JPS6337573A - 燃料電池システム - Google Patents

燃料電池システム

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JPS6337573A
JPS6337573A JP61178770A JP17877086A JPS6337573A JP S6337573 A JPS6337573 A JP S6337573A JP 61178770 A JP61178770 A JP 61178770A JP 17877086 A JP17877086 A JP 17877086A JP S6337573 A JPS6337573 A JP S6337573A
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JP
Japan
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fuel cell
cell stack
gas
containment vessel
holder
Prior art date
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Pending
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JP61178770A
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English (en)
Inventor
Minoru Koga
実 古賀
Toshiaki Yoshida
敏明 吉田
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
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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
    • H01M8/24—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
    • 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)
  • 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)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料電池システムに係り、特に溶融炭酸塩方式
の大型燃料電池システムに関する。
［従来の技術］ 燃料電池は、■熱効率が高い、■低公害である、■廃ガ
スが比較的高温でありコージェネレーションに適する、
■負荷応答性に浸れている、■スケールアップが容易で
ある等の特長を有しているため、盛んに研究開発が進め
られている。
−殻内な燃料電池の構成を第５図に示す。すなわち、タ
イルａをカソードｂとアノードＣの画電極で両面から挟
んでなる単位セルをセパレータｄを介して多層に積重ね
、これを上部ホルダｅ及び下部ホルダｆにより保持して
いる。そして、下部ホルダｆから酸化ガスＱ及び燃料ガ
スｈを供給して、酸化ガス９を各単位セルのカソードｂ
側に、燃料ガスｈを各単位セルのアノードＣ側に導入す
ることによりこれら両電極間に電位差を発生させた模、
各ガスｑ及びｈを下部ホルダｆから排出する。
ここで、高性能電池を得るためには以下の要件（１）及
び（２）を備えることが望まれる。
（１）　　イオンを泳動させる電解質を含むタイルとセ
パレータとが密着し、酸化ガスと燃料ガスとの間にクロ
スリークがないこと及びこれら作動ガスが電池外部に漏
れないこと。
■　電気化学反応を促進するために、タイル、電極及び
セパレータ間に均一な接触面圧が働くこと。
これらの要件を満たすために従来、バネやロッドの弾性
を利用して燃料電池を上部ホルダｅ及び下部ホルダｆか
ら締付けていた。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述した従来の方法では次のような問題
点が生じていた。
（１）　　タイルは一般に、柔軟性があり大型化且つ量
産化に適するという利点を有するテープ成型法によって
得られるが、この場合脱脂及び含浸時に大きなりリープ
変形を呈することが知られている。従って、この変形に
追従するためにバネ径やロッド長を大きくする必要があ
り、さらに均一締付けを行なうために多数のバネやロッ
ドを必要とするので締付けのための装置が極めて大型化
してしまう。
（２）　　溶融炭酸塩型の燃料電池では作動温度が６５
０℃程度にもなり、バネやロッドがこのような高温状態
に晒されるので、クリープ現象が発生し、その結果締付
は力を制御することができなかった。
（３）　　上記（１）及び（υの理由から特に大型の溶
融炭酸塩型燃料電池システムを実現することが困難であ
った。
かくして、本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消
し、高性能を示す大型の溶融炭酸塩型燃料電池システム
を提供することにある。
Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明の燃料電池システムは上記目的を達成するために
、上部ホルダ及び下部ホルダの間にタイルと一対の電極
から構成される単位セルがセパレータを介して積層され
てなる燃料電池スタックと、該燃料電池スタックを収容
する横置型の格納容器と、該格納容器内の燃料電池スタ
ックを持ち上げてこれに上記格納容器の天井部分との間
で締付は力を加える締付は手段と、上記格納容器の壁面
に設けられているガスポートを介して上記燃料電池スタ
ックに作動ガスを供給するガス供給手段とを備えたもの
である。
［作　用］ 以上のような構成とすることにより、格納容器内に収容
された燃料電池スタックに格納容器外部から締付は手段
によって締付は力を加えると共にガス供給手段によって
作動ガスを供給することができる。従って、締付は手段
は発電時の受熱を避けることができ、容易に締付は力を
υ制御することもできる。
また、燃料電池スタックの上部ホルダ及び下部ホルダに
ダイヤプラムシステムを設けることにより、電池本体で
ある電極、タイル、セパレータの積層体に均一の接触面
圧が与えられ、電池の高性能化が達成される。
さらに、格納容器底部にレールを設けると共に燃料電池
スタックの下部ホルダ下面に車輪を設けることにより、
燃料電池スタックの格納容器内への収容及び容器からの
取り出しが容易となる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る燃料電池システムの構
成を示す一部破断斜視図である。図中、１は燃料電池ス
タックであり、上部ホルダ２と下部ホルダ３との間にセ
パレータ、電極、タイルからなる積層体４が挟持された
構成を有している。
この燃料電池スタック１が格納容器５内に収容されてい
る。格納容器５は円筒状の容器本体６と容器本体６にヒ
ンジ結合されている挿入側フランジ７とからなり、容器
本体６の内壁部には断熱材８が設けられると共にその底
部に容器の長さ方向に沿った２本のレール９が敷設され
ている。
また、第２図にも示すように、レール９問に昇降自在に
昇降ガイド１０が設けられており、この昇降ガイド１０
の下面に当接すると共に容器本体６の底部を貫通して容
器外に導かれている昇降ロッド１１が複数本容器の長さ
方向に沿って設けられている。各昇降ロッド１１の下部
にはそれぞれジヤツキ１２が取付けられており、各ジヤ
ツキ１２は共通の連結軸１３を介して締付は駆動装置１
４に接続されている。なお、昇降ロッド１１が挿入され
る容器本体６底部の貫通孔には密封部材１５が設けられ
ている。
また、燃料電池スタック１の下部ホルダ３は第３図に示
すように、ホルダ本体１６とホルダ本体１６の下面に設
けられた車輪１７とホルダ本体１６の上面周辺部に接合
される薄鋼板１８とからなっている。ホルダ本体１６は
作動ガスポート１９とバックプレッシャボート２０とを
有しその中央部にバックプレッシャボート２０に通じる
凹部２１が形成されている。そして、バックプレッシャ
ボート２０から高圧ガス２２を供給することにより薄鋼
板１８の中央部が持ち上がりこの下部ホルダ３の上に位
貯する積層体４に均一に面圧を加えることができるよう
になっている。すなわち、ダイヤフラムシステムが構成
される。同様にして、上部ホルダ２にもダイヤフラムシ
ステムが備えられている。
次に、本実施例の作用を述べる。
まず、第４図のように補助レール２３上で燃料電池スタ
ック１を組立て、これを格納容器５内のレール９上に移
動し格納する。
次に、締付は駆動装は１４により連結軸１３を回転させ
て各ジヤツキ１２を同調運転させ、各昇降ロッド１１を
上昇させる。これにより、昇降ガイド１０が上昇し、燃
料電池スタック１は昇降ガイド１０と容器本体６の天井
部分との間に挟まれて締付けられる。このようにして、
燃料電池スタック１に所定の締付は力を加えたところで
締付は駆動装置！１４を停止し、さらに挿入側フランジ
７のバックプレッシャボート２４から高圧ガスを供給し
、これを上部ホルダ２及び下部ボルダ３の各ダイヤフラ
ムシステムに導入して積層体４に加えられる面圧を均一
化する。
この状態で作動ガス供給装置（図示せず）により挿入側
フランジ７の作動ガスポート２５から酸化ガス及び燃料
ガスを供給し、これを下部ホルダ３の作動ガスポート１
９に導入する。これにより、燃料電池スタック１の運転
が開始され、ターミナル２６から出力が得られる。
なお、燃料電池スタック１から作動ガスがり−クすると
爆発事故を起こす恐れがあるので、これを防ぐために挿
入側７ランジ７のパージガス入口ボート２７からパージ
ガスが格納容器５内に供給され、挿入側７ランジ７と反
対側のフランジに設けられた出口ボート（図示せず）か
ら排出されている。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次の如き優れた効
果を発揮する。
（１）　　高性能で且つ安定性の高い大型燃料電池シス
テムが実現される。
（２）格納容器内に燃料電池スタックを収容しているの
で燃料電池の高圧運転が可能となる。
（３）　　格納容器内の燃料電池スタックを容器外部に
設置されている締付は手段によって締付けることができ
るので、締付けの信頼性が向上すると共に締付は力を容
易に制御することができる。
（４）燃料電池スタックの上部及び下部ホルダにダイセ
フラムシステムを設けることにより製作精度や電極のク
リープとは無関係に積層体内のりイルと電極との面圧を
均一化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係る燃料電池システムの構
成を示す一部破断斜視図、第２図及び第３図はそれぞれ
実施例の部分拡大図及び部分組立図、第４図は実施例に
おける燃料電池スタックの格納容器内への格納法を示す
斜視図、第５図は一般的な燃料電池の構成図である。 図中、１は燃料電池スタック、２は上部ホルダ、３は下
部ホルダ、４は積層体、５は格納容器、１１は昇降ロン
ド、１２はジヤツキ、２５は作動ガスポートである。 特　許　出　願　人　　石川島播磨重工業株式会社代理
人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 第２図　　第３図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）上部ホルダ及び下部ホルダの間にタイルと一対の
    電極から構成される単位セルがセパレータを介して積層
    されてなる燃料電池スタックと、該燃料電池スタックを
    収容する横置型の格納容器と、該格納容器内の燃料電池
    スタックを持ち上げてこれに上記格納容器の天井部分と
    の間で締付け力を加える締付け手段と、上記格納容器の
    壁面に設けられているガスボートを介して上記燃料電池
    スタックに作動ガスを供給するガス供給手段とを備えた
    ことを特徴とする燃料電池システム。
  2. （２）上記燃料電池スタックの上部ホルダ及び下部ホル
    ダがこれらの間に積層されている単位セルとセパレータ
    との接触面圧を均一化させるためのダイヤフラムシステ
    ムを備えている特許請求の範囲第１項記載の燃料電池シ
    ステム。
  3. （３）上記締付け手段が、上記格納容器の下方から密封
    部材を介して容器内に導かれている昇降ロッドと、該昇
    降ロッドを昇降させるジャッキとからなる特許請求の範
    囲第１項あるいは第２項記載の燃料電池システム。
  4. （４）上記格納容器がその底部にレールを備えると共に
    上記燃料電池スタックがその下部ホルダの下面上に上記
    レール上を転動し得る車輪を備えている特許請求の範囲
    第１項ないし第３項のうちいずれか１項記載の燃料電池
    システム。
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