JPH09219205A - 燃料電池積層体 - Google Patents
燃料電池積層体Info
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- JPH09219205A JPH09219205A JP8023829A JP2382996A JPH09219205A JP H09219205 A JPH09219205 A JP H09219205A JP 8023829 A JP8023829 A JP 8023829A JP 2382996 A JP2382996 A JP 2382996A JP H09219205 A JPH09219205 A JP H09219205A
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- plate
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- unit cell
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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】
【課題】長期運転により単電池間に電解質の移動が生じ
ても、電池電圧の低下が起こらない燃料電池積層体を提
供すること。 【解決手段】電解質層を挟んで配置された一対のアノー
ド電極及びカソード電極からなる単電池と、単電池のア
ノード電極及びカソード電極にそれぞれ接して配置され
た反応ガスを供給できる溝を形成したガス供給板と、隣
接するガス供給板間に配置されたガス不透過性のセパレ
ータとを多数積層してなる燃料電池積層体において、積
層された複数の単電池毎にセパレータの代わりに配置さ
れた冷却板と、冷却板と接する単電池のカソード側のガ
ス供給板との間に配置された電解質吸収板とを備えてい
るので、燃料電池積層体の運転中に生じる電解質移動に
よる電池間の電解質の量の不均一および電池内の電解質
の過不足による電池特性低下の発生を防止できる。
ても、電池電圧の低下が起こらない燃料電池積層体を提
供すること。 【解決手段】電解質層を挟んで配置された一対のアノー
ド電極及びカソード電極からなる単電池と、単電池のア
ノード電極及びカソード電極にそれぞれ接して配置され
た反応ガスを供給できる溝を形成したガス供給板と、隣
接するガス供給板間に配置されたガス不透過性のセパレ
ータとを多数積層してなる燃料電池積層体において、積
層された複数の単電池毎にセパレータの代わりに配置さ
れた冷却板と、冷却板と接する単電池のカソード側のガ
ス供給板との間に配置された電解質吸収板とを備えてい
るので、燃料電池積層体の運転中に生じる電解質移動に
よる電池間の電解質の量の不均一および電池内の電解質
の過不足による電池特性低下の発生を防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は運転中に生じる電解
質移動による単電池間の電解質の量の不均一化を防止す
る燃料電池積層体に関する。
質移動による単電池間の電解質の量の不均一化を防止す
る燃料電池積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料の有している化学的エネルギ
を直接電気エネルギに変換する装置として、燃料電池が
知られている。通常、燃料電池は電解質を保持したマト
リックスを挟んで一対の多孔質電極板を配置すると共
に、一方の電極板の背面に水素等の燃料ガスを、他方の
電極板の背面に空気等の酸化剤ガスをそれぞれ供給し、
このとき起る電気化学反応を利用して、電極間から電気
エネルギを連続して取り出せるように構成されている。
を直接電気エネルギに変換する装置として、燃料電池が
知られている。通常、燃料電池は電解質を保持したマト
リックスを挟んで一対の多孔質電極板を配置すると共
に、一方の電極板の背面に水素等の燃料ガスを、他方の
電極板の背面に空気等の酸化剤ガスをそれぞれ供給し、
このとき起る電気化学反応を利用して、電極間から電気
エネルギを連続して取り出せるように構成されている。
【０００３】図７は一般的な燃料電池の分解斜視図であ
る。同図において、複数個の単電池を積層してなる積層
体１は、その上下端部に配置された端板２により積層方
向に締め付けられており、積層体１に発生する電気エネ
ルギは、端板２に設けられた出力端子３から取り出すよ
うに構成されている。また、積層体１の側面には、ガス
ケット４を介して燃料ガス５及び酸化剤ガス６を供給，
排出するためのマニーホールド７が設けられている。
る。同図において、複数個の単電池を積層してなる積層
体１は、その上下端部に配置された端板２により積層方
向に締め付けられており、積層体１に発生する電気エネ
ルギは、端板２に設けられた出力端子３から取り出すよ
うに構成されている。また、積層体１の側面には、ガス
ケット４を介して燃料ガス５及び酸化剤ガス６を供給，
排出するためのマニーホールド７が設けられている。
【０００４】図８は上記した従来の燃料電池積層体の断
面図である。同図において、積層体１を構成する複数個
の単電池８ａ…８ｅ（以下単に単電池をさす場合は単電
池８とする）は、それぞれ電解質を含浸してなる電解質
層９と、この電解質層９を挟んでその両側に配置した多
孔質炭素材料よりなる一対のアノード電極板１０及びカ
ソード電極板１１とから構成されている。アノード電極
板１０及びカソード電極板１１の電解質層９に接触する
面側には触媒層１２がそれぞれ形成されている。また、
それぞれの触媒層１２の反対側の面に、反応ガスをそれ
ぞれ供給するためガス供給溝を形成した燃料ガス供給板
１３または酸化剤ガス供給板１４がそれぞれ配置されて
いる。
面図である。同図において、積層体１を構成する複数個
の単電池８ａ…８ｅ（以下単に単電池をさす場合は単電
池８とする）は、それぞれ電解質を含浸してなる電解質
層９と、この電解質層９を挟んでその両側に配置した多
孔質炭素材料よりなる一対のアノード電極板１０及びカ
ソード電極板１１とから構成されている。アノード電極
板１０及びカソード電極板１１の電解質層９に接触する
面側には触媒層１２がそれぞれ形成されている。また、
それぞれの触媒層１２の反対側の面に、反応ガスをそれ
ぞれ供給するためガス供給溝を形成した燃料ガス供給板
１３または酸化剤ガス供給板１４がそれぞれ配置されて
いる。
【０００５】上記したように、従来の積層体１は単電池
８をガス供給板１３、１４で挟んだ構造のものを、さら
にガス不透過性のセパレータ１５を介して積層してい
る。また、各単電池８は運転状態において発熱するた
め、温度制御手段として複数の単電池８を積層する毎
に、内部に冷却媒体流通用の伝熱管１６を埋め込んだ冷
却板１７を配置している。図では５個の単電池８を２枚
の冷却板１７で挟んだ構造が示されている。
８をガス供給板１３、１４で挟んだ構造のものを、さら
にガス不透過性のセパレータ１５を介して積層してい
る。また、各単電池８は運転状態において発熱するた
め、温度制御手段として複数の単電池８を積層する毎
に、内部に冷却媒体流通用の伝熱管１６を埋め込んだ冷
却板１７を配置している。図では５個の単電池８を２枚
の冷却板１７で挟んだ構造が示されている。
【０００６】図９は従来の他の積層体の断面図である。
同図において、燃料電池積層体１を構成する複数個の単
電池８は、それぞれ電解質を含浸してなる電解質層９
と、この電解質層９を挟んでその両側に配置した多孔質
炭素材料よりなる一対のガス供給溝付きアノード電極板
１８及びガス供給溝付きカソード電極板１９とから構成
されている。アノード電極板１８及びカソード電極板１
９の電解質層９に接触する面側には、触媒層１２がそれ
ぞれ形成されている。また、単電池８はガス不透過性の
セパレータ１５を介して所定個数積層されている。さら
に、各単電池８は運転状態において発熱するため、温度
制御手段として複数の単電池８を積層する毎に、内部に
冷却媒体流通用の伝熱管１６を埋め込んだ冷却板１７を
配置している。図では５個の単電池８を２枚の冷却板１
７で挟んだ構造が示されている。
同図において、燃料電池積層体１を構成する複数個の単
電池８は、それぞれ電解質を含浸してなる電解質層９
と、この電解質層９を挟んでその両側に配置した多孔質
炭素材料よりなる一対のガス供給溝付きアノード電極板
１８及びガス供給溝付きカソード電極板１９とから構成
されている。アノード電極板１８及びカソード電極板１
９の電解質層９に接触する面側には、触媒層１２がそれ
ぞれ形成されている。また、単電池８はガス不透過性の
セパレータ１５を介して所定個数積層されている。さら
に、各単電池８は運転状態において発熱するため、温度
制御手段として複数の単電池８を積層する毎に、内部に
冷却媒体流通用の伝熱管１６を埋め込んだ冷却板１７を
配置している。図では５個の単電池８を２枚の冷却板１
７で挟んだ構造が示されている。
【０００７】通常、上記した燃料電池積層体では、寿命
を支配する要素として各単電池に保持されている電解質
の量が挙げられる。燃料電池は、反応ガスへの電解質の
蒸発や、起動、停止に伴う電解質の体積変化による電池
端部からの染みだしにより、電池から電解質の一部が失
われることが一般的に良く知られている。そのため、従
来より、（１）予め電池に失われる電解質量を保持させ
ておく、（２）電池から失われる電解質の量を最小限に
抑制する、等の対策（特開昭６１−２６３０６１号公
報）がとられてきた。
を支配する要素として各単電池に保持されている電解質
の量が挙げられる。燃料電池は、反応ガスへの電解質の
蒸発や、起動、停止に伴う電解質の体積変化による電池
端部からの染みだしにより、電池から電解質の一部が失
われることが一般的に良く知られている。そのため、従
来より、（１）予め電池に失われる電解質量を保持させ
ておく、（２）電池から失われる電解質の量を最小限に
抑制する、等の対策（特開昭６１−２６３０６１号公
報）がとられてきた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように電池からの一方的な電解質の損失だけでなく、以
下に説明するような、積層された単電池間の電解質の移
動も問題となることが分かってきた。
ように電池からの一方的な電解質の損失だけでなく、以
下に説明するような、積層された単電池間の電解質の移
動も問題となることが分かってきた。
【０００９】また、各単電池８は図８または図９に示す
ように、セパレータ１５により仕切られている。セパレ
ータ１５は、ガスの分離と同時に各単電池８間の電解質
を区切る機能を有しているが、運転が長期に及ぶ場合に
は、セパレータ１５を電気泳動により電解質が通過し、
正極側の単電池８ｅの電解質保持量が徐々に増加し、一
方、負極側の単電池８ａの電解質保持量が徐々に減少す
る。このように単電池内の電解質の量に増減が生じた場
合、電解質が減少した電池では反応ガスのクロスオーバ
による電圧の低下、電解質が増加した電池では拡散分極
増大による電池電圧が低下するという問題があった。さ
らに、増減量が大きい場合は電池電圧の低下のみなら
ず、電極に腐食が発生するという問題があった。
ように、セパレータ１５により仕切られている。セパレ
ータ１５は、ガスの分離と同時に各単電池８間の電解質
を区切る機能を有しているが、運転が長期に及ぶ場合に
は、セパレータ１５を電気泳動により電解質が通過し、
正極側の単電池８ｅの電解質保持量が徐々に増加し、一
方、負極側の単電池８ａの電解質保持量が徐々に減少す
る。このように単電池内の電解質の量に増減が生じた場
合、電解質が減少した電池では反応ガスのクロスオーバ
による電圧の低下、電解質が増加した電池では拡散分極
増大による電池電圧が低下するという問題があった。さ
らに、増減量が大きい場合は電池電圧の低下のみなら
ず、電極に腐食が発生するという問題があった。
【００１０】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、長期運転により単電池間
に電解質の移動が生じても、電池電圧の低下が起こらな
い燃料電池積層体を提供することにある。
れたものであり、その目的は、長期運転により単電池間
に電解質の移動が生じても、電池電圧の低下が起こらな
い燃料電池積層体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１は、電解質層を挟んで配置され
た一対のアノード電極及びカソード電極からなる単電池
と、前記単電池のアノード電極及びカソード電極にそれ
ぞれ接して配置された反応ガスを供給できる溝を形成し
たガス供給板と、隣接する前記ガス供給板間に配置され
たガス不透過性のセパレータとを多数積層してなる燃料
電池積層体において、積層された複数の単電池毎に前記
セパレータの代わりに配置された冷却板と、前記冷却板
と接する前記単電池のカソード側のガス供給板との間に
配置された電解質吸収板とを備えたことを特徴とする。
めに、本発明の請求項１は、電解質層を挟んで配置され
た一対のアノード電極及びカソード電極からなる単電池
と、前記単電池のアノード電極及びカソード電極にそれ
ぞれ接して配置された反応ガスを供給できる溝を形成し
たガス供給板と、隣接する前記ガス供給板間に配置され
たガス不透過性のセパレータとを多数積層してなる燃料
電池積層体において、積層された複数の単電池毎に前記
セパレータの代わりに配置された冷却板と、前記冷却板
と接する前記単電池のカソード側のガス供給板との間に
配置された電解質吸収板とを備えたことを特徴とする。
【００１２】本発明の請求項２は、電解質層を挟んで配
置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる
単電池と、前記単電池のアノード電極及びカソード電極
にそれぞれ接して配置された反応ガスを供給できる溝を
形成したガス供給板と、隣接する前記ガス供給板間に配
置されたガス不透過性のセパレータとを多数積層してな
る燃料電池積層体において、積層された複数の単電池毎
に前記セパレータの代わりに配置された冷却板と、前記
冷却板と接する前記単電池のカソード側のガス供給板と
の間に配置された電解質吸収板と、他の前記冷却板と接
する前記単電池のアノード側のガス供給板との間に配置
された電解質補給板とを備えたことを特徴とする。
置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる
単電池と、前記単電池のアノード電極及びカソード電極
にそれぞれ接して配置された反応ガスを供給できる溝を
形成したガス供給板と、隣接する前記ガス供給板間に配
置されたガス不透過性のセパレータとを多数積層してな
る燃料電池積層体において、積層された複数の単電池毎
に前記セパレータの代わりに配置された冷却板と、前記
冷却板と接する前記単電池のカソード側のガス供給板と
の間に配置された電解質吸収板と、他の前記冷却板と接
する前記単電池のアノード側のガス供給板との間に配置
された電解質補給板とを備えたことを特徴とする。
【００１３】本発明の請求項３は、請求項２記載の燃料
電池積層体において、前記電解質吸収板及び前記電解質
補給板にそれぞれリン酸量検出プローブを取り付けたこ
とを特徴とする。
電池積層体において、前記電解質吸収板及び前記電解質
補給板にそれぞれリン酸量検出プローブを取り付けたこ
とを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項４は、電解質層を挟んで配
置された一対の反応ガス供給溝を形成したアノード電極
及び反応ガス供給溝を形成したカソード電極からなる単
電池と、前記単電池の間に配置されたガス不透過性のセ
パレータとを多数積層してなる燃料電池積層体におい
て、複数の前記単電池毎に前記セパレータの代わりに配
置された冷却板と、前記冷却板と前記単電池のカソード
電極の間に配置された電解質吸収板とを備えたことを特
徴とする。
置された一対の反応ガス供給溝を形成したアノード電極
及び反応ガス供給溝を形成したカソード電極からなる単
電池と、前記単電池の間に配置されたガス不透過性のセ
パレータとを多数積層してなる燃料電池積層体におい
て、複数の前記単電池毎に前記セパレータの代わりに配
置された冷却板と、前記冷却板と前記単電池のカソード
電極の間に配置された電解質吸収板とを備えたことを特
徴とする。
【００１５】本発明の請求項５は、電解質層を挟んで配
置された一対の反応ガス供給溝を形成したアノード電極
及び反応ガス供給溝を形成したカソード電極からなる単
電池と、前記単電池の間に配置されたガス不透過性のセ
パレータとを多数積層してなる燃料電池積層体におい
て、複数の前記単電池毎に前記セパレータの代わりに配
置された冷却板と、前記冷却板と前記単電池のカソード
電極の間に配置された電解質吸収板と、他の前記冷却板
と前記単電池のアノード電極の間に配置された電解質補
給板とを備えたことを特徴とする。
置された一対の反応ガス供給溝を形成したアノード電極
及び反応ガス供給溝を形成したカソード電極からなる単
電池と、前記単電池の間に配置されたガス不透過性のセ
パレータとを多数積層してなる燃料電池積層体におい
て、複数の前記単電池毎に前記セパレータの代わりに配
置された冷却板と、前記冷却板と前記単電池のカソード
電極の間に配置された電解質吸収板と、他の前記冷却板
と前記単電池のアノード電極の間に配置された電解質補
給板とを備えたことを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項６は、請求項５記載の燃料
電池積層体において、前記電解質吸収板及び前記電解質
補給板にそれぞれリン酸量検出プローブを取り付けたこ
とを特徴とする。
電池積層体において、前記電解質吸収板及び前記電解質
補給板にそれぞれリン酸量検出プローブを取り付けたこ
とを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の第１実施例（請求項
１対応）の燃料電池積層体の断面図である。本実施例で
は、冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電池８ｅ
のカソード側のガス供給板１４の間に電解質を吸収でき
る電解質吸収板２０を配置した構成が図８の従来の燃料
電池積層体と異なり、その他の構成は同一であるので、
既に説明した図８の従来例と同一部分には同一符号を付
して重複説明は省略する。
参照して説明する。図１は本発明の第１実施例（請求項
１対応）の燃料電池積層体の断面図である。本実施例で
は、冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電池８ｅ
のカソード側のガス供給板１４の間に電解質を吸収でき
る電解質吸収板２０を配置した構成が図８の従来の燃料
電池積層体と異なり、その他の構成は同一であるので、
既に説明した図８の従来例と同一部分には同一符号を付
して重複説明は省略する。
【００１８】本実施例によると、電池積層体を運転する
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに電解質吸収板２０に吸収される。した
がって、単電池８ｅにおいて電解質が過剰となることは
なく、拡散分極増大による電圧の低下を防止することが
できる。
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに電解質吸収板２０に吸収される。した
がって、単電池８ｅにおいて電解質が過剰となることは
なく、拡散分極増大による電圧の低下を防止することが
できる。
【００１９】図２は本発明の第２実施例（請求項２対
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
８の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
８の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
【００２０】本実施例では、冷却板１７とこの冷却板１
７に隣設する単電池８ｅのカソード側のガス供給板１４
の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配置し、
さらに冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電池８
ａのアノード側のガス供給板１３の間に電解質を保持し
た電解質補給板２１を配置した構成が図８の従来の燃料
電池積層体と異なる。
７に隣設する単電池８ｅのカソード側のガス供給板１４
の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配置し、
さらに冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電池８
ａのアノード側のガス供給板１３の間に電解質を保持し
た電解質補給板２１を配置した構成が図８の従来の燃料
電池積層体と異なる。
【００２１】本実施例によると、電池積層体を運転する
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。ま
た、電解質補給板２１からは正極側の単電池８ａに電解
質を補給することができる。したがって、単電池８ｅで
は電解質が過剰となることはなく、拡散分極増大による
電圧の低下を防止することができる。また、単電池８ａ
では電解質が欠乏することはなく、反応ガスのクロスオ
ーバによる電圧の低下を防止することができる。
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。ま
た、電解質補給板２１からは正極側の単電池８ａに電解
質を補給することができる。したがって、単電池８ｅで
は電解質が過剰となることはなく、拡散分極増大による
電圧の低下を防止することができる。また、単電池８ａ
では電解質が欠乏することはなく、反応ガスのクロスオ
ーバによる電圧の低下を防止することができる。
【００２２】図３は本発明の第３実施例（請求項３対
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
８の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
８の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
【００２３】本実施例では、冷却板１７とこの冷却板１
７に隣設する単電池８ｅのカソード側のガス供給板１４
の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配置し、
かつ冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電池８ａ
のアノード側のガス供給板の間に電解質を保持した電解
質補給板２１を配置し、さらに電解質吸収板２０と電解
質補給板２１に電解質量検出プローブ２２を配置した構
成が図８の従来の燃料電池の積層体と異なる。
７に隣設する単電池８ｅのカソード側のガス供給板１４
の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配置し、
かつ冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電池８ａ
のアノード側のガス供給板の間に電解質を保持した電解
質補給板２１を配置し、さらに電解質吸収板２０と電解
質補給板２１に電解質量検出プローブ２２を配置した構
成が図８の従来の燃料電池の積層体と異なる。
【００２４】本実施例によると、電池積層体を運転する
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。ま
た、電解質補給板２１からは正極側の単電池８ａに電解
質が補給される。さらに、電解質吸収板２０と電解質補
給板２１に配置した電解質量検出プローブ２２によりそ
れぞれの板に残留する電解質量を検出できる。
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。ま
た、電解質補給板２１からは正極側の単電池８ａに電解
質が補給される。さらに、電解質吸収板２０と電解質補
給板２１に配置した電解質量検出プローブ２２によりそ
れぞれの板に残留する電解質量を検出できる。
【００２５】したがって、単電池８ｅにおいて電解質が
過剰となることはなく、拡散分極増大による電圧の低下
を防止することができる。また、単電池８ａでは電解質
が欠乏することはなく、反応ガスのクロスオーバによる
電圧の低下を防止することができる。さらに、電解質吸
収板２０と電解質補給板２１に残留する電解質量を測定
することにより、拡散分極増大及び反応ガスのクロスオ
ーバによるそれぞれの電圧の低下を予想することができ
るので、適切な時期に電解質吸収板２０と電解質補給板
２１の少なくともいずれか一方を取り替えるか、電池積
層体に供給する反応ガスを入れ替えることにより電解質
の流れ方向を逆転し、さらに長時間運転が可能となる。
過剰となることはなく、拡散分極増大による電圧の低下
を防止することができる。また、単電池８ａでは電解質
が欠乏することはなく、反応ガスのクロスオーバによる
電圧の低下を防止することができる。さらに、電解質吸
収板２０と電解質補給板２１に残留する電解質量を測定
することにより、拡散分極増大及び反応ガスのクロスオ
ーバによるそれぞれの電圧の低下を予想することができ
るので、適切な時期に電解質吸収板２０と電解質補給板
２１の少なくともいずれか一方を取り替えるか、電池積
層体に供給する反応ガスを入れ替えることにより電解質
の流れ方向を逆転し、さらに長時間運転が可能となる。
【００２６】図４は本発明の第４実施例（請求項４対
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
９の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
９の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
【００２７】本実施例では、冷却板１７とこの冷却板１
７に隣設する単電池８ｅのガス供給溝付きカソード電極
板１９の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配
置した構成が図９の従来の燃料電池積層体と異なる。
７に隣設する単電池８ｅのガス供給溝付きカソード電極
板１９の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配
置した構成が図９の従来の燃料電池積層体と異なる。
【００２８】本実施例によると、電池積層体を運転する
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。し
たがって、単電池８ｅにおいて電解質が過剰となること
はなく、拡散分極増大による電圧の低下を防止すること
ができる。
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。し
たがって、単電池８ｅにおいて電解質が過剰となること
はなく、拡散分極増大による電圧の低下を防止すること
ができる。
【００２９】図５は本発明の第５実施例（請求項５対
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
９の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
９の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
【００３０】本実施例では、冷却板１７とこの冷却板１
７に隣設する単電池８ｅのガス供給溝付きカソード電極
板１９の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配
置し、かつ冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電
池８ａのガス供給溝付きアノード電極板１８の間に電解
質を保持した電解質補給板２１を配置した構成が図９の
従来の燃料電池積層体と異なる。
７に隣設する単電池８ｅのガス供給溝付きカソード電極
板１９の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配
置し、かつ冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電
池８ａのガス供給溝付きアノード電極板１８の間に電解
質を保持した電解質補給板２１を配置した構成が図９の
従来の燃料電池積層体と異なる。
【００３１】本実施例によると、電池積層体を運転する
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。ま
た、電解質補給板２１からは正極側の単電池８ａに電解
質が補給される。
と正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解質
は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄積
されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。ま
た、電解質補給板２１からは正極側の単電池８ａに電解
質が補給される。
【００３２】したがって、単電池８ｅにおいて電解質が
過剰となることはなく、拡散分極増大による電圧の低下
を防止することができる。また、単電池８ａでは電解質
が欠乏することはなく、反応ガスのクロスオーバによる
電圧の低下を防止することができる。
過剰となることはなく、拡散分極増大による電圧の低下
を防止することができる。また、単電池８ａでは電解質
が欠乏することはなく、反応ガスのクロスオーバによる
電圧の低下を防止することができる。
【００３３】図６は本発明の第６実施例（請求項６対
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
９の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
応）の燃料電池積層体の断面図であり、既に説明した図
９の従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。
【００３４】本実施例では、冷却板１７とこの冷却板１
７に隣設する単電池８ｅのガス供給溝付きカソード電極
板１９の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配
置し、かつ冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電
池８ａのガス供給溝付きアノード電極板１８の間に電解
質を保持した電解質補給板２１を配置し、さらに電解質
吸収板２０と電解質補給板２１に電解質量検出プローブ
２２を配置した構成が図９の従来の燃料電池積層体と異
なる。
７に隣設する単電池８ｅのガス供給溝付きカソード電極
板１９の間に電解質を吸収できる電解質吸収板２０を配
置し、かつ冷却板１７とこの冷却板１７に隣設する単電
池８ａのガス供給溝付きアノード電極板１８の間に電解
質を保持した電解質補給板２１を配置し、さらに電解質
吸収板２０と電解質補給板２１に電解質量検出プローブ
２２を配置した構成が図９の従来の燃料電池積層体と異
なる。
【００３５】本実施例によると、電池積層体を運転する
と、正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解
質は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄
積されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。
また、電解質補給板２１からは正極側の単電池８ａに電
解質が補給される。さらに、電解質吸収板２０と電解質
補給板２１に配置した電解質量検出プローブ２２によ
り、それぞれの板に残留する電解質量を検出できる。
と、正極側の単電池８ａから負極側の単電池８ｅに電解
質は移動するが、この移動した電解質は単電池８ｅに蓄
積されることなしに、電解質吸収板２０に吸収される。
また、電解質補給板２１からは正極側の単電池８ａに電
解質が補給される。さらに、電解質吸収板２０と電解質
補給板２１に配置した電解質量検出プローブ２２によ
り、それぞれの板に残留する電解質量を検出できる。
【００３６】したがって、単電池８ｅにおいて電解質が
過剰となることはなく、拡散分極増大による電圧の低下
を防止することができる。また、単電池８ａでは電解質
が欠乏することはなく、反応ガスのクロスオーバによる
電圧の低下を防止することができる。さらに、電解質吸
収板２０と電解質補給板２１に残留する電解質量を測定
することにより、拡散分極増大及び反応ガスのクロスオ
ーバによるそれぞれの電圧の低下を予想することができ
るので、適切な時期に電解質吸収板２０あるいは電解質
補給板２１の少なくともいずれか一方を取り替えるか、
電池積層体に供給する反応ガスを入れ替えることにより
電解質の流れ方向を逆転し、さらに長時間運転が可能と
なる。
過剰となることはなく、拡散分極増大による電圧の低下
を防止することができる。また、単電池８ａでは電解質
が欠乏することはなく、反応ガスのクロスオーバによる
電圧の低下を防止することができる。さらに、電解質吸
収板２０と電解質補給板２１に残留する電解質量を測定
することにより、拡散分極増大及び反応ガスのクロスオ
ーバによるそれぞれの電圧の低下を予想することができ
るので、適切な時期に電解質吸収板２０あるいは電解質
補給板２１の少なくともいずれか一方を取り替えるか、
電池積層体に供給する反応ガスを入れ替えることにより
電解質の流れ方向を逆転し、さらに長時間運転が可能と
なる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
乃至請求項６によれば、燃料電池積層体の運転中に生じ
る電解質移動による電池間の電解質の量の不均一を防止
することができ、電池内の電解質の過不足による電池特
性低下の発生を防止できる。
乃至請求項６によれば、燃料電池積層体の運転中に生じ
る電解質移動による電池間の電解質の量の不均一を防止
することができ、電池内の電解質の過不足による電池特
性低下の発生を防止できる。
【図１】本発明の第１実施例による燃料電池積層体の断
面図。
面図。
【図２】本発明の第２実施例による燃料電池積層体の断
面図。
面図。
【図３】本発明の第３実施例による燃料電池積層体の断
面図。
面図。
【図４】本発明の第４実施例による燃料電池積層体の断
面図。
面図。
【図５】本発明の第５実施例による燃料電池積層体の断
面図。
面図。
【図６】本発明の第６実施例による燃料電池積層体の断
面図。
面図。
【図７】従来の燃料電池の一般的な構成を示す分解斜視
図。
図。
【図８】従来の燃料電池積層体の一例を示す断面図。
【図９】従来の燃料電池積層体の他の例を示す断面図。
１…積層体、２…端板、３…出力端子、４…ガスケッ
ト、５…燃料ガス、６…酸化剤ガス、７…マニホール
ド、８，８ａ〜８ｅ…単電池、９…電解質層、１０…ア
ノード電極板、１１…カソード電極板、１２…触媒層、
１３…燃料ガス供給板、１４…酸化剤ガス供給板、１５
…セパレータ、１６…伝熱管、１７…冷却板、１８…ア
ノード電極板、１９…カソード電極板、２０…電解質吸
収板、２１…電解質補給板、２２…電解質量検出プロー
ブ。
ト、５…燃料ガス、６…酸化剤ガス、７…マニホール
ド、８，８ａ〜８ｅ…単電池、９…電解質層、１０…ア
ノード電極板、１１…カソード電極板、１２…触媒層、
１３…燃料ガス供給板、１４…酸化剤ガス供給板、１５
…セパレータ、１６…伝熱管、１７…冷却板、１８…ア
ノード電極板、１９…カソード電極板、２０…電解質吸
収板、２１…電解質補給板、２２…電解質量検出プロー
ブ。
Claims (6)
- 【請求項１】 電解質層を挟んで配置された一対のアノ
ード電極及びカソード電極からなる単電池と、前記単電
池のアノード電極及びカソード電極にそれぞれ接して配
置された反応ガスを供給できる溝を形成したガス供給板
と、隣接する前記ガス供給板間に配置されたガス不透過
性のセパレータとを多数積層してなる燃料電池積層体に
おいて、積層された複数の単電池毎に前記セパレータの
代わりに配置された冷却板と、前記冷却板と接する前記
単電池のカソード側のガス供給板との間に配置された電
解質吸収板とを備えたことを特徴とする燃料電池積層
体。 - 【請求項２】 電解質層を挟んで配置された一対のアノ
ード電極及びカソード電極からなる単電池と、前記単電
池のアノード電極及びカソード電極にそれぞれ接して配
置された反応ガスを供給できる溝を形成したガス供給板
と、隣接する前記ガス供給板間に配置されたガス不透過
性のセパレータとを多数積層してなる燃料電池積層体に
おいて、積層された複数の単電池毎に前記セパレータの
代わりに配置された冷却板と、前記冷却板と接する前記
単電池のカソード側のガス供給板との間に配置された電
解質吸収板と、他の前記冷却板と接する前記単電池のア
ノード側のガス供給板との間に配置された電解質補給板
とを備えたことを特徴とする燃料電池積層体。 - 【請求項３】 請求項２記載の燃料電池積層体におい
て、前記電解質吸収板及び前記電解質補給板にそれぞれ
リン酸量検出プローブを取り付けたことを特徴とする燃
料電池積層体。 - 【請求項４】 電解質層を挟んで配置された一対の反応
ガス供給溝を形成したアノード電極及び反応ガス供給溝
を形成したカソード電極からなる単電池と、前記単電池
の間に配置されたガス不透過性のセパレータとを多数積
層してなる燃料電池積層体において、複数の前記単電池
毎に前記セパレータの代わりに配置された冷却板と、前
記冷却板と前記単電池のカソード電極の間に配置された
電解質吸収板とを備えたことを特徴とする燃料電池積層
体。 - 【請求項５】 電解質層を挟んで配置された一対の反応
ガス供給溝を形成したアノード電極及び反応ガス供給溝
を形成したカソード電極からなる単電池と、前記単電池
の間に配置されたガス不透過性のセパレータとを多数積
層してなる燃料電池積層体において、複数の前記単電池
毎に前記セパレータの代わりに配置された冷却板と、前
記冷却板と前記単電池のカソード電極の間に配置された
電解質吸収板と、他の前記冷却板と前記単電池のアノー
ド電極の間に配置された電解質補給板とを備えたことを
特徴とする燃料電池積層体。 - 【請求項６】 請求項５記載の燃料電池積層体におい
て、前記電解質吸収板及び前記電解質補給板にそれぞれ
リン酸量検出プローブを取り付けたことを特徴とする燃
料電池積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023829A JPH09219205A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 燃料電池積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023829A JPH09219205A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 燃料電池積層体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219205A true JPH09219205A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12121276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8023829A Pending JPH09219205A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 燃料電池積層体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09219205A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020106811A1 (en) * | 2018-11-21 | 2020-05-28 | Doosan Fuel Cell America, Inc. | Fuel cell electrolyte reservoir |
| US10892498B2 (en) | 2018-11-21 | 2021-01-12 | Doosan Fuel Cell America, Inc. | Fuel cell spacer and electrolyte reservoir |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP8023829A patent/JPH09219205A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020106811A1 (en) * | 2018-11-21 | 2020-05-28 | Doosan Fuel Cell America, Inc. | Fuel cell electrolyte reservoir |
| US10892498B2 (en) | 2018-11-21 | 2021-01-12 | Doosan Fuel Cell America, Inc. | Fuel cell spacer and electrolyte reservoir |
| US11139487B2 (en) | 2018-11-21 | 2021-10-05 | Doosan Fuel Cell America, Inc. | Fuel cell electrolyte reservoir |
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