JPH0722036A - 積層型燃料電池 - Google Patents
積層型燃料電池Info
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- JPH0722036A JPH0722036A JP5163443A JP16344393A JPH0722036A JP H0722036 A JPH0722036 A JP H0722036A JP 5163443 A JP5163443 A JP 5163443A JP 16344393 A JP16344393 A JP 16344393A JP H0722036 A JPH0722036 A JP H0722036A
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- gas
- fuel cell
- fuel
- electrode
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- 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】適正な酸化剤ガス組成を維持しつつ、電池面内
の温度分布を均一化することができる燃料電池を提供す
る。 【構成】燃料極或は酸化剤極とセパレータ板との間およ
び／またはセパレータ板内に、燃料ガスおよび酸化剤ガ
スとは組成および／または流量の異なる冷却ガスが流れ
る独立した複数の冷却ガス流路を設ける。 【効果】適正な酸化剤ガス組成を維持しつつ、電池面内
の温度分布を均一化することができ、電流分布が安定
な、性能，寿命，信頼性の高い燃料電池が得られる。
の温度分布を均一化することができる燃料電池を提供す
る。 【構成】燃料極或は酸化剤極とセパレータ板との間およ
び／またはセパレータ板内に、燃料ガスおよび酸化剤ガ
スとは組成および／または流量の異なる冷却ガスが流れ
る独立した複数の冷却ガス流路を設ける。 【効果】適正な酸化剤ガス組成を維持しつつ、電池面内
の温度分布を均一化することができ、電流分布が安定
な、性能，寿命，信頼性の高い燃料電池が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷却機構を有する燃料電
池に関するものである。
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池内では電気化学反応による発
熱，電気およびイオン伝導に伴う発熱などがあり、電池
を許容温度範囲内で運転するためには、これら発熱によ
る温度上昇を冷却により許容値内に保たなければならな
い。そこで従来の高温型燃料電池においては特開昭63−
236265号公報に示されるように酸化剤ガスを発電に必要
な流量より多く供給し、酸化剤として使用すると同時に
冷却ガスとしても使用する。
熱，電気およびイオン伝導に伴う発熱などがあり、電池
を許容温度範囲内で運転するためには、これら発熱によ
る温度上昇を冷却により許容値内に保たなければならな
い。そこで従来の高温型燃料電池においては特開昭63−
236265号公報に示されるように酸化剤ガスを発電に必要
な流量より多く供給し、酸化剤として使用すると同時に
冷却ガスとしても使用する。
【０００３】溶融炭酸塩型燃料電池システムでは特開昭
63−190258号公報，特開平1−105475号公報に示される
ように燃料極側の炭酸ガスを含む排ガスと空気を混合し
て酸化剤ガスとして用いる。従って、酸化剤ガスとして
使用できる炭酸ガスの量は発電量により制限されるので
冷却のためには空気が過剰なガス組成となる。酸化剤ガ
スの入口，出口間のガス濃度分布等による電流密度分布
による発熱量の違いによる電池面内の温度差を小さくす
るためには特開昭63−236265号公報に示されるような隣
接する２つの単電池で酸化剤ガスの流れを逆あるいは直
交させるか、あるいは燃料ガス，酸化剤ガスを流れ方向
に対して傾斜させた流路等により温度制御を行ってい
た。
63−190258号公報，特開平1−105475号公報に示される
ように燃料極側の炭酸ガスを含む排ガスと空気を混合し
て酸化剤ガスとして用いる。従って、酸化剤ガスとして
使用できる炭酸ガスの量は発電量により制限されるので
冷却のためには空気が過剰なガス組成となる。酸化剤ガ
スの入口，出口間のガス濃度分布等による電流密度分布
による発熱量の違いによる電池面内の温度差を小さくす
るためには特開昭63−236265号公報に示されるような隣
接する２つの単電池で酸化剤ガスの流れを逆あるいは直
交させるか、あるいは燃料ガス，酸化剤ガスを流れ方向
に対して傾斜させた流路等により温度制御を行ってい
た。
【０００４】冷却ガスとしての酸化剤ガス流通方法の一
例として特開昭59−96669 号公報もあげられる。本従来
技術では反応ガス流路を円筒状もしくは半円状の金属材
性パイプで構成し酸化材極側に位置するパイプ内に酸化
剤ガスを流通させることにより冷却を行う。
例として特開昭59−96669 号公報もあげられる。本従来
技術では反応ガス流路を円筒状もしくは半円状の金属材
性パイプで構成し酸化材極側に位置するパイプ内に酸化
剤ガスを流通させることにより冷却を行う。
【０００５】燃料電池システムにおける廃熱回収は特開
昭63−190258号公報に示されるようにガス化サブシステ
ムと燃料電池サブシステムの廃熱回収は基本的には並列
であり、それぞれの排ガスに対してスチームタービン，
エグゾーストガスタービン等の廃熱回収手段が配置され
ていた。これはガス化サブシステムの廃熱回収には水蒸
気が用いられるのに対して燃料電池サブシステムの廃熱
は窒素，二酸化炭素および酸素を主成分とする混合ガス
であることに起因する。
昭63−190258号公報に示されるようにガス化サブシステ
ムと燃料電池サブシステムの廃熱回収は基本的には並列
であり、それぞれの排ガスに対してスチームタービン，
エグゾーストガスタービン等の廃熱回収手段が配置され
ていた。これはガス化サブシステムの廃熱回収には水蒸
気が用いられるのに対して燃料電池サブシステムの廃熱
は窒素，二酸化炭素および酸素を主成分とする混合ガス
であることに起因する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】空気を混合した酸化剤
ガスを冷却ガスとして使用する前記従来技術では冷却の
ために酸化剤組成は空気過剰になり、このため燃料電池
の発電効率が低下する。また、特開昭63−190258号公
報，特開平1−105475 号公報に示される上記従来技術
は、電池の均温冷却のためにセル毎に酸化剤ガス流量分
布をつけるため電池面内にセル毎に異なるガス組成分布
がつく。このため積層電池内の電池毎に電流分布が異な
る。
ガスを冷却ガスとして使用する前記従来技術では冷却の
ために酸化剤組成は空気過剰になり、このため燃料電池
の発電効率が低下する。また、特開昭63−190258号公
報，特開平1−105475 号公報に示される上記従来技術
は、電池の均温冷却のためにセル毎に酸化剤ガス流量分
布をつけるため電池面内にセル毎に異なるガス組成分布
がつく。このため積層電池内の電池毎に電流分布が異な
る。
【０００７】本発明の目的は、適正な酸化剤ガス組成を
維持しつつ、電池面内の温度分布が一様な燃料電池を提
供するものである。
維持しつつ、電池面内の温度分布が一様な燃料電池を提
供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】電解質板，燃料極，酸化
剤極およびセパレータ板から構成され、セパレータ板と
各電極間に燃料ガスおよび酸化剤ガス用流路を有し、前
記燃料ガス用流路から排出されたガスを前記酸化剤ガス
用流路に導く手段を備え、４００℃以上の温度で運転さ
れる高温型燃料電池を複数積層した積層型燃料電池に、
前記セパレータ板や燃料極或は酸化剤極と前記セパレー
タ板との間に、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスとは組成
および／または流量の異なる冷却ガスが流れる独立した
複数の冷却ガス流路を具備することを特徴とする。
剤極およびセパレータ板から構成され、セパレータ板と
各電極間に燃料ガスおよび酸化剤ガス用流路を有し、前
記燃料ガス用流路から排出されたガスを前記酸化剤ガス
用流路に導く手段を備え、４００℃以上の温度で運転さ
れる高温型燃料電池を複数積層した積層型燃料電池に、
前記セパレータ板や燃料極或は酸化剤極と前記セパレー
タ板との間に、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスとは組成
および／または流量の異なる冷却ガスが流れる独立した
複数の冷却ガス流路を具備することを特徴とする。
【０００９】本発明によれば、これまでの燃料電池にお
いて酸化剤ガスの反応種としての機能及び冷却ガスとし
ての機能のうち、冷却ガスとしての機能を分離してそれ
ぞれの機能を独立に最適化することができる。
いて酸化剤ガスの反応種としての機能及び冷却ガスとし
ての機能のうち、冷却ガスとしての機能を分離してそれ
ぞれの機能を独立に最適化することができる。
【００１０】冷却ガス流路を設置する場所としては、積
層型燃料電池内の温度分布を小さくするという観点から
積層型燃料電池を構成する高温型燃料電池のセパレータ
内または燃料極或は酸化剤極と前記セパレータ板との間
に具備することが望ましい。燃料極および／または酸化
剤極とセパレータの間には、波状の板で区切られた通路
を有し、該波状の板の電極側を燃料ガスまたは酸化剤ガ
ス流路とし、セパレータ板側を冷却ガス流路とすること
ができる。
層型燃料電池内の温度分布を小さくするという観点から
積層型燃料電池を構成する高温型燃料電池のセパレータ
内または燃料極或は酸化剤極と前記セパレータ板との間
に具備することが望ましい。燃料極および／または酸化
剤極とセパレータの間には、波状の板で区切られた通路
を有し、該波状の板の電極側を燃料ガスまたは酸化剤ガ
ス流路とし、セパレータ板側を冷却ガス流路とすること
ができる。
【００１１】積層電池内には前記冷却ガス流路を具備し
ないセパレータ板があってもよい。この冷却ガス流路を
数セル毎にあるいは積層電池内の発熱分布に応じて設置
してもよい。
ないセパレータ板があってもよい。この冷却ガス流路を
数セル毎にあるいは積層電池内の発熱分布に応じて設置
してもよい。
【００１２】積層型燃料電池内の温度，電流密度分布を
一様にするために冷却ガスの流量分布を制御するための
流量制御手段を具備することが望ましい。この一例とし
て、波状の板で流路を構成する場合、セパレータ板側の
複数本ある冷却ガス流路の一部を閉塞させることにより
冷却ガスの流量分布を制御することが望ましい。また、
電池内のトラブル等で冷却ガスが反応ガスに混入するお
それがあるので、燃料ガスおよび酸化剤ガス両者に対し
て不活性なガスを冷却ガスとして使用することが望まし
い。酸化剤ガスと不活性で燃料ガスとの反応性も比較的
小さい水蒸気を冷却ガスとして使用することもできる。
一様にするために冷却ガスの流量分布を制御するための
流量制御手段を具備することが望ましい。この一例とし
て、波状の板で流路を構成する場合、セパレータ板側の
複数本ある冷却ガス流路の一部を閉塞させることにより
冷却ガスの流量分布を制御することが望ましい。また、
電池内のトラブル等で冷却ガスが反応ガスに混入するお
それがあるので、燃料ガスおよび酸化剤ガス両者に対し
て不活性なガスを冷却ガスとして使用することが望まし
い。酸化剤ガスと不活性で燃料ガスとの反応性も比較的
小さい水蒸気を冷却ガスとして使用することもできる。
【００１３】本発明の積層型燃料電池に該燃料電池に燃
料ガスを供給するガス製造手段等を備える場合には、該
燃料電池の冷却ガスをガス製造手段の冷却ガスとして用
いることができる。
料ガスを供給するガス製造手段等を備える場合には、該
燃料電池の冷却ガスをガス製造手段の冷却ガスとして用
いることができる。
【００１４】燃料ガスを供給するガス製造手段、例えば
石炭ガス化装置を有する場合は、積層型燃料電池の廃熱
を回収した冷却ガスで前記石炭ガス化装置の冷却を行
い、前記石炭ガス化装置の廃熱を回収した冷却ガスを熱
源とした熱機関による発電手段に導く流路を設けること
ができる。熱機関による発電手段としては、例えば膨張
タービン，蒸気タービン等がある。
石炭ガス化装置を有する場合は、積層型燃料電池の廃熱
を回収した冷却ガスで前記石炭ガス化装置の冷却を行
い、前記石炭ガス化装置の廃熱を回収した冷却ガスを熱
源とした熱機関による発電手段に導く流路を設けること
ができる。熱機関による発電手段としては、例えば膨張
タービン，蒸気タービン等がある。
【００１５】
【作用】本発明によれば、これまでの燃料電池において
酸化剤ガスの反応種としての機能及び冷却ガスとしての
機能のうち、冷却ガスとしての機能を分離してそれぞれ
の機能を独立に最適化することができる。
酸化剤ガスの反応種としての機能及び冷却ガスとしての
機能のうち、冷却ガスとしての機能を分離してそれぞれ
の機能を独立に最適化することができる。
【００１６】このため、電池に供給する酸化剤ガス組成
の変動を防ぎ、最適組成とすることができ、セル電圧の
変化を防ぐことができる。
の変動を防ぎ、最適組成とすることができ、セル電圧の
変化を防ぐことができる。
【００１７】また、所定の部分の冷却ガス流量を制御で
きる。例えば、電池面内の発熱量の大きい部分の冷却ガ
ス流量を多くすることにより電池面内の温度分布の制御
を行うことができる。
きる。例えば、電池面内の発熱量の大きい部分の冷却ガ
ス流量を多くすることにより電池面内の温度分布の制御
を行うことができる。
【００１８】さらに、本発明の構成の燃料電池システム
では、積層型燃料電池やガス製造手段等の廃熱を実質直
列一系統の冷却ガスにより回収できる。廃熱回収が個々
の装置ごとに並列に回収される場合より廃熱量が増え、
エクセルギーの観点からも熱エネルギーを有効活用で
き、廃熱回収用の機器点数を少なくすることができる。
さらに、廃熱回収した冷却ガスを有効利用するには、熱
機関による発電手段を少なくとも一つ設置すればよい。
これにより、ボトミングサイクルの高効率化をはかるこ
とができ効率向上が達成される。
では、積層型燃料電池やガス製造手段等の廃熱を実質直
列一系統の冷却ガスにより回収できる。廃熱回収が個々
の装置ごとに並列に回収される場合より廃熱量が増え、
エクセルギーの観点からも熱エネルギーを有効活用で
き、廃熱回収用の機器点数を少なくすることができる。
さらに、廃熱回収した冷却ガスを有効利用するには、熱
機関による発電手段を少なくとも一つ設置すればよい。
これにより、ボトミングサイクルの高効率化をはかるこ
とができ効率向上が達成される。
【００１９】よって、積層型燃料電池を構成する各セル
において、電池反応に寄与する燃料或は酸化剤ガス流量
分布や電流分布が一定で、性能，寿命，信頼性の高い燃
料電池システムができる。
において、電池反応に寄与する燃料或は酸化剤ガス流量
分布や電流分布が一定で、性能，寿命，信頼性の高い燃
料電池システムができる。
【００２０】
〔実施例１〕以下、図示した実施例に基づいて本発明を
説明する。図１および図２に本発明の一実施例を示す。
該図に示されるように積層型燃料電池は電解質板１の両
側に燃料極２および酸化剤極３を配置し、セパレータ板
４と各電極間にガス流路５，６を形成した単位電池を複
数個積層して構成される。本実施例では燃料極２の流路
を構成する波板７の燃料極側を燃料流路，セパレータ側
を冷却ガス流路８としている。冷却ガス流路８に反応ガ
スと組成および／または流量の異なる適当な冷却ガスを
流通させて温度を制御する。
説明する。図１および図２に本発明の一実施例を示す。
該図に示されるように積層型燃料電池は電解質板１の両
側に燃料極２および酸化剤極３を配置し、セパレータ板
４と各電極間にガス流路５，６を形成した単位電池を複
数個積層して構成される。本実施例では燃料極２の流路
を構成する波板７の燃料極側を燃料流路，セパレータ側
を冷却ガス流路８としている。冷却ガス流路８に反応ガ
スと組成および／または流量の異なる適当な冷却ガスを
流通させて温度を制御する。
【００２１】積層電池内のセパレータすべてが冷却ガス
流路８を有するセパレータ（冷却ガス流路を有するセパ
レータ）である必要はない。積層電池内の発熱分布に応
じて、例えば２枚中１枚，３枚中１枚のように積層電池
内に冷却ガス流路８を有するセパレータを配置すればよ
い。
流路８を有するセパレータ（冷却ガス流路を有するセパ
レータ）である必要はない。積層電池内の発熱分布に応
じて、例えば２枚中１枚，３枚中１枚のように積層電池
内に冷却ガス流路８を有するセパレータを配置すればよ
い。
【００２２】電池面内の発熱分布に応じて冷却ガスの流
量分布をつける方法のひとつとして図２のように冷却ガ
ス流路８の一部を閉塞させる手段８′を設けることがあ
げられる。閉塞させる手段８′を適当に分布させる、あ
るいは部分的に閉塞させて冷却ガス流路８の流量および
流速を制御して電池面内の均温化をはかることができ
る。
量分布をつける方法のひとつとして図２のように冷却ガ
ス流路８の一部を閉塞させる手段８′を設けることがあ
げられる。閉塞させる手段８′を適当に分布させる、あ
るいは部分的に閉塞させて冷却ガス流路８の流量および
流速を制御して電池面内の均温化をはかることができ
る。
【００２３】冷却ガスとしては燃料ガスおよび酸化剤ガ
スに対して不活性なガスであることが望ましい。電池内
のトラブル等で冷却ガスに燃料ガスあるいは酸化剤ガス
が混入した場合において異常発熱等のトラブル拡大要因
を避けるためである。
スに対して不活性なガスであることが望ましい。電池内
のトラブル等で冷却ガスに燃料ガスあるいは酸化剤ガス
が混入した場合において異常発熱等のトラブル拡大要因
を避けるためである。
【００２４】図３には小型の積層型燃料電池を用いて温
度分布を無視できる条件で測定した電池温度と負荷電流
密度１５０ｍＡ／cm2 でのセル電圧の関係である。専用
の冷却ガス流路を有しない積層型燃料電池の場合図３中
Ａに示した範囲のように運転温度６５０℃に対して約１
００℃の温度分布が存在する。このため、低温部では性
能が低くなり、高温部では材料に負担がかかる。この場
合の積層型燃料電池の平均セル電圧は０.７５Ｖ であっ
た。本発明による、専用の冷却ガス流路を有する積層型
燃料電池では図３中Ｂに示した範囲のようにセル面内に
性能の低い低温部も材料に負担のかかる高温部も存在せ
ず、高性能で信頼性の高い積層型燃料電池となる。この
場合の積層型燃料電池の平均セル電圧は０.７９Ｖ と４
０ｍＶのセル電圧の向上がみられた。
度分布を無視できる条件で測定した電池温度と負荷電流
密度１５０ｍＡ／cm2 でのセル電圧の関係である。専用
の冷却ガス流路を有しない積層型燃料電池の場合図３中
Ａに示した範囲のように運転温度６５０℃に対して約１
００℃の温度分布が存在する。このため、低温部では性
能が低くなり、高温部では材料に負担がかかる。この場
合の積層型燃料電池の平均セル電圧は０.７５Ｖ であっ
た。本発明による、専用の冷却ガス流路を有する積層型
燃料電池では図３中Ｂに示した範囲のようにセル面内に
性能の低い低温部も材料に負担のかかる高温部も存在せ
ず、高性能で信頼性の高い積層型燃料電池となる。この
場合の積層型燃料電池の平均セル電圧は０.７９Ｖ と４
０ｍＶのセル電圧の向上がみられた。
【００２５】〔実施例２〕小型の積層型燃料電池を用い
てカソードガスの炭酸ガス利用率４０％で空気流量を変
えて酸素利用率を変化させたときの、負荷電流密度１５
０ｍＡ／cm2 におけるセル電圧を測定した。酸素利用率
４０％の点が二酸化炭素：酸素＝２：１の化学量論組成
であり、低酸素利用率側が空気過剰組成である。酸化剤
ガス中の二酸化炭素は燃料排ガスより供給されるので発
電量により制限される。したがって、専用の冷却ガス流
路を有しない積層型燃料電池では冷却のためには酸化剤
ガスに空気が添加され空気過剰組成にならざるを得な
い。このときのセル電圧は0.79Ｖであった。本発明によ
る専用の冷却ガス流路を有する積層型燃料電池では酸化
剤ガスを適正組成とすることができるためセル電圧が
０.８１Ｖ となり、発電効率（セル電圧）の向上がはか
れた。
てカソードガスの炭酸ガス利用率４０％で空気流量を変
えて酸素利用率を変化させたときの、負荷電流密度１５
０ｍＡ／cm2 におけるセル電圧を測定した。酸素利用率
４０％の点が二酸化炭素：酸素＝２：１の化学量論組成
であり、低酸素利用率側が空気過剰組成である。酸化剤
ガス中の二酸化炭素は燃料排ガスより供給されるので発
電量により制限される。したがって、専用の冷却ガス流
路を有しない積層型燃料電池では冷却のためには酸化剤
ガスに空気が添加され空気過剰組成にならざるを得な
い。このときのセル電圧は0.79Ｖであった。本発明によ
る専用の冷却ガス流路を有する積層型燃料電池では酸化
剤ガスを適正組成とすることができるためセル電圧が
０.８１Ｖ となり、発電効率（セル電圧）の向上がはか
れた。
【００２６】〔実施例３〕図４および図５には本発明に
よる独立した冷却ガス流路を有する積層型燃料電池を用
いた燃料電池システムの概略の一例を示す。燃料電池シ
ステムは燃料電池サブシステム９，ガス化サブシステム
１０，ガス精製サブシステム１１，ボトミングサイクル
サブシステム１２，熱交換器１３，燃料極排ガスから炭
酸ガスを製造する燃焼器１４およびブロワ１５等から構
成される。冷却ガス(黒矢印)各装置を循環し、燃料ガス
及び空気(点矢印)は所定の部分を流通し、熱交換器１３
から系外に排出されることができる。
よる独立した冷却ガス流路を有する積層型燃料電池を用
いた燃料電池システムの概略の一例を示す。燃料電池シ
ステムは燃料電池サブシステム９，ガス化サブシステム
１０，ガス精製サブシステム１１，ボトミングサイクル
サブシステム１２，熱交換器１３，燃料極排ガスから炭
酸ガスを製造する燃焼器１４およびブロワ１５等から構
成される。冷却ガス(黒矢印)各装置を循環し、燃料ガス
及び空気(点矢印)は所定の部分を流通し、熱交換器１３
から系外に排出されることができる。
【００２７】図４の例では、作動温度の低い順から熱交
換器１３，燃料電池サブシステム，ガス精製サブシステ
ムおよびガス化サブシステムであり、作動温度の低い順
に回収した廃熱によりボトミングサイクルサブシステム
で発電する。
換器１３，燃料電池サブシステム，ガス精製サブシステ
ムおよびガス化サブシステムであり、作動温度の低い順
に回収した廃熱によりボトミングサイクルサブシステム
で発電する。
【００２８】図５は実用品であり精密ガス精製の信頼性
の高い低温で作動させるガス精製サブシステム１１を使
用した例である。この場合ガス精製サブシステム内には
ガス化サブシステム１０より燃料が供給される高温部と
ガス精製を行う低温部と燃料電池サブシステム９へ燃料
を供給する高温部が存在する。したがって、図４に示し
た実施例とは機器の温度レベルの順が異なる。図６の実
施例では、ボトミングサイクルサブシステム１２より排
出された冷却ガスはガス精製サブシステム１１内の燃料
ガス冷却過程、酸化剤排ガスとの熱交換器１３および燃
料電池サブシステム９の廃熱を回収したあとガス精製サ
ブシステム１１内の燃料ガス予備加熱過程で熱を使用
し、さらにガス化サブシステム１０の廃熱を回収してボ
トミングサイクルサブシステム１２の熱源とし一系統で
高効率廃熱回収を行う。
の高い低温で作動させるガス精製サブシステム１１を使
用した例である。この場合ガス精製サブシステム内には
ガス化サブシステム１０より燃料が供給される高温部と
ガス精製を行う低温部と燃料電池サブシステム９へ燃料
を供給する高温部が存在する。したがって、図４に示し
た実施例とは機器の温度レベルの順が異なる。図６の実
施例では、ボトミングサイクルサブシステム１２より排
出された冷却ガスはガス精製サブシステム１１内の燃料
ガス冷却過程、酸化剤排ガスとの熱交換器１３および燃
料電池サブシステム９の廃熱を回収したあとガス精製サ
ブシステム１１内の燃料ガス予備加熱過程で熱を使用
し、さらにガス化サブシステム１０の廃熱を回収してボ
トミングサイクルサブシステム１２の熱源とし一系統で
高効率廃熱回収を行う。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、適正な酸化剤ガス組成
を維持しつつ、電池面内の温度分布を均一化することが
でき、電流分布が安定な、性能，寿命，信頼性の高い燃
料電池ができる。さらに、効率的な廃熱回収を行うこと
ができる。
を維持しつつ、電池面内の温度分布を均一化することが
でき、電流分布が安定な、性能，寿命，信頼性の高い燃
料電池ができる。さらに、効率的な廃熱回収を行うこと
ができる。
【図１】本発明の積層型燃料電池の一実施例を示す断面
図。
図。
【図２】本発明の積層型燃料電池の一実施例を示す断面
図。
図。
【図３】電池温度とセル電圧の関係を示す特性図。
【図４】本発明の燃料電池システムの一実施例を示す概
略系統図。
略系統図。
【図５】本発明の燃料電池システムの一実施例を示す概
略系統図。
略系統図。
１…電解質板、２…燃料極、３…酸化剤極、４…セパレ
ータ板、５…燃料ガス流路、６…酸化剤ガス流路、７…
波板、８…冷却ガス流路、８′…冷却ガス閉塞手段、９
…燃料電池サブシステム、１０…ガス化サブシステム、
１１…ガス精製サブシステム、１２…ボトミングサイク
ルサブシステム、１３…熱交換器、１４…燃焼器、１５
…ブロワ。
ータ板、５…燃料ガス流路、６…酸化剤ガス流路、７…
波板、８…冷却ガス流路、８′…冷却ガス閉塞手段、９
…燃料電池サブシステム、１０…ガス化サブシステム、
１１…ガス精製サブシステム、１２…ボトミングサイク
ルサブシステム、１３…熱交換器、１４…燃焼器、１５
…ブロワ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 一男 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 堀場 達雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 西村 成興 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】電解質板，燃料極，酸化剤極からなる単位
電池がセパレータ板を介して積層され、該セパレータ板
と各電極間に燃料ガスおよび酸化剤ガス用流路を有し、
前記燃料ガス用流路から排出されたガスを前記酸化剤ガ
ス用流路に導く手段を備え、４００℃以上の温度で運転
される積層型燃料電池において、前記燃料極或は酸化剤
極と前記セパレータ板との間および／または前記セパレ
ータ板内に、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスとは組成お
よび／または流量の異なる冷却ガスが流れる独立した複
数の冷却ガス流路を具備することを特徴とする積層型燃
料電池。 - 【請求項２】電解質板，燃料極，酸化剤極からなる単位
電池がセパレータ板を介して積層され、４００℃以上の
温度で運転される積層型燃料電池において、前記燃料極
および／または前記酸化剤極と前記セパレータとの間
に、波状の板で区切られた通路を有し、該波状の板の電
極側の通路が燃料ガスまたは酸化剤ガス流路となり、該
燃料ガス流路から排出されたガスを前記酸化剤ガス流路
に導く手段を備え、セパレータ板側の通路が前記燃料ガ
スおよび酸化剤ガスとは組成および／または流量の異な
る冷却ガスが流れる冷却ガス流路となることを特徴とす
る積層型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１或は２の積層型燃料電池におい
て、冷却ガスの流量分布を制御する流量制御手段を有す
ることを特徴とする積層型燃料電池。 - 【請求項４】請求項２の積層型燃料電池において、前記
波状の板によって形成された冷却ガス流路の一部を閉塞
する手段を有することを特徴とする積層型燃料電池。 - 【請求項５】請求項１〜４の積層型燃料電池において、
前記冷却ガスとして燃料ガスおよび酸化剤ガスに対して
不活性なガスを使用することを特徴とする積層型燃料電
池。 - 【請求項６】請求項１〜５の積層型燃料電池において、
水蒸気を冷却ガスとして使用することを特徴とする積層
型燃料電池。 - 【請求項７】請求項１〜６に記載の積層型燃料電池，該
積層型燃料電池に供給する燃料ガスの製造手段、及び熱
機関による発電手段を有する燃料電池システムにおい
て、該積層型燃料電池より排出された冷却ガスがガス製
造手段を通過して前記熱機関による発電手段へ導かれる
流路を有することを特徴とする燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163443A JPH0722036A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 積層型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163443A JPH0722036A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 積層型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722036A true JPH0722036A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15773992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5163443A Pending JPH0722036A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 積層型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722036A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012109079A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の運転方法および燃料電池発電装置 |
| CN107482237A (zh) * | 2017-09-12 | 2017-12-15 | 福建福安闽东亚南电机有限公司 | 一种燃料电池电堆 |
| US9945288B2 (en) | 2013-11-12 | 2018-04-17 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Rotary unit of supercharger for engine and balance adjustment method thereof |
| CN112713333A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-27 | 武汉理工大学 | 一种锂离子方形电池冷却板结构及其冷却方法 |
Citations (5)
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| JPS50158015A (ja) * | 1974-06-10 | 1975-12-20 | ||
| JPS5512699A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-29 | Energy Res Corp | Electrochemical battery and parts therefor |
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-
1993
- 1993-07-01 JP JP5163443A patent/JPH0722036A/ja active Pending
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