JPH0638339B2 - 燃料電池用冷却装置 - Google Patents
燃料電池用冷却装置Info
- Publication number
- JPH0638339B2 JPH0638339B2 JP61168724A JP16872486A JPH0638339B2 JP H0638339 B2 JPH0638339 B2 JP H0638339B2 JP 61168724 A JP61168724 A JP 61168724A JP 16872486 A JP16872486 A JP 16872486A JP H0638339 B2 JPH0638339 B2 JP H0638339B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- fuel cell
- cooling device
- fluorinated polymer
- graphite particles
- Prior art date
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- 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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
- H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
-
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は燃料電池用冷却装置に関するものである。
第２図は、例えば特開昭58−166663号公報に示された従
来の燃料電池用冷却装置を示す断面図であり、図におい
て、(1)および(3)は対向する面の反対側にそれぞれ反応
ガス通路(2)，(4)が設けられている冷却板であり、材料
は主にグラファイトである。これら２枚の冷却板の間
に、冷却パイプ溝(6)が設けてあり、上記冷却パイプ溝
(6)に金属素材又は炭素素材よりなる冷却パイプ(5)が挿
入してある。(7)は上記冷却パイプ溝(6)と上記冷却パイ
プ(5)との間隙に充填されている充填剤である。
来の燃料電池用冷却装置を示す断面図であり、図におい
て、(1)および(3)は対向する面の反対側にそれぞれ反応
ガス通路(2)，(4)が設けられている冷却板であり、材料
は主にグラファイトである。これら２枚の冷却板の間
に、冷却パイプ溝(6)が設けてあり、上記冷却パイプ溝
(6)に金属素材又は炭素素材よりなる冷却パイプ(5)が挿
入してある。(7)は上記冷却パイプ溝(6)と上記冷却パイ
プ(5)との間隙に充填されている充填剤である。
冷却パイプ(5)の外面は、例えば特公昭53-33670号公報
に記載の誘電性材料からなる被膜(8)が形成されてい
る。
に記載の誘電性材料からなる被膜(8)が形成されてい
る。
次にその作用を説明する。まず、燃料電池の起動時にお
いて、反応を促進するために、温水を冷却パイプ(5)内
に送り、被膜(8)、充填材(7)を介して冷却板(1)，(3)に
熱を伝え、冷却板(1)，(3)の上下に積層されている燃料
電池を加熱する。
いて、反応を促進するために、温水を冷却パイプ(5)内
に送り、被膜(8)、充填材(7)を介して冷却板(1)，(3)に
熱を伝え、冷却板(1)，(3)の上下に積層されている燃料
電池を加熱する。
定常の動作時において、温度上昇にともなう燃料電池の
過熱を防止するために、燃料電池で発生した熱を除去す
る必要がある。燃料電池で発生した熱は上下から冷却板
(1)，(3)に伝えられ、充填材(7)、被膜(8)を介して冷却
パイプ(5)に伝えられる。被膜(8)は、例えば特公昭58-3
3670号公報に記述されているように冷却パイプ(5)を電
解液から保護して、電解液による冷却パイプ(5)の腐食
を防止するために形成され、フッ素化ポリマーが用いら
れている。フッ素化ポリマーは金属に比べて熱伝導性が
悪く、冷却パイプ(5)の熱伝導性を著しく阻害する。
過熱を防止するために、燃料電池で発生した熱を除去す
る必要がある。燃料電池で発生した熱は上下から冷却板
(1)，(3)に伝えられ、充填材(7)、被膜(8)を介して冷却
パイプ(5)に伝えられる。被膜(8)は、例えば特公昭58-3
3670号公報に記述されているように冷却パイプ(5)を電
解液から保護して、電解液による冷却パイプ(5)の腐食
を防止するために形成され、フッ素化ポリマーが用いら
れている。フッ素化ポリマーは金属に比べて熱伝導性が
悪く、冷却パイプ(5)の熱伝導性を著しく阻害する。
従来の燃料電池用冷却装置は以上のように構成されてい
るので、冷却パイプ(5)の被膜(8)、充填材(7)の熱抵抗
は、冷却板(1)，(3)、冷却パイプ(5)の熱抵抗に比べて
桁大きく、冷却板(1)，(3)と冷却パイプ(5)の間で大き
な温度差が生じ、そのためにセル温度が規定値を超えた
り、あるいは一つの冷却装置の能力が低下するために、
冷却装置の必要数が増えるなどの問題点があった。
るので、冷却パイプ(5)の被膜(8)、充填材(7)の熱抵抗
は、冷却板(1)，(3)、冷却パイプ(5)の熱抵抗に比べて
桁大きく、冷却板(1)，(3)と冷却パイプ(5)の間で大き
な温度差が生じ、そのためにセル温度が規定値を超えた
り、あるいは一つの冷却装置の能力が低下するために、
冷却装置の必要数が増えるなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、冷却パイプの被膜に熱伝導性のすぐれた材料
を用いることによって、伝導特性の優れた燃料電池用冷
却装置を提供することを目的とする。
たもので、冷却パイプの被膜に熱伝導性のすぐれた材料
を用いることによって、伝導特性の優れた燃料電池用冷
却装置を提供することを目的とする。
この発明に係る燃料電池用冷却装置は、冷却パイプを電
解質から保護し腐食を防止するのに十分な膜厚を有する
被膜を黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーの混合体で形成し
たものである。
解質から保護し腐食を防止するのに十分な膜厚を有する
被膜を黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーの混合体で形成し
たものである。
この発明における燃料電池用冷却装置は、被膜を黒鉛質
粒子とフッ素化ポリマーの混合体で形成することにより
被膜自身の熱伝導率を高め、膜厚を薄くすることなく冷
却パイプの伝熱性能が向上する。
粒子とフッ素化ポリマーの混合体で形成することにより
被膜自身の熱伝導率を高め、膜厚を薄くすることなく冷
却パイプの伝熱性能が向上する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、(1)，(5)，(6)は上述した従来装置の構成
と同様である。(9)は黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーの
混合体で形成された被膜である。
図において、(1)，(5)，(6)は上述した従来装置の構成
と同様である。(9)は黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーの
混合体で形成された被膜である。
冷却パイプの外面に被覆される被膜として求められる特
性としては、熱伝導性の良いこと、耐薬品性を持ってい
ること、耐熱性が良く、200 ℃前後でも物性が劣化しな
いことなどが挙げられる。このような観点より、黒鉛質
粒子とフッ素化ポリマーの混合体が適している。
性としては、熱伝導性の良いこと、耐薬品性を持ってい
ること、耐熱性が良く、200 ℃前後でも物性が劣化しな
いことなどが挙げられる。このような観点より、黒鉛質
粒子とフッ素化ポリマーの混合体が適している。
黒鉛質粒子は例えば直径２〜10μｍ、厚み１〜５μｍの
リン片状のもので、フッ素化ポリマーに対して５〜10重
量％で使用する。
リン片状のもので、フッ素化ポリマーに対して５〜10重
量％で使用する。
フッ素化ポリマーとしては、使用温度によって選択でき
るが、耐薬品性の良い四ふっ化エチレン−パーフルオロ
アルキルビニールエーテル共重合樹脂(PFA) 、エチレン
−四ふっ化エチレン共重合体(ETFE)、四ふっ化エチレン
−六ふっ化プロピレン共重合体(FEP)、ポリ四ふっ化エ
チレン(PTFE)などが適している。被膜の形成方法として
は、静電塗装法、溶融押出し法、熱収縮性チューブ法な
どがある。
るが、耐薬品性の良い四ふっ化エチレン−パーフルオロ
アルキルビニールエーテル共重合樹脂(PFA) 、エチレン
−四ふっ化エチレン共重合体(ETFE)、四ふっ化エチレン
−六ふっ化プロピレン共重合体(FEP)、ポリ四ふっ化エ
チレン(PTFE)などが適している。被膜の形成方法として
は、静電塗装法、溶融押出し法、熱収縮性チューブ法な
どがある。
次にその製造法について述べる。
静電塗装法では、まず冷却パイプ(5)の表面の付着物を4
00 ℃前後で空焼きし、脱脂する。物理的結合を良くす
るために砂などでショットブラストし、下地処理をした
後、プライマーを塗装し焼成する。そして、黒鉛質粒子
とフッ素化ポリマーの混合体を塗装し、焼成する。焼成
温度はフッ素化ポリマーの軟化点以上とする。規定の膜
厚になるまで、塗装・焼成を繰返し、膜厚およびピンホ
ールを有無の検査する。
00 ℃前後で空焼きし、脱脂する。物理的結合を良くす
るために砂などでショットブラストし、下地処理をした
後、プライマーを塗装し焼成する。そして、黒鉛質粒子
とフッ素化ポリマーの混合体を塗装し、焼成する。焼成
温度はフッ素化ポリマーの軟化点以上とする。規定の膜
厚になるまで、塗装・焼成を繰返し、膜厚およびピンホ
ールを有無の検査する。
溶融押出し法では、下地処理までは上記静電塗装と同じ
であるが、被膜の形成は予め作られた黒鉛質粒子とフッ
素化ポリマーのチューブの中に、直線状の冷却パイプ
(5)を押し込み、加熱・加圧しながら冷却パイプ(5)に被
覆していく方法である。
であるが、被膜の形成は予め作られた黒鉛質粒子とフッ
素化ポリマーのチューブの中に、直線状の冷却パイプ
(5)を押し込み、加熱・加圧しながら冷却パイプ(5)に被
覆していく方法である。
熱収縮性チューブ法は、直線状の冷却パイプ(5)に黒鉛
質粒子とフッ素化ポリマーで作られた熱収縮性チューブ
を被覆し、フッ素化ポリマーの軟化点以上の温度で加熱
収縮させて被覆する方法である。冷却パイプ(5)が曲線
状のものを被覆する時は、静電塗装法が適している。
質粒子とフッ素化ポリマーで作られた熱収縮性チューブ
を被覆し、フッ素化ポリマーの軟化点以上の温度で加熱
収縮させて被覆する方法である。冷却パイプ(5)が曲線
状のものを被覆する時は、静電塗装法が適している。
ここで、直径２〜１０μｍ、厚み１〜５μｍのリン片状
の黒鉛質粒子をフッ素化ポリマーに対して５〜１０重量
％添加した混合体を冷却パイプ（５）の外面に塗装し焼
成した本願発明と、フッ素化ポリマーのみを冷却パイプ
（５）の外面に被覆した比較例とを作製したところ、本
願発明による冷却パイプ（５）の熱伝導率は比較例のも
のに対して、２〜３倍の向上があった。つぎに、第３図
の（ｂ）に示すように、冷却板（１）の間にガス分離板
（１０）を介して６個の単位セル（１１）を積層した燃
料電池を、本願発明および比較例の冷却パイプをそれぞ
れ用いて２種類作製し、電流密度２００ｍＡ／ｃｍ2、
セル電圧６６０ｍＶ、冷却水温度１７０℃として動作さ
せ、両側に配置された冷却板（１）に対する燃料電池の
両端部および中央部の温度差を測定し、その結果を第３
図の（ａ）に示す。第３図の（ａ）から明らかなよう
に、本願配置の冷却板による冷却性能が優れていること
がわかる。
の黒鉛質粒子をフッ素化ポリマーに対して５〜１０重量
％添加した混合体を冷却パイプ（５）の外面に塗装し焼
成した本願発明と、フッ素化ポリマーのみを冷却パイプ
（５）の外面に被覆した比較例とを作製したところ、本
願発明による冷却パイプ（５）の熱伝導率は比較例のも
のに対して、２〜３倍の向上があった。つぎに、第３図
の（ｂ）に示すように、冷却板（１）の間にガス分離板
（１０）を介して６個の単位セル（１１）を積層した燃
料電池を、本願発明および比較例の冷却パイプをそれぞ
れ用いて２種類作製し、電流密度２００ｍＡ／ｃｍ2、
セル電圧６６０ｍＶ、冷却水温度１７０℃として動作さ
せ、両側に配置された冷却板（１）に対する燃料電池の
両端部および中央部の温度差を測定し、その結果を第３
図の（ａ）に示す。第３図の（ａ）から明らかなよう
に、本願配置の冷却板による冷却性能が優れていること
がわかる。
尚、上記実施例は黒鉛質粒子が直径２〜10μｍ；厚み１
〜５μｍのリン片状でフッ素化ポリマーに対して５〜10
重量％で使用する場合について述べたが、これら数値に
限定されるものではない。
〜５μｍのリン片状でフッ素化ポリマーに対して５〜10
重量％で使用する場合について述べたが、これら数値に
限定されるものではない。
以上のように、この発明によれば、冷却パイプの被膜を
黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーで形成することによっ
て、冷却パイプを電解質から保護して腐食を防止し、か
つ従来のものに対して熱伝導率を著しく向上することが
でき、高性能な燃料電池用冷却装置が得られる効果があ
る。
黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーで形成することによっ
て、冷却パイプを電解質から保護して腐食を防止し、か
つ従来のものに対して熱伝導率を著しく向上することが
でき、高性能な燃料電池用冷却装置が得られる効果があ
る。
第１図はこの発明の一実施例による燃料電池用冷却装置
の要部を示す断面図、第２図は従来の燃料電池用冷却装
置を示す断面図、第３図はこの発明の燃料電池用冷却装
置の冷却性能を説明する図である。 図において、（１）、（３）は冷却板、(5)は冷却パイ
プ、(6)は冷却パイプ溝、(9)は被膜である。 なお、図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
の要部を示す断面図、第２図は従来の燃料電池用冷却装
置を示す断面図、第３図はこの発明の燃料電池用冷却装
置の冷却性能を説明する図である。 図において、（１）、（３）は冷却板、(5)は冷却パイ
プ、(6)は冷却パイプ溝、(9)は被膜である。 なお、図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
Claims (5)
- 【請求項１】冷却板と、上記冷却板の溝の中に充填物を
介して埋設され上記冷却板との間で、熱交換を行う冷却
パイプとを有する燃料電池用冷却装置において、前記冷
却パイプの外面は、黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーの混
合体の被膜によって被覆されていることを特徴とする燃
料電池用冷却装置。 - 【請求項２】被膜は、直径２〜１０μｍ、厚み１〜５μ
ｍのりん片状の黒鉛質粒子が５〜１０重量％含まれてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電
池用冷却装置。 - 【請求項３】フッ素化ポリマーは四ふっ化エチレン−パ
ーフルオロアルキルビニールエーテル共重合樹脂、エチ
レン−四ふっ化エチレン共重合体、四ふっ化エチレン−
六ふっ化プロピレン共重合体、ポリ四ふっ化エチレンの
うちの一つであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項記載の燃料電池用冷却装置。 - 【請求項４】被膜は、黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーの
混合された粉体を静電塗装した後、フッ素化ポリマーの
軟化点以上の温度で熱処理されたものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし、第３項の何れかに
記載の燃料電池用冷却装置。 - 【請求項５】被膜は、黒鉛質粒子とフッ素化ポリマーの
混合体で形成された熱収縮性フッ素樹脂チューブあるい
は溶融押出し法によって形成された被膜であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし、第３項の何れか
に記載の燃料電池用冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61168724A JPH0638339B2 (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 燃料電池用冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61168724A JPH0638339B2 (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 燃料電池用冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6324562A JPS6324562A (ja) | 1988-02-01 |
| JPH0638339B2 true JPH0638339B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=15873252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61168724A Expired - Lifetime JPH0638339B2 (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 燃料電池用冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638339B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07105239B2 (ja) * | 1988-05-06 | 1995-11-13 | 富士電機株式会社 | 燃料電池の冷却体 |
| JPH056690U (ja) * | 1991-07-12 | 1993-01-29 | 中興化成工業株式会社 | 燃料電池用絶縁ホース |
| DE69514567T2 (de) * | 1994-05-20 | 2000-08-31 | Clc S.R.L., Genua/Genova | Kühlplattenzusammenbau für einen Brennstoffzellenstapel |
| JP6791628B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2020-11-25 | ソマール株式会社 | 非導電性部材用粉体塗料及び非導電性部材の塗装方法 |
| JP6709945B1 (ja) * | 2019-02-04 | 2020-06-17 | 日本フッソ工業株式会社 | 高純度グラフェンを含有する被膜体および、その被膜体の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0610986B2 (ja) * | 1984-07-11 | 1994-02-09 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池用冷却器 |
-
1986
- 1986-07-16 JP JP61168724A patent/JPH0638339B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6324562A (ja) | 1988-02-01 |
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