JPH02847Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は電解質に例えばアルカリ水溶液を使
用し、運転時には電解液を連続的に送流させるよ
うにした自由電解液形燃料電池、特に電解液流路
を流れる漏洩電流の低減を目的とした燃料電池の
構成改良に関する。

まず第１図により頭記燃料電池の従来における
基本的な構成並びに電解液の循環送流回路を説明
する。図において、燃料電池は多数の単セル１を
順方向に直列に積層してセルスタツク２を構成
し、両端の出力端子３から電気出力を得るように
している。また周知のように単セル１は一対の隔
離された電極の間に電解液室が画成されており、
この電解液室へ電解液を供給するとともに、一方
では各電極へ反応ガスを供給することによつて電
池内で起電反応が行われる。またかかるセルスタ
ツク２に対して外部に電解液タンク４が備えら
れ、この電解液タンク４とセルスタツク２との間
を結んで送液ポンプ５を含む電解液循環ライン６
が配管されており、この循環ライン６およびセル
スタツク２の内部で各単セル１の間にまたがる共
通電解液流路７を通じて各単セル１へ並列に電解
液を循環送流するように構成されている。これに
より前記の起電反応に伴つてセル内に生じた発生
熱が電解液を媒体として外部に取り出され、電解
液タンク４で冷却除熱される。

一方、上記燃料電池では、出力端子の間で互に
電気的に直列接続されている単セル１の相互間に
は、同時に電解液流路７を通じて互に連通し合う
電気的閉ループが形成されることになる。このた
めに燃料電池内では、出力回路の開、閉の如何を
問わず、前記の電解液流路７を通じて単セル間の
電位差に起因する電流ｉが流れる。この電流は漏
洩電流となつて出力損失となる。したがつて燃料
電池の総合効率の向上を図るには、前記の漏洩電
流を極力低値に抑え、これによる出力損失をでき
るだけ減少させることが望まれる。

かかる問題の対策として第２図に示すように、
セルスタツクを複数個の単セル積層体を１ブロツ
クとする複数のセルブロツク８，８に区分
し、かつ各セルブロツク８と８をセルブロツ
クの入口および出口側の相互間にまたがるように
外部に配管されたヘツダ配管９を介して前記の電
解液循環ライン６へ並列に接続配管するようにし
た電解液循環送流方式が従来より実施されてい
る。この方式によれば、電解液の供給は各セルブ
ロツク８，８を単位としてその内部で単セル
へ並列に、またセルブロツク８，８へは別な
ヘツダ配管９を通して行なわれるように構成され
ている。したがつて並列に接続される単セル数の
増加に伴ない指数関数的に増加する漏洩電流によ
る電力損失は単セル数を1/2としてセルブロツク
を二つに分けることによつて減少させることがで
きる。

しかして前記のセルブロツク区分送流方式も、
第２図の電解液送流回路では、隣り合つて並ぶセ
ルブロツク８と８の積層方向が電流の流れ方
向に対して順方向であるために、セルブロツク８
と８にまたがるヘツダ配管９の両端の間には
各セルブロツクの電圧をＶとすれば２Ｖの電位差
が加わることになり、ここを流れる漏洩電流ｉが
大きくなる。試算したところによれば、セルスタ
ツク全体での漏洩電流による電力損失のうち、前
記ヘツダ配管９を通じて流れる漏洩電流による損
失分は30〜40％にも達する。このことからヘツダ
配管の電解液通路を通じて流れる漏洩電流を何等
かの手段で低減できるならば、セルブロツク区分
送流方式の利点を生してセルスタツク全体として
の総合効率の大巾な向上が可能になる。

この考案は上記の点にかんがみなされたもので
あり、従来の配管構造を何ら変えることなしに、
僅かにセルスタツクを構成するセルブロツクの並
べ方を変えるのみで漏洩電流をより一層低減でき
るようにした出力特性の優れた燃料電池を提供す
ることにある。

以下この考案を図示実施例に基づいて説明す
る。

第３図および第４図において、セルスタツク２
は第２図と同じ複数のセルブロツク８に区分され
ている。このうち互に隣り合う二つのセルブロツ
ク８と８を１組として、各セルブロツクの単
セル積層方向が電流の流れ方向に関して対面させ
てある。つまり図示のように電池の極性が逆極性
となるように定めて並べてある。これは第２図に
おける片方のセルブロツク８の積層方向を180゜
転換したのと同様である。なお当然のことながら
セルブロツク８と８とは渡り配線１０を介し
て電気的に直列に接続されている。またセルブロ
ツク８と８を循環ライン６へ並列接続するよ
うにセルブロツク８と８との間にまたがつて
配管されたヘツダ配管９は、その管路長さを長く
とつて電解液通路の電気抵抗を大にするように、
第２図と同じくセルブロツク８，８の間で最
も遠く離れた反対側端にまたがつて接続配管され
ている。

上記の構成によれば、電解液送流の配管回路は
第２図のものと同一であるが、一方ヘツダ配管９
に関してその両端に加わる電位差は、第２図の順
方向積層構造と較べて1/2に軽減されることにな
る。この結果、セルブロツク８と８の間にま
たがるヘツダ配管９の電解液通路の長さ、したが
つてその通路の電気抵抗は第２図のものと同じで
あるにもかかわらず、その両端に加わる電位差が
１／２になるので、ここを流れる漏洩電流は半減し
それだけ電力損失を軽減できることになる。考案
者の試算によれば、それぞれ20個の単セル１でセ
ルブロツク８と８を構成した場合に、第３図
の構成での漏洩電流による電力損失は、第２図の
従来構成による電力損失の85％に低減することが
できる。なおセルスタツクが多数のセルブロツク
に区分されている場合には、その二つずつをとつ
て複数組に分け、各組について第３図、第４図の
ように構成して実施すればよい。

以上述べたようにこの考案は、互に隣り合つて
並ぶ二つのセルブロツクを１組として各セルブロ
ツクの単セル積層方向を電流の流れ方向に関して
対面させ、しかもヘツダ配管を両セルブロツクの
反対側端の間にまたがつて接続配管したものであ
り、したがつてセルブロツクの相互間にまたがる
ヘツダ配管の電解液流路抵抗を大きくとりつつ、
しかもこの両端に加わる電位差を従来の半分に軽
減して漏洩電流を大巾に減少することができ、か
くして燃料電池全体の総合効率の向上が図れる。
またこの考案の構成は第２図に示した従来のセル
ブロツクの片方を電池極性を逆向きにして並べ変
えることにより容易に実施できるので、既設の燃
料電池に対しても、その配管系の部品をそのまま
使用して改良実施することができる。

なおこの考案は燃料電池のほかに、電解液循環
形の亜鉛空気積層電池等にも応用実施することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ異なる従来の燃
料電池の電解液送流回路図、第３図および第４図
はそれぞれこの考案の実施例による燃料電池の電
解液送流回路図および構造外観図である。 １……単セル、２……セルスタツク、６……電
解液循環ライン、７……セル内の共通電解液流
路、８，８……セルブロツク、９……ヘツダ
配管、ｉ……漏洩電流。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 多数の単セルを直列に積層してなるセルスタツ
   クに対し、外部の電解液循環ラインおよびセル内
   の各単セルにまたがる共通電解液流路を通じてセ
   ルスタツクを構成している各単セルへ並列に電解
   液を送流するようにした自由電解液形燃料電池に
   おいて、セルスタツクを複数のセルブロツクに区
   分し、かつ各セルブロツクをセルブロツク相互に
   またがる外部のヘツダ配管を介して前記の電解液
   循環ラインに接続配管するとともに、互に隣り合
   つて並ぶ二つのセルブロツクを１組として各セル
   ブロツクの単セル積層方向を電流の流方向に関し
   て互に対面させ、しかも前記ヘツダ配管を両セル
   ブロツクの反対側端の間にまたがつて接続配管し
   たことを特徴とする自由電解液形燃料電池。