JPH084013B2 - 燃料電池のガスヘッダー及び複合型スパイラルセル - Google Patents

燃料電池のガスヘッダー及び複合型スパイラルセル

Info

Publication number
JPH084013B2
JPH084013B2 JP63325122A JP32512288A JPH084013B2 JP H084013 B2 JPH084013 B2 JP H084013B2 JP 63325122 A JP63325122 A JP 63325122A JP 32512288 A JP32512288 A JP 32512288A JP H084013 B2 JPH084013 B2 JP H084013B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
header
cell
chamber
gas header
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63325122A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02170371A (ja
Inventor
喜一 岡崎
馨象 大塚
俊樹 加原
務 高橋
正 高島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63325122A priority Critical patent/JPH084013B2/ja
Publication of JPH02170371A publication Critical patent/JPH02170371A/ja
Publication of JPH084013B2 publication Critical patent/JPH084013B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池のガスヘッダーに係り、特に、大
形電池のセル内温度均一化に有効な、複合大容量型スパ
イラルセルに好適なガスヘッダー構造に関する。
〔従来の技術〕
従来、内部マニホールド方式のガス導入方法及びガス
ヘッダー構造として、特開昭60−241659号公報に記載の
様に、燃料電池本体の上下端に配し、かつ燃料室または
酸化剤室と集電部を有する端板にバッファタンクからの
複数本数の導管を接続して燃料及び酸化剤ガスを、それ
ぞれのバッファタンク及び導管を介して、電池内へ供給
及び排出していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、将来の燃料電池における大容量化に
おいて配慮がされていなかった。又、上記の技術は、内
部マニホールド方式の直交流ガス流れ方式の構造でもあ
った。将来の大容量化にともないセル面積を増大させて
高出力を得るため、同一平面上に複数の単位セルを並べ
た内部マニホールド方式の複合大容量型セルにおいて、
セル面内の温度分布の均一化に有効なガス導入方式であ
るスパイラス方式のセルにより構成する内部マニホール
ド方式の複合大容量型スパイラルセルに上記従来技術の
構造をそのまま適用すると、電極面積の増大にともな
う、バファタンクの増大や端板とバファタンクとの間に
設けられている導管径の拡大などの問題があった。
また、内部マニホールド方式の複合大容量型スパイラ
ルセルは、セルの中央部にマニホールドが設けてあると
共に、セル面内の温度分布の均一化を図るため冷却効果
の大きいカソードガスの流れを積層方向に対し、セパレ
ータのリブ構造により変えていくため複雑なガス流れで
あり、それに対応するカソードガスヘッダーは、アノー
ドガスヘッダーに比べて、大変複雑な構造となりガス制
御及び電池取扱い等が容易でなくなるという問題があっ
た。
本発明の目的は、ガスヘッダーの構造を簡素化して、
電池の取り扱い,組立を容易にすることのできる燃料電
池のガスヘッダー及び複合型スパイラルセルを提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池のガ
スヘッダーは、単位セルにガスを供給し且つ排気する燃
料電池のガスヘッダーにおいて、単位セルにガスを供給
するガス入口室とガス供給用マニホールドをガスヘッダ
ー中央部に設け、また、前記単位セルより排出されたガ
スを外部に排気するガス出口室とガス排気用マニホール
ドをガスヘッダーの外周部に設け、更に、前記ガス入口
室は外部からガスを供給するガス供給用配管及びガス供
給室が、また前記ガス出口室は外部にガスを排気するガ
ス排出用配管及びガス排気室が連通されていると共に、
ガスヘッダー中央部で前記ガス入口室を中央仕切板にて
上下二方向に分離してその空間に前記ガス供給室とガス
排気室が仕切板を介して形成されていることを特徴とす
る。
また、前記ガスヘッダーの前記ガス入口室に代えて、
基端がガス供給用配管と連通されていると共に、先端が
各単位セルに対応して開口している分岐管にて形成され
ているものでもよい。
また、本発明に係る複合型スパイラルセルは、前記ガ
スヘッダーをカソードガスヘッダーとして中央部に位置
させて上下両方向に単位セルを複数個積層したセルスタ
ックと、このセルスタックの上下にそれぞれ配設された
アノードヘッダーと、を備えたものである。
〔作用〕
ガス供給用配管を通ってガスヘッダーのガス入口室に
流入したガスは、該ガスヘッダーの上下二方向に分岐さ
れて流れ、各ガス供給マニホールドを通って単位セルに
供給されるため、ガスヘッダー自体の構造が単純化でき
ると共に、電池の取扱いやその組立も簡単化できる。こ
こで、前記ガス入口室に代えて分岐管を用いても略同様
である。
また、セルスタック中央部にカソードガスヘッダーを
位置させ、セルスタック上下にそれぞれアノードヘッダ
ーを配設した複合型スパイラルセルとすることにより、
カソードガスヘッダーが一つのガスヘッダーとなって構
造単純化及び小型化を図れ、更に容易に燃料電池の大容
量化を図れる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図より説明する。第1図
は、本発明の第1実施例であるカソードガスヘッダーの
断面構造図である。又、第2図は、第1図のII矢視図
(平面図)を示したものである。
カソードガスヘッダー1内において、ガスヘッダー中
央部には、ガスをセル内に供給するためのガス供給室2
が設けられ、又、そのガス供給室2の上下には、中央仕
切板3を挾んでガス入口室4が設けられている。一方、
カソードガスヘッダー1のガス供給用配管8及びガス排
気用配管9に平行となる両側には、ガス出口室5が設け
られている。ここで、ガスヘッダーの中央部には、ガス
供給室2を設けるため仕切板a,b,cを、上,下ガス入口
室4内にガスを供給するためのガス供給穴6が加工され
ている中央仕切板3の間に設置することにより、前記の
ガス供給室2とガス排気室7とが形成されている。又、
ガスヘッダーの両側には、ガス入口室2とガス出口室5
を仕切るため中央仕切板3上に、仕切板d,e,f,gを設置
して、それぞれの室を仕切るように形成されている。
又、カソードヘッダー1の側面中央のガス供給室2側
にはガス供給用配管8が、ガス排気室7側にはガス排気
配管9が設置されている。そして、前記ガス入口室4及
びガス出口室5の上面(仕切板a,b,c,d,e,f,g上)及び
外周の枠板10上に、それぞれの室を密閉するための蓋板
11が設置されている。また蓋板11には、各単位セル内へ
のガス供給用マニホールド12及びセル内からのガス排気
用マニホールド13が設けられている。
第3図は、第1図のIII−III断面図を示したものであ
る。ガスヘッダーの両側の仕切板d,e,f,gと中央仕切板
3との間には、ガスを排気する排気室内にガスを導入す
るための複数の穴14をもった補強用リブ15が設けられ
て、上,下のガス入口室4間において両端の補強がなさ
れている。つまり、本ガスヘッダーの構造は、ガス入口
室4を上下に設け、その上下間で空間を作り、その空間
を利用して室を作るというものであり、上下のガス入口
室4に前記補強リブ15を接続して、その空間及びガスヘ
ッダー内の補強をするというものである。尚、上下ガス
入口室4の中央部の補強は、第1及び第2図に示す様
に、仕切板a,b,cで行なわれている。又、その他、必要
に応じてガスヘッダーの構造内に補強リブを設けること
により補強が可能である。尚、この補強リブ取り付け例
の説明は、省略する。
以上のカソードガスヘッダー構造内のガス流れについ
て、第1図及び第2図により説明する。カソード側のガ
スである反応前の酸化剤ガスxは、まず、ガスヘッダー
の側面中央部に設けられた、ガス供給用配管8及びガス
供給室2より、中央仕切板3に加工されているガス供給
穴6を通って、上下のガス入口室に送られる。ガス入口
室4に送られた酸化剤ガスxは、ガス入口室4の上面
(又は、下側の室4では下面)の蓋板11に複数加工され
ているガス供給用マニホールド12を通り、各単位セル
(図示せず)に供給される。
そして、各セル単位において反応して排出されてきた
反応後の酸化剤ガスyは、ガスヘッダーの両側に複数加
工されているガス排気用マニホールド13を通り、ガス出
口室5にそれぞれ送られてくる。送られてきたガスは、
ガスヘッダー両側のガス出口室5から、ガスヘッダー中
央部のガス排気室7に補給リブ15の複数の穴14を通って
集められ、ガス排気配管9により外部へ排出される。
第4図は、本発明の他の実施例である。ガス入口室4
を仕切板の変りに、セル内に供給するガス量に対し必要
面積をもった配管(ガス供給室用配管17)を用いて構成
したものである。このガス供給室用配管17は、平面上4
つの単位セル(上下両平面では全部で8つの単位セル)
に、より均一なガス量を送り込むため各単位セルの中央
に先端開口が位置する様に配設されている。そして、こ
のガス供給室用配管17は、ガスをそれぞれの室に分岐さ
せるためのH形分岐管18により接続されており、全体と
して分岐管構造となっている。ガス供給配管8とH形分
岐管18とを接続することにより均一なガス量をセル内
(単位セル内)に供給することが可能となる構造であ
る。
第5図は、複合大容量スパイラルセルの積層時の斜視
図である。セルスタック19の上下にアノードガスヘッダ
ー20を積層し、中央部には本発明構造を用いたカソード
ガスヘッダー1を積層する中間ヘッダー方式をとる。こ
の積層構造にすることで将来の大容量化にともない高積
層化が図れ、高出力を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明に係る燃料電池のガスヘッダーによれば、ガス
供給用配管を通ってガスヘッダーのガス入口室に流入し
たガスは、該ガスヘッダーの上下二方向に分岐されて流
れ、各ガス供給マニホールドを通って単位セルに供給さ
れるため、ガスヘッダー自体の構造が単純化できると共
に、電池の取扱いやその組立も簡単化できる。また、前
記ガス入口室に代えて分岐管を用いても略同様の効果が
得られる。
また、本発明に係る複合型スパイラルセルによれば、
セルスタック中央部にカソードガスヘッダーを位置さ
せ、セルスタック上下にそれぞれアノードヘッダーを配
設した複合型スパイラルセルとすることにより、カソー
ドガスヘッダーが一つのガスヘットとなって構造単純化
及び小型化を図れ、更に容易に燃料電池の大容量化を図
れる。
すなわち、本発明によれば、電池内(セル内)温度分
布の均一化に最も有効なガス導入方式であるスパイラル
方式を複合大容量型スパイラルセルとして適用し、それ
に関するガスヘッダーの構造が簡単になるので、電池の
取り扱い及び組立が容易なるという効果がある。又、中
間ヘッダー方式をとることができるので、将来のセルの
大面積化及び高積層化にともない、電池の高出力化がは
かれるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るガスヘッダーの第1実施例の断面
構造図、第2図は第1図のII矢視図(平面図)、第3図
は第1図のIII−III線断面図、第4図は本発明の第2実
施例の平面図、第5図は本発明に係る複合型スパイラル
セルの斜視図を示す。 1……カソードガスヘッダー、2……ガス供給室、3…
…中央仕切板、4……ガス入口室、5……ガス出口室、
6……ガス供給口、7……ガス排気室、8……ガス供給
用配管、9……ガス排出用配管、10……外周枠板、11…
…蓋板、12……ガス供給用マニホールド、13……ガス排
気用マニホールド、14……ガス導入穴、15……補強用リ
ブ、17……ガス供給室用配管、18……H形分岐管、19…
…セルスタック、20……アノードガスヘッダー、a,b,c,
d,e,f,g……仕切板、x……反応前酸化剤ガス、y……
反応後酸化剤ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 務 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 高島 正 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭63−236273(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単位セルにガスを供給し且つ排気する燃料
    電池のガスヘッダーにおいて、単位セルにガスを供給す
    るガス入口室とガス供給用マニホールドをガスヘッダー
    中央部に設け、また、前記単位セルより排出されたガス
    を外部に排気するガス出口室とガス排気用マニホールド
    をガスヘッダーの外周部に設け、更に、前記ガス入口室
    は外部からガスを供給するガス供給用配管及びガス供給
    室が、また前記ガス出口室は外部にガスを排気するガス
    排出用配管及びガス排気室が連通されていると共に、ガ
    スヘッダー中央部で前記ガス入口室を中央仕切板にて上
    下二方向に分離してその空間に前記ガス供給室とガス排
    気室が仕切板を介して形成されていることを特徴とする
    燃料電池のガスヘッダー。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記ガス入口室に代え
    て、基端がガス供給用配管と連通されていると共に、先
    端が各単位セルに対応して開口している分岐管にて形成
    されている燃料電池のガスヘッダー。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載のガスヘッダーをカソ
    ードガスヘッダーとして中央部に位置させて上下両方向
    に単位セルを複数個積層したセルスタックと、このセル
    スタックの上下にそれぞれ配設されたアノードヘッダー
    と、を備えた複合型スパイラルセル。
JP63325122A 1988-12-23 1988-12-23 燃料電池のガスヘッダー及び複合型スパイラルセル Expired - Fee Related JPH084013B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63325122A JPH084013B2 (ja) 1988-12-23 1988-12-23 燃料電池のガスヘッダー及び複合型スパイラルセル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63325122A JPH084013B2 (ja) 1988-12-23 1988-12-23 燃料電池のガスヘッダー及び複合型スパイラルセル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02170371A JPH02170371A (ja) 1990-07-02
JPH084013B2 true JPH084013B2 (ja) 1996-01-17

Family

ID=18173330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63325122A Expired - Fee Related JPH084013B2 (ja) 1988-12-23 1988-12-23 燃料電池のガスヘッダー及び複合型スパイラルセル

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH084013B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159629A (en) * 1998-12-17 2000-12-12 Ballard Power Systems Inc. Volume effecient layered manifold assembly for electrochemical fuel cell stacks
JP5268044B2 (ja) 2007-02-16 2013-08-21 セイコーインスツル株式会社 燃料電池

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0650646B2 (ja) * 1987-03-23 1994-06-29 株式会社日立製作所 溶融炭酸塩型燃料電池スタツク

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02170371A (ja) 1990-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8048575B2 (en) Fuel cell system and fuel cell automotive vehicle
CN114824630B (zh) 动力电池包及电动车
EP0098495B1 (en) Fuel cell system
US7687193B2 (en) Electrochemical battery incorporating internal manifolds
US7713649B2 (en) Fuel cell stack with internal fuel manifold configuration
CN111370744B (zh) 一种用于燃料电池电堆组的分配歧管
US20040121205A1 (en) Fuel cell end unit with integrated heat exchanger
JPS6160548B2 (ja)
JP3957254B2 (ja) 燃料電池スタック
JP3627834B2 (ja) 燃料電池のスタック積層構造
JP5144179B2 (ja) 燃料電池スタック
JPH084013B2 (ja) 燃料電池のガスヘッダー及び複合型スパイラルセル
JP2002329523A (ja) レドックスフロー電池用セルフレーム
JPS63119166A (ja) 燃料電池
US10944117B2 (en) Fuel cell vehicle
JP4025640B2 (ja) 燃料電池
JPH0758619B2 (ja) 複合大容量型ガスヘッダー構造
US20040053106A1 (en) Airbreathing fuel cell
JPH0660901A (ja) 燃料電池のガス供給構造
JPH0650646B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池スタツク
JPS6037672A (ja) 空冷式燃料電池
JPS62150667A (ja) 内部マニホ−ルド型燃料電池
JPS61185871A (ja) 空冷型燃料電池
JPH0782874B2 (ja) 燃料電池
CN214848718U (zh) 一种双流道燃料电池电堆

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees