JPH04355061A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH04355061A
JPH04355061A JP3155418A JP15541891A JPH04355061A JP H04355061 A JPH04355061 A JP H04355061A JP 3155418 A JP3155418 A JP 3155418A JP 15541891 A JP15541891 A JP 15541891A JP H04355061 A JPH04355061 A JP H04355061A
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JP
Japan
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fuel gas
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fuel
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path
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JP3155418A
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English (en)
Inventor
Hajime Saito
一 斎藤
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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    • 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
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • 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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  • Sustainable Energy (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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融炭酸塩型の燃料電
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来の燃料電池を図３〜図７を用
いて説明する。
【０００３】例えば炭酸リチウムや炭酸カリウムなどの
炭酸塩を多孔性材に浸み込ませたり、上記炭酸塩を保持
材と一緒にプレス成型した矩形状の電解質板１を設け、
該電解質板１をアノード２（陽極）とカソード３（陰極
）で挟み、アノード２とカソード３をパンチによって多
数の孔を穿孔されたパンチプレート４で挟み、電解質板
１とアノード２とカソード３及びパンチプレート４を波
板状のコルゲート５とセパレータ２７を介して多層に積
層することによりスタック６を構成する。
【０００４】この時、図７に示すように、波板状のコル
ゲート５と各層のアノード２及びパンチプレート４との
間に水素と一酸化炭素を主成分とする燃料ガスａが流通
可能な燃料ガス流路７が形成されると共に、波板状のコ
ルゲート５と各層のカソード３及びパンチプレート４と
の間に酸素と二酸化炭素を主成分とする酸化剤ガスｂが
流通可能な酸化剤ガス流路８が形成され、燃料ガス流路
７とパンチプレート４とアノード２と電解質板１とカソ
ード３とパンチプレート４と酸化剤ガス流路８によって
セル９と呼ばれるスタック６の構成単位が形成される。
【０００５】前記アノード２とカソード３並びにパンチ
プレート４は、電解質板１よりも小さく形成されて、図
４に平面形状を示すような、枠状のマスクプレート１０
に収容されている。
【０００６】上記構造のスタック６には、各層のセル９
における燃料ガス流路７及び酸化剤ガス流路８の一端側
に、図６・図７に示すように、電解質板１とマスクプレ
ート１０及びセパレータ２７を上下に貫通し、燃料ガス
流路７と連通される燃料ガス供給路１１、及び、酸化剤
ガス流路８と連通される酸化剤ガス供給路１２が交互に
（図４参照）形成されている。
【０００７】同様に、各層のセル９における燃料ガス流
路７及び酸化剤ガス流路８の他端側に、電解質板１とマ
スクプレート１０及びセパレータ２７を上下に貫通し燃
料ガス流路７と連通される燃料ガス排出路１３、及び、
酸化剤ガス流路８と連通される酸化剤ガス排出路１４が
交互に（図４参照）形成されている。
【０００８】又、燃料ガス供給路１１と酸化剤ガス供給
路１２、及び、燃料ガス排出路１３と酸化剤ガス排出路
１４の流路断面積は、図３に示すように、各層のセル９
に対して同一の大きさとなっており、スタック６の下側
にそれぞれ燃料ガスａと酸化剤ガスｂを供給し及び排出
する燃料ガス供給口１５と酸化剤ガス供給口１６、及び
、燃料ガス排出口１７と酸化剤ガス排出口１８が形成さ
れている。
【０００９】そして、スタック６下側の燃料ガス供給口
１５から燃料ガス供給路１１へ供給された燃料ガスａは
、各層のセル９における燃料ガス流路７へ分配され、各
層の燃料ガス流路７でマスクプレート１０の孔を通して
アノード２に接触し、アノード２における反応に寄与し
た後、各層のセル９における燃料ガス流路７から燃料ガ
ス排出路１３へ集められて、スタック６下側の燃料ガス
排出口１７から排出され、又、スタック６下側の酸化剤
ガス供給口１６から酸化剤ガス供給路１２へ供給された
酸化剤ガスｂは、各層のセル９における酸化剤ガス流路
８へ分配され、各層の酸化剤ガス流路８でマスクプレー
ト１０の孔を通してカソード３に接触し、カソード３に
おける反応に寄与した後、各層のセル９における酸化剤
ガス流路８から酸化剤ガス排出路１４へ集められて、ス
タック６下側の酸化剤ガス排出口１８から排出され、こ
の時、アノード２における燃料ガスのａ反応とカソード
３における酸化剤ガスｂの反応によりアノード２とカソ
ード３の間に生じた電位差によって発電が行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃料電池には、以下のような問題があった。
【００１１】即ち、燃料ガス供給路１１や酸化剤ガス供
給路１２などの各供給路、及び、燃料ガス排出路１３や
酸化剤ガス排出路１４などの各排出路では、各層のセル
９への分配前の燃料ガスａや各層のセル９からの集合後
の酸化剤ガスｂが多量に流れる入口部（燃料ガス供給口
１５、酸化剤ガス供給口１６、及び、燃料ガス排出口１
７、酸化剤ガス排出口１８側）近傍と、反対に、各層の
セル９へ分配した後の燃料ガスａや各層のセル９から集
合する前の酸化剤ガスｂが僅かに流れる奥部近傍とで、
燃料ガスａ及び酸化剤ガスｂの流量が異なるにも拘らず
、各供給路１１，１２及び各排出路１３，１４の流路断
面積が入口部から奥部まで均一とされていたので、各供
給路１１，１２及び各排出路１３，１４の圧力が入口部
側が高く奥部側が低くなってしまい、各層のセル９の燃
料ガス流路７や酸化剤ガス流路８の入出側の圧力が不均
一になって、燃料ガスａや酸化剤ガスｂが各層のセル９
の燃料ガス流路７や酸化剤ガス流路８に均一に流れなく
なってしまうという問題があり、セル９の積層数を増や
して燃料電池の容量を大きくする上での障害となってい
た。
【００１２】本発明は、上述の実情に鑑み、燃料ガス供
給路や酸化剤ガス供給路などの各供給路、及び、燃料ガ
ス排出路や酸化剤ガス排出路などの各排出路の内部の圧
力を均一にすることにより、各層のセルの燃料ガス流路
や酸化剤ガス流路に燃料ガスや酸化剤ガスが均一に流れ
得るようにした燃料電池を提供することを目的とするも
のである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解質板の一
側面にアノードを配置すると共に、電解質板の他側面に
カソードを配置し、アノードの反電解質板側の面に燃料
ガス流路を形成すると共にカソードの反電解質板側の面
に酸化剤ガス流路を形成してセルを構成し、該セルを多
層に積層してスタックを構成し、スタックにおける燃料
ガス流路及び酸化剤ガス流路の一端側にスタックの積層
方向へ延びて各層の燃料ガス流路と連通する燃料ガス供
給路及び各層の酸化剤ガス流路と連通する酸化剤ガス供
給路を形成し、スタックにおける燃料ガス流路及び酸化
剤ガス流路の他端側にスタックの積層方向へ延びて各層
の燃料ガス流路と連通する燃料ガス排出路及び各層の酸
化剤ガス流路と連通する酸化剤ガス排出路を形成した燃
料電池において、燃料ガス供給路と酸化剤ガス供給路の
それぞれに入口部から奥部へ進むに従い断面積が減少す
る傾斜部を設け、燃料ガス排出路と酸化剤ガス排出路の
それぞれに出口部から奥部へ進むに従い断面積が減少す
る傾斜部を設けたことを特徴とする燃料電池にかかるも
のである。
【００１４】
【作用】本発明によれば、燃料ガス供給路に燃料ガスを
供給すると、燃料ガスは燃料ガス供給路から各層の燃料
ガス流路へ分散されて燃料ガス流路を流れ、アノードに
接触されてアノードにおける反応に寄与した後、燃料ガ
ス排出路へ集められて排出される。
【００１５】又、酸化剤ガス供給路に酸化剤ガスを供給
すると、酸化剤ガスは酸化剤ガス供給路から各層の酸化
剤ガス流路へ分散されて酸化剤ガス流路を流れ、カソー
ドに接触されてカソードにおける反応に寄与した後、酸
化剤ガス排出路へ集められて排出される。
【００１６】そして、アノードにおける燃料ガスの反応
とカソードにおける酸化剤ガスの反応によりアノードと
カソードの間に生じた電位差によって発電が行われる。
【００１７】この際、燃料ガス供給路と酸化剤ガス供給
路のそれぞれに設けた入口部から奥部へ進むに従い断面
積が減少する傾斜部及び、燃料ガス排出路と酸化剤ガス
排出路のそれぞれに設けた出口部から奥部へ進むに従い
断面積が減少する傾斜部によって、燃料ガス供給路と酸
化剤ガス供給路と燃料ガス排出路と酸化剤ガス排出路内
部を流れる燃料ガス及び酸化剤ガスの入口部及び出口部
から奥部までの圧力差がなくなる或いは少なくなるので
、各層の燃料ガス流路や各層の酸化剤ガス流路に燃料ガ
ス及び酸化剤ガスが均等に流れるようになる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
【００１９】図１は、本発明の第一の実施例である。
【００２０】又、図中、図３〜図７と同一の構成部分に
ついては同一の符号を付すことにより説明を省略するも
のとし、以下、本発明に特有の構成についてのみ説明し
て行く。
【００２１】燃料ガス供給路１１や酸化剤ガス供給路１
２などの各供給路１９における、セル９中央側の部分に
、入口部２１側から奥部２２側へ進むに従い燃料ガスａ
及び酸化剤ガスｂの流量の変化に応じて流路断面積を減
少させる傾斜部２３を設ける。
【００２２】同様に、燃料ガス排出路１３や酸化剤ガス
排出路１４などの各排出路２０における、セル９中央側
の部分に、出口部２４側から奥部２５側へ進むに従い燃
料ガスａ及び酸化剤ガスｂの流量の変化に応じて流路断
面積を減少させる傾斜部２６を設ける。
【００２３】そして、各供給路１９は入口部２１を下側
に、奥部２２を上側にすると共に、各排出路２０は出口
部２４を上側に、奥部２５を下側にする。
【００２４】次に、作動について説明する。
【００２５】燃料電池を運転する過程については図３〜
図７と同様であるので説明を省略する。
【００２６】燃料ガス供給路１１や酸化剤ガス供給路１
２などの各供給路１９に燃料ガスａや酸化剤ガスｂを供
給する際、及び、燃料ガス排出路１３や酸化剤ガス排出
路１４などの各排出路２０から燃料ガスａや酸化剤ガス
ｂを排出する際に、各供給路１９及び各排出路２０にお
けるセル９中央側の部分に傾斜部２３，２６を設けて、
入口部２１及び出口部２４側から奥部２２，２５側へ進
むに従い燃料ガスａ及び酸化剤ガスｂの流量の変化に応
じて流路断面積を減少させるようにしたので、各供給路
１９及び各排出路２０内部の圧力が均一化され、従って
、各層のセル９の燃料ガス流路７や酸化剤ガス流路８の
入出側の圧力が均一化されて、燃料ガスａや酸化剤ガス
ｂが各層のセル９の燃料ガス流路７や酸化剤ガス流路８
に均一に流れるようになる。
【００２７】これによって、セル９の積層数を任意に増
やすことにより小型で大容量の高性能な燃料電池を製造
することが可能となる。
【００２８】又、各供給路１９における入口部２１を下
側に、奥部２２を上側にすると共に、各排出路２０にお
ける出口部２４を上側に、奥部２５を下側にしているの
で、各層のセル９の燃料ガス流路７や酸化剤ガス流路８
の長さが一定となり、量産化の上でも有利となる。
【００２９】図２は、本発明の第二の実施例であり、排
出路２０における出口部２４を下側に、奥部２５を上側
にした他は、前記実施例と同様の構成を備えており、セ
ル９の積層数を任意に増やすことにより小型で大容量の
高性能な燃料電池を製造することが可能となる。
【００３０】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料電池
によれば、燃料ガス供給路や酸化剤ガス供給路などの各
供給路、及び、燃料ガス排出路や酸化剤ガス排出路など
の各排出路の内部の圧力を均一にすることにより、各層
のセルの燃料ガス流路や酸化剤ガス流路に燃料ガスや酸
化剤ガスを均一に流し得るという優れた効果を奏し得る
。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の全体概略側面図である
。
【図２】本発明の第二の実施例の全体概略側面図である
。
【図３】従来例の全体概略側面図である。
【図４】図３に設けられるマスクプレートの平面図であ
る。
【図５】図４のＶ−Ｖ方向から見た燃料電池の部分断面
図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ方向から見た燃料電池の部分
断面図である。
【図７】図５・図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向から見た燃料
電池の部分断面図である。
【符号の説明】
１　電解質板 ２　アノード ３　カソード ６　スタック ７　燃料ガス流路 ８　酸化剤ガス流路 ９　セル １１　燃料ガス供給路 １２　酸化剤ガス供給路 １３　燃料ガス排出路 １４　酸化剤ガス排出路 ２１　入口部 ２２，２５　奥部 ２３，２６　傾斜部 ２４　出口部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　電解質板の一側面にアノードを配置す
    ると共に、電解質板の他側面にカソードを配置し、アノ
    ードの反電解質板側の面に燃料ガス流路を形成すると共
    にカソードの反電解質板側の面に酸化剤ガス流路を形成
    してセルを構成し、該セルを多層に積層してスタックを
    構成し、スタックにおける燃料ガス流路及び酸化剤ガス
    流路の一端側にスタックの積層方向へ延びて各層の燃料
    ガス流路と連通する燃料ガス供給路及び各層の酸化剤ガ
    ス流路と連通する酸化剤ガス供給路を形成し、スタック
    における燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路の他端側にス
    タックの積層方向へ延びて各層の燃料ガス流路と連通す
    る燃料ガス排出路及び各層の酸化剤ガス流路と連通する
    酸化剤ガス排出路を形成した燃料電池において、燃料ガ
    ス供給路と酸化剤ガス供給路のそれぞれに入口部から奥
    部へ進むに従い断面積が減少する傾斜部を設け、燃料ガ
    ス排出路と酸化剤ガス排出路のそれぞれに出口部から奥
    部へ進むに従い断面積が減少する傾斜部を設けたことを
    特徴とする燃料電池。
JP3155418A 1991-05-31 1991-05-31 燃料電池 Pending JPH04355061A (ja)

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