JPH01274363A - マトリックス形燃料電池の電解液補給方法 - Google Patents
マトリックス形燃料電池の電解液補給方法Info
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- JPH01274363A JPH01274363A JP63102253A JP10225388A JPH01274363A JP H01274363 A JPH01274363 A JP H01274363A JP 63102253 A JP63102253 A JP 63102253A JP 10225388 A JP10225388 A JP 10225388A JP H01274363 A JPH01274363 A JP H01274363A
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- cell
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- 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。
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、マトリックス形燃料電池の’ａ電池積層体構
成する単電池のマ） ＩＪフックス電解液を補給する電
解液補給装置に関する。
成する単電池のマ） ＩＪフックス電解液を補給する電
解液補給装置に関する。
マ） ＩＪフックス形料電池、例えはりん酸形燃料電池
の電池積層体１０は第２図に示すように単電池１を複数
個槓み重ねて構成されている。単電池１はりん酸からな
る電解液を含浸する多孔負のマトリックス３と、このマ
トリックス３の一方の面に接する燃料極触媒層４および
これを支持し、燃料ガスの流路となる凹状の溝５ａを有
するガス透過性の電極基材５からなる燃料電極４ａと、
他方の面に接する酸化剤極触媒Ｎ６およびこれを支持し
、酸化剤ガスの流路となる凹状の溝７ａを有するガス透
過性の電極基材７からなる酸化剤電極６ａとからなって
いる。８はガス不透過性のセパレート板であり、積み重
ねられた単電池間に介挿されている。
の電池積層体１０は第２図に示すように単電池１を複数
個槓み重ねて構成されている。単電池１はりん酸からな
る電解液を含浸する多孔負のマトリックス３と、このマ
トリックス３の一方の面に接する燃料極触媒層４および
これを支持し、燃料ガスの流路となる凹状の溝５ａを有
するガス透過性の電極基材５からなる燃料電極４ａと、
他方の面に接する酸化剤極触媒Ｎ６およびこれを支持し
、酸化剤ガスの流路となる凹状の溝７ａを有するガス透
過性の電極基材７からなる酸化剤電極６ａとからなって
いる。８はガス不透過性のセパレート板であり、積み重
ねられた単電池間に介挿されている。
このような構成により反応ガスである燃料ガスと酸化剤
ガスとを電池積層体１０に供給して燃料電池の運転を行
ない、単電池１にて電気化学反応を行なわせて電池積層
体１０から電気を取出し、この除虫じる反応熱を冷却媒
体により除去して運転温度を保持している。
ガスとを電池積層体１０に供給して燃料電池の運転を行
ない、単電池１にて電気化学反応を行なわせて電池積層
体１０から電気を取出し、この除虫じる反応熱を冷却媒
体により除去して運転温度を保持している。
ところで運転経過に伴い、徐々にマトリックス３に含浸
されたりん酸が消失減少するので、内部抵抗が経時的に
増大したり、対向する電極に供給されるそれぞれの反応
ガスがマトリックス３を通過して混合し、単電池内部で
直接燃焼反応が生じるため電極が損傷したりする。これ
らの原因のため燃料電池の性能低下や運転停止を引き起
こすという問題点があるので、この問題点を解決するた
め、従来燃料電池の外部から電解液のりん酸をマトリッ
クスに補給する補給装置を設けて連続的に、あるいは定
期的にりん酸を補給する方法がとられている。この種の
補給装置として本出願人は先に特願昭５９−２２８２２
８ （特開昭６１−１０７６６７ ）により第２図に示
すマトリックス形燃料電池の電解質補給装置を提案して
いる。
されたりん酸が消失減少するので、内部抵抗が経時的に
増大したり、対向する電極に供給されるそれぞれの反応
ガスがマトリックス３を通過して混合し、単電池内部で
直接燃焼反応が生じるため電極が損傷したりする。これ
らの原因のため燃料電池の性能低下や運転停止を引き起
こすという問題点があるので、この問題点を解決するた
め、従来燃料電池の外部から電解液のりん酸をマトリッ
クスに補給する補給装置を設けて連続的に、あるいは定
期的にりん酸を補給する方法がとられている。この種の
補給装置として本出願人は先に特願昭５９−２２８２２
８ （特開昭６１−１０７６６７ ）により第２図に示
すマトリックス形燃料電池の電解質補給装置を提案して
いる。
この電解質補給装置り１１は貯蔵タンク１２を集合した
集合タンク１３と、各貯蔵タンク１２から電池積層体１
０の各単電池１の燃料極支持基材５に設けられ、親水性
充填材、例えばカーボン繊維が充填されてなる電解液補
給流路１８を経てマトリックス３に電解液を補給する補
給管路１４とから構成されている。第２図に示す集合タ
ンク１３は貯蔵タンク１２を２個並列したものを積み重
ねて構成されている。こｒしらの貯蔵タンク１２には上
部の電解液供給部１５からりん酸を供給してりん酸が貯
蔵される。すなわち電解液供給部１５から供給されるり
ん酸は仕切板１６の開口部１６ａを流れて貯蔵タンク１
２に充填される。そして中央に設けられた排出部１７の
高さまで充填されると浴出して排出部１７から下位の貯
蔵タンク１２に流入し、前述と同じ作用によりこの貯蔵
タンク１２に充填され、このようにして集合タンク１３
内のすべての貯蔵タンク１２にりん酸が貯蔵される。
集合タンク１３と、各貯蔵タンク１２から電池積層体１
０の各単電池１の燃料極支持基材５に設けられ、親水性
充填材、例えばカーボン繊維が充填されてなる電解液補
給流路１８を経てマトリックス３に電解液を補給する補
給管路１４とから構成されている。第２図に示す集合タ
ンク１３は貯蔵タンク１２を２個並列したものを積み重
ねて構成されている。こｒしらの貯蔵タンク１２には上
部の電解液供給部１５からりん酸を供給してりん酸が貯
蔵される。すなわち電解液供給部１５から供給されるり
ん酸は仕切板１６の開口部１６ａを流れて貯蔵タンク１
２に充填される。そして中央に設けられた排出部１７の
高さまで充填されると浴出して排出部１７から下位の貯
蔵タンク１２に流入し、前述と同じ作用によりこの貯蔵
タンク１２に充填され、このようにして集合タンク１３
内のすべての貯蔵タンク１２にりん酸が貯蔵される。
貯蔵タンク１２のりん酸は親水性物質からなる充填材１
４ａ、例えはカーボン繊維が充填された補給管路１４を
充填材１４ａにより吸上げられて流れ、各年を池ｌの電
解液補給流路１８を経てマトリックス３に補給される。
４ａ、例えはカーボン繊維が充填された補給管路１４を
充填材１４ａにより吸上げられて流れ、各年を池ｌの電
解液補給流路１８を経てマトリックス３に補給される。
したがって燃料電池の一定時間運転後、りん酸なマ）
ＩＪフックス補給する時には、電解液供給部１５からり
ん酸を供給して各貯蔵タンク１２にりん酸を充満する。
ＩＪフックス補給する時には、電解液供給部１５からり
ん酸を供給して各貯蔵タンク１２にりん酸を充満する。
そして充満されたりん酸は補給管路１４を経て各単電池
のマ） ＩＪフックスに補給される。
のマ） ＩＪフックスに補給される。
上記のよ５Ｋして電解液は電解液補給装置により電池積
層体の積層された各単電池のマ） ＩＪフックス補給さ
れるが、この補給は補給管路１４内の親水性の充填材に
よる毛管現象と、ヘッド差により行なわれるので、電解
液の移動速度が遅く、補給を完了するのに数十時間かか
り、また−回の袖給値も貯蔵タンクの容量により定めら
れるので固定されているという問題点がある。
層体の積層された各単電池のマ） ＩＪフックス補給さ
れるが、この補給は補給管路１４内の親水性の充填材に
よる毛管現象と、ヘッド差により行なわれるので、電解
液の移動速度が遅く、補給を完了するのに数十時間かか
り、また−回の袖給値も貯蔵タンクの容量により定めら
れるので固定されているという問題点がある。
本発明の目的は、マ） ＩＪフックス形料電池の電池積
層体を構成する単電池のマトリックスに電解液を短時間
で、かつ任意の量を補給することのできる電解液補給装
置を提供することである。
層体を構成する単電池のマトリックスに電解液を短時間
で、かつ任意の量を補給することのできる電解液補給装
置を提供することである。
上記課題を解決するために１本発明によれは電解液を含
浸保持するマトリックスを有する単電池を積層してなる
電池積層体であって、前記マトリックスに外部から電解
液を補給するマトリックス形燃料電池の電解液補給装置
において、加圧された電解液を送出する電解液供給源と
、を池積層体の側面に沿って直立し、電解液供給源から
加圧電解液が供給されるヘッダーと、このヘッダーから
各単電池に接続してマ） ＩＪフックスｔ熱液を供給す
る供給管とからなり、供給管内の電解液の流れ抵抗をヘ
ッダー内の流れ抵抗より大きくするものとする。
浸保持するマトリックスを有する単電池を積層してなる
電池積層体であって、前記マトリックスに外部から電解
液を補給するマトリックス形燃料電池の電解液補給装置
において、加圧された電解液を送出する電解液供給源と
、を池積層体の側面に沿って直立し、電解液供給源から
加圧電解液が供給されるヘッダーと、このヘッダーから
各単電池に接続してマ） ＩＪフックスｔ熱液を供給す
る供給管とからなり、供給管内の電解液の流れ抵抗をヘ
ッダー内の流れ抵抗より大きくするものとする。
電解液供給源から加圧された電解液はヘッダーを通流し
て電池積層体の各単電池のマ） ＩＪフックス供給管を
通流して補給されるが、供給管を流れる電解液の流れ抵
抗をヘッダーを流れる流れ抵抗より大きくしているので
、電解液を加圧して補給することができる。このため各
単電池が必要とする電解液量は速やかに補給できる。ま
た、単電池の積層位置高さによるヘッド差は、電解液が
加圧されているので無視できる量となり、電解液の補給
量は圧力と補給時間により決められる。
て電池積層体の各単電池のマ） ＩＪフックス供給管を
通流して補給されるが、供給管を流れる電解液の流れ抵
抗をヘッダーを流れる流れ抵抗より大きくしているので
、電解液を加圧して補給することができる。このため各
単電池が必要とする電解液量は速やかに補給できる。ま
た、単電池の積層位置高さによるヘッド差は、電解液が
加圧されているので無視できる量となり、電解液の補給
量は圧力と補給時間により決められる。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による電解液補給装置を備えた
マトリックス形燃料電池の８Ｐ＋視図である。なお、第
１図において第２図の従来例と同一部品には同じ符号を
付しそσ）説明を省略する。
マトリックス形燃料電池の８Ｐ＋視図である。なお、第
１図において第２図の従来例と同一部品には同じ符号を
付しそσ）説明を省略する。
第１図において本発明に係る電解液供給装置２０はつぎ
に述べる構成になっている。電解液が通流する管状のヘ
ッダー２２は電池積層体１０の各単電池１１Ｃ反応ガス
を供給するためマニホールド２１を貫通して電池積層体
１０の側面に沿って直立して設けられている。供給管２
３はその一方の管口が閉鎖された管端部を電池積層体１
０の各単電池に接続され、他方の管端はヘッダー２２に
取付けられている。そして単電池１に接続された管端部
は単を池１内の燃料極支持基材５に設けられた電解液な
貯留する親水処理部２４を横断する燃料ガス流路の凹状
の溝５ａに挿入され、管端部に設けた孔２５は親水処理
部２４に臨む位置に設けられている。なお、親水処理部
２４に貯留された電解液は燃料極触媒層４を貫通する孔
を通ってマトリックス３に補給されるようにしている。
に述べる構成になっている。電解液が通流する管状のヘ
ッダー２２は電池積層体１０の各単電池１１Ｃ反応ガス
を供給するためマニホールド２１を貫通して電池積層体
１０の側面に沿って直立して設けられている。供給管２
３はその一方の管口が閉鎖された管端部を電池積層体１
０の各単電池に接続され、他方の管端はヘッダー２２に
取付けられている。そして単電池１に接続された管端部
は単を池１内の燃料極支持基材５に設けられた電解液な
貯留する親水処理部２４を横断する燃料ガス流路の凹状
の溝５ａに挿入され、管端部に設けた孔２５は親水処理
部２４に臨む位置に設けられている。なお、親水処理部
２４に貯留された電解液は燃料極触媒層４を貫通する孔
を通ってマトリックス３に補給されるようにしている。
供給管２３には孔２５とヘッダー２２との間でｔＳ液の
流れ抵抗をヘッダーのそれより太き（する絞り２７が設
けられており、絞り２７の絞り孔の相当直径がヘッダー
２２のそれの数十分のＩＫなるようにしている。
流れ抵抗をヘッダーのそれより太き（する絞り２７が設
けられており、絞り２７の絞り孔の相当直径がヘッダー
２２のそれの数十分のＩＫなるようにしている。
ヘッダー２２の下端部にはヘッダー２２が挿入される電
解液供給源としての密閉された電解液タンク２８が設け
られ、電解液タンク２８の上板には電解液タンク２８内
に充填された電解液を気体により加圧するために気体を
送気する加圧ポート２９を備えている。
解液供給源としての密閉された電解液タンク２８が設け
られ、電解液タンク２８の上板には電解液タンク２８内
に充填された電解液を気体により加圧するために気体を
送気する加圧ポート２９を備えている。
一方、ヘッダー２２の上端部にはｔ磁弁３０が取付けら
れるとともに、ヘッダー２２内を流れる電解液の液面の
上限を検出する液面センサ３１が取付けられている。な
お、液面センサ３１の検出信号により電磁弁３０の開閉
を行なうようにしている。
れるとともに、ヘッダー２２内を流れる電解液の液面の
上限を検出する液面センサ３１が取付けられている。な
お、液面センサ３１の検出信号により電磁弁３０の開閉
を行なうようにしている。
このような構造により燃料電池のマトリックスに電解液
を補給する方法について説明する。まず、電解液タンク
２８に電解液を充填する。そして電磁弁３０を開にして
加圧ボート２９からガス圧を加えて、電解液をヘッダー
２２内に上昇させ、液面センサ３１がその液面を検出し
たら電磁弁３０を閉にする。この状態でガス圧を加える
ことにより電解液は加圧され、ヘッダー２２から各供給
管２３ＶＣＲれ、この加圧された電解液は絞り２７によ
り減圧されて電池積層体１０内の各単電池ｌのマトリッ
クス３に親水処理部２４を経て供給される。この際、電
解液は加圧されているので補給時間は分単位で行なわれ
る。
を補給する方法について説明する。まず、電解液タンク
２８に電解液を充填する。そして電磁弁３０を開にして
加圧ボート２９からガス圧を加えて、電解液をヘッダー
２２内に上昇させ、液面センサ３１がその液面を検出し
たら電磁弁３０を閉にする。この状態でガス圧を加える
ことにより電解液は加圧され、ヘッダー２２から各供給
管２３ＶＣＲれ、この加圧された電解液は絞り２７によ
り減圧されて電池積層体１０内の各単電池ｌのマトリッ
クス３に親水処理部２４を経て供給される。この際、電
解液は加圧されているので補給時間は分単位で行なわれ
る。
なお、単電池１の積層位置によるヘッド差は電解液を加
圧することにより無視できる量になるので、各単電池に
補給される電解液の補給量は加圧時間と加圧力により任
意に制御できる。
圧することにより無視できる量になるので、各単電池に
補給される電解液の補給量は加圧時間と加圧力により任
意に制御できる。
補給が終了したら電解液タンク２８にかけるガス圧をマ
ニホールド内の圧力に等しくして電磁弁３０を開にすれ
はヘッダー２２．供給管２３内の電解液は電解液タンク
２８に戻り、電解液補給操作は完了する。
ニホールド内の圧力に等しくして電磁弁３０を開にすれ
はヘッダー２２．供給管２３内の電解液は電解液タンク
２８に戻り、電解液補給操作は完了する。
本実施例では供給管の電解液の流れ抵抗をヘッダーの流
れ抵抗より大きくするために、供給管に絞りを設けたが
、供給管の管径をヘッダーのそれよりも十分小さくし、
例えばヘッダーの管径が１０ｆｌ程度の時、供給管の管
径をＩＢ程度にして流れ抵抗を大きくしても前述と同じ
効果が得られる。
れ抵抗より大きくするために、供給管に絞りを設けたが
、供給管の管径をヘッダーのそれよりも十分小さくし、
例えばヘッダーの管径が１０ｆｌ程度の時、供給管の管
径をＩＢ程度にして流れ抵抗を大きくしても前述と同じ
効果が得られる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、燃料
電池の電池積層体の各単電池への１電解液の補給を、ヘ
ッダーに接続し、ヘッダーを電解液が流れる抵抗より大
きい抵抗を有する供給管により行なうようにしたことに
より、電解液を加圧してヘッダーに送り、ヘッダーから
供給管を経て各単電池に補給できるので、補給時間を短
くすることができ、またその補給量を加圧力と加圧時間
により任意に制御できるという効果がある。
電池の電池積層体の各単電池への１電解液の補給を、ヘ
ッダーに接続し、ヘッダーを電解液が流れる抵抗より大
きい抵抗を有する供給管により行なうようにしたことに
より、電解液を加圧してヘッダーに送り、ヘッダーから
供給管を経て各単電池に補給できるので、補給時間を短
くすることができ、またその補給量を加圧力と加圧時間
により任意に制御できるという効果がある。
第１図は本発明の実施例による電解液補給装置を備えた
マ） ＩＪフックス形料電池の部分斜視図、第２図は従
来の電解液補給装置を備えたマトリックス形燃料電池の
部分断面図である。 ｌ：単電池、１０：［池績層体、２０：電解液補給装置
、２２：ヘッダー、２３：供給管。 電＃々２ンフ １１ 区
マ） ＩＪフックス形料電池の部分斜視図、第２図は従
来の電解液補給装置を備えたマトリックス形燃料電池の
部分断面図である。 ｌ：単電池、１０：［池績層体、２０：電解液補給装置
、２２：ヘッダー、２３：供給管。 電＃々２ンフ １１ 区
Claims (1)
- １）電解液を含浸保持するマトリックスを有する単電池
を積層してなる電池積層体であって、前記マトリックス
に外部から電解液を補給するマトリックス形燃料電池の
電解液補給装置において、加圧された電解液を送出する
電解液供給源と、電池積層体の側面に沿って直立し、電
解液供給源から加圧電解液が供給されるヘッダーと、こ
のヘッダーから各単電池に接続してマトリックスに電解
液を供給する供給管とからなり、供給管内の電解液の流
れ抵抗をヘッダー内の流れ抵抗より大きくしたことを特
徴とするマトリックス形燃料電池の電解液補給装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102253A JP2590526B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | マトリックス形燃料電池の電解液補給方法 |
| US07/536,941 US4980247A (en) | 1988-04-25 | 1990-06-07 | Apparatus for supplementing electrolyte to matrix-type fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102253A JP2590526B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | マトリックス形燃料電池の電解液補給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01274363A true JPH01274363A (ja) | 1989-11-02 |
| JP2590526B2 JP2590526B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=14322433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63102253A Expired - Lifetime JP2590526B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | マトリックス形燃料電池の電解液補給方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4980247A (ja) |
| JP (1) | JP2590526B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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| US5185071A (en) * | 1990-10-30 | 1993-02-09 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Programmable electrophoresis with integrated and multiplexed control |
| US5541015A (en) * | 1992-05-12 | 1996-07-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Fuel cell using a separate gas cooling method |
| US6694535B1 (en) * | 2003-01-09 | 2004-02-24 | Donata Marialuisa Gianesi Gschwind | Semi-permeable and partly flushable potty liner |
| US8883365B2 (en) * | 2010-02-22 | 2014-11-11 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell stack discrete header |
| US11444298B2 (en) | 2019-07-18 | 2022-09-13 | Hyaxiom, Inc. | Electrolyte shunt migration management in a fuel cell stack |
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| JPS62115668A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-27 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の電解液補給装置 |
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-
1988
- 1988-04-25 JP JP63102253A patent/JP2590526B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1990
- 1990-06-07 US US07/536,941 patent/US4980247A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPS62119871A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 積層形燃料電池の電解液補給装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2590526B2 (ja) | 1997-03-12 |
| US4980247A (en) | 1990-12-25 |
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