JPH0935729A - リン酸型燃料電池 - Google Patents
リン酸型燃料電池Info
- Publication number
- JPH0935729A JPH0935729A JP7186769A JP18676995A JPH0935729A JP H0935729 A JPH0935729 A JP H0935729A JP 7186769 A JP7186769 A JP 7186769A JP 18676995 A JP18676995 A JP 18676995A JP H0935729 A JPH0935729 A JP H0935729A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- phosphoric acid
- carbon plate
- gas flow
- fuel cell
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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】リン酸の集中再凝縮による損傷の発生の危険性
がなく、かつリン酸の補給間隔が長く、長期に渡り安定
して発電運転できるものを得る。 【構成】リン酸を担持するマトリックスを燃料電極と酸
化剤電極で挟持し、その両主面に燃料極カーボン板と酸
化剤極カーボン板を配して単電池を形成するものにおい
て、酸化剤極カーボン板４Ａの主面の上流側に長さの長
いリブ７Ａを、また下流側に長さの短いリブ７Ｂを、流
れ方向に間隔をとり、かつ直交方向にずらせて配置する
ことにより、流れ方向に向かうガス通流溝６Ａ、６Ｂ
と、直交方向に向かうガス連通溝８Ａとによりガス通流
路を形成する。
がなく、かつリン酸の補給間隔が長く、長期に渡り安定
して発電運転できるものを得る。 【構成】リン酸を担持するマトリックスを燃料電極と酸
化剤電極で挟持し、その両主面に燃料極カーボン板と酸
化剤極カーボン板を配して単電池を形成するものにおい
て、酸化剤極カーボン板４Ａの主面の上流側に長さの長
いリブ７Ａを、また下流側に長さの短いリブ７Ｂを、流
れ方向に間隔をとり、かつ直交方向にずらせて配置する
ことにより、流れ方向に向かうガス通流溝６Ａ、６Ｂ
と、直交方向に向かうガス連通溝８Ａとによりガス通流
路を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、リン酸型燃料電池
の、発電運転時に飛散するリン酸の回収構造に関する。
の、発電運転時に飛散するリン酸の回収構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】リン酸型燃料電池は水素と酸素を供給
し、電気化学反応により直接電気をとりだす発電装置で
ある。図５は、この種のリン酸型燃料電池に従来より用
いられている単電池の基本構成を示す分解斜視図であ
る。図に見られるように、電解質であるリン酸を担持す
るマトリックス３を、親水性の多孔質カーボンペーパー
よりなる酸化剤極基材１１と酸化剤極触媒層１２とによ
り形成される平板状の酸化剤電極１と、親水性の多孔質
カーボンペーパーよりなる燃料極基材２１と燃料極触媒
層２２とにより形成される平板状の燃料電極２とで挟持
し、その両主面に、酸化剤ガスを通流するガス通流溝６
を有する多孔質カーボンよりなる酸化剤極カーボン板４
と、燃料ガスを通流するガス通流溝９を有する多孔質カ
ーボンよりなる燃料極カーボン板５とを配し、これらを
積層して単電池が形成されている。
し、電気化学反応により直接電気をとりだす発電装置で
ある。図５は、この種のリン酸型燃料電池に従来より用
いられている単電池の基本構成を示す分解斜視図であ
る。図に見られるように、電解質であるリン酸を担持す
るマトリックス３を、親水性の多孔質カーボンペーパー
よりなる酸化剤極基材１１と酸化剤極触媒層１２とによ
り形成される平板状の酸化剤電極１と、親水性の多孔質
カーボンペーパーよりなる燃料極基材２１と燃料極触媒
層２２とにより形成される平板状の燃料電極２とで挟持
し、その両主面に、酸化剤ガスを通流するガス通流溝６
を有する多孔質カーボンよりなる酸化剤極カーボン板４
と、燃料ガスを通流するガス通流溝９を有する多孔質カ
ーボンよりなる燃料極カーボン板５とを配し、これらを
積層して単電池が形成されている。
【０００３】図６は、図５に示した単電池に用いられて
いる酸化剤極カーボン板４のガス通流溝６の構成を示す
平面図で、反応ガス、即ち酸化剤ガスの入口となる側面
から出口となる相対する側面へと複数の直線状のリブ７
を配置することにより、それぞれのリブ７の間に直線状
のガス通流溝６が形成されている。燃料極カーボン板５
にも同様に直線状のガス通流溝９が形成されている。な
お、酸化剤極カーボン板４および燃料極カーボン板５
は、このように形成されたガス通流溝６およびガス通流
溝９によって反応ガスを通流する役割を果たすばかりで
なく、多孔質カーボンを用いることによりリン酸を貯蔵
する役割を果たし、さらに発電にともない飛散するリン
酸を回収する役割を果たす。
いる酸化剤極カーボン板４のガス通流溝６の構成を示す
平面図で、反応ガス、即ち酸化剤ガスの入口となる側面
から出口となる相対する側面へと複数の直線状のリブ７
を配置することにより、それぞれのリブ７の間に直線状
のガス通流溝６が形成されている。燃料極カーボン板５
にも同様に直線状のガス通流溝９が形成されている。な
お、酸化剤極カーボン板４および燃料極カーボン板５
は、このように形成されたガス通流溝６およびガス通流
溝９によって反応ガスを通流する役割を果たすばかりで
なく、多孔質カーボンを用いることによりリン酸を貯蔵
する役割を果たし、さらに発電にともない飛散するリン
酸を回収する役割を果たす。
【０００４】従来のリン酸型燃料電池では、このように
形成された単電池を積層して燃料電池積層体を形成し、
その各側面にマニホールドを組み込んで、酸化剤ガスお
よび燃料ガスを供給、排出することにより、各単電池で
電気化学反応を生じさせて発電を行っている。
形成された単電池を積層して燃料電池積層体を形成し、
その各側面にマニホールドを組み込んで、酸化剤ガスお
よび燃料ガスを供給、排出することにより、各単電池で
電気化学反応を生じさせて発電を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように発電運転に
際して反応ガスを供給すると、反応ガスは電気化学反応
によって消費され、反応生成物が残余の反応ガスととも
に排出される。この際、リン酸の一部は温度上昇にとも
なって蒸発し、飛散して反応生成物に混じって排出され
ることとなる。
際して反応ガスを供給すると、反応ガスは電気化学反応
によって消費され、反応生成物が残余の反応ガスととも
に排出される。この際、リン酸の一部は温度上昇にとも
なって蒸発し、飛散して反応生成物に混じって排出され
ることとなる。
【０００６】単電池は側縁部に比べて面内の中央部が温
度が高くなるので、リン酸は中央部で多量に蒸発し、例
えば酸化剤極カーボン板４のガス通流溝６を通って下流
側へと導かれる。ガス通流溝６は直線状に形成されてい
るので、反応排出ガスは円滑に流れて外部に取り出され
ることとなるが、蒸発したリン酸の一部は、下流側の温
度が相対的に低い側縁部において再凝縮する。したがっ
て、発電運転の継続とともに、リン酸が下流側側縁部に
集中して累積し、酸化剤極カーボン板４あるいは燃料極
カーボン板５を形成している多孔質カーボンの気孔を埋
めていくこととなり、また同時に、酸化剤極基材１１あ
るいは燃料極基材２１を形成している多孔質カーボンペ
ーパーの気孔を埋めていくこととなる。
度が高くなるので、リン酸は中央部で多量に蒸発し、例
えば酸化剤極カーボン板４のガス通流溝６を通って下流
側へと導かれる。ガス通流溝６は直線状に形成されてい
るので、反応排出ガスは円滑に流れて外部に取り出され
ることとなるが、蒸発したリン酸の一部は、下流側の温
度が相対的に低い側縁部において再凝縮する。したがっ
て、発電運転の継続とともに、リン酸が下流側側縁部に
集中して累積し、酸化剤極カーボン板４あるいは燃料極
カーボン板５を形成している多孔質カーボンの気孔を埋
めていくこととなり、また同時に、酸化剤極基材１１あ
るいは燃料極基材２１を形成している多孔質カーボンペ
ーパーの気孔を埋めていくこととなる。
【０００７】このように集中して気孔の埋め込みが続く
と、多孔質カーボンペーパーの気孔を通して酸化剤極触
媒層１２あるいは燃料極触媒層２２に供給される反応ガ
スの拡散が阻害され、腐食を生じて損傷したり、電池電
圧が低下してしまう恐れがある。また、上記のようにガ
ス通流溝６は直線状に形成されているので、反応排出ガ
スは円滑に流れて外部に取り出されることとなり、蒸発
したリン酸は大部分が外部に排出されてしまうので、電
池性能を維持するために短い間隔でリン酸を補給する必
要があり、メンテナンスが容易でないという難点があ
る。
と、多孔質カーボンペーパーの気孔を通して酸化剤極触
媒層１２あるいは燃料極触媒層２２に供給される反応ガ
スの拡散が阻害され、腐食を生じて損傷したり、電池電
圧が低下してしまう恐れがある。また、上記のようにガ
ス通流溝６は直線状に形成されているので、反応排出ガ
スは円滑に流れて外部に取り出されることとなり、蒸発
したリン酸は大部分が外部に排出されてしまうので、電
池性能を維持するために短い間隔でリン酸を補給する必
要があり、メンテナンスが容易でないという難点があ
る。
【０００８】本発明は、上記のごとき従来技術での難点
を解消し、リン酸の集中再凝縮による損傷の発生の危険
性がなく、かつリン酸の補給間隔が長く、長期に渡り安
定して発電運転できるリン酸型燃料電池を提供すること
を目的とする。
を解消し、リン酸の集中再凝縮による損傷の発生の危険
性がなく、かつリン酸の補給間隔が長く、長期に渡り安
定して発電運転できるリン酸型燃料電池を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【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、本発明においては、電解質のリン酸を担持する平
板状のマトリックスを平板状の酸化剤電極と燃料電極と
で挟持し、その両主面に、酸化剤ガスを通流するガス通
流路を有する酸化剤極カーボン板と、燃料ガスを通流す
るガス通流路を有する燃料極カーボン板とを配して形成
される単電池を備えるリン酸型燃料電池において、酸化
剤極カーボン板および燃料極カーボン板のガス通流路
を、ガス入口側の端面よりガス出口側の端面に向かう方
向に形成された直線状のガス通流溝と、ガス通流溝を通
流するガスの流れを直交方向へ転流させるようガス通流
溝と直交方向に配置された直線状のガス連通溝とにより
形成することとする。
めに、本発明においては、電解質のリン酸を担持する平
板状のマトリックスを平板状の酸化剤電極と燃料電極と
で挟持し、その両主面に、酸化剤ガスを通流するガス通
流路を有する酸化剤極カーボン板と、燃料ガスを通流す
るガス通流路を有する燃料極カーボン板とを配して形成
される単電池を備えるリン酸型燃料電池において、酸化
剤極カーボン板および燃料極カーボン板のガス通流路
を、ガス入口側の端面よりガス出口側の端面に向かう方
向に形成された直線状のガス通流溝と、ガス通流溝を通
流するガスの流れを直交方向へ転流させるようガス通流
溝と直交方向に配置された直線状のガス連通溝とにより
形成することとする。
【００１０】さらに、ガス連通溝により区画されるガス
通流溝の通流方向の長さを、ガス入口側よりガス出口側
に行くに従い短くなるよう形成することとする。また、
電解質のリン酸を担持する平板状のマトリックスを、親
水性の多孔質カーボンペーパーよりなる酸化剤極基材と
酸化剤極触媒層とにより形成される平板状の酸化剤電極
と、親水性の多孔質カーボンペーパーよりなる燃料極基
材と燃料極触媒層とにより形成される平板状の燃料電極
とで挟持し、その両主面に、酸化剤ガスを通流するガス
通流路を有する多孔質の酸化剤極カーボン板と、燃料ガ
スを通流するガス通流路を有する多孔質の燃料極カーボ
ン板とを配して形成される単電池を備えるリン酸型燃料
電池において、酸化剤極基材および燃料極基材、あるい
は酸化剤極カーボン板および燃料極カーボン板の少なく
ともいずれか一方に、ガス通流方向と直交する方向に線
状に撥水処理された撥水処理部を備えることとする。
通流溝の通流方向の長さを、ガス入口側よりガス出口側
に行くに従い短くなるよう形成することとする。また、
電解質のリン酸を担持する平板状のマトリックスを、親
水性の多孔質カーボンペーパーよりなる酸化剤極基材と
酸化剤極触媒層とにより形成される平板状の酸化剤電極
と、親水性の多孔質カーボンペーパーよりなる燃料極基
材と燃料極触媒層とにより形成される平板状の燃料電極
とで挟持し、その両主面に、酸化剤ガスを通流するガス
通流路を有する多孔質の酸化剤極カーボン板と、燃料ガ
スを通流するガス通流路を有する多孔質の燃料極カーボ
ン板とを配して形成される単電池を備えるリン酸型燃料
電池において、酸化剤極基材および燃料極基材、あるい
は酸化剤極カーボン板および燃料極カーボン板の少なく
ともいずれか一方に、ガス通流方向と直交する方向に線
状に撥水処理された撥水処理部を備えることとする。
【００１１】さらに、設置する線状の撥水処理部の間隔
を、ガス入口側よりガス出口側に行くに従い短くするこ
ととする。
を、ガス入口側よりガス出口側に行くに従い短くするこ
ととする。
【００１２】
【作用】上記のごとく、酸化剤極カーボン板および燃料
極カーボン板のガス通流路を、反応ガスの流れ方向に形
成された直線状のガス通流溝と、ガス通流溝を通流する
ガスの流れを直交方向へ転流させるようガス通流溝と直
交方向に配置された直線状のガス連通溝とにより形成す
ることとすれば、反応ガスは転流領域に相対的に長時間
滞留することとなる。したがって、発電にともなって蒸
発したリン酸は、下流側の側縁部のみばかりでなく、本
転流領域においても凝縮、回収されることとなる。
極カーボン板のガス通流路を、反応ガスの流れ方向に形
成された直線状のガス通流溝と、ガス通流溝を通流する
ガスの流れを直交方向へ転流させるようガス通流溝と直
交方向に配置された直線状のガス連通溝とにより形成す
ることとすれば、反応ガスは転流領域に相対的に長時間
滞留することとなる。したがって、発電にともなって蒸
発したリン酸は、下流側の側縁部のみばかりでなく、本
転流領域においても凝縮、回収されることとなる。
【００１３】さらに、ガス連通溝により区画されるガス
通流溝の通流方向の長さを、ガス入口側よりガス出口側
に行くに従い短くなるよう形成することとすれば、反応
ガスが相対的に長時間滞留する転流領域が、リン酸蒸気
がより多量となるガス出口側に行くに従い密に配される
こととなるので、発電にともない蒸発したリン酸は、分
散して、より効果的に凝縮、回収されることとなる。
通流溝の通流方向の長さを、ガス入口側よりガス出口側
に行くに従い短くなるよう形成することとすれば、反応
ガスが相対的に長時間滞留する転流領域が、リン酸蒸気
がより多量となるガス出口側に行くに従い密に配される
こととなるので、発電にともない蒸発したリン酸は、分
散して、より効果的に凝縮、回収されることとなる。
【００１４】また、酸化剤極基材および燃料極基材、あ
るいは酸化剤極カーボン板および燃料極カーボン板の少
なくともいずれか一方に、ガス通流方向と直交する方向
に線状に撥水処理された撥水処理部を備えることとすれ
ば、凝縮したリン酸の反応ガスの流れによる下流側への
移動が撥水処理部によって抑制されるので、下流部分へ
の集中堆積が防止される。
るいは酸化剤極カーボン板および燃料極カーボン板の少
なくともいずれか一方に、ガス通流方向と直交する方向
に線状に撥水処理された撥水処理部を備えることとすれ
ば、凝縮したリン酸の反応ガスの流れによる下流側への
移動が撥水処理部によって抑制されるので、下流部分へ
の集中堆積が防止される。
【００１５】さらに、設置する線状の撥水処理部の間隔
を、ガス入口側よりガス出口側に行くに従い短くするこ
ととすれば、温度の低いガス出口側でより多量に凝縮、
回収されるリン酸の反応ガスの流れによる下流側への移
動距離がより小さく抑えられるので、凝縮、回収される
リン酸は分散して堆積されることとなり、長期の運転に
際しても下流部分への集中堆積が防止されることとな
る。
を、ガス入口側よりガス出口側に行くに従い短くするこ
ととすれば、温度の低いガス出口側でより多量に凝縮、
回収されるリン酸の反応ガスの流れによる下流側への移
動距離がより小さく抑えられるので、凝縮、回収される
リン酸は分散して堆積されることとなり、長期の運転に
際しても下流部分への集中堆積が防止されることとな
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明のリン酸型燃料電池の第１の実施例
を示す酸化剤極カーボン板の平面図である。図におい
て、酸化剤極カーボン板４Ａには、反応ガス即ち酸化剤
ガスの入口側（図中上端部）より出口側（図中下端部）
へ向かう流れ方向に延びる２種類のリブが組み込まれて
おり、上流側の長さの長いリブ７Ａと下流側の長さが相
対的に短いリブ７Ｂとを、流れ方向に間隔を採り、かつ
流れと直交方向にずらせて配置することにより、ガス通
流溝６Ａ、６Ｂとガス連通溝８Ａが形成されている。本
構成においては、入口より供給された反応ガスは、ガス
通流溝６Ａを流れ、リブ７Ｂの上流端に阻止されて転流
し、ガス連通溝８Ａを通ったのちガス通流溝６Ｂを流れ
て出口より排出されることとなる。このとき、反応ガス
は転流領域に相対的に長時間滞留することとなるので、
発電にともない蒸発したリン酸は、本転流領域において
より効果的に凝縮、回収されることとなる。したがっ
て、蒸発したリン酸は最も温度の低い下流側側縁部のみ
でなく、本転流領域においても回収されるので、飛散し
て外部へ排出される割合が低減し、かつ下流側側縁部へ
の集中も緩和されることとなるので、損傷の発生の危険
性が抑制されることとなる。
る。図１は、本発明のリン酸型燃料電池の第１の実施例
を示す酸化剤極カーボン板の平面図である。図におい
て、酸化剤極カーボン板４Ａには、反応ガス即ち酸化剤
ガスの入口側（図中上端部）より出口側（図中下端部）
へ向かう流れ方向に延びる２種類のリブが組み込まれて
おり、上流側の長さの長いリブ７Ａと下流側の長さが相
対的に短いリブ７Ｂとを、流れ方向に間隔を採り、かつ
流れと直交方向にずらせて配置することにより、ガス通
流溝６Ａ、６Ｂとガス連通溝８Ａが形成されている。本
構成においては、入口より供給された反応ガスは、ガス
通流溝６Ａを流れ、リブ７Ｂの上流端に阻止されて転流
し、ガス連通溝８Ａを通ったのちガス通流溝６Ｂを流れ
て出口より排出されることとなる。このとき、反応ガス
は転流領域に相対的に長時間滞留することとなるので、
発電にともない蒸発したリン酸は、本転流領域において
より効果的に凝縮、回収されることとなる。したがっ
て、蒸発したリン酸は最も温度の低い下流側側縁部のみ
でなく、本転流領域においても回収されるので、飛散し
て外部へ排出される割合が低減し、かつ下流側側縁部へ
の集中も緩和されることとなるので、損傷の発生の危険
性が抑制されることとなる。
【００１７】図２は、本発明のリン酸型燃料電池の第２
の実施例を示す酸化剤極基材の平面図である。図におい
て、酸化剤極基材１１Ａには、反応ガス即ち酸化剤ガス
の入口側（図中上端部）より出口側（図中下端部）へ向
かう流れ方向に直交する方向にポリフルオロエチレンに
よる３本の撥水処理部１０が設けられ、その間隔が下流
側ほど短くなるよう配置されている。本構成では、凝縮
されたリン酸は撥水処理部１０を通して移動しにくくな
るので、凝縮したリン酸の反応ガスの流れによる下流側
への移動が抑制され、下流部分への集中堆積が防止され
る。したがって、リン酸は分散して保持されることとな
り、下流側側縁部への集中が緩和されるので、損傷の発
生の危険性が抑制されることとなる。
の実施例を示す酸化剤極基材の平面図である。図におい
て、酸化剤極基材１１Ａには、反応ガス即ち酸化剤ガス
の入口側（図中上端部）より出口側（図中下端部）へ向
かう流れ方向に直交する方向にポリフルオロエチレンに
よる３本の撥水処理部１０が設けられ、その間隔が下流
側ほど短くなるよう配置されている。本構成では、凝縮
されたリン酸は撥水処理部１０を通して移動しにくくな
るので、凝縮したリン酸の反応ガスの流れによる下流側
への移動が抑制され、下流部分への集中堆積が防止され
る。したがって、リン酸は分散して保持されることとな
り、下流側側縁部への集中が緩和されるので、損傷の発
生の危険性が抑制されることとなる。
【００１８】図３は、本発明のリン酸型燃料電池の第３
の実施例を示す酸化剤極カーボン板の平面図である。図
において、酸化剤極カーボン板４Ｂには、上流側のリブ
７Ｃ、中流部のリブ７Ｄ、下流側のリブ７Ｅが、流れ方
向に間隔を採り、かつ流れと直交方向にずらせて配置さ
れており、これにより、ガス通流溝６Ｃ、６Ｄ、６Ｅと
ガス連通溝８Ｂ、８Ｃが形成されている。入口より供給
された反応ガスは、ガス通流溝６Ｃを流れ、リブ７Ｄの
上流端に阻止されて転流し、ガス連通溝８Ｂを通ったの
ちガス通流溝６Ｄに流れ、さらにリブ７Ｅの上流端に阻
止されて転流し、ガス連通溝８Ｃを通ったのちガス通流
溝６Ｅを流れて出口より排出されることとなる。このと
き、反応ガスは二つの転流領域に相対的に長時間滞留す
ることとなるので、発電にともない蒸発したリン酸は、
これらの転流領域においてより効果的に凝縮、回収され
ることとなる。また、酸化剤極カーボン板４Ｂには、反
応ガスの流れ方向に直交する方向にポリフルオロエチレ
ンによる２本の撥水処理部１０が設けられている。した
がって、上記の転流領域においてより効果的に凝縮、回
収されたリン酸は２本の撥水処理部１０で隔てられた各
区間内に保持されることとなるので、リン酸が効果的に
分散して回収、保持されることとなり、長期にわたり安
定して運転できることとなる。
の実施例を示す酸化剤極カーボン板の平面図である。図
において、酸化剤極カーボン板４Ｂには、上流側のリブ
７Ｃ、中流部のリブ７Ｄ、下流側のリブ７Ｅが、流れ方
向に間隔を採り、かつ流れと直交方向にずらせて配置さ
れており、これにより、ガス通流溝６Ｃ、６Ｄ、６Ｅと
ガス連通溝８Ｂ、８Ｃが形成されている。入口より供給
された反応ガスは、ガス通流溝６Ｃを流れ、リブ７Ｄの
上流端に阻止されて転流し、ガス連通溝８Ｂを通ったの
ちガス通流溝６Ｄに流れ、さらにリブ７Ｅの上流端に阻
止されて転流し、ガス連通溝８Ｃを通ったのちガス通流
溝６Ｅを流れて出口より排出されることとなる。このと
き、反応ガスは二つの転流領域に相対的に長時間滞留す
ることとなるので、発電にともない蒸発したリン酸は、
これらの転流領域においてより効果的に凝縮、回収され
ることとなる。また、酸化剤極カーボン板４Ｂには、反
応ガスの流れ方向に直交する方向にポリフルオロエチレ
ンによる２本の撥水処理部１０が設けられている。した
がって、上記の転流領域においてより効果的に凝縮、回
収されたリン酸は２本の撥水処理部１０で隔てられた各
区間内に保持されることとなるので、リン酸が効果的に
分散して回収、保持されることとなり、長期にわたり安
定して運転できることとなる。
【００１９】図４は、本発明のリン酸型燃料電池の第４
の実施例を示す酸化剤極カーボン板の平面図である。図
において、酸化剤極カーボン板４Ｃには、反応ガスの流
れ方向を長手方向として配されたリブ７Ｆと、反応ガス
の流れ方向に直交する方向をを長手方向として配された
リブ７Ｇが分散して配置されており、反応ガスは、これ
らのリブにより形成されるガス通流溝とガス連通溝の間
を流れることとなる。図３の実施例と同様に、反応ガス
はガス連通溝の通流に際して相対的に長時間滞留するこ
ととなり、発電にともない蒸発したリン酸は、これらの
転流領域においてより効果的に凝縮、回収されることと
なる。また、酸化剤極カーボン板４Ｃには反応ガスの流
れ方向に直交する方向に撥水処理部１０が設けられてお
り、転流領域においてより効果的に凝縮、回収されたリ
ン酸は撥水処理部１０で隔てられた両区間に別々に保持
されることとなるので、リン酸が効果的に分散して回
収、保持され、長期にわたり安定して運転できることと
なる。
の実施例を示す酸化剤極カーボン板の平面図である。図
において、酸化剤極カーボン板４Ｃには、反応ガスの流
れ方向を長手方向として配されたリブ７Ｆと、反応ガス
の流れ方向に直交する方向をを長手方向として配された
リブ７Ｇが分散して配置されており、反応ガスは、これ
らのリブにより形成されるガス通流溝とガス連通溝の間
を流れることとなる。図３の実施例と同様に、反応ガス
はガス連通溝の通流に際して相対的に長時間滞留するこ
ととなり、発電にともない蒸発したリン酸は、これらの
転流領域においてより効果的に凝縮、回収されることと
なる。また、酸化剤極カーボン板４Ｃには反応ガスの流
れ方向に直交する方向に撥水処理部１０が設けられてお
り、転流領域においてより効果的に凝縮、回収されたリ
ン酸は撥水処理部１０で隔てられた両区間に別々に保持
されることとなるので、リン酸が効果的に分散して回
収、保持され、長期にわたり安定して運転できることと
なる。
【００２０】なお、上記の第１、第３、第４の実施例に
おいては、いずれも酸化剤極カーボン板を例として示し
たが、酸化剤極カーボン板に限るものではなく、燃料極
カーボン板について同様の手段を講じても同等の効果が
得られることは例示するまでもなく明らかであり、また
第２の実施例の酸化剤極基材に代わって、燃料極基材に
同様の手段を講じても同等の効果が得られることは例示
するまでもなく明らかである。
おいては、いずれも酸化剤極カーボン板を例として示し
たが、酸化剤極カーボン板に限るものではなく、燃料極
カーボン板について同様の手段を講じても同等の効果が
得られることは例示するまでもなく明らかであり、また
第２の実施例の酸化剤極基材に代わって、燃料極基材に
同様の手段を講じても同等の効果が得られることは例示
するまでもなく明らかである。
【００２１】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、上記の
ごとく、リン酸型燃料電池の単電池を構成する酸化剤極
カーボン板および燃料極カーボン板のガス通流路を、反
応ガスの流れ方向に形成された直線状のガス通流溝と、
ガス通流溝を通流するガスの流れを直交方向へ転流させ
るようガス通流溝と直交方向に配置された直線状のガス
連通溝とにより形成することとしたので、発電にともな
い蒸発したリン酸は本転流領域においても凝縮、回収さ
れることとなり、下流側の側縁部のみに集中して凝縮す
ることがなくなったので、リン酸の集中再凝縮による損
傷の発生の危険性がなく、かつリン酸の補給間隔が長
く、長期に渡り安定して発電運転できるリン酸型燃料電
池が得られることとなった。
ごとく、リン酸型燃料電池の単電池を構成する酸化剤極
カーボン板および燃料極カーボン板のガス通流路を、反
応ガスの流れ方向に形成された直線状のガス通流溝と、
ガス通流溝を通流するガスの流れを直交方向へ転流させ
るようガス通流溝と直交方向に配置された直線状のガス
連通溝とにより形成することとしたので、発電にともな
い蒸発したリン酸は本転流領域においても凝縮、回収さ
れることとなり、下流側の側縁部のみに集中して凝縮す
ることがなくなったので、リン酸の集中再凝縮による損
傷の発生の危険性がなく、かつリン酸の補給間隔が長
く、長期に渡り安定して発電運転できるリン酸型燃料電
池が得られることとなった。
【００２２】さらに、直線状のガス連通溝により区画さ
れる直線状のガス通流溝の通流方向の長さを、ガス入口
側よりガス出口側に行くに従い短くなるよう形成するこ
ととすれば、反応ガスが相対的に長時間滞留する転流領
域が、リン酸蒸気がより多量となるガス出口側に行くに
従い密に配されることとなるので、発電にともない蒸発
したリン酸蒸気は、分散して、より効果的に凝縮、回収
されることとなり、より効果的である。
れる直線状のガス通流溝の通流方向の長さを、ガス入口
側よりガス出口側に行くに従い短くなるよう形成するこ
ととすれば、反応ガスが相対的に長時間滞留する転流領
域が、リン酸蒸気がより多量となるガス出口側に行くに
従い密に配されることとなるので、発電にともない蒸発
したリン酸蒸気は、分散して、より効果的に凝縮、回収
されることとなり、より効果的である。
【００２３】また、酸化剤極基材および燃料極基材、あ
るいは酸化剤極カーボン板および燃料極カーボン板の少
なくともいずれか一方に、ガス通流方向と直交する方向
に線状に撥水処理された撥水処理部を備えることとすれ
ば、凝縮したリン酸の反応ガスの流れによる下流側への
移動が撥水処理部によって抑制されるので、下流部分へ
の集中堆積が防止され、反応ガスの拡散の阻害による損
傷の発生の危険性がなく、長期に渡り安定して発電運転
できるリン酸型燃料電池が得られる。
るいは酸化剤極カーボン板および燃料極カーボン板の少
なくともいずれか一方に、ガス通流方向と直交する方向
に線状に撥水処理された撥水処理部を備えることとすれ
ば、凝縮したリン酸の反応ガスの流れによる下流側への
移動が撥水処理部によって抑制されるので、下流部分へ
の集中堆積が防止され、反応ガスの拡散の阻害による損
傷の発生の危険性がなく、長期に渡り安定して発電運転
できるリン酸型燃料電池が得られる。
【００２４】さらに、設置する線状の撥水処理部の間隔
を、ガス入口側よりガス出口側に行くに従い短くするこ
ととすれば、温度の低いガス出口側でより多量に凝縮、
回収されるリン酸の反応ガスの流れによる下流側への移
動距離がより小さく抑えられるので、凝縮、回収される
リン酸は分散して堆積されることとなり、長期の運転に
際しても下流部分への集中堆積が防止されるので、反応
ガスの拡散の阻害による損傷の発生の危険性がなく、か
つリン酸の補給間隔が長く、長期に渡り安定して発電運
転できるリン酸型燃料電池が得られることとなる。
を、ガス入口側よりガス出口側に行くに従い短くするこ
ととすれば、温度の低いガス出口側でより多量に凝縮、
回収されるリン酸の反応ガスの流れによる下流側への移
動距離がより小さく抑えられるので、凝縮、回収される
リン酸は分散して堆積されることとなり、長期の運転に
際しても下流部分への集中堆積が防止されるので、反応
ガスの拡散の阻害による損傷の発生の危険性がなく、か
つリン酸の補給間隔が長く、長期に渡り安定して発電運
転できるリン酸型燃料電池が得られることとなる。
【図１】本発明のリン酸型燃料電池の第１の実施例を示
す酸化剤極カーボン板の平面図
す酸化剤極カーボン板の平面図
【図２】本発明のリン酸型燃料電池の第２の実施例を示
す酸化剤極基材の平面図
す酸化剤極基材の平面図
【図３】本発明のリン酸型燃料電池の第３の実施例を示
す酸化剤極カーボン板の平面図
す酸化剤極カーボン板の平面図
【図４】本発明のリン酸型燃料電池の第４の実施例を示
す酸化剤極カーボン板の平面図
す酸化剤極カーボン板の平面図
【図５】この種のリン酸型燃料電池に従来より用いられ
ている単電池の基本構成を示す分解斜視図
ている単電池の基本構成を示す分解斜視図
【図６】図５に示した単電池に用いられている酸化剤極
カーボン板４のガス通流溝６の構成を示す平面図
カーボン板４のガス通流溝６の構成を示す平面図
１ 酸化剤電極 １１，１１Ａ 酸化剤極基材 １２ 酸化剤極触媒層 ２ 燃料電極 ２１ 燃料極基材 ２２ 燃料極触媒層 ３ マトリックス ４，４Ａ 酸化剤極カーボン板 ４Ｂ，４Ｃ 酸化剤極カーボン板 ５ 燃料極カーボン板 ６，６Ａ ガス通流溝 ６Ｂ，６Ｃ ガス通流溝 ６Ｄ，６Ｅ ガス通流溝 ７，７Ａ リブ ７Ｂ，７Ｃ リブ ７Ｄ，７Ｅ リブ ７Ｆ，７Ｇ リブ ８，８Ａ ガス連通溝 ８Ｂ，８Ｃ ガス連通溝 ９ ガス通流溝 １０ 撥水処理部
Claims (4)
- 【請求項１】電解質のリン酸を担持する平板状のマトリ
ックスを平板状の酸化剤電極と燃料電極とで挟持し、そ
の両主面に、酸化剤ガスを通流するガス通流路を有する
酸化剤極カーボン板と、燃料ガスを通流するガス通流路
を有する燃料極カーボン板とを配して形成される単電池
を備えるリン酸型燃料電池において、酸化剤極カーボン
板および燃料極カーボン板のガス通流路が、ガス入口側
の端面よりガス出口側の端面へ向かう方向に形成された
直線状のガス通流溝と、ガス通流溝を通流するガスの流
れを直交方向へ転流させるようガス通流溝と直交方向に
配置された直線状のガス連通溝とにより形成されている
ことを特徴とするリン酸型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１に記載のリン酸型燃料電池におい
て、ガス連通溝により区画されるガス通流溝の通流方向
の長さが、ガス入口側よりガス出口側に行くに従い短く
なるよう形成されていることを特徴とするリン酸型燃料
電池。 - 【請求項３】電解質のリン酸を担持する平板状のマトリ
ックスを、親水性の多孔質カーボンペーパーよりなる酸
化剤極基材と酸化剤極触媒層とにより形成される平板状
の酸化剤電極と、親水性の多孔質カーボンペーパーより
なる燃料極基材と燃料極触媒層とにより形成される平板
状の燃料電極とで挟持し、その両主面に、酸化剤ガスを
通流するガス通流路を有する多孔質の酸化剤極カーボン
板と、燃料ガスを通流するガス通流路を有する多孔質の
燃料極カーボン板とを配して形成される単電池を備える
リン酸型燃料電池において、酸化剤極基材および燃料極
基材、あるいは酸化剤極カーボン板および燃料極カーボ
ン板の少なくともいずれか一方が、ガス通流方向と直交
する方向に線状に撥水処理された撥水処理部を備えてな
ることを特徴とするリン酸型燃料電池。 - 【請求項４】請求項３に記載のリン酸型燃料電池におい
て、設置される線状の撥水処理部の間隔が、ガス入口側
よりガス出口側に行くに従い短くなるよう形成されてい
ることを特徴とするリン酸型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7186769A JPH0935729A (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | リン酸型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7186769A JPH0935729A (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | リン酸型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0935729A true JPH0935729A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16194315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7186769A Pending JPH0935729A (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | リン酸型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0935729A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6248466B1 (en) * | 1998-04-22 | 2001-06-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gas separator for a fuel cell, and fuel cell using the same gas separator for a fuel cell |
| KR20030035433A (ko) * | 2001-10-31 | 2003-05-09 | 한국전력공사 | 용융탄산염 연료전지 분리판의 집전판 |
| JP2008525979A (ja) * | 2004-12-29 | 2008-07-17 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 長寿命特性の燃料電池アセンブリ |
-
1995
- 1995-07-24 JP JP7186769A patent/JPH0935729A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6248466B1 (en) * | 1998-04-22 | 2001-06-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gas separator for a fuel cell, and fuel cell using the same gas separator for a fuel cell |
| KR20030035433A (ko) * | 2001-10-31 | 2003-05-09 | 한국전력공사 | 용융탄산염 연료전지 분리판의 집전판 |
| JP2008525979A (ja) * | 2004-12-29 | 2008-07-17 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 長寿命特性の燃料電池アセンブリ |
| JP4806686B2 (ja) * | 2004-12-29 | 2011-11-02 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 長寿命特性の燃料電池アセンブリ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7794863B2 (en) | Fuel cell | |
| JP3382708B2 (ja) | 固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータ | |
| RU2262160C2 (ru) | Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите, батарея топливных элементов и способ эксплуатации блока топливных элементов | |
| KR101018075B1 (ko) | 선택적 투과막을 이용한 고분자 전해질막 연료전지 스택의 구조 | |
| WO1997008766A2 (en) | Electrochemical fuel cell with an electrode substrate having an in-plane nonuniform structure for control of reactant and product transport | |
| US7691511B2 (en) | Fuel cell having coolant flow field wall | |
| AU2005203748B2 (en) | Internal fuel staging for improved fuel cell performance | |
| KR100802881B1 (ko) | 세퍼레이터 및 이것을 이용한 연료 전지 | |
| KR100802880B1 (ko) | 세퍼레이터 및 그것을 이용한 연료 전지 | |
| JP3389551B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP2004185944A (ja) | 固体高分子形燃料電池 | |
| JP3509180B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPH0935729A (ja) | リン酸型燃料電池 | |
| JP2005093244A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH11176457A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JP5646590B2 (ja) | 燃料電池発電システムの運転方法 | |
| JP2004220828A (ja) | 固体高分子形燃料電池用のセパレータ構造 | |
| JP4340417B2 (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
| JP2005149801A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2003331870A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2004103456A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP5208489B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JPH09245820A (ja) | 燃料電池 | |
| JP4468161B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法及びシステム | |
| JP2000260459A (ja) | 燃料電池 |