JPH0249640Y2 - - Google Patents
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- JPH0249640Y2 JPH0249640Y2 JP1983092571U JP9257183U JPH0249640Y2 JP H0249640 Y2 JPH0249640 Y2 JP H0249640Y2 JP 1983092571 U JP1983092571 U JP 1983092571U JP 9257183 U JP9257183 U JP 9257183U JP H0249640 Y2 JPH0249640 Y2 JP H0249640Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- fuel
- cell stack
- gas supply
- manifold
- 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.)
- Expired
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-
- 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
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の属する技術分野〕
この考案はマトリツクス型燃料電池、特に単電
池を所定の出力を得るに必要な数だけ直列に積層
し、これに反応ガスを供給するようにしたセルス
タツクの構造に関する。
池を所定の出力を得るに必要な数だけ直列に積層
し、これに反応ガスを供給するようにしたセルス
タツクの構造に関する。
燃料電池は、電気化学的反応を利用して燃料の
もつ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換
する高効率発電を指向するエネルギー変換装置と
してよく知られているところである。また頭記し
たマトリツクス型燃料電池の基本をなす単電池
は、例えばりん酸を電解質とする電解質を含浸さ
せたマトリツクスと、このマトリツクスを挾んで
その両側に配した一対の多孔質電極とからなり、
これらの電極を通じて一方からは燃料ガス（一般
には水素ガスが使われる）を、他方からは酸化ガ
ス（一般には空気が使われる）を供給し、両電極
より直接電気エネルギーを取出すように構成され
ている。この場合に上記の単電池で得られる出力
は1V以下であり、実用電源として所要の出力を
得るには、単電池を必要数だけ直、並列に組合わ
せて燃料電池本体としてのセルスタツクを構成し
ている。
もつ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換
する高効率発電を指向するエネルギー変換装置と
してよく知られているところである。また頭記し
たマトリツクス型燃料電池の基本をなす単電池
は、例えばりん酸を電解質とする電解質を含浸さ
せたマトリツクスと、このマトリツクスを挾んで
その両側に配した一対の多孔質電極とからなり、
これらの電極を通じて一方からは燃料ガス（一般
には水素ガスが使われる）を、他方からは酸化ガ
ス（一般には空気が使われる）を供給し、両電極
より直接電気エネルギーを取出すように構成され
ている。この場合に上記の単電池で得られる出力
は1V以下であり、実用電源として所要の出力を
得るには、単電池を必要数だけ直、並列に組合わ
せて燃料電池本体としてのセルスタツクを構成し
ている。
一方、上記電池本体を正常に作動させるために
は、各単電池ごとに均一に反応ガスを供給する必
要があり、このための具体的な構造としては、次
記のようなリブ付電極形と、リブ付セパレータ形
が開発されている。第１図および第２図はこれら
の各タイプの１セル分の電池構造を示したもので
あり、図中１が電解質を含浸させたマトリツク
ス、２が燃料電極の触媒層、３が空気電極の触媒
層である。第１図に示したリブ付電極形では、ガ
ス透過性のある多孔質のカーボン板で作られたリ
ブ付き電極基材４，５の板面にそれぞれ前記の燃
料電極触媒層２、空気電極触媒層３を成層し、マ
トリツクス１を挾んで電極基材４，５を重ね合わ
せてなり、電極基材４，５のリブの間へ矢印のよ
うに外部から燃料ガス、空気を流して電極２，３
へ反応ガスを供給する。またかかるリブ付電極形
では、積層し合う電池の間で燃料ガスと空気との
混合を防ぎ、かつ単電池の相互を電気的に接続す
る役目をするために、ガス不透過性の導電材で作
られたセパレート板６が隣接し合う単電池の間に
介挿されている。
は、各単電池ごとに均一に反応ガスを供給する必
要があり、このための具体的な構造としては、次
記のようなリブ付電極形と、リブ付セパレータ形
が開発されている。第１図および第２図はこれら
の各タイプの１セル分の電池構造を示したもので
あり、図中１が電解質を含浸させたマトリツク
ス、２が燃料電極の触媒層、３が空気電極の触媒
層である。第１図に示したリブ付電極形では、ガ
ス透過性のある多孔質のカーボン板で作られたリ
ブ付き電極基材４，５の板面にそれぞれ前記の燃
料電極触媒層２、空気電極触媒層３を成層し、マ
トリツクス１を挾んで電極基材４，５を重ね合わ
せてなり、電極基材４，５のリブの間へ矢印のよ
うに外部から燃料ガス、空気を流して電極２，３
へ反応ガスを供給する。またかかるリブ付電極形
では、積層し合う電池の間で燃料ガスと空気との
混合を防ぎ、かつ単電池の相互を電気的に接続す
る役目をするために、ガス不透過性の導電材で作
られたセパレート板６が隣接し合う単電池の間に
介挿されている。
一方、第２図に示すリブ付セパレータ形は、バ
イポーラプレートと呼ばれ、両面に互に直交し合
う反応ガス通路溝を有する。
イポーラプレートと呼ばれ、両面に互に直交し合
う反応ガス通路溝を有する。
ガス不透過性のカーボン板で作られたリブ付セ
パレータ７，８を用い、マトリツクス１、燃料電
極層２、空気電極層３からなる単電池の組立体を
両側からサンドイツチ状に挾んで１セル分を構成
している。
パレータ７，８を用い、マトリツクス１、燃料電
極層２、空気電極層３からなる単電池の組立体を
両側からサンドイツチ状に挾んで１セル分を構成
している。
次に前記リブ付セパレータ形を例として構成さ
れたセルスタツクへ反応ガス供給を行う従来構造
を第３図および第４図に示す。すなわち第２図で
述べた単電池とリブ付セパレータとを交互に重ね
合わせ、所定の出力を得られる数だけ上下に積層
してセルスタツク９が構成される。さらにこのセ
ルスタツク９に対してその前後、左右の周側面に
は、バイポーラプレートに形成された燃料および
酸化剤の反応ガス通路と連通し合う各一対のマニ
ホールド１０，１１および１２，１３が密着して
配備されている。このうち１０，１１は燃料ガス
供給用の入口および出口側マニホールド、１２，
１３は空気供給用の入口および出口側マニホール
ドであり、それぞれ図示されてない空気、燃料ガ
ス供給ラインに接続されている。
れたセルスタツクへ反応ガス供給を行う従来構造
を第３図および第４図に示す。すなわち第２図で
述べた単電池とリブ付セパレータとを交互に重ね
合わせ、所定の出力を得られる数だけ上下に積層
してセルスタツク９が構成される。さらにこのセ
ルスタツク９に対してその前後、左右の周側面に
は、バイポーラプレートに形成された燃料および
酸化剤の反応ガス通路と連通し合う各一対のマニ
ホールド１０，１１および１２，１３が密着して
配備されている。このうち１０，１１は燃料ガス
供給用の入口および出口側マニホールド、１２，
１３は空気供給用の入口および出口側マニホール
ドであり、それぞれ図示されてない空気、燃料ガ
ス供給ラインに接続されている。
ところで上記のようにセルスタツク９を構成し
ている全単電池に対して共通のマニホールド１０
〜１３を通じて反応ガスを供給するように構成さ
れた従来構造では次記のような難点がある。すな
わち、運転中に１個でも不良単電池が発生した場
合には、これを交換するためにマニホールドを含
めて電池全体を分解する必要があり、非常に手間
がかかることになるなどセルスタツクの信頼性が
低い。
ている全単電池に対して共通のマニホールド１０
〜１３を通じて反応ガスを供給するように構成さ
れた従来構造では次記のような難点がある。すな
わち、運転中に１個でも不良単電池が発生した場
合には、これを交換するためにマニホールドを含
めて電池全体を分解する必要があり、非常に手間
がかかることになるなどセルスタツクの信頼性が
低い。
この考案は上記の点にかんがみなされたもので
あり、従来の欠点を除去し、しかも保守、補修等
の取扱いが容易であるなど、高信頼性の得らる燃
料電池のセルスタツク構造を提供することを目的
とする。
あり、従来の欠点を除去し、しかも保守、補修等
の取扱いが容易であるなど、高信頼性の得らる燃
料電池のセルスタツク構造を提供することを目的
とする。
上記目的を達成するために、この考案は単電池
を積層してなるセルスタツクの周側面に、セル内
部の反応ガス通路に連通する酸化剤ガスおよび燃
料ガス用の一対の反応ガス供給、排出用のマニホ
ールドを配備し、このマニホールドを通じてセル
スタツクへ反応ガスの供給を行う燃料電池におい
て、セルスタツクを所定数の単電池積層体を単位
として各独立構成されたセルブロツクの積層組立
体で構成するとともに、各セルブロツクごとに、
前記一対の反応ガス供給、排出用のマニホールド
をそれぞれ個別に配備し、該反応ガス供給、排出
用のマニホールドと反応ガス供給、排出ラインと
の間を並列接続することにより、反応ガスの供
給、並びにセルスタツクへの組立、分解、試験等
の取扱いを各セルブロツク単位で行えるようにし
たものである。
を積層してなるセルスタツクの周側面に、セル内
部の反応ガス通路に連通する酸化剤ガスおよび燃
料ガス用の一対の反応ガス供給、排出用のマニホ
ールドを配備し、このマニホールドを通じてセル
スタツクへ反応ガスの供給を行う燃料電池におい
て、セルスタツクを所定数の単電池積層体を単位
として各独立構成されたセルブロツクの積層組立
体で構成するとともに、各セルブロツクごとに、
前記一対の反応ガス供給、排出用のマニホールド
をそれぞれ個別に配備し、該反応ガス供給、排出
用のマニホールドと反応ガス供給、排出ラインと
の間を並列接続することにより、反応ガスの供
給、並びにセルスタツクへの組立、分解、試験等
の取扱いを各セルブロツク単位で行えるようにし
たものである。
第５図はこの考案に基づき構成されたセルブロ
ツク、第６図および第７図はセルスタツクの構成
および反応ガス供給系の実施例を示すものであ
る。まず第５図において、セルブロツク１４は、
あらかじめその数が設定された数十セル分の単電
池の積層体１５の上下両端に冷却板１６および集
電板１７を配し、この積層体に所定の締付圧力を
加えて一体的に組立てた独立構造体としてなる。
なお集電板１７にはセルスタツクの側方に突き出
る端子部１８が形成してある。そして上記セルブ
ロツク１４の複数個を所望の出力に合わせて上下
に積み重ねてセルスタツクが構成される。ところ
でこの考案により、上記したセルブロツク１４を
単位として、各セルブロツクごとにその周側面に
はセルブロツク専用のマニホールド１０′，１
１′，１２′，１３′が配備されている。なお、各
マニホールドはセルブロツク１４の寸法に合わせ
てそのサイズを定めた標準規格品として作られた
ものである。第６図は第５図に示したセルブロツ
ク１４の複数個を積層し、これに各セルブロツク
専用のマニホールド１０′〜１３′を組合わせたセ
ルスタツク構造を示したものであり、各セルブロ
ツク１４への反応ガス供給は第７図に示すよう
に、各セルブロツクに対応するマニホールドが反
応ガス供給ライン１９へそれぞれ分岐ライン２０
を介して並列に配管接続されている。なお第７図
は燃料ガス供給系について示したが、空気供給系
についても同様に配管接続される。また各分岐ラ
イン２０、特にマニホールドへの入口側には、そ
れぞれガス流量調整弁２１が介挿されており、こ
の調整弁２１を通じて各セルブロツク専用のマニ
ホールドへの反応ガス供給流量が均一になるよう
に調整制御される。
ツク、第６図および第７図はセルスタツクの構成
および反応ガス供給系の実施例を示すものであ
る。まず第５図において、セルブロツク１４は、
あらかじめその数が設定された数十セル分の単電
池の積層体１５の上下両端に冷却板１６および集
電板１７を配し、この積層体に所定の締付圧力を
加えて一体的に組立てた独立構造体としてなる。
なお集電板１７にはセルスタツクの側方に突き出
る端子部１８が形成してある。そして上記セルブ
ロツク１４の複数個を所望の出力に合わせて上下
に積み重ねてセルスタツクが構成される。ところ
でこの考案により、上記したセルブロツク１４を
単位として、各セルブロツクごとにその周側面に
はセルブロツク専用のマニホールド１０′，１
１′，１２′，１３′が配備されている。なお、各
マニホールドはセルブロツク１４の寸法に合わせ
てそのサイズを定めた標準規格品として作られた
ものである。第６図は第５図に示したセルブロツ
ク１４の複数個を積層し、これに各セルブロツク
専用のマニホールド１０′〜１３′を組合わせたセ
ルスタツク構造を示したものであり、各セルブロ
ツク１４への反応ガス供給は第７図に示すよう
に、各セルブロツクに対応するマニホールドが反
応ガス供給ライン１９へそれぞれ分岐ライン２０
を介して並列に配管接続されている。なお第７図
は燃料ガス供給系について示したが、空気供給系
についても同様に配管接続される。また各分岐ラ
イン２０、特にマニホールドへの入口側には、そ
れぞれガス流量調整弁２１が介挿されており、こ
の調整弁２１を通じて各セルブロツク専用のマニ
ホールドへの反応ガス供給流量が均一になるよう
に調整制御される。
上記の構成により、電池の運転時には燃料およ
び酸化剤の反応ガスがそれぞれの供給ラインより
分岐ラインに分流し、弁２１、入口側のマニホー
ルド１０′，１２′を通じて各セルブロツク１４へ
均一に供給されることになる。また運転の途中で
不良単電池が生じた場合には、この不良単電池を
含むセルブロツクの集電板端子間を短絡し、併せ
て当該セルブロツクに対応する弁２１を閉めて反
応ガスの供給を停止することにより、簡単に当座
の応急処置を施すことができ、僅かな出力低下の
みで実用上支障なく運転が継続される。また改め
て運転を停止して不良単電池を交換する際には、
不良単電池を含むセルブロツクを単位として交換
すればよいので補修に要する分解、組立作業は簡
単かつ短時間で行え、さらに電池の性能試験もセ
ルブロツク単位で自由に行える。
び酸化剤の反応ガスがそれぞれの供給ラインより
分岐ラインに分流し、弁２１、入口側のマニホー
ルド１０′，１２′を通じて各セルブロツク１４へ
均一に供給されることになる。また運転の途中で
不良単電池が生じた場合には、この不良単電池を
含むセルブロツクの集電板端子間を短絡し、併せ
て当該セルブロツクに対応する弁２１を閉めて反
応ガスの供給を停止することにより、簡単に当座
の応急処置を施すことができ、僅かな出力低下の
みで実用上支障なく運転が継続される。また改め
て運転を停止して不良単電池を交換する際には、
不良単電池を含むセルブロツクを単位として交換
すればよいので補修に要する分解、組立作業は簡
単かつ短時間で行え、さらに電池の性能試験もセ
ルブロツク単位で自由に行える。
なお図示実施例は、リブ付セパレータ形の電池
についての例を示したが、リブ付電極形電池でセ
ルスタツクを構成した場合にも同様に実施できる
ことはもちろんである。さらに燃料ガスと空気の
うち、空気についてはマニホールドを採用せず
に、セルスタツクを収容した容器自身を風胴とし
て空気の供給を行うようにして実施することもで
きる。
についての例を示したが、リブ付電極形電池でセ
ルスタツクを構成した場合にも同様に実施できる
ことはもちろんである。さらに燃料ガスと空気の
うち、空気についてはマニホールドを採用せず
に、セルスタツクを収容した容器自身を風胴とし
て空気の供給を行うようにして実施することもで
きる。
上述のようにこの考案によれば、単電池を積層
してなるセルスタツクの周側面に、セル内部の反
応ガス通路に連通する酸化剤ガスおよび燃料ガス
用の一対の反応ガス供給、排出用のマニホールド
を配備し、このマニホールドを通じてセルスタツ
クへ反応ガスの供給を行う燃料電池において、セ
ルスタツクを所定数の単電池積層体を単位として
各独立構成されたセルブロツクの積層組立体で構
成するとともに、各セルブロツクごとに、前記一
対の反応ガス供給、排出用のマニホールドをそれ
ぞれ個別に配備し、該反応ガス供給、排出用のマ
ニホールドと反応ガス供給、排出ラインとの間を
並列接続するように構成したことにより、従来の
一体型と較べて個々の単電池への反応ガス供給量
が均等化されることになる。またセルブロツクを
単位としてセルスタツクへの組込み、および品質
管理が行えるので、セルスタツクの組立、分解等
の取扱いが容易、かつ信頼性も向上する等の利点
が得られる。なおマニホールドをあらかじめセル
ブロツクのサイズに合わせた寸法のものを標準規
格品として１種類用意しておけば出力の異なる燃
料電池への対応が可能となり、これによつてマニ
ホールドを標準化することができ、従来のものと
較べて部品管理の大幅な合理化が図れる。また
個々のマニホールドは従来の一体型構造と較べて
小形であり、その分だけセルスタツクとマニホー
ルドとの熱膨張、収縮差は小となつてシール部お
よび構成材料に与える熱歪の影響も軽減される等
の付随効果も有する。
してなるセルスタツクの周側面に、セル内部の反
応ガス通路に連通する酸化剤ガスおよび燃料ガス
用の一対の反応ガス供給、排出用のマニホールド
を配備し、このマニホールドを通じてセルスタツ
クへ反応ガスの供給を行う燃料電池において、セ
ルスタツクを所定数の単電池積層体を単位として
各独立構成されたセルブロツクの積層組立体で構
成するとともに、各セルブロツクごとに、前記一
対の反応ガス供給、排出用のマニホールドをそれ
ぞれ個別に配備し、該反応ガス供給、排出用のマ
ニホールドと反応ガス供給、排出ラインとの間を
並列接続するように構成したことにより、従来の
一体型と較べて個々の単電池への反応ガス供給量
が均等化されることになる。またセルブロツクを
単位としてセルスタツクへの組込み、および品質
管理が行えるので、セルスタツクの組立、分解等
の取扱いが容易、かつ信頼性も向上する等の利点
が得られる。なおマニホールドをあらかじめセル
ブロツクのサイズに合わせた寸法のものを標準規
格品として１種類用意しておけば出力の異なる燃
料電池への対応が可能となり、これによつてマニ
ホールドを標準化することができ、従来のものと
較べて部品管理の大幅な合理化が図れる。また
個々のマニホールドは従来の一体型構造と較べて
小形であり、その分だけセルスタツクとマニホー
ルドとの熱膨張、収縮差は小となつてシール部お
よび構成材料に与える熱歪の影響も軽減される等
の付随効果も有する。
第１図および第２図はそれぞれリブ付電極形お
よびリブ付セパレータ形として構成された１セル
分の電池の分解斜視図、第３図および第４図は従
来におけるセルスタツク構造の分解斜視図および
マニホールド組立状態の概略図、第５図ないし第
７図はこの考案の実施例を示すもので、第５図は
セルブロツクの構成斜視図、第６図はセルスタツ
クの組立図、第７図は反応ガス供給系統図であ
る。 １０′〜１３′……マニホールド、１４……セル
ブロツク、１５……単電池の積層体、１７……集
電板、１８……端子部、１９……反応ガス供給ラ
イン、２０……分岐ライン、２１……流量調整
弁。
よびリブ付セパレータ形として構成された１セル
分の電池の分解斜視図、第３図および第４図は従
来におけるセルスタツク構造の分解斜視図および
マニホールド組立状態の概略図、第５図ないし第
７図はこの考案の実施例を示すもので、第５図は
セルブロツクの構成斜視図、第６図はセルスタツ
クの組立図、第７図は反応ガス供給系統図であ
る。 １０′〜１３′……マニホールド、１４……セル
ブロツク、１５……単電池の積層体、１７……集
電板、１８……端子部、１９……反応ガス供給ラ
イン、２０……分岐ライン、２１……流量調整
弁。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 １ 単電池を積層してなるセルスタツクの周側面
に、セル内部の反応ガス通路に連通する酸化剤
ガスおよび燃料ガス用の一対の反応ガス供給、
排出用のマニホールドを配備し、このマニホー
ルドを通じてセルスタツクへ反応ガスの供給を
行う燃料電池において、セルスタツクを所定数
の単電池積層体を単位として各独立構成された
セルブロツクの積層組立体で構成するととも
に、各セルブロツクごとに、前記一対の反応ガ
ス供給、排出用のマニホールドをそれぞれ個別
に配備し、該反応ガス供給、排出用のマニホー
ルドと反応ガス供給、排出ラインとの間を並列
接続したことを特徴とする燃料電池。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の燃料電
池において、反応ガス供給マニホールドと反応
ガス供給ラインとの間を並列接続する各分岐ラ
インにそれぞれ流量調整弁を介挿したことを特
徴とする燃料電池。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の燃料電
池において、各セルブロツクごとにその単電池
積層体の両端にセルスタツクの側方へ突出する
端子部を備えた集電板が配備されていることを
特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983092571U JPS60862U (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983092571U JPS60862U (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60862U JPS60862U (ja) | 1985-01-07 |
| JPH0249640Y2 true JPH0249640Y2 (ja) | 1990-12-27 |
Family
ID=30222855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1983092571U Granted JPS60862U (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60862U (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61161667A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS61216268A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JP2554126B2 (ja) * | 1988-04-15 | 1996-11-13 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池スタツク |
| JP5077358B2 (ja) * | 2008-08-07 | 2012-11-21 | パナソニック株式会社 | 燃料電池スタックとそれを用いた燃料電池システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58135578A (ja) * | 1982-02-04 | 1983-08-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 空冷式燃料電池 |
-
1983
- 1983-06-16 JP JP1983092571U patent/JPS60862U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60862U (ja) | 1985-01-07 |
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