JPH0775170B2 - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH0775170B2 JPH0775170B2 JP61116872A JP11687286A JPH0775170B2 JP H0775170 B2 JPH0775170 B2 JP H0775170B2 JP 61116872 A JP61116872 A JP 61116872A JP 11687286 A JP11687286 A JP 11687286A JP H0775170 B2 JPH0775170 B2 JP H0775170B2
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- fins
- heat pipe
- heat
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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
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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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
- H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
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- 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
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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、固体電解質型燃料電池に関するもので、特
にその冷却方式に関するものである。
にその冷却方式に関するものである。
［固体電解質型燃料電池について］ ここで、簡単に固体電解質型燃料電池について説明して
おく。
おく。
第１図はその一例の円筒薄膜形のものである［註１］。
10はその全体、12はその基体管で、多孔質のセラミック
ス（Al2O3など）からなり、サイズは、たとえば21mmφx
500〜700mmL。
ス（Al2O3など）からなり、サイズは、たとえば21mmφx
500〜700mmL。
基体管12上に、燃料電極14,固体電解質16,空気電極18の
各層を順に設けて単位セル20を形成し、インターコネク
タ22を介して直列に接続する。
各層を順に設けて単位セル20を形成し、インターコネク
タ22を介して直列に接続する。
なお、燃料電極14は、高い気孔性の耐熱性金属または合
金（Pt,Ni,NiOなど）で作る。
金（Pt,Ni,NiOなど）で作る。
固体電解質16はイットリア安定化ジルコニアなどで作
る。
る。
空気電極18は酸化ガス雰囲気中で安定で、電池作用に必
要な反応を促進する触媒作用を持つ金属または金属酸化
物（Pt,Ni,Ni−Al,LaCoO3,LaCrO3など）で作る。
要な反応を促進する触媒作用を持つ金属または金属酸化
物（Pt,Ni,Ni−Al,LaCoO3,LaCrO3など）で作る。
これら燃料電極14,固体電解質16,空気電極18は、数十〜
100μｍ程度の薄さにして、極力電池内での電圧降下を
防いでいる（第１図では各厚みを誇張して描いてあ
る）。
100μｍ程度の薄さにして、極力電池内での電圧降下を
防いでいる（第１図では各厚みを誇張して描いてあ
る）。
24は電流リード皮膜、26はアルミナ気密皮膜、28はエン
ドキャップ（銅など）で電気出力端子を兼ねる。
ドキャップ（銅など）で電気出力端子を兼ねる。
基体管12内を燃料ガス30（H2,CO）が流れ、空気電極18
の外側を空気32（またはO2）が流れて、約1000℃の高温
で、発電を行う。反応生成ガス34（H2O,CO2）は基体管1
2の端から排出される。
の外側を空気32（またはO2）が流れて、約1000℃の高温
で、発電を行う。反応生成ガス34（H2O,CO2）は基体管1
2の端から排出される。
［従来の技術とその問題点］ 燃料電池の発電反応は、発熱反応であるので、その動作
温度を適正な値に保つには、冷却が必要である。
温度を適正な値に保つには、冷却が必要である。
一方、冷却にヒートパイプを用いるということは、広く
行われている。
行われている。
そして、燃料電池の冷却への、ヒートパイプの適用は、
リン酸型において、次のように種々提案されている。
リン酸型において、次のように種々提案されている。
［その１］ 第５図［註２］で、 50は単位セル、 52はガス分離板で、空気の溝54（紙面と直角方向）と水
素ガスの溝56（紙面と平行方向）が設けてある。
素ガスの溝56（紙面と平行方向）が設けてある。
58は冷却板で、冷却空気の溝60が設けてある。また空気
の溝54と水素ガスの溝56も設けてあってガス分離板52を
兼用している。
の溝54と水素ガスの溝56も設けてあってガス分離板52を
兼用している。
単位セル50とガス分離板52を数枚積層するごとに、冷却
板58を介在させる。
板58を介在させる。
冷却空気の溝60の隔壁62内にヒートパイプ64を埋設する
（紙面と直角方向）。
（紙面と直角方向）。
そして、冷却空気の溝60内を流れる空気との間で熱交換
を行い、高温の出口側の熱を低温の入口側に伝達する。
を行い、高温の出口側の熱を低温の入口側に伝達する。
・その問題点： 冷却板58にヒートパイプ64を備えるというのは、あくま
でも積層構造の燃料電池の話である。
でも積層構造の燃料電池の話である。
固体電解質型燃料電池のような高温（約1000℃）で使用
する場合は、上記のような円筒状になさざるを得ず、そ
のまま技術移入できない。
する場合は、上記のような円筒状になさざるを得ず、そ
のまま技術移入できない。
［その２］ 電解質保持板そのものにヒートパイプを使用する［註
３］。
３］。
・その問題点： 固体電解質型燃料電池の場合は、上記のように電解質板
が100μｍとたいへん薄く、また保持板といったものが
存在しないため、応用できない。
が100μｍとたいへん薄く、また保持板といったものが
存在しないため、応用できない。
［その他］ いろいろ提案されているが、固体電解質型燃料電池は動
作温度が100℃と、従来のリン酸型（約200℃）に比べて
非常に高温であり、形状も従来のものに比べて特殊にな
るので、従来型の冷却方式をそのまま適用することはで
きない。
作温度が100℃と、従来のリン酸型（約200℃）に比べて
非常に高温であり、形状も従来のものに比べて特殊にな
るので、従来型の冷却方式をそのまま適用することはで
きない。
［問題点を解決するための手段］ 第１図のように、 （１）基体管12の内部に、フィン付きのヒートパイプ40
を入れ、フィン46を基体管12の内面に接触させ、 （２）フィン46の形状を、らせん状にするか、または円
板状にしてそれにガスの通路48を設ける、 ことにより、上記の問題の解決を図ったものである。
を入れ、フィン46を基体管12の内面に接触させ、 （２）フィン46の形状を、らせん状にするか、または円
板状にしてそれにガスの通路48を設ける、 ことにより、上記の問題の解決を図ったものである。
［その説明］ 40はヒートパイプの全体を示す（第１図）。
上記のように、固体電解質型燃料電池10は1000℃という
高温で動作するから、ヒートパイプ40も高温用のもので
なければならない。
高温で動作するから、ヒートパイプ40も高温用のもので
なければならない。
そこで、たとえば第２図のように、密閉容器41を２層構
造とし、外層42を熱伝導性がよくかつ耐食性のあるセラ
ミックス製（SiCなど）とし、内層44を耐熱金属製（タ
ングステン、タンタル、モリブデン、インコネルなど）
としている。
造とし、外層42を熱伝導性がよくかつ耐食性のあるセラ
ミックス製（SiCなど）とし、内層44を耐熱金属製（タ
ングステン、タンタル、モリブデン、インコネルなど）
としている。
またフィン46も外層42と同様な材料で作る。
なお、このフィン46を付けるのは、ヒートパイプ40を
基体管12の直径方向の中央に置くとともに（つまりスペ
ーサの効果）、燃料ガス30の流路を確保し、燃料電池
を効率よく冷却し、また長手方向の温度を均一にする
ためである。
基体管12の直径方向の中央に置くとともに（つまりスペ
ーサの効果）、燃料ガス30の流路を確保し、燃料電池
を効率よく冷却し、また長手方向の温度を均一にする
ためである。
燃料ガス30の流路を確保するためのフィン46の形状は、
第１図のように、らせん状でもよいが、第２図のように
円板状にして、それに溝状（第３図）、窓状（第４図）
などのガス通路48を設けるようにしてもよい。
第１図のように、らせん状でもよいが、第２図のように
円板状にして、それに溝状（第３図）、窓状（第４図）
などのガス通路48を設けるようにしてもよい。
動作流体としては、Na,Cs,K,Liなどを使う。
ヒートパイプ40の片端は、第１図のように、原則とし
て、燃料電池10の外に出し、そこで放熱し、排熱を再利
用し、電池システム全体の効率をアップする。
て、燃料電池10の外に出し、そこで放熱し、排熱を再利
用し、電池システム全体の効率をアップする。
また、この外に出た部分を利用して、電池のスタートア
ップ時に、効率よく加熱することができる［註４］。
ップ時に、効率よく加熱することができる［註４］。
ただし、本発明においては、ヒートパイプ40を燃料電池
10の外に出さない場合も含む。それは、ヒートパイプ40
を燃料電池10の外に出さなくても、電池内の温度分布を
均一にし、発電効率をアップすることができるという作
用があるからである。
10の外に出さない場合も含む。それは、ヒートパイプ40
を燃料電池10の外に出さなくても、電池内の温度分布を
均一にし、発電効率をアップすることができるという作
用があるからである。
［作 用］ 燃料電池10で発生した高熱は、放射およびフィン46によ
る伝導によりヒートパイプ40に入り、外部に排出される
か、または全体の均一化が図られる。
る伝導によりヒートパイプ40に入り、外部に排出される
か、または全体の均一化が図られる。
［発明の効果］ （１）ヒートパイプによって効果的に冷却することがで
きる。
きる。
（２）上記のように、ヒートパイプの片端を燃料電池の
外に出すことにより、排熱として利用でき、電池全体の
効率をアップする。また、発電を開始するときにも、ヒ
ートパイプの片端を加熱することにより、電池を急速に
昇温させることができる。
外に出すことにより、排熱として利用でき、電池全体の
効率をアップする。また、発電を開始するときにも、ヒ
ートパイプの片端を加熱することにより、電池を急速に
昇温させることができる。
（３）電池内の温度分布を均一にすることにより、電池
全体の発電効率がアップする。
全体の発電効率がアップする。
（４）フィン付きのヒートパイプを使い、フィンを基体
管の内面に接触させるようにしたので、ヒートパイプ40
を基体管12の中央に支持することができ、またフィン46
による熱伝導も利用することができる。
管の内面に接触させるようにしたので、ヒートパイプ40
を基体管12の中央に支持することができ、またフィン46
による熱伝導も利用することができる。
（５）フィンの形状を、らせん状にするか、または円板
状にしてそれにガスの通路を設けたので、燃料ガス30ま
たは反応生成ガス34の流れに支障がない。
状にしてそれにガスの通路を設けたので、燃料ガス30ま
たは反応生成ガス34の流れに支障がない。
第１図は本発明の実施例の説明図、 第２図は、ヒートパイプ40の一部の断面図、 第３図と第４図は、フィンの形状の説明図、 第５図は従来技術の一例の説明図。 10:燃料電池、12:基体管 14:燃料電池、16:固体電解質 18:空気電極、20:単位セル 30:燃料ガス、32:空気 34:反応生成ガス、40:ヒートパイプ 41:密閉容器、42:外層 44:内層、46:フィン 48:ガス通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭太郎 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−77890（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−71085（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−93860（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】多孔質セラミックス管を基体管とし、その
外側に、燃料電極、固体電解質、空気電極の層を順に設
けた、円筒形の固体電解質型燃料電池において、 前記基体管の内部に、フィン付きのヒートパイプを入
れ、フィンを基体管の内面に接触させるとともに、フィ
ンの形状を、らせん状にするか、または円板状にしてそ
れにガスの通路を設けたことを特徴とする、固体電解質
型燃料電池。 - 【請求項２】ヒートパイプの密閉容器は、熱伝導性のよ
いセラミックス製の外層と、耐熱金属製の内層からなる
２層構造で、フィンも熱伝導性のよいセラミックス製で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
の、固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61116872A JPH0775170B2 (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61116872A JPH0775170B2 (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62274562A JPS62274562A (ja) | 1987-11-28 |
| JPH0775170B2 true JPH0775170B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=14697717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61116872A Expired - Lifetime JPH0775170B2 (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775170B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2528989B2 (ja) * | 1990-02-15 | 1996-08-28 | 日本碍子株式会社 | 固体電解質型燃料電池 |
| JPH03238760A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-24 | Ngk Insulators Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| FR2827427B1 (fr) | 2001-07-12 | 2003-11-28 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustile a gestion thermique optimisee |
| JP5010133B2 (ja) * | 2005-10-24 | 2012-08-29 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池用基体管、燃料電池セル及び燃料電池セルの製造方法 |
| JP7830282B2 (ja) * | 2022-09-30 | 2026-03-16 | 本田技研工業株式会社 | 活性化装置 |
| JP7828265B2 (ja) * | 2022-09-30 | 2026-03-11 | 本田技研工業株式会社 | 活性化装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5777890A (en) * | 1980-10-30 | 1982-05-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Heat conducting pipe |
| JPS5971085U (ja) * | 1982-10-28 | 1984-05-14 | 昭和アルミニウム株式会社 | 溝付き転造フイン・チユ−ブ |
| JPS6093860U (ja) * | 1983-12-05 | 1985-06-26 | ヤンマー農機株式会社 | 太陽熱温水器における集熱用フインの取付構造 |
-
1986
- 1986-05-21 JP JP61116872A patent/JPH0775170B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62274562A (ja) | 1987-11-28 |
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