JPS63181271A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
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- JPS63181271A JPS63181271A JP62011439A JP1143987A JPS63181271A JP S63181271 A JPS63181271 A JP S63181271A JP 62011439 A JP62011439 A JP 62011439A JP 1143987 A JP1143987 A JP 1143987A JP S63181271 A JPS63181271 A JP S63181271A
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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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
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- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
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- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
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- 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
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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、溶融炭酸塩燃料電池に関する。
（従来の技術）
近年２次世代の燃料電池として溶融炭酸塩燃料電池の開
発が進められている。溶融炭酸塩燃料電池は、炭酸塩か
らなる電解質を高温下で溶融状態にして電極反応を生起
させるもので、りん酸型。
発が進められている。溶融炭酸塩燃料電池は、炭酸塩か
らなる電解質を高温下で溶融状態にして電極反応を生起
させるもので、りん酸型。
固体電解質型等の他の燃料電池に比べて電極反応が起こ
り易く２発電効率が高いうえ、馬価な貴金属触媒を必要
としない等の特徴を有している。
り易く２発電効率が高いうえ、馬価な貴金属触媒を必要
としない等の特徴を有している。
このような溶融炭酸塩燃料電池では１つの単位電池で得
られる起電力が１ｖ程度と低い。したがって、高出力の
発電プラントを構成するには複数の単位電池を直列に積
層した積層構成とし、各単位電池の加算出力を得る必要
がある。このため。
られる起電力が１ｖ程度と低い。したがって、高出力の
発電プラントを構成するには複数の単位電池を直列に積
層した積層構成とし、各単位電池の加算出力を得る必要
がある。このため。
この種の燃料電池は次のように構成される。
すなわち、各単位電池は、一対の多孔質電極板（アノー
ド電極とカソード電極）と、これらの間に介在させたア
ルカリ炭Ｍ１塩からなる電解質層とで構成される。そし
て、これら単位電池は、導電性のセパレータを介して複
数積層される。セパレータは、各単位電池間を電気的に
接続する機能と。
ド電極とカソード電極）と、これらの間に介在させたア
ルカリ炭Ｍ１塩からなる電解質層とで構成される。そし
て、これら単位電池は、導電性のセパレータを介して複
数積層される。セパレータは、各単位電池間を電気的に
接続する機能と。
各電極板への反応性ガスの通路を形成する機能とを兼ね
備えたもので、その両面には互いに直交する関係にガス
通路が形成されている。このようにして積層された燃料
電池積層体の４つの側面には。
備えたもので、その両面には互いに直交する関係にガス
通路が形成されている。このようにして積層された燃料
電池積層体の４つの側面には。
反応性ガスの供給１回収機能を発揮するマニホールドが
それぞれ当てがわれる。そして、これらマニホールドの
うちの１つに酸化剤ガスを供給するとともに隣接するマ
ニホールドに燃料ガスを供給し、アノード電極において
は。
それぞれ当てがわれる。そして、これらマニホールドの
うちの１つに酸化剤ガスを供給するとともに隣接するマ
ニホールドに燃料ガスを供給し、アノード電極において
は。
Ｈ２＋Ｃ○３２−４Ｈ２０＋ＣＯ２−＋−２ｅ−なる反
応を、またカソード電極においては。
応を、またカソード電極においては。
１／２０２ ＋ＣＯｚ ＋２ｅ−−＋ＧＯ３” −なる
反応を生起せしめ、直流出力を得た後、それぞれの対向
するマニホールドからガスを排出させるようにしている
。
反応を生起せしめ、直流出力を得た後、それぞれの対向
するマニホールドからガスを排出させるようにしている
。
なお、各単位電池の周縁部には、上記再反応ガスが燃料
電池積層体内部において交差混合するのを防止するため
に溶融炭酸塩によるウェットシールが施される。また、
燃料電池積層体とマニホールドとの間にも上記両ガスの
漏洩を防止するためにウェットシールが施される。
電池積層体内部において交差混合するのを防止するため
に溶融炭酸塩によるウェットシールが施される。また、
燃料電池積層体とマニホールドとの間にも上記両ガスの
漏洩を防止するためにウェットシールが施される。
ところで、燃料電池積層体は、上述した化学反応によっ
て電力を発生すると同時に熱を発生する。
て電力を発生すると同時に熱を発生する。
この熱を除去しない場合には、溶融炭酸塩燃料電池の運
転温度範囲である６００〜７００℃を越えてしまい、電
極反応を促すことが不可能となる。したがって、何等か
の手段で燃料電池積層体を上記温度範囲まで冷却する必
要がある。そこで従来は。
転温度範囲である６００〜７００℃を越えてしまい、電
極反応を促すことが不可能となる。したがって、何等か
の手段で燃料電池積層体を上記温度範囲まで冷却する必
要がある。そこで従来は。
第４図および第５図に示すように、単位電池とセパレー
タとを積層した燃料電池積層体１の特定の単位電池間に
導電性の冷却板２を介在させ、この冷却板２内に形成さ
れた図示しない冷媒通路に隣接するマニホールド３間か
らパイプ４を介して冷媒を通流させる方式が採用されて
いる。
タとを積層した燃料電池積層体１の特定の単位電池間に
導電性の冷却板２を介在させ、この冷却板２内に形成さ
れた図示しない冷媒通路に隣接するマニホールド３間か
らパイプ４を介して冷媒を通流させる方式が採用されて
いる。
しかしながら、上記のように構成された従来の溶融炭酸
塩燃料電池にあっても次のような問題があった。すな、
わら、冷却板２は内部に冷媒を充分通流させ得る冷媒通
路を形成しなければならない関係上、必然的に肉厚の厚
いものにならざるを得ない。一方、燃料電池積層体１を
構成している各単位電池の起電力を均一にするには、各
単位電池へ反応性ガスを均一に供給する必要がある。こ
のため、一般には第５図に示すように９反応性ガスを供
給する側に位置するマニホールド３内に、均一な分布に
孔を設けた多孔板５を配置し、この多孔板５で各単位電
池に流入する反応性ガスの均一化を図るようにしている
。しかし、多孔板５によって均一化されたガスの流れは
、単位電池やセパレータに比べてはるかに厚い冷却板２
の側面に当 ゛す、第５図中実線矢印で示すように渦と
なって流れの向きが変えられる。このため、冷却板２の
上下面に隣接した単位電池へのガスの流入が妨げられ、
これが原因して冷却板２の上下面に隣接した単位電池の
起電力が他の単位電池に比べて１０〜２０％低下すると
言う問題があった。
塩燃料電池にあっても次のような問題があった。すな、
わら、冷却板２は内部に冷媒を充分通流させ得る冷媒通
路を形成しなければならない関係上、必然的に肉厚の厚
いものにならざるを得ない。一方、燃料電池積層体１を
構成している各単位電池の起電力を均一にするには、各
単位電池へ反応性ガスを均一に供給する必要がある。こ
のため、一般には第５図に示すように９反応性ガスを供
給する側に位置するマニホールド３内に、均一な分布に
孔を設けた多孔板５を配置し、この多孔板５で各単位電
池に流入する反応性ガスの均一化を図るようにしている
。しかし、多孔板５によって均一化されたガスの流れは
、単位電池やセパレータに比べてはるかに厚い冷却板２
の側面に当 ゛す、第５図中実線矢印で示すように渦と
なって流れの向きが変えられる。このため、冷却板２の
上下面に隣接した単位電池へのガスの流入が妨げられ、
これが原因して冷却板２の上下面に隣接した単位電池の
起電力が他の単位電池に比べて１０〜２０％低下すると
言う問題があった。
（発明が解決しようとする問題点）
上述の如く、従来の溶融炭酸塩燃料電池では。
上流側に多孔板を設けて各単位電池へ反応性ガスを均一
に供給しようとしても、冷却板に邪魔されて均一に供給
することができず、特に、冷却板に隣接した単位電池の
出力が低下する問題があった。
に供給しようとしても、冷却板に邪魔されて均一に供給
することができず、特に、冷却板に隣接した単位電池の
出力が低下する問題があった。
そこで本発明は、冷却板に邪魔されることなく燃料電池
積層体を構成している各単位電池にほぼ均一に反応性ガ
スを供給することができる溶融炭酸塩燃料電池を提供す
ることを目的としている。
積層体を構成している各単位電池にほぼ均一に反応性ガ
スを供給することができる溶融炭酸塩燃料電池を提供す
ることを目的としている。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明は、単位電池を１両面に互いに直交するガス通路
を備えた導電性のセパレータを介して複数積層するとと
もに特定の単位電池間に冷却板を介在させてなる燃料電
池積層体と、この燃料電池積層体の４つの側面に当てが
われた反応性ガス供給・回収用のマニホールドと、上流
側に位置するマニホールドの内部で反応性ガス導入口と
前記燃料電池積層体との間に配置された多孔板とを備え
てなる溶融炭酸塩燃料電池において、前記多孔板または
上記多孔板と前記燃料電池積層体との間に上記多孔板を
通った反応性ガスの流れが前記冷却板の側面で乱される
のを緩和する整流手段を設けている。
を備えた導電性のセパレータを介して複数積層するとと
もに特定の単位電池間に冷却板を介在させてなる燃料電
池積層体と、この燃料電池積層体の４つの側面に当てが
われた反応性ガス供給・回収用のマニホールドと、上流
側に位置するマニホールドの内部で反応性ガス導入口と
前記燃料電池積層体との間に配置された多孔板とを備え
てなる溶融炭酸塩燃料電池において、前記多孔板または
上記多孔板と前記燃料電池積層体との間に上記多孔板を
通った反応性ガスの流れが前記冷却板の側面で乱される
のを緩和する整流手段を設けている。
（作用）
整流手段の存在で１反応性ガスは、燃料電池ＷＡ層体の
前面で渦流を生じることなく各単位電池へとスムーズに
流れ込む。この結果、冷却板に隣接した単位電池の出力
を向上させることが可能となる。
前面で渦流を生じることなく各単位電池へとスムーズに
流れ込む。この結果、冷却板に隣接した単位電池の出力
を向上させることが可能となる。
（実施例）
以下１図面を参照しながら実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池を
示すもので、第５図と同一部分は同一符号で示しである
。したがって２重複する部分の詳しい説明は省略する。
示すもので、第５図と同一部分は同一符号で示しである
。したがって２重複する部分の詳しい説明は省略する。
この実施例が従来のものと異なる点は１反応性ガスの供
給側、つまり上流側に位置するマニホールド３内で多孔
板５と冷却板２の側面との間に整流機能を発揮する板体
１１をそれぞれ設けた点にある。板体１１は、全体が屋
根形に形成されており１軒側を冷却板２の側面に近接対
向させるとともに棟側を多孔板５側に位置させてマニホ
ールド３内に固定されている。
給側、つまり上流側に位置するマニホールド３内で多孔
板５と冷却板２の側面との間に整流機能を発揮する板体
１１をそれぞれ設けた点にある。板体１１は、全体が屋
根形に形成されており１軒側を冷却板２の側面に近接対
向させるとともに棟側を多孔板５側に位置させてマニホ
ールド３内に固定されている。
このような構成であると、多孔板５から均一に流れ出た
反応性ガス流のうち板体１１側へ向けて流れるガス流は
、板体１１の棟、つまり頂部によって２つの流れに別れ
１図中実線矢印で示すように板体１１の外面に沿って燃
料電池積層体１側へと流れる。板体１１は屋根形に形成
されているので、板体１１の外面に沿って流れるガス流
に渦が発生するようなことはない。このため、冷却板２
に隣接した単位電池にも反応性ガスを充分に供給するこ
とができ、結局、冷却板２に隣接した単位電池の出力低
下を防止することができる。
反応性ガス流のうち板体１１側へ向けて流れるガス流は
、板体１１の棟、つまり頂部によって２つの流れに別れ
１図中実線矢印で示すように板体１１の外面に沿って燃
料電池積層体１側へと流れる。板体１１は屋根形に形成
されているので、板体１１の外面に沿って流れるガス流
に渦が発生するようなことはない。このため、冷却板２
に隣接した単位電池にも反応性ガスを充分に供給するこ
とができ、結局、冷却板２に隣接した単位電池の出力低
下を防止することができる。
なお１本発明は上記実施例に限定されるものではない。
すなわち、板体を設ける代りに７．第２図に示すように
冷却板２の上流側に位置する端部にくさび形の突出部１
２を一体に設け、この突出部１２で整３１機能を発揮さ
せるようにしてもよい。
冷却板２の上流側に位置する端部にくさび形の突出部１
２を一体に設け、この突出部１２で整３１機能を発揮さ
せるようにしてもよい。
また、第３図に示すように、多孔板５の冷却板２に対向
する部分１３を無孔構成にすることによって、冷却板２
の上流側に位置する側面部分で渦流が発生するのを防止
するようにしてもよい。
する部分１３を無孔構成にすることによって、冷却板２
の上流側に位置する側面部分で渦流が発生するのを防止
するようにしてもよい。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、整流手段を設けてい
るので、冷却板の存在によって各単位電池へ流れ込もう
とする反応性ガスの流れが乱されるのを防止でき、この
結果、冷却板に隣接した単位電池の出力低下を防止する
ことができる。
るので、冷却板の存在によって各単位電池へ流れ込もう
とする反応性ガスの流れが乱されるのを防止でき、この
結果、冷却板に隣接した単位電池の出力低下を防止する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池の
縦断面図、第２図および第３図は本発明のそれぞれ異な
る実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池を局部的に取出して
示す断面図、第４図は従来の溶融炭酸塩燃料電池の平面
図、第５図は同電池の縦断面図である。 １・・・燃料電池積層体、２・・・冷却板、３・・・マ
ニホールド、５・・・多孔板、１１・・・整流機能を発
揮する板体、１２・・・整流園能を発揮する突出部、１
３・・・整流機能を発揮する無孔の部分。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図
縦断面図、第２図および第３図は本発明のそれぞれ異な
る実施例に係る溶融炭酸塩燃料電池を局部的に取出して
示す断面図、第４図は従来の溶融炭酸塩燃料電池の平面
図、第５図は同電池の縦断面図である。 １・・・燃料電池積層体、２・・・冷却板、３・・・マ
ニホールド、５・・・多孔板、１１・・・整流機能を発
揮する板体、１２・・・整流園能を発揮する突出部、１
３・・・整流機能を発揮する無孔の部分。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (4)
- （１）単位電池を、両面に互いに直交するガス通路を備
えた導電性のセパレータを介して複数積層するとともに
特定の単位電池間に冷却板を介在させてなる燃料電池積
層体と、この燃料電池積層体の４つの側面に当てがわれ
た反応性ガス供給・回収用のマニホールドと、上流側に
位置するマニホールドの内部で反応性ガス導入口と前記
燃料電池積層体との間に配置された多孔板とを備えてな
る溶融炭酸塩燃料電池において、前記多孔板を通つた反
応性ガスの流れが前記冷却板の側面で乱されるのを緩和
する整流手段を設けてなることを特徴とする溶融炭酸塩
燃料電池。 - （２）前記整流手段は、全体が屋根形に形成され、軒側
を前記冷却板の側面に対向させるとともに棟側を前記多
孔板側にして配置された板体であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩燃料電池。 - （３）前記整流手段は、前記冷却板の前記多孔板側に位
置する端部をくさび状に一体に突出させてなる突出部で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融
炭酸塩燃料電池。 - （４）前記整流手段は、前記多孔板で前記冷却板の側面
に対向する部分に形成された無孔部分であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩燃料電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62011439A JP2610255B2 (ja) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62011439A JP2610255B2 (ja) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63181271A true JPS63181271A (ja) | 1988-07-26 |
| JP2610255B2 JP2610255B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=11778126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62011439A Expired - Fee Related JP2610255B2 (ja) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610255B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007049790A1 (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | 燃料電池スタックの流体通路構造 |
| KR100722411B1 (ko) | 2005-09-02 | 2007-05-28 | 지에스퓨얼셀 주식회사 | 연료전지 스택의 매니폴드 |
| WO2008099567A1 (ja) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Seiko Instruments Inc. | 燃料電池 |
| WO2009008315A1 (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Seiko Instruments Inc. | 燃料電池 |
| WO2009008316A1 (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Seiko Instruments Inc. | 燃料電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194872U (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | 株式会社 富士電機総合研究所 | 燃料電池の反応ガス供給構造 |
-
1987
- 1987-01-22 JP JP62011439A patent/JP2610255B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194872U (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | 株式会社 富士電機総合研究所 | 燃料電池の反応ガス供給構造 |
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