出口、　（５ａ）は冷却水入ロー　　（５ｂ）
は冷却水出口、（６）は電力取り出し端子、α０はＫＷ
（陽極）、αηは電解質マドＩＪクス、＠は電極（陰極
）、ｅ２１＋は電池スタックである。なお１図中同一符号は同一、又は相轟部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の電極間に電解質層を介在させて、複数個の
単電池を積層して電池スタックを形成し、この電池スタ
ックを容器内に収納してなる燃料電池において、上記１
つの容器内に上記電池スタックを複数個多段に収納する
とともに、燃料ガス、電気、冷却水供給・排出口及び電
力取り出し端子、各１対を上記容器下部より外部に引出
したことを特徴とする燃料電池。
（２）容器内の各電池スタックに並列に燃料ガス、空気
、冷却水を供給する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。