JPH0374467B2 - - Google Patents
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- JPH0374467B2 JPH0374467B2 JP59082504A JP8250484A JPH0374467B2 JP H0374467 B2 JPH0374467 B2 JP H0374467B2 JP 59082504 A JP59082504 A JP 59082504A JP 8250484 A JP8250484 A JP 8250484A JP H0374467 B2 JPH0374467 B2 JP H0374467B2
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Classifications
-
- 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
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
- H01M8/04283—Supply means of electrolyte to or in matrix-fuel cells
-
- 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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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、単電池を積層してなるセルスタツク
の積層方向に貫通して設けられた電解質通路を介
して、当該単電池のマトリツクス層に電解質を補
給する方法に関する。
の積層方向に貫通して設けられた電解質通路を介
して、当該単電池のマトリツクス層に電解質を補
給する方法に関する。
第１図はマトリツクス形燃料電池の単電池の一
例を示す分解斜視図である。マトリツクス層１の
両側には燃料電極２および酸化剤電極３が配さ
れ、さらにその外側に矢印Ａ方向に設けられた溝
４ａを有する多孔性のリブ付電極基材４と、溝４
ａと直交する方向に設けられた構５ａを有する多
孔性のリブ付電極基材５とが設けられて単電池を
構成している。この単電池間にはガス不拡散性の
セパレート板６が介装されて反応ガスを分離し、
これらが多数積層されてセルスタツクを構成して
いる。そして反応ガスとしての燃料ガスが矢印Ａ
方向より、酸化剤ガスが矢印Ｂ方向よりそれぞれ
リブ付電極基材４，５の溝４ａ，５ａに流入して
各電極に供給され電気を発生する。
例を示す分解斜視図である。マトリツクス層１の
両側には燃料電極２および酸化剤電極３が配さ
れ、さらにその外側に矢印Ａ方向に設けられた溝
４ａを有する多孔性のリブ付電極基材４と、溝４
ａと直交する方向に設けられた構５ａを有する多
孔性のリブ付電極基材５とが設けられて単電池を
構成している。この単電池間にはガス不拡散性の
セパレート板６が介装されて反応ガスを分離し、
これらが多数積層されてセルスタツクを構成して
いる。そして反応ガスとしての燃料ガスが矢印Ａ
方向より、酸化剤ガスが矢印Ｂ方向よりそれぞれ
リブ付電極基材４，５の溝４ａ，５ａに流入して
各電極に供給され電気を発生する。
しかしながら、燃料電池の運転時間が長くなる
と電解質は蒸発、飛散するので、ある運転時間に
なると電解質を補給する必要がある。
と電解質は蒸発、飛散するので、ある運転時間に
なると電解質を補給する必要がある。
このため従来では、電池の運転を一旦停止して
から、単電池を積層してなるセルスタツクの積層
方向に貫通して設けられた電解質通路に電解質を
満たし、この補給通路より分枝する連通路を介し
て、単電池のマトリツクス層に電解質を補給し、
補給後は余剰の電解質を補給通路より排出して再
び電池を運転するものが知られているが、補給通
路に供給された電解質が通路の内壁に付着し、こ
の付着した電解質により、液絡が生じるという問
題があつた。特に水分が飛散して濃縮された電解
質は容易に通路の内壁から離れず、実用にあつて
はその改善が望まれていた。
から、単電池を積層してなるセルスタツクの積層
方向に貫通して設けられた電解質通路に電解質を
満たし、この補給通路より分枝する連通路を介し
て、単電池のマトリツクス層に電解質を補給し、
補給後は余剰の電解質を補給通路より排出して再
び電池を運転するものが知られているが、補給通
路に供給された電解質が通路の内壁に付着し、こ
の付着した電解質により、液絡が生じるという問
題があつた。特に水分が飛散して濃縮された電解
質は容易に通路の内壁から離れず、実用にあつて
はその改善が望まれていた。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、電解
質による液絡が生じない電解質の補給方法を提供
することを目的とする。
質による液絡が生じない電解質の補給方法を提供
することを目的とする。
上記の目的は本発明によれば、単電池を積層し
てなるセルスタツクの積層方向に貫通して設けら
れた電解質通路を介して、積層単電池のマトリツ
クス層に電解質を補給する方法において、電池の
運転休止時、電解質通路に電解質を満たして前記
マトリツクス層に電解質を補給した後に、この電
解質通路から残余の電解質を排出した後、この電
解質通路にガスを通流させて通路壁に付着した電
解質を蒸散除去することにより達成される。
てなるセルスタツクの積層方向に貫通して設けら
れた電解質通路を介して、積層単電池のマトリツ
クス層に電解質を補給する方法において、電池の
運転休止時、電解質通路に電解質を満たして前記
マトリツクス層に電解質を補給した後に、この電
解質通路から残余の電解質を排出した後、この電
解質通路にガスを通流させて通路壁に付着した電
解質を蒸散除去することにより達成される。
以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。第２図は本発明の実施例による補給方法を示
す系統図であり、第３図は第２図における補給構
造のＸ−Ｘ断面図である。第２図以降の図におい
て第１図と同一部分には同じ付号を符している。
第２図において、マトリツクス層１の両側には、
燃料電極２と酸化剤電極３が配され、その周縁部
にはシール材９が設けられている。さらにその外
側には、燃料ガスの通路となる溝４ａ（第３図参
照）を有する多孔性のリブ付電極基材４と、溝４
ａと直交する方向に設けられた酸化剤ガスの流れ
る溝５ａを有する多孔性のリブ付電極基材５がそ
れぞれ燃料電極２および酸化剤電極３に密着され
てマトリツクス層１とともに単電池を構成してい
る。そして、この単電池間に反応ガスを分離する
ガス不拡散性のセパレート板６を介装して、これ
らを多数積層し、これらの複数個ごとに冷却板１
０を介装してセルスタツクを構成している。
る。第２図は本発明の実施例による補給方法を示
す系統図であり、第３図は第２図における補給構
造のＸ−Ｘ断面図である。第２図以降の図におい
て第１図と同一部分には同じ付号を符している。
第２図において、マトリツクス層１の両側には、
燃料電極２と酸化剤電極３が配され、その周縁部
にはシール材９が設けられている。さらにその外
側には、燃料ガスの通路となる溝４ａ（第３図参
照）を有する多孔性のリブ付電極基材４と、溝４
ａと直交する方向に設けられた酸化剤ガスの流れ
る溝５ａを有する多孔性のリブ付電極基材５がそ
れぞれ燃料電極２および酸化剤電極３に密着され
てマトリツクス層１とともに単電池を構成してい
る。そして、この単電池間に反応ガスを分離する
ガス不拡散性のセパレート板６を介装して、これ
らを多数積層し、これらの複数個ごとに冷却板１
０を介装してセルスタツクを構成している。
リブ付電極基材４には電解質補給路８を設け、
マトリツクス層１に補給孔８ａを介して連通させ
ている。そしてセルスタツクのマニホールド２
０，２０ａ（第３図参照）の外側の場所に電解質
通路７１，７２をセルスタツクの積層方向に設
け、上部の冷却板１０の側面に開口７１ａ，７２
ａを、下部の冷却板１０ａの側面に開口７１ｂ，
７２ｂを設けている。なお開口する位置は場合に
より冷却板の代りに設けた端板でもよい。そして
これらの電解質通路７１，７２は電解質補給路８
に連通している。
マトリツクス層１に補給孔８ａを介して連通させ
ている。そしてセルスタツクのマニホールド２
０，２０ａ（第３図参照）の外側の場所に電解質
通路７１，７２をセルスタツクの積層方向に設
け、上部の冷却板１０の側面に開口７１ａ，７２
ａを、下部の冷却板１０ａの側面に開口７１ｂ，
７２ｂを設けている。なお開口する位置は場合に
より冷却板の代りに設けた端板でもよい。そして
これらの電解質通路７１，７２は電解質補給路８
に連通している。
電解質を満たした電解質タンク１１はセルスタ
ツクの上方の位置に設けられており、出口管路１
２はバルブ１２ａを介して管路１３に結合されて
いる。そしてバルブ１３ａ，１３ｂをそれぞれ設
けた管路１６，１７は開口７１ａ，７２ａを介し
て電解質通路７１，７２に接続されている。一方
水が注入された密閉水タンク１５の上部空間１５
ｃにガス供給管１４が送風機１４ａを介して水タ
ンク１５の側壁を貫通して水中に挿入され、その
先端にガラスフイルタ１４ｂが設けられている。
水タンク１５の上部空間１５ｃに接続された配管
は、電解質通路７１，７２に加湿されたガスを送
気する送風機１５ａおよびバルブ１５ｂを介して
管路１３に結合されている。
ツクの上方の位置に設けられており、出口管路１
２はバルブ１２ａを介して管路１３に結合されて
いる。そしてバルブ１３ａ，１３ｂをそれぞれ設
けた管路１６，１７は開口７１ａ，７２ａを介し
て電解質通路７１，７２に接続されている。一方
水が注入された密閉水タンク１５の上部空間１５
ｃにガス供給管１４が送風機１４ａを介して水タ
ンク１５の側壁を貫通して水中に挿入され、その
先端にガラスフイルタ１４ｂが設けられている。
水タンク１５の上部空間１５ｃに接続された配管
は、電解質通路７１，７２に加湿されたガスを送
気する送風機１５ａおよびバルブ１５ｂを介して
管路１３に結合されている。
さて電解質をマトリツクス層に補給するには、
電池の運転を停止した上で先ずバルブ１５ｂを閉
にし、バルブ１３ａ，１３ｂを開にして、電解質
通路７１，７２の開口７１ｂ，７２ｂに第３図に
示される盲栓７１ｃ，７２ｃをそれぞれ取り付け
る。そして電解質タンク１４内の電解質をバルブ
１２ａを開にして電解質通路７１，７２にそれぞ
れ充満させ、通路８ｂを介して補給路８より補給
孔８ａを通じてマトリツクス層１に電解質を補給
し、セルスタツクの各マトリツクス層に電解質を
補給する。
電池の運転を停止した上で先ずバルブ１５ｂを閉
にし、バルブ１３ａ，１３ｂを開にして、電解質
通路７１，７２の開口７１ｂ，７２ｂに第３図に
示される盲栓７１ｃ，７２ｃをそれぞれ取り付け
る。そして電解質タンク１４内の電解質をバルブ
１２ａを開にして電解質通路７１，７２にそれぞ
れ充満させ、通路８ｂを介して補給路８より補給
孔８ａを通じてマトリツクス層１に電解質を補給
し、セルスタツクの各マトリツクス層に電解質を
補給する。
電解質補給終了後は、先ずバルブ１２ａを閉に
して盲栓７１ｃ，７２ｃを取外して残余の電解質
を開口７１ｂ，７２ｂから排出する。次にバルブ
１５ｂを開にし、図示しないガス供給源より送風
機１４ａによりガス供給管１４より水タンク１５
の水中に送気し、先端のガラスフイルタ１４ｂを
通して細かくバブリングして上部空間１５ｃに加
湿したガスを作る。そしてこの加湿したガスを送
風機１５ａによりバルブ１３ａ，１３ｂを通して
管路１６，１７により電解質通路の開口７１ａ，
７２ａを介して電解質通路７１，７２に同一圧力
で送気し、開口７１ｂ，７２ｂより排出すること
により、通路壁に付着した電解質を蒸散除去す
る。なお、この場合蒸散除去を電解質通路７１，
７２のいづれか一方づつ行なつてもよい。例えば
先に電解質通路７１を蒸散除去するときは、バル
ブ１３ｂを閉にし、電解質通路７２の開口７２ａ
および７２ｂを盲栓等により閉にし、バルブ１３
ａを開にして加湿ガスを開口７１ａから流入させ
て電解質通路７１のみを通流し、出口７２ａより
排出するようにする。電解質通路７１の蒸散除去
完了後、バルブ１３ａを閉にし、開口７１ａ，７
１ｂを閉にして電解質通路７２のパージを上述と
同じような方法で行なつて、各電解質通路の蒸散
除去を完了する。なお、本実施例では加湿ガスを
上部の開口７１ａ，７２ａより通流させたが、下
部の開口７１ｂ，７２ｂから送気して開口７１
ａ，７２ａより排出しても若干蒸散除去効果が下
がるが可能である。
して盲栓７１ｃ，７２ｃを取外して残余の電解質
を開口７１ｂ，７２ｂから排出する。次にバルブ
１５ｂを開にし、図示しないガス供給源より送風
機１４ａによりガス供給管１４より水タンク１５
の水中に送気し、先端のガラスフイルタ１４ｂを
通して細かくバブリングして上部空間１５ｃに加
湿したガスを作る。そしてこの加湿したガスを送
風機１５ａによりバルブ１３ａ，１３ｂを通して
管路１６，１７により電解質通路の開口７１ａ，
７２ａを介して電解質通路７１，７２に同一圧力
で送気し、開口７１ｂ，７２ｂより排出すること
により、通路壁に付着した電解質を蒸散除去す
る。なお、この場合蒸散除去を電解質通路７１，
７２のいづれか一方づつ行なつてもよい。例えば
先に電解質通路７１を蒸散除去するときは、バル
ブ１３ｂを閉にし、電解質通路７２の開口７２ａ
および７２ｂを盲栓等により閉にし、バルブ１３
ａを開にして加湿ガスを開口７１ａから流入させ
て電解質通路７１のみを通流し、出口７２ａより
排出するようにする。電解質通路７１の蒸散除去
完了後、バルブ１３ａを閉にし、開口７１ａ，７
１ｂを閉にして電解質通路７２のパージを上述と
同じような方法で行なつて、各電解質通路の蒸散
除去を完了する。なお、本実施例では加湿ガスを
上部の開口７１ａ，７２ａより通流させたが、下
部の開口７１ｂ，７２ｂから送気して開口７１
ａ，７２ａより排出しても若干蒸散除去効果が下
がるが可能である。
第４図は、ガスとして空気を用いて加湿したガ
スを送気する線速度cm／secと電解質をりん酸と
したときのりん酸排出量を示すりん酸蒸散速度ｇ
ｒ／cm2・hrとの関係を実験により求めた結果を示
したものであり、これよりガス線速度の対数値と
りん酸蒸散速度の対数値との間に比例の関係があ
ることが理解される。したがつてりん酸の付着量
が多いときには第４図に示されるようにガスの線
速度を増加すればよいことがわかり、また他の方
法としては加湿ガス中に含まれる水蒸気の割合お
よび加湿ガスを送気する時間を増加して行なうこ
とにより蒸散除去することができる。
スを送気する線速度cm／secと電解質をりん酸と
したときのりん酸排出量を示すりん酸蒸散速度ｇ
ｒ／cm2・hrとの関係を実験により求めた結果を示
したものであり、これよりガス線速度の対数値と
りん酸蒸散速度の対数値との間に比例の関係があ
ることが理解される。したがつてりん酸の付着量
が多いときには第４図に示されるようにガスの線
速度を増加すればよいことがわかり、また他の方
法としては加湿ガス中に含まれる水蒸気の割合お
よび加湿ガスを送気する時間を増加して行なうこ
とにより蒸散除去することができる。
蒸散除去するとき、本実施例では加湿したガス
を使用したが、加湿しないガスでも可能である。
加湿したガスを使用する場合は、電解質通路に付
着し、水分の蒸発により濃度の高くなつた電解質
を加湿ガス中の水分により濃度を薄くすることが
できるため、加湿しないガスを使用する場合より
蒸散除去が容易になる。なお、ガスの種類は特に
指定されないが安全面を考慮した場合不活性ガ
ス、例えば窒素を使用するのが望ましい。
を使用したが、加湿しないガスでも可能である。
加湿したガスを使用する場合は、電解質通路に付
着し、水分の蒸発により濃度の高くなつた電解質
を加湿ガス中の水分により濃度を薄くすることが
できるため、加湿しないガスを使用する場合より
蒸散除去が容易になる。なお、ガスの種類は特に
指定されないが安全面を考慮した場合不活性ガ
ス、例えば窒素を使用するのが望ましい。
ガス中への水蒸気の混入には、上述のような加
湿ガス発生器を使用する代りに、改質器の排熱ま
たは燃料電池の排熱を利用して水を気化してもよ
い。なお、燃料電池からの燃料ガスまたは酸化剤
ガスの排出ガスを利用すれば、これらには電気化
学反応により生成した水蒸気を含有するので都合
がよい。
湿ガス発生器を使用する代りに、改質器の排熱ま
たは燃料電池の排熱を利用して水を気化してもよ
い。なお、燃料電池からの燃料ガスまたは酸化剤
ガスの排出ガスを利用すれば、これらには電気化
学反応により生成した水蒸気を含有するので都合
がよい。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば電解質通路より電解質をマトリツクス層に補給
し、残余の電解質を排出した上、ガスを電解質通
路に送気し、通路壁に付着した電解質を蒸散除去
することにより、単電池間の電解質による液絡が
なくなり、単電池間の漏洩電流による出力損失、
および電池構成部材の電食がなくなるため、寿命
の長い燃料電池が得られるという効果がある。
ば電解質通路より電解質をマトリツクス層に補給
し、残余の電解質を排出した上、ガスを電解質通
路に送気し、通路壁に付着した電解質を蒸散除去
することにより、単電池間の電解質による液絡が
なくなり、単電池間の漏洩電流による出力損失、
および電池構成部材の電食がなくなるため、寿命
の長い燃料電池が得られるという効果がある。
第１図はマトリツクス形燃料電池の単電池の分
解斜視図、第２図は本発明の実施例による電解質
を補給する系統図、第３図は第２図における電解
質補給構造のＸ−Ｘ部分断面図、第４図はガス線
速度とりん酸蒸散速度の関係を示すグラフであ
る。 １：マトリツクス層、８：連通路、９：電解質
タンク、１１：水タンク、７１，７２：電解質通
路。
解斜視図、第２図は本発明の実施例による電解質
を補給する系統図、第３図は第２図における電解
質補給構造のＸ−Ｘ部分断面図、第４図はガス線
速度とりん酸蒸散速度の関係を示すグラフであ
る。 １：マトリツクス層、８：連通路、９：電解質
タンク、１１：水タンク、７１，７２：電解質通
路。
Claims (1)
- １ 単電池を積層してなるセルスタツクの積層方
向に貫通して設けられた電解質通路を介して、当
該単電池のマトリツクス層に電解質を補給する方
法において、電池の運転休止時、前記電解質通路
に電解質を満たして前記マトリツクス層に電解質
を補給した後に、該補給通路にガスを通流させて
通路壁に付着した電解質を蒸散除去することを特
徴とするマトリツクス形燃料電池の電解質補給方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59082504A JPS60227362A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | マトリツクス形燃料電池の電解質補給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59082504A JPS60227362A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | マトリツクス形燃料電池の電解質補給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60227362A JPS60227362A (ja) | 1985-11-12 |
| JPH0374467B2 true JPH0374467B2 (ja) | 1991-11-27 |
Family
ID=13776328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59082504A Granted JPS60227362A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | マトリツクス形燃料電池の電解質補給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60227362A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0416378Y2 (ja) * | 1986-02-05 | 1992-04-13 |
-
1984
- 1984-04-24 JP JP59082504A patent/JPS60227362A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60227362A (ja) | 1985-11-12 |
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