JPH07105960A - 燃料電池 - Google Patents
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- JPH07105960A JPH07105960A JP5251524A JP25152493A JPH07105960A JP H07105960 A JPH07105960 A JP H07105960A JP 5251524 A JP5251524 A JP 5251524A JP 25152493 A JP25152493 A JP 25152493A JP H07105960 A JPH07105960 A JP H07105960A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷却プレートでの圧力損失を小さくすること
により冷却プレートに空気を圧送する際に要する補機動
力の低減を図り、全体として発電効率を向上させること
が可能な燃料電池を提供することを目的としている。 【構成】 電解質５を介してアノード６及びカソード７
を配置したセル８と、セパレータ１１・１２・１５とを
積層し、リブ２によって仕切られた複数の冷却空気通路
３を有する冷却プレート１を数セル８毎に介挿した構造
の燃料電池において、前記冷却プレート１の各冷却空気
通路３の中流部３ｃに、リブ２よりも低い高さの熱伝導
部材４を該リブ２と平行に延設し、且つ、該熱伝導部材
４が延設される冷却空気通路３の中流部３ｃと対応する
積層上下面にアノード６及びカソード７を夫々配置した
ことを特徴としている。
により冷却プレートに空気を圧送する際に要する補機動
力の低減を図り、全体として発電効率を向上させること
が可能な燃料電池を提供することを目的としている。 【構成】 電解質５を介してアノード６及びカソード７
を配置したセル８と、セパレータ１１・１２・１５とを
積層し、リブ２によって仕切られた複数の冷却空気通路
３を有する冷却プレート１を数セル８毎に介挿した構造
の燃料電池において、前記冷却プレート１の各冷却空気
通路３の中流部３ｃに、リブ２よりも低い高さの熱伝導
部材４を該リブ２と平行に延設し、且つ、該熱伝導部材
４が延設される冷却空気通路３の中流部３ｃと対応する
積層上下面にアノード６及びカソード７を夫々配置した
ことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空冷式燃料電池に関し、
詳しくはその冷却プレートの改良に関するものである。
詳しくはその冷却プレートの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は供給されるガスの化学エネル
ギーを、直接電気エネルギーに変換する装置であって、
現在では、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、
固体電解質型燃料電池等の研究が盛んに行われており、
高い発電効率が期待されている。 図５は従来の空冷式
燃料電池の断面斜視図であり、図６は図５に示した空冷
式燃料電池の冷却プレートの要部拡大図である。従来の
空冷式燃料電池は、図５に示すように、電解質５１を介
してアノード５２及びカソード５３を配したセル５４
と、セパレータ５５とを積層させ、複数の冷却空気通路
５６を形成した冷却プレート５７を数セル５４毎に介挿
した構造である。ここで、電池反応（発電）を行うと、
セル発電に起因する反応熱等により電池温度が上昇する
ので、電池を冷却して最適温度で運転を行う必要があ
る。従来は、冷却プレート５７の冷却空気通路５６から
空気を流して、発電体であるセル５４と熱交換を行って
電池を冷却していた。この場合、セル５４の反応熱は、
図６に示すように、リブ５８等を伝って伝導するため、
冷却空気通路５６内の温度は、壁面部５６ａでは高く、
中心部５６ｂでは低くなっている。したがって、冷却空
気通路５６の壁面部５６ａを流れる空気は熱交換に利用
されるが、中心部５６ｂを流れる空気が熱交換にほとん
ど寄与しないので、熱交換効率が悪いという問題があっ
た。
ギーを、直接電気エネルギーに変換する装置であって、
現在では、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、
固体電解質型燃料電池等の研究が盛んに行われており、
高い発電効率が期待されている。 図５は従来の空冷式
燃料電池の断面斜視図であり、図６は図５に示した空冷
式燃料電池の冷却プレートの要部拡大図である。従来の
空冷式燃料電池は、図５に示すように、電解質５１を介
してアノード５２及びカソード５３を配したセル５４
と、セパレータ５５とを積層させ、複数の冷却空気通路
５６を形成した冷却プレート５７を数セル５４毎に介挿
した構造である。ここで、電池反応（発電）を行うと、
セル発電に起因する反応熱等により電池温度が上昇する
ので、電池を冷却して最適温度で運転を行う必要があ
る。従来は、冷却プレート５７の冷却空気通路５６から
空気を流して、発電体であるセル５４と熱交換を行って
電池を冷却していた。この場合、セル５４の反応熱は、
図６に示すように、リブ５８等を伝って伝導するため、
冷却空気通路５６内の温度は、壁面部５６ａでは高く、
中心部５６ｂでは低くなっている。したがって、冷却空
気通路５６の壁面部５６ａを流れる空気は熱交換に利用
されるが、中心部５６ｂを流れる空気が熱交換にほとん
ど寄与しないので、熱交換効率が悪いという問題があっ
た。
【０００３】この問題を解決するために、図７及び図８
に示すような構造の冷却プレートが提案されている。図
７は従来の冷却プレートの平面図であり、図８は図７に
示した冷却プレートのＸ−Ｘ線断面図である。この冷却
プレート７０は、リブ７１によって仕切られた複数の冷
却空気通路７２を有し、リブ７１とリブ７１の間にフィ
ン７３を設けた構造である。この冷却プレート７０は、
冷却空気通路７２の壁面部に集中していたセルの反応熱
を、熱伝導体であるフィン７３を介して中心部にも分散
させることにより、従来、ほとんど熱交換に寄与してい
なかった冷却空気通路７２の中心部を流れる空気を利用
して、熱交換効率の向上を図ろうとするものである。
に示すような構造の冷却プレートが提案されている。図
７は従来の冷却プレートの平面図であり、図８は図７に
示した冷却プレートのＸ−Ｘ線断面図である。この冷却
プレート７０は、リブ７１によって仕切られた複数の冷
却空気通路７２を有し、リブ７１とリブ７１の間にフィ
ン７３を設けた構造である。この冷却プレート７０は、
冷却空気通路７２の壁面部に集中していたセルの反応熱
を、熱伝導体であるフィン７３を介して中心部にも分散
させることにより、従来、ほとんど熱交換に寄与してい
なかった冷却空気通路７２の中心部を流れる空気を利用
して、熱交換効率の向上を図ろうとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
冷却プレート７０は、各冷却空気通路７２に設けたフィ
ン７３が、図７に示すように、冷却空気通路の下流部７
２ａにまで延設されているので、空気を下流部７２ａま
で圧送する際の圧力損失が大きくなる。そのため、空気
を圧送する際に要する補機動力が増大する。燃料電池で
は、通常、燃料電池発電により得た電力の一部が補機動
力の駆動に使用されるため、補機動力の増大は結果とし
て燃料電池の発電効率の低下を招くことになる。
冷却プレート７０は、各冷却空気通路７２に設けたフィ
ン７３が、図７に示すように、冷却空気通路の下流部７
２ａにまで延設されているので、空気を下流部７２ａま
で圧送する際の圧力損失が大きくなる。そのため、空気
を圧送する際に要する補機動力が増大する。燃料電池で
は、通常、燃料電池発電により得た電力の一部が補機動
力の駆動に使用されるため、補機動力の増大は結果とし
て燃料電池の発電効率の低下を招くことになる。
【０００５】本発明は、かかる現状に鑑みてなされたも
のであり、冷却プレートでの圧力損失を小さくすること
により冷却プレートに空気を圧送する際に要する補機動
力の低減を図り、全体として発電効率を向上させること
が可能な燃料電池を提供することを目的としている。
のであり、冷却プレートでの圧力損失を小さくすること
により冷却プレートに空気を圧送する際に要する補機動
力の低減を図り、全体として発電効率を向上させること
が可能な燃料電池を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本請求項１の発明は、電解質を介してアノード及び
カソードを配したセルと、アノードガス通路及び／又は
カソードガス通路を形成したセパレータとを積層し、リ
ブによって仕切られた複数の冷却空気通路を有する冷却
プレートを数セル毎に介挿した構造の燃料電池におい
て、前記冷却プレートの各冷却空気通路の中流部に、リ
ブよりも低い高さの熱伝導部材を該リブと平行に延設
し、且つ、該熱伝導部材が延設される冷却空気通路の中
流部と対応する積層上下面にアノード及びカソードを夫
々配置したことを特徴としている。
に、本請求項１の発明は、電解質を介してアノード及び
カソードを配したセルと、アノードガス通路及び／又は
カソードガス通路を形成したセパレータとを積層し、リ
ブによって仕切られた複数の冷却空気通路を有する冷却
プレートを数セル毎に介挿した構造の燃料電池におい
て、前記冷却プレートの各冷却空気通路の中流部に、リ
ブよりも低い高さの熱伝導部材を該リブと平行に延設
し、且つ、該熱伝導部材が延設される冷却空気通路の中
流部と対応する積層上下面にアノード及びカソードを夫
々配置したことを特徴としている。
【０００７】また、本請求項２の発明は、前記冷却プレ
ートは、熱伝導率が異なる少なくとも２以上のプレート
で構成され、且つ、熱伝導部材が設けられない冷却空気
通路の上流部を構成するプレートの熱伝導率が、熱伝導
部材が設けられる冷却空気通路の中流部を構成するプレ
ートの熱伝導率よりも小さいことを特徴としている。
ートは、熱伝導率が異なる少なくとも２以上のプレート
で構成され、且つ、熱伝導部材が設けられない冷却空気
通路の上流部を構成するプレートの熱伝導率が、熱伝導
部材が設けられる冷却空気通路の中流部を構成するプレ
ートの熱伝導率よりも小さいことを特徴としている。
【０００８】
【作用】上記本請求項１の発明の構成によれば、アノー
ド及びカソードは冷却空気通路の中流部と対応する積層
上下面に配置されている。即ち、冷却空気通の上流部及
び下流部に対応する位置にはアノード及びカソードが何
れも配置されていないので、セル発電に伴う反応熱は冷
却空気通路の中流部に専ら集中し、上流部及び下流部に
はセルの反応熱は伝導しにくい。本請求項１の発明で
は、セルの反応熱が伝導しにくい冷却空気通路の下流部
には熱伝導部材を設けていないので、従来のように、熱
伝導部材を下流部にまで延設する場合に比べて、空気を
圧送する際の圧力損失が小さくなる。その結果、空気を
圧送する際に要する補機動力も低減するので、燃料電池
全体としての発電効率が向上する。
ド及びカソードは冷却空気通路の中流部と対応する積層
上下面に配置されている。即ち、冷却空気通の上流部及
び下流部に対応する位置にはアノード及びカソードが何
れも配置されていないので、セル発電に伴う反応熱は冷
却空気通路の中流部に専ら集中し、上流部及び下流部に
はセルの反応熱は伝導しにくい。本請求項１の発明で
は、セルの反応熱が伝導しにくい冷却空気通路の下流部
には熱伝導部材を設けていないので、従来のように、熱
伝導部材を下流部にまで延設する場合に比べて、空気を
圧送する際の圧力損失が小さくなる。その結果、空気を
圧送する際に要する補機動力も低減するので、燃料電池
全体としての発電効率が向上する。
【０００９】また、冷却空気通路の上流部は、上述の如
くセルの反応熱が伝導しにくいのに加えて、熱交換に寄
与する前の比較的低温の空気が流れるため温度が低くな
りすぎる。本請求項２の発明によれば、この冷却空気通
路の上流部は、熱伝導度が小さいプレートで構成されて
いるので、当該部分でのセルの反応熱が逃げにくくな
り、その分温度低下が抑制される。一方、セルの反応熱
が集中するため温度が高くなりすぎる冷却空気通路の中
流部は、上流部よりも熱伝導度が大きいプレートで構成
されているので、当該部分でのセルの反応熱が逃げやす
くなり、その分温度上昇が抑制される。これらの結果、
冷却プレートの温度格差が抑制され、電池面内温度が均
一化する。
くセルの反応熱が伝導しにくいのに加えて、熱交換に寄
与する前の比較的低温の空気が流れるため温度が低くな
りすぎる。本請求項２の発明によれば、この冷却空気通
路の上流部は、熱伝導度が小さいプレートで構成されて
いるので、当該部分でのセルの反応熱が逃げにくくな
り、その分温度低下が抑制される。一方、セルの反応熱
が集中するため温度が高くなりすぎる冷却空気通路の中
流部は、上流部よりも熱伝導度が大きいプレートで構成
されているので、当該部分でのセルの反応熱が逃げやす
くなり、その分温度上昇が抑制される。これらの結果、
冷却プレートの温度格差が抑制され、電池面内温度が均
一化する。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る燃料電池の冷
却プレートの平面図であり、図２は図１に示した冷却プ
レートの上流部及び下流部のＡ−Ａ線断面図であり、図
３は図１に示した冷却プレートの中流部のＢ−Ｂ線断面
図である。この冷却プレート１は、複数のリブ２によっ
て略等間隔に仕切られた複数の冷却空気通路３を有し、
各冷却空気通路３の空気の流路方向であって上流部３ａ
と下流部３ｂとを除いた中流部３ｃには、熱伝導部材と
してのフィン４が延設されている。このフィン４は、図
３に示すように、リブ２とリブ２とによって仕切られた
冷却空気通路３の略中央に形成され、該フィン４の高さ
（ｈ）は各冷却空気通路３を仕切っているリブ２の高さ
（Ｈ）よりも低くなるように設けられている（Ｈ＞
ｈ）。これは、フィン４の高さ（ｈ）が高くなれば、そ
れだけ冷却空気通路３を流れる空気の圧力損失が増大す
るためであり、フィン４の高さ（ｈ）はリブ２の高さ
（Ｈ）の１／２程度になるように設けるのが好ましい。
また、フィン４の材質は特に限定はなく、冷却プレート
１やリブ２と同一の材料で構成してもよく、またこれら
と熱伝導度が異なる材料で構成することも可能である。
却プレートの平面図であり、図２は図１に示した冷却プ
レートの上流部及び下流部のＡ−Ａ線断面図であり、図
３は図１に示した冷却プレートの中流部のＢ−Ｂ線断面
図である。この冷却プレート１は、複数のリブ２によっ
て略等間隔に仕切られた複数の冷却空気通路３を有し、
各冷却空気通路３の空気の流路方向であって上流部３ａ
と下流部３ｂとを除いた中流部３ｃには、熱伝導部材と
してのフィン４が延設されている。このフィン４は、図
３に示すように、リブ２とリブ２とによって仕切られた
冷却空気通路３の略中央に形成され、該フィン４の高さ
（ｈ）は各冷却空気通路３を仕切っているリブ２の高さ
（Ｈ）よりも低くなるように設けられている（Ｈ＞
ｈ）。これは、フィン４の高さ（ｈ）が高くなれば、そ
れだけ冷却空気通路３を流れる空気の圧力損失が増大す
るためであり、フィン４の高さ（ｈ）はリブ２の高さ
（Ｈ）の１／２程度になるように設けるのが好ましい。
また、フィン４の材質は特に限定はなく、冷却プレート
１やリブ２と同一の材料で構成してもよく、またこれら
と熱伝導度が異なる材料で構成することも可能である。
【００１１】図４は図１〜図３に示した冷却プレート１
を用いた燃料電池の断面斜視図（一部破断面）である。
この燃料電池は、電解質マトリックス５を介してアノー
ド６及びカソード７を配したセル８と、アノードガス通
路９及びカソードガス通路１０を形成したバイポーラプ
レート１１とを複数積層し、且つ、一方の面にはアノー
ドガス通路９を形成したハーフプレート１２が接着され
ており、他方の面にはカソードガス通路１０を形成した
ハーフプレート１５が接着された冷却プレート１を数セ
ル８毎に介挿した構造である。
を用いた燃料電池の断面斜視図（一部破断面）である。
この燃料電池は、電解質マトリックス５を介してアノー
ド６及びカソード７を配したセル８と、アノードガス通
路９及びカソードガス通路１０を形成したバイポーラプ
レート１１とを複数積層し、且つ、一方の面にはアノー
ドガス通路９を形成したハーフプレート１２が接着され
ており、他方の面にはカソードガス通路１０を形成した
ハーフプレート１５が接着された冷却プレート１を数セ
ル８毎に介挿した構造である。
【００１２】前記セル８は、炭化ケイ素から成る電解質
マトリックス５を介して、カーボンペーパに白金触媒を
担持させたアノード６及びカソード７を配した構造であ
り、前記アノード６の外周側にはガスをシールするため
のアノードシム１３が設けられ、前記カソード７の外周
側にも、前記アノードシム１３と同様にガスをシールす
るためのカソードシム１４が設けられている。ここで、
アノード６及びカソード７は、図１に示した冷却プレー
ト１のフィン４が設けられる冷却空気通路の中流部３ｃ
と対応する積層上下面に夫々配置され、この中流部３ｃ
を除いた冷却空気通路の上流部３ａ及び下流部３ｂに対
応する積層上下面には、アノードシム１３及びカソード
シム１４が夫々配置されている。
マトリックス５を介して、カーボンペーパに白金触媒を
担持させたアノード６及びカソード７を配した構造であ
り、前記アノード６の外周側にはガスをシールするため
のアノードシム１３が設けられ、前記カソード７の外周
側にも、前記アノードシム１３と同様にガスをシールす
るためのカソードシム１４が設けられている。ここで、
アノード６及びカソード７は、図１に示した冷却プレー
ト１のフィン４が設けられる冷却空気通路の中流部３ｃ
と対応する積層上下面に夫々配置され、この中流部３ｃ
を除いた冷却空気通路の上流部３ａ及び下流部３ｂに対
応する積層上下面には、アノードシム１３及びカソード
シム１４が夫々配置されている。
【００１３】以下、上記の如く構成された燃料電池にお
ける電池の冷却について説明する。前述したように、ア
ノード６及びカソード７は、冷却空気通路の中流部３ｃ
と対応する位置に配置され、冷却空気通路の上流部３ａ
及び下流部３ｂと対応する位置には配置されていないの
で、セル発電に伴う反応熱は冷却空気通路の中流部３ｃ
に集中する。この冷却空気通路の中流部３ｃにはフィン
４が延設されているので、前記反応熱はリブ２壁面部だ
けでなく、冷却空気通路３の中心部にも分散される。
ける電池の冷却について説明する。前述したように、ア
ノード６及びカソード７は、冷却空気通路の中流部３ｃ
と対応する位置に配置され、冷却空気通路の上流部３ａ
及び下流部３ｂと対応する位置には配置されていないの
で、セル発電に伴う反応熱は冷却空気通路の中流部３ｃ
に集中する。この冷却空気通路の中流部３ｃにはフィン
４が延設されているので、前記反応熱はリブ２壁面部だ
けでなく、冷却空気通路３の中心部にも分散される。
【００１４】次に、冷却空気通路の上流部３ａから空気
を流すと、リブ２壁面部を流れる空気はリブ２壁面部と
熱交換を行ない、冷却空気通路３の中心部を流れる空気
は前記フィン４と熱交換を行う。したがって、従来、熱
交換にほとんど寄与していなかった冷却空気通路３の中
心部を流れる空気が熱交換に利用されるので、熱交換効
率が向上する。
を流すと、リブ２壁面部を流れる空気はリブ２壁面部と
熱交換を行ない、冷却空気通路３の中心部を流れる空気
は前記フィン４と熱交換を行う。したがって、従来、熱
交換にほとんど寄与していなかった冷却空気通路３の中
心部を流れる空気が熱交換に利用されるので、熱交換効
率が向上する。
【００１５】続いて、冷却空気通路の中流部３ｃで熱交
換を行った後の排空気は、冷却空気通路の下流部３ｂを
経て電池外に排出される。ここで、前記冷却空気通路の
下流部３ｂには、フィン４が設けられていないので、排
空気の圧力損失が小さくなる。 ところで、冷却プレー
ト１を１枚のプレートで構成したが、例えば、熱伝導率
が異なる複数のプレートで構成することも可能である。
但し、この場合は、フィン４が設けられない冷却空気通
路の上流部３ａを構成するプレートの熱伝導率を、フィ
ン４が設けられる冷却空気通路の中流部３ｃを構成する
プレートの熱伝導率よりも小さくする必要がある。具体
的には、フィン４が設けられない冷却空気通路の上流部
３ａを熱伝導率が４０〜５０Kcal／ｍ．ｈ．℃であるカ
ーボンプレートで構成し、フィン４が設けられる冷却空
気通路の中流部３ｃ及びフィン４が設けられない冷却空
気通路の下流部３ｂを熱伝導率が１２０〜１３０Kcal／
ｍ．ｈ．℃であるカーボンプレートで構成した冷却プレ
ートを使用することができる。このように構成すれば、
温度が低くなりすぎる冷却空気通路の上流部３ａでセル
８の反応熱が逃げにくくなるため温度が上昇し、温度か
高くなりすぎる冷却空気通路の中流部３ｃでセル８の反
応熱が逃げやすくなるため温度が低下する。また、冷却
空気通路の下流部３ｂを、冷却空気通路の上流部３ａと
同一の熱伝導率を有するプレートに変えることも可能で
ある。尚、このような冷却プレートは既知の方法によっ
て製造することができるが、例えば、鋳型に上記２種類
のカーボンの粉末を入れてプレスする等の方法によって
製造することができる。
換を行った後の排空気は、冷却空気通路の下流部３ｂを
経て電池外に排出される。ここで、前記冷却空気通路の
下流部３ｂには、フィン４が設けられていないので、排
空気の圧力損失が小さくなる。 ところで、冷却プレー
ト１を１枚のプレートで構成したが、例えば、熱伝導率
が異なる複数のプレートで構成することも可能である。
但し、この場合は、フィン４が設けられない冷却空気通
路の上流部３ａを構成するプレートの熱伝導率を、フィ
ン４が設けられる冷却空気通路の中流部３ｃを構成する
プレートの熱伝導率よりも小さくする必要がある。具体
的には、フィン４が設けられない冷却空気通路の上流部
３ａを熱伝導率が４０〜５０Kcal／ｍ．ｈ．℃であるカ
ーボンプレートで構成し、フィン４が設けられる冷却空
気通路の中流部３ｃ及びフィン４が設けられない冷却空
気通路の下流部３ｂを熱伝導率が１２０〜１３０Kcal／
ｍ．ｈ．℃であるカーボンプレートで構成した冷却プレ
ートを使用することができる。このように構成すれば、
温度が低くなりすぎる冷却空気通路の上流部３ａでセル
８の反応熱が逃げにくくなるため温度が上昇し、温度か
高くなりすぎる冷却空気通路の中流部３ｃでセル８の反
応熱が逃げやすくなるため温度が低下する。また、冷却
空気通路の下流部３ｂを、冷却空気通路の上流部３ａと
同一の熱伝導率を有するプレートに変えることも可能で
ある。尚、このような冷却プレートは既知の方法によっ
て製造することができるが、例えば、鋳型に上記２種類
のカーボンの粉末を入れてプレスする等の方法によって
製造することができる。
【００１６】また、上記実施例によれば、また、アノー
ド６及びカソード７を設ける位置が、従来よりも中央部
にシフトするので、電池面内温度の低温部の温度も高温
側にシフトし、電池面内温度格差が抑制される。
ド６及びカソード７を設ける位置が、従来よりも中央部
にシフトするので、電池面内温度の低温部の温度も高温
側にシフトし、電池面内温度格差が抑制される。
【００１７】
【発明の効果】以上の本請求項１の発明によれば、アノ
ード及びカソードは冷却空気通路の中流部と対応する積
層上下面に配置されている。即ち、冷却空気通の上流部
及び下流部に対応する位置にはアノード及びカソードが
何れも配置されていないので、セル発電に伴う反応熱は
冷却空気通路の中流部に専ら集中し、上流部及び下流部
にはセルの反応熱は伝導しにくい。本請求項１の発明で
は、セルの反応熱が伝導しにくい冷却空気通路の下流部
には熱伝導部材を設けていないので、従来のように、熱
伝導部材を下流部にまで延設する場合に比べて、空気を
圧送する際の圧力損失が小さくなる。その結果、空気を
圧送する際に要する補機動力も低減するので、燃料電池
全体としての発電効率が向上する。
ード及びカソードは冷却空気通路の中流部と対応する積
層上下面に配置されている。即ち、冷却空気通の上流部
及び下流部に対応する位置にはアノード及びカソードが
何れも配置されていないので、セル発電に伴う反応熱は
冷却空気通路の中流部に専ら集中し、上流部及び下流部
にはセルの反応熱は伝導しにくい。本請求項１の発明で
は、セルの反応熱が伝導しにくい冷却空気通路の下流部
には熱伝導部材を設けていないので、従来のように、熱
伝導部材を下流部にまで延設する場合に比べて、空気を
圧送する際の圧力損失が小さくなる。その結果、空気を
圧送する際に要する補機動力も低減するので、燃料電池
全体としての発電効率が向上する。
【００１８】また、冷却空気通路の上流部は、上述の如
くセルの反応熱が伝導しにくいのに加えて、熱交換に寄
与する前の比較的低温の空気が流れるため温度が低くな
りすぎる。本請求項２の発明によれば、この冷却空気通
路の上流部は、熱伝導度が小さいプレートで構成されて
いるので、当該部分でのセルの反応熱が逃げにくくな
り、その分温度低下が抑制される。一方、セルの反応熱
が集中するため温度が高くなりすぎる冷却空気通路の中
流部は、上流部よりも熱伝導度が大きいプレートで構成
されているので、当該部分でのセルの反応熱が逃げやす
くなり、その分温度上昇が抑制される。これらの結果、
冷却プレートの温度格差が抑制され、電池面内温度が均
一化する。
くセルの反応熱が伝導しにくいのに加えて、熱交換に寄
与する前の比較的低温の空気が流れるため温度が低くな
りすぎる。本請求項２の発明によれば、この冷却空気通
路の上流部は、熱伝導度が小さいプレートで構成されて
いるので、当該部分でのセルの反応熱が逃げにくくな
り、その分温度低下が抑制される。一方、セルの反応熱
が集中するため温度が高くなりすぎる冷却空気通路の中
流部は、上流部よりも熱伝導度が大きいプレートで構成
されているので、当該部分でのセルの反応熱が逃げやす
くなり、その分温度上昇が抑制される。これらの結果、
冷却プレートの温度格差が抑制され、電池面内温度が均
一化する。
【図１】本発明の一実施例に係る燃料電池の冷却プレー
トの平面図である。
トの平面図である。
【図２】図１に示した冷却プレートの上流部及び下流部
のＡ−Ａ線断面図である。
のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示した冷却プレートの中流部のＢ−Ｂ線
断面図である。
断面図である。
【図４】図１〜図３に示した冷却プレートを用いた燃料
電池の断面斜視図（一部破断面）である。
電池の断面斜視図（一部破断面）である。
【図５】従来の空冷式燃料電池の断面斜視図である。
【図６】図５に示した空冷式燃料電池の冷却プレートの
要部拡大図である。
要部拡大図である。
【図７】従来の冷却プレートの平面図である。
【図８】図７に示した冷却プレートのＸ−Ｘ線断面図で
ある。
ある。
１ 冷却プレート ２ リブ ３ 冷却空気通路 ４ 熱伝導部材 ５ 電解質 ６ アノード ７ カソード ８ セル ９ アノードガス通路 １０ カソードガス通路 １１・１２・１５ セパレータ １３ アノードシム １４ カソードシム
Claims (2)
- 【請求項１】 電解質を介してアノード及びカソードを
配したセルと、アノードガス通路及び／又はカソードガ
ス通路を形成したセパレータとを積層し、リブによって
仕切られた複数の冷却空気通路を有する冷却プレートを
数セル毎に介挿した構造の燃料電池において、 前記冷却プレートの各冷却空気通路の中流部に、リブよ
りも低い高さの熱伝導部材を該リブと平行に延設し、且
つ、該熱伝導部材が延設される冷却空気通路の中流部と
対応する積層上下面にアノード及びカソードを夫々配置
したことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】 前記冷却プレートは、熱伝導率が異なる
少なくとも２以上のプレートで構成され、且つ、熱伝導
部材が設けられない冷却空気通路の上流部を構成するプ
レートの熱伝導率が、熱伝導部材が設けられる冷却空気
通路の中流部を構成するプレートの熱伝導率よりも小さ
いことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5251524A JPH07105960A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5251524A JPH07105960A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07105960A true JPH07105960A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17224096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5251524A Pending JPH07105960A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105960A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1387425A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-04 | General Electric Company | Improved fluid passages for power generation equipment |
| WO2005053072A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池 |
| JP2011022336A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
| CN106165172A (zh) * | 2014-03-31 | 2016-11-23 | 智慧能量有限公司 | 用于燃料电池的冷却板 |
-
1993
- 1993-10-07 JP JP5251524A patent/JPH07105960A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1387425A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-04 | General Electric Company | Improved fluid passages for power generation equipment |
| US7011904B2 (en) | 2002-07-30 | 2006-03-14 | General Electric Company | Fluid passages for power generation equipment |
| WO2005053072A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池 |
| JPWO2005053072A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2007-08-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| DE112004002313B4 (de) * | 2003-11-28 | 2011-09-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brennstoffzelle |
| JP4956000B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2012-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP2011022336A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
| CN106165172A (zh) * | 2014-03-31 | 2016-11-23 | 智慧能量有限公司 | 用于燃料电池的冷却板 |
| JP2022037045A (ja) * | 2014-03-31 | 2022-03-08 | インテリジェント エナジー リミテッド | 燃料電池用の冷却プレート |
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