JPH0817452A - 平板型燃料電池 - Google Patents
平板型燃料電池Info
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- JPH0817452A JPH0817452A JP6147327A JP14732794A JPH0817452A JP H0817452 A JPH0817452 A JP H0817452A JP 6147327 A JP6147327 A JP 6147327A JP 14732794 A JP14732794 A JP 14732794A JP H0817452 A JPH0817452 A JP H0817452A
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- fuel
- fuel cell
- cell
- electrode
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- Pending
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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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 空気の供給に分布を持たせて各セル各部にお
いて酸素消費率を均一化させ、出力の低下を防止する平
板型の固体電解質燃料電池を提供する。 【構成】 固体電解質１１の両面に燃料極１２及び空気
極１３を各々配すると共に、これら電極に流体を供給す
る流体供給溝としての流路１７を有するインタコネクタ
１５を当該電極の表面に各々配設し、燃料及び空気の供
給が互いに直交する平板型セル構造を有する燃料電池に
おいて、上記空気極１３側のインタコネクタ１５に供給
する空気の供給を、空気と直交する方向に流れる燃料の
流れ方向下流に向かって漸次減少するように供給する。
いて酸素消費率を均一化させ、出力の低下を防止する平
板型の固体電解質燃料電池を提供する。 【構成】 固体電解質１１の両面に燃料極１２及び空気
極１３を各々配すると共に、これら電極に流体を供給す
る流体供給溝としての流路１７を有するインタコネクタ
１５を当該電極の表面に各々配設し、燃料及び空気の供
給が互いに直交する平板型セル構造を有する燃料電池に
おいて、上記空気極１３側のインタコネクタ１５に供給
する空気の供給を、空気と直交する方向に流れる燃料の
流れ方向下流に向かって漸次減少するように供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空気の供給に分布を持た
せて各セル各部において酸素消費率を均一化させ、出力
の低下を防止する平板型の固体電解質燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ：Solid Oxide Fuel Cell ）に関する。
せて各セル各部において酸素消費率を均一化させ、出力
の低下を防止する平板型の固体電解質燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ：Solid Oxide Fuel Cell ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来の固体電解質（例えば「イッ
トリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）」等）を用いた平板
型燃料電池の一例を示す。同図に示すように、固体電解
質１１の両面にはそれぞれ燃料極（例えば、Ｎｉ／ＹＳ
Ｚサーメット材料等）１２と、空気極（例えば、ＬａＳ
ｒＭｎＯ3 系材料等）１３とを接着させてセルプレート
１４を構成し、更にその両面にインタコネクタ（例え
ば、ＬａＭｇＣｒＯ3 系材料あるいは耐熱合金等）１５
を挟み重ねて接合体１６を構成している。 このインタ
コネクタ１５には、燃料（Ｈ2 ）又は空気（酸素：
Ｏ2 ）等の流体供給用の溝状の燃料及び空気の流路１７
が複数形成されており、ガス又は空気が溝方向に各々流
れるようになっている。
トリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）」等）を用いた平板
型燃料電池の一例を示す。同図に示すように、固体電解
質１１の両面にはそれぞれ燃料極（例えば、Ｎｉ／ＹＳ
Ｚサーメット材料等）１２と、空気極（例えば、ＬａＳ
ｒＭｎＯ3 系材料等）１３とを接着させてセルプレート
１４を構成し、更にその両面にインタコネクタ（例え
ば、ＬａＭｇＣｒＯ3 系材料あるいは耐熱合金等）１５
を挟み重ねて接合体１６を構成している。 このインタ
コネクタ１５には、燃料（Ｈ2 ）又は空気（酸素：
Ｏ2 ）等の流体供給用の溝状の燃料及び空気の流路１７
が複数形成されており、ガス又は空気が溝方向に各々流
れるようになっている。
【０００３】また、該インタコネクタ１５は、セル１４
から電流を取り出すと共に、接合体１６を積層し燃料電
池スタックを構成する場合に、上下の接合体１６同士を
電気的に接続し、燃料及び空気の混合を防止している。
から電流を取り出すと共に、接合体１６を積層し燃料電
池スタックを構成する場合に、上下の接合体１６同士を
電気的に接続し、燃料及び空気の混合を防止している。
【０００４】図６に平板型燃料電池スタックの基本構造
の斜視図を示す。同図に示すように、一般にはインタコ
ネクタ１５に形成されている燃料（Ｈ2）又は空気（酸
素：Ｏ2 ）等の流体を供給するための各流路１７は、そ
れぞれ直交するように形成されており、燃料及び空気の
供給・排気を効率よく行うようにしている。
の斜視図を示す。同図に示すように、一般にはインタコ
ネクタ１５に形成されている燃料（Ｈ2）又は空気（酸
素：Ｏ2 ）等の流体を供給するための各流路１７は、そ
れぞれ直交するように形成されており、燃料及び空気の
供給・排気を効率よく行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池の
運転時にはその発電によって燃料及び空気を消費するた
め、燃料及び空気の各成分は流路内の流れ方向に分圧の
分布を有する。このことは、図７に示す平板型燃料電池
の運転状態でのシュミレーション解析による空気側流路
内の酸素分圧の計算による分圧分布図からも明らかであ
る。
運転時にはその発電によって燃料及び空気を消費するた
め、燃料及び空気の各成分は流路内の流れ方向に分圧の
分布を有する。このことは、図７に示す平板型燃料電池
の運転状態でのシュミレーション解析による空気側流路
内の酸素分圧の計算による分圧分布図からも明らかであ
る。
【０００６】また、セルの起電力は燃料ガスの分圧が高
いほど大きくなるので、燃料入口付近では電流密度が高
くなり（図８参照）、従って燃料入口近傍の空気側での
酸素消費率が大きくなり、図６に示すような従来のスタ
ックの構造においては、セル面に均一に空気を供給して
いるので、燃料入口近傍での電流密度の高い部分では多
くの酸素が消費されることとなるが、一方の燃料出口近
傍での電流密度の低い部分では酸素がほとんど消費され
ず、出力の低下が発生するという問題がある。
いほど大きくなるので、燃料入口付近では電流密度が高
くなり（図８参照）、従って燃料入口近傍の空気側での
酸素消費率が大きくなり、図６に示すような従来のスタ
ックの構造においては、セル面に均一に空気を供給して
いるので、燃料入口近傍での電流密度の高い部分では多
くの酸素が消費されることとなるが、一方の燃料出口近
傍での電流密度の低い部分では酸素がほとんど消費され
ず、出力の低下が発生するという問題がある。
【０００７】本発明は上記問題に鑑み、各セル各部にお
いて酸素消費率を均一化させ、出力の低下を防止する平
板型の固体電解質燃料電池を提供することを目的とす
る。
いて酸素消費率を均一化させ、出力の低下を防止する平
板型の固体電解質燃料電池を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る平板型燃料電池は、固体電解質の両面に燃料極
及び空気極を各々配すると共に、これら電極に流体を供
給する流体供給溝を有するインタコネクタを当該電極の
表面に各々配設してなり、燃料及び空気の供給が互いに
直交する平板型セル構造を有する燃料電池において、上
記インタコネクタに供給する空気の供給を、空気と直交
する方向に流れる燃料の流れ方向下流に向かって漸次減
少するようにしてなることを特徴とする。
明に係る平板型燃料電池は、固体電解質の両面に燃料極
及び空気極を各々配すると共に、これら電極に流体を供
給する流体供給溝を有するインタコネクタを当該電極の
表面に各々配設してなり、燃料及び空気の供給が互いに
直交する平板型セル構造を有する燃料電池において、上
記インタコネクタに供給する空気の供給を、空気と直交
する方向に流れる燃料の流れ方向下流に向かって漸次減
少するようにしてなることを特徴とする。
【０００９】また、上記平板型燃料電池の構成におい
て、上記インタコネクタに形成された流体供給溝の各開
口部に対する空気の供給を、空気と直交する方向に流れ
る燃料の流れ方向下流に向かって漸次減少するよう閉塞
する絞り部材を設けてなることを特徴とする。
て、上記インタコネクタに形成された流体供給溝の各開
口部に対する空気の供給を、空気と直交する方向に流れ
る燃料の流れ方向下流に向かって漸次減少するよう閉塞
する絞り部材を設けてなることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の概念を示す図１に示すように、燃料の
供給と空気の供給とを直交させて導入する場合、燃料入
口近傍により多くの空気を流すことにより、セル各部で
の酸素消費率を均一化し、酸素不足による出力の低下を
防止する。
供給と空気の供給とを直交させて導入する場合、燃料入
口近傍により多くの空気を流すことにより、セル各部で
の酸素消費率を均一化し、酸素不足による出力の低下を
防止する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係るセル構造の好適な実施例
を図面を参照して詳細に説明する。
を図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】（第１実施例）図２は本発明の第１の実施
例の概略を示す。同図に示すように、固体電解質１１の
両面にはそれぞれ燃料極（例えば、Ｎｉ／ＹＳＺサーメ
ット材料等）１２と、空気極（例えば、ＬａＳｒＭｎＯ
3 系材料等）１３とを接着させてセルプレート１４を構
成し、更にその両面にインタコネクタ（例えば、ＬａＭ
ｇＣｒＯ3 系材料あるいは耐熱合金等）１５を挟み重ね
て接合体１６を構成している。
例の概略を示す。同図に示すように、固体電解質１１の
両面にはそれぞれ燃料極（例えば、Ｎｉ／ＹＳＺサーメ
ット材料等）１２と、空気極（例えば、ＬａＳｒＭｎＯ
3 系材料等）１３とを接着させてセルプレート１４を構
成し、更にその両面にインタコネクタ（例えば、ＬａＭ
ｇＣｒＯ3 系材料あるいは耐熱合金等）１５を挟み重ね
て接合体１６を構成している。
【００１３】このインタコネクタ１５には、燃料
（Ｈ2 ）又は空気（酸素：Ｏ2 ）等の流体供給用の溝状
の燃料及び空気の流路１７が複数形成されており、ガス
又は空気が各々直行するように溝方向に流れるようにな
っている。
（Ｈ2 ）又は空気（酸素：Ｏ2 ）等の流体供給用の溝状
の燃料及び空気の流路１７が複数形成されており、ガス
又は空気が各々直行するように溝方向に流れるようにな
っている。
【００１４】上記空気極１３側のインタコネクタ１５に
形成された流体供給溝である流路１７の入口側には、空
気の流れる方向（Ｙ方向）と直交する方向に流れる燃料
の流れ方向（Ｘ方向）の下流に向かって該空気の供給を
漸次減少するようなくさび型の絞り部材２１を設けてお
り、各流路１７の開口部から流入する空気の量を燃料の
流れ方向（Ｘ方向）の下流に向かって、減少させるよう
にしている。
形成された流体供給溝である流路１７の入口側には、空
気の流れる方向（Ｙ方向）と直交する方向に流れる燃料
の流れ方向（Ｘ方向）の下流に向かって該空気の供給を
漸次減少するようなくさび型の絞り部材２１を設けてお
り、各流路１７の開口部から流入する空気の量を燃料の
流れ方向（Ｘ方向）の下流に向かって、減少させるよう
にしている。
【００１５】この結果、燃料入口近傍において、より多
くの空気を流すことができ、図７及び図８において示し
たように、燃料入口付近の電流密度が高くなって、燃料
入口近傍の空気側での酸素消費率が大きくなっても、燃
料入口側において空気の供給を過剰としているので、各
セル面において酸素の消費率を均一化させることがで
き、酸素不足による出力の低下を防止する。
くの空気を流すことができ、図７及び図８において示し
たように、燃料入口付近の電流密度が高くなって、燃料
入口近傍の空気側での酸素消費率が大きくなっても、燃
料入口側において空気の供給を過剰としているので、各
セル面において酸素の消費率を均一化させることがで
き、酸素不足による出力の低下を防止する。
【００１６】（第２実施例）図３は本発明の第２の実施
例を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図を
各々示す。本実施例においては、空気極１３側のインタ
コネクタ１５に形成された流体供給溝である流路１７の
入口側の個々の開口部内には、空気の流れる方向（Ｙ方
向）と直交する方向に流れる燃料の流れ方向（Ｘ方向）
の下流に向かって該空気の供給を漸次減少するように、
漸次その大きさを増大させた絞り部材２２を各々設けて
おり、各流路１７の開口部から流入する空気の量を燃料
の流れ方向（Ｘ方向）の下流に向かって、減少させるよ
うにしている。なお、図中符号１８は集電部を図示す
る。
例を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図を
各々示す。本実施例においては、空気極１３側のインタ
コネクタ１５に形成された流体供給溝である流路１７の
入口側の個々の開口部内には、空気の流れる方向（Ｙ方
向）と直交する方向に流れる燃料の流れ方向（Ｘ方向）
の下流に向かって該空気の供給を漸次減少するように、
漸次その大きさを増大させた絞り部材２２を各々設けて
おり、各流路１７の開口部から流入する空気の量を燃料
の流れ方向（Ｘ方向）の下流に向かって、減少させるよ
うにしている。なお、図中符号１８は集電部を図示す
る。
【００１７】（第３実施例）図４は本発明の第３の実施
例を示す。本実施例においては、インタコネクタ１５に
形成された流路１７が燃料の供給と空気の供給とを直交
させて導入するものにおいて、空気極１３側のインタコ
ネクタ１５に形成された流路１７の入口側には、該流路
１７の開口部に沿って空気導入通路２３を設け、該通路
２３に供給する空気の導入は燃料の流れる方向（Ｘ方
向）と同方向から行い、各流路１７の開口部内に流入す
る空気の量を、その静圧差により燃料の流れ方向（Ｘ方
向）の下流に向かって漸次減少させるようにして、燃料
入口近傍の流路１７内には多量の空気を供給させるよう
にしている。これにより、スリットにより生じる流量の
アンバランスにより、セル面内の酸素分圧のアンバラン
スを解消することが出来る。
例を示す。本実施例においては、インタコネクタ１５に
形成された流路１７が燃料の供給と空気の供給とを直交
させて導入するものにおいて、空気極１３側のインタコ
ネクタ１５に形成された流路１７の入口側には、該流路
１７の開口部に沿って空気導入通路２３を設け、該通路
２３に供給する空気の導入は燃料の流れる方向（Ｘ方
向）と同方向から行い、各流路１７の開口部内に流入す
る空気の量を、その静圧差により燃料の流れ方向（Ｘ方
向）の下流に向かって漸次減少させるようにして、燃料
入口近傍の流路１７内には多量の空気を供給させるよう
にしている。これにより、スリットにより生じる流量の
アンバランスにより、セル面内の酸素分圧のアンバラン
スを解消することが出来る。
【００１８】なお、本実施例においては、空気の導入を
阻害する絞り部材や静圧差による空気導入通路を形成す
ることで、燃料入口近傍と燃料出口近傍との空気の供給
量を、空気と直交する方向に流れる燃料の流れ方向下流
に向かって漸次減少するようにしたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば空気を供給する通路の
幅を漸次狭くしたりする等してもよい。
阻害する絞り部材や静圧差による空気導入通路を形成す
ることで、燃料入口近傍と燃料出口近傍との空気の供給
量を、空気と直交する方向に流れる燃料の流れ方向下流
に向かって漸次減少するようにしたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば空気を供給する通路の
幅を漸次狭くしたりする等してもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上、実施例と共に述べたように、燃料
の供給と空気の供給とを直交させて導入する際、燃料入
口近傍により多くの空気を流すことにより、スリットに
より生じる流量のアンバランスにより、セル面内の酸素
分圧のアンバランスを解消することができその結果セル
各部での酸素消費を均一化し、酸素不足による出力の低
下を防止する。
の供給と空気の供給とを直交させて導入する際、燃料入
口近傍により多くの空気を流すことにより、スリットに
より生じる流量のアンバランスにより、セル面内の酸素
分圧のアンバランスを解消することができその結果セル
各部での酸素消費を均一化し、酸素不足による出力の低
下を防止する。
【図１】本発明の平板型燃料電池の概念図である。
【図２】実施例１の平板型燃料電池の斜視図である。
【図３】実施例２の概略図である。
【図４】実施例３の概略図である。
【図５】平板型燃料電池の基本構造図である。
【図６】平板型燃料電池の基本構造の斜視図である。
【図７】平板型燃料電池の運転時の空気流路内酸素分圧
分布図である。
分布図である。
【図８】平板型燃料電池の運転時のセル面内電流密度分
布図である。
布図である。
１１ 固体電解質（例えば、ＹＳＺ等） １２ 燃料極（例えば、Ｎｉ／ＹＳＺサーメット材料
等） １３ 空気極（例えば、ＬａＳｒＭｎＯ3 系材料等） １４ セルプレート １５ インタコネクタ（ＬａＭｇＣｒＯ3 系材料あるい
は耐熱合金等） １６ 空気通路 １７ 流路 １８ 集電部 ２１，２２ 絞り部材 ２３ 空気導入通路
等） １３ 空気極（例えば、ＬａＳｒＭｎＯ3 系材料等） １４ セルプレート １５ インタコネクタ（ＬａＭｇＣｒＯ3 系材料あるい
は耐熱合金等） １６ 空気通路 １７ 流路 １８ 集電部 ２１，２２ 絞り部材 ２３ 空気導入通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 敦 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 小阪 健一郎 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 高月 誠治 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 固体電解質の両面に燃料極及び空気極を
各々配すると共に、これら電極に流体を供給する流体供
給溝を有するインタコネクタを当該電極の表面に各々配
設してなり、燃料及び空気の供給が互いに直交する平板
型セル構造を有する燃料電池において、上記インタコネ
クタに供給する空気の供給を、空気と直交する方向に流
れる燃料の流れ方向下流に向かって漸次減少するように
してなることを特徴とする平板型燃料電池。 - 【請求項２】 請求項１記載の平板型燃料電池におい
て、上記インタコネクタに形成された流体供給溝の各開
口部に対する空気の供給を、空気と直交する方向に流れ
る燃料の流れ方向下流に向かって漸次減少するよう閉塞
する絞り部材を設けてなることを特徴とする平板型燃料
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147327A JPH0817452A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 平板型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147327A JPH0817452A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 平板型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817452A true JPH0817452A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15427681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6147327A Pending JPH0817452A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 平板型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817452A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208417A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 平板型固体電解質燃料電池における空気及び燃料供給方法 |
| JP2009080965A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| JP2010272541A (ja) * | 2010-08-06 | 2010-12-02 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2019053925A (ja) * | 2017-09-15 | 2019-04-04 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃料電池スタック |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP6147327A patent/JPH0817452A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208417A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 平板型固体電解質燃料電池における空気及び燃料供給方法 |
| JP2009080965A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| US8877405B2 (en) | 2007-09-25 | 2014-11-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel cell including membrane electrode assembly to maintain humidity condition |
| JP2010272541A (ja) * | 2010-08-06 | 2010-12-02 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2019053925A (ja) * | 2017-09-15 | 2019-04-04 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃料電池スタック |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030311 |