JPH0945345A - リン酸型燃料電池 - Google Patents
リン酸型燃料電池Info
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- JPH0945345A JPH0945345A JP7191387A JP19138795A JPH0945345A JP H0945345 A JPH0945345 A JP H0945345A JP 7191387 A JP7191387 A JP 7191387A JP 19138795 A JP19138795 A JP 19138795A JP H0945345 A JPH0945345 A JP H0945345A
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- phosphoric acid
- fuel cell
- plate
- pipe
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0041—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having parts touching each other or tubes assembled in panel form
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Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料電池積層体の冷却板が所定の性能を保持
し、かつ冷却板を構成する金属製パイプのリン酸による
腐食が確実に回避され、さらにはリン酸の回収が可能な
ものとする。 【構成】角形断面のヘッダパイプ４Ａの側面に上部表面
を合わせて複数の冷却パイプ３Ａを接合し、上部表面が
平滑でヘッダパイプ４Ａを収納する端部のみ下部に突出
し中央部の薄い冷却基板５Ａに埋設して冷却板２Ａを形
成し、下部に突出した端部を積層体の側面から突出させ
るよう配置して複数の単セル１と交互に積層して燃料電
池積層体を形成し、さらに冷却板２Ａの積層体の側面か
ら突出した端部の上面に配置したカーボン多孔質板７と
近接する単セル１との間を、カーボン繊維８で接続す
る。
し、かつ冷却板を構成する金属製パイプのリン酸による
腐食が確実に回避され、さらにはリン酸の回収が可能な
ものとする。 【構成】角形断面のヘッダパイプ４Ａの側面に上部表面
を合わせて複数の冷却パイプ３Ａを接合し、上部表面が
平滑でヘッダパイプ４Ａを収納する端部のみ下部に突出
し中央部の薄い冷却基板５Ａに埋設して冷却板２Ａを形
成し、下部に突出した端部を積層体の側面から突出させ
るよう配置して複数の単セル１と交互に積層して燃料電
池積層体を形成し、さらに冷却板２Ａの積層体の側面か
ら突出した端部の上面に配置したカーボン多孔質板７と
近接する単セル１との間を、カーボン繊維８で接続す
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
燃料電池積層体の冷却板の構成に関する。
燃料電池積層体の冷却板の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来より用いられているリン酸
型燃料電池の燃料電池積層体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、リン酸を保持したマト
リックス１１の両側に、燃料極基材１４に支持された燃
料極触媒層１２と空気極基材１５に支持された空気極触
媒層１３とを配置し、補給用のリン酸を保持するリザー
バプレート１６を付加して単セル１が形成されており、
さらにセパレータ６を介して複数の単セル１を積層し、
数層積層する毎に冷却板２を挿入して燃料電池積層体が
構成されている。このように形成された燃料電池積層体
の側面に燃料および空気を供給、排出するための図示し
ないマニホールドを組み込み、空気極基材１５および燃
料極基材１４に設置のガス通流溝を通して燃料および空
気を通流し、電気化学反応により発電が行われる。
型燃料電池の燃料電池積層体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、リン酸を保持したマト
リックス１１の両側に、燃料極基材１４に支持された燃
料極触媒層１２と空気極基材１５に支持された空気極触
媒層１３とを配置し、補給用のリン酸を保持するリザー
バプレート１６を付加して単セル１が形成されており、
さらにセパレータ６を介して複数の単セル１を積層し、
数層積層する毎に冷却板２を挿入して燃料電池積層体が
構成されている。このように形成された燃料電池積層体
の側面に燃料および空気を供給、排出するための図示し
ないマニホールドを組み込み、空気極基材１５および燃
料極基材１４に設置のガス通流溝を通して燃料および空
気を通流し、電気化学反応により発電が行われる。
【０００３】本燃料電池積層体に用いられている冷却板
２は、燃料極基材１４、空気極基材１５およびセパレー
タ６とほぼ等しい熱膨張係数をもつカーボン製の冷却基
板５と、この冷却基板５内に埋設して並列に配置された
複数の金属製の冷却パイプ３と、冷却パイプ３の両端に
一括接続された一組の金属製のヘッダパイプ４とにより
構成されている。冷却基板５内に冷却パイプ３を埋設す
る方法としては、上下二つ割り構造の冷却基板５の合わ
せ面に形成した複数列の溝内に冷却パイプ３を埋設する
方法、あるいは一枚の冷却基板５の面上に設けられた複
数のパイプ溝に冷却パイプ３を入れカーボン材の蓋で閉
塞する方法が用いられる。本構成において、一方のヘッ
ダパイプ４より冷媒、例えば冷却水を供給し、複数の冷
却パイプ３を通流させ、もう一方のヘッダパイプ４より
排出することにより、燃料電池積層体での発熱を除去し
て一定温度に保持する役割を果たしており、また、リン
酸型燃料電池の起動時には、温水を通流させて燃料電池
積層体の温度を所定の起動温度まで昇温させる方法が採
られる。
２は、燃料極基材１４、空気極基材１５およびセパレー
タ６とほぼ等しい熱膨張係数をもつカーボン製の冷却基
板５と、この冷却基板５内に埋設して並列に配置された
複数の金属製の冷却パイプ３と、冷却パイプ３の両端に
一括接続された一組の金属製のヘッダパイプ４とにより
構成されている。冷却基板５内に冷却パイプ３を埋設す
る方法としては、上下二つ割り構造の冷却基板５の合わ
せ面に形成した複数列の溝内に冷却パイプ３を埋設する
方法、あるいは一枚の冷却基板５の面上に設けられた複
数のパイプ溝に冷却パイプ３を入れカーボン材の蓋で閉
塞する方法が用いられる。本構成において、一方のヘッ
ダパイプ４より冷媒、例えば冷却水を供給し、複数の冷
却パイプ３を通流させ、もう一方のヘッダパイプ４より
排出することにより、燃料電池積層体での発熱を除去し
て一定温度に保持する役割を果たしており、また、リン
酸型燃料電池の起動時には、温水を通流させて燃料電池
積層体の温度を所定の起動温度まで昇温させる方法が採
られる。
【０００４】上記の構成の冷却板２は、冷却基板５より
露出した冷却パイプ３の一部とヘッダパイプ４が空気あ
るいは燃料を供給、排出するマニホールド内部に配置さ
れるので、単セル内での電気化学反応により生成する水
とともに蒸発飛散してくるリン酸がこれらのパイプへ付
着する。したがって、通常、冷却パイプ３とヘッダパイ
プ４の表面にはフッ素樹脂製のコーティングが施され、
付着したリン酸による腐食を防止している。
露出した冷却パイプ３の一部とヘッダパイプ４が空気あ
るいは燃料を供給、排出するマニホールド内部に配置さ
れるので、単セル内での電気化学反応により生成する水
とともに蒸発飛散してくるリン酸がこれらのパイプへ付
着する。したがって、通常、冷却パイプ３とヘッダパイ
プ４の表面にはフッ素樹脂製のコーティングが施され、
付着したリン酸による腐食を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池積層体
では、上記のように冷却板２の冷却基板５に管径の小さ
い冷却パイプ３のみを埋設して構成することにより、積
層方向の厚さを抑え、かつ効果的に冷却を行っている。
一方、本構成においては、上述のように冷却基板５から
露出した冷却パイプ３の一部とヘッダパイプ４の表面に
は単セル内で蒸発飛散したリン酸が付着する。したがっ
て、これらのパイプの表面にフッ素樹脂製のコーティン
グを施してリン酸による腐食を防止する方法が従来より
採られている。しかしながら、金属へのコーティングは
薄膜状のためピンホールや摩擦による剥がれが生じやす
く、表面に付着したリン酸がこれらの欠陥を通して浸透
し、金属製の冷却パイプ３とヘッダパイプ４の表面を腐
食する恐れがあった。
では、上記のように冷却板２の冷却基板５に管径の小さ
い冷却パイプ３のみを埋設して構成することにより、積
層方向の厚さを抑え、かつ効果的に冷却を行っている。
一方、本構成においては、上述のように冷却基板５から
露出した冷却パイプ３の一部とヘッダパイプ４の表面に
は単セル内で蒸発飛散したリン酸が付着する。したがっ
て、これらのパイプの表面にフッ素樹脂製のコーティン
グを施してリン酸による腐食を防止する方法が従来より
採られている。しかしながら、金属へのコーティングは
薄膜状のためピンホールや摩擦による剥がれが生じやす
く、表面に付着したリン酸がこれらの欠陥を通して浸透
し、金属製の冷却パイプ３とヘッダパイプ４の表面を腐
食する恐れがあった。
【０００６】上記のごとき金属製のパイプのリン酸によ
る腐食を防止する方法として、冷却パイプ３とヘッダパ
イプ４を同一の平板状冷却基板５に埋設して、これらの
パイプが直接リン酸に触れない構成とする方法が考えら
れる。しかしながらヘッダパイプ４は冷媒の圧損を抑え
るために流路断面積の大きなパイプが用いられるので、
本方法を採れば冷却基板５の所要厚さが厚くなり、これ
を用いて形成される燃料電池積層体、さらにはマニホー
ルド等の構造部材も大型化してしまうとの問題点があ
る。
る腐食を防止する方法として、冷却パイプ３とヘッダパ
イプ４を同一の平板状冷却基板５に埋設して、これらの
パイプが直接リン酸に触れない構成とする方法が考えら
れる。しかしながらヘッダパイプ４は冷媒の圧損を抑え
るために流路断面積の大きなパイプが用いられるので、
本方法を採れば冷却基板５の所要厚さが厚くなり、これ
を用いて形成される燃料電池積層体、さらにはマニホー
ルド等の構造部材も大型化してしまうとの問題点があ
る。
【０００７】本発明は、これらの問題点を考慮してなさ
れたもので、その目的は、燃料電池積層体を形成する冷
却板が所定の冷却性能を保持し、かつ構成する金属製パ
イプの蒸発飛散したリン酸による腐食が確実に回避さ
れ、さらには、リン酸の回収が可能なリン酸型燃料電池
を提供することにある。
れたもので、その目的は、燃料電池積層体を形成する冷
却板が所定の冷却性能を保持し、かつ構成する金属製パ
イプの蒸発飛散したリン酸による腐食が確実に回避さ
れ、さらには、リン酸の回収が可能なリン酸型燃料電池
を提供することにある。
【０００８】
【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、マトリックスにリン酸を保持
する単セルを積層し、冷却板を挿入して形成される燃料
電池積層体を用いるリン酸型燃料電池において、冷却板
を、並列に配置された複数の冷却パイプとその両端に配
置された一組のヘッダパイプを、カーボン材料からなる
冷却基板の内部に埋設して構成し、かつ冷却パイプを埋
設した部分の厚さをヘッダパイプを埋設した部分の厚さ
より薄くし、ヘッダパイプを埋設した部分を燃料電池積
層体の側面に突出させて配置することとする。
めに、本発明においては、マトリックスにリン酸を保持
する単セルを積層し、冷却板を挿入して形成される燃料
電池積層体を用いるリン酸型燃料電池において、冷却板
を、並列に配置された複数の冷却パイプとその両端に配
置された一組のヘッダパイプを、カーボン材料からなる
冷却基板の内部に埋設して構成し、かつ冷却パイプを埋
設した部分の厚さをヘッダパイプを埋設した部分の厚さ
より薄くし、ヘッダパイプを埋設した部分を燃料電池積
層体の側面に突出させて配置することとする。
【０００９】さらに、上記の冷却板の燃料電池積層体の
側面に突出して配置したヘッダパイプを埋設した部分の
冷却基板の上方に面する表面に、リン酸に対して親水性
の多孔質カーボン材からなるカーボン多孔質板を配置
し、さらにカーボン多孔質板と近接する単セル群との間
にリン酸に対して親水性のカーボン繊維を配置すること
とする。
側面に突出して配置したヘッダパイプを埋設した部分の
冷却基板の上方に面する表面に、リン酸に対して親水性
の多孔質カーボン材からなるカーボン多孔質板を配置
し、さらにカーボン多孔質板と近接する単セル群との間
にリン酸に対して親水性のカーボン繊維を配置すること
とする。
【００１０】さらにまた、単セルがリン酸補給用の多孔
質カーボン材からなるリザーバプレートをそなえてなる
ものにおいて、カーボン繊維を、近接する単セル群のリ
ザーバプレートに接続することとする。さらにまた、冷
却板の冷却パイプとヘッダパイプを埋設した冷却基板の
上面を平滑に形成することとする。
質カーボン材からなるリザーバプレートをそなえてなる
ものにおいて、カーボン繊維を、近接する単セル群のリ
ザーバプレートに接続することとする。さらにまた、冷
却板の冷却パイプとヘッダパイプを埋設した冷却基板の
上面を平滑に形成することとする。
【００１１】さらにまた、冷却板に埋設するヘッダパイ
プを角型断面を有するパイプとすることとする。
プを角型断面を有するパイプとすることとする。
【００１２】
【作用】上記のごとく、冷却板を、並列に配置された複
数の冷却パイプとその両端に配置された一組のヘッダパ
イプとを、カーボン材料からなる冷却基板の内部に埋設
して構成し、かつ冷却パイプを埋設した部分の厚さをヘ
ッダパイプを埋設した部分の厚さより薄くし、ヘッダパ
イプを埋設した部分を燃料電池積層体の側面に突出させ
て配置することとすれば、冷却パイプとヘッダパイプは
いずれも冷却基板の内部に埋設されるので、リン酸に触
れることはなく、したがってリン酸による腐食は生じな
い。また、冷却パイプを埋設した部分の厚さを薄くし、
ヘッダパイプを埋設した部分を燃料電池積層体の側面に
突出させて配置することとしたので、ヘッダパイプを埋
設しても、燃料電池積層体の積層部分の冷却板の厚さは
従来方式と同程度の厚さに保持することができるので、
燃料電池積層体の大型化をもたらすことなく所定の冷却
機能を保持することとなる。
数の冷却パイプとその両端に配置された一組のヘッダパ
イプとを、カーボン材料からなる冷却基板の内部に埋設
して構成し、かつ冷却パイプを埋設した部分の厚さをヘ
ッダパイプを埋設した部分の厚さより薄くし、ヘッダパ
イプを埋設した部分を燃料電池積層体の側面に突出させ
て配置することとすれば、冷却パイプとヘッダパイプは
いずれも冷却基板の内部に埋設されるので、リン酸に触
れることはなく、したがってリン酸による腐食は生じな
い。また、冷却パイプを埋設した部分の厚さを薄くし、
ヘッダパイプを埋設した部分を燃料電池積層体の側面に
突出させて配置することとしたので、ヘッダパイプを埋
設しても、燃料電池積層体の積層部分の冷却板の厚さは
従来方式と同程度の厚さに保持することができるので、
燃料電池積層体の大型化をもたらすことなく所定の冷却
機能を保持することとなる。
【００１３】さらに、上記の冷却板の燃料電池積層体の
側面に突出して配置したヘッダパイプを埋設した部分の
冷却基板の上方に面する表面に、リン酸に対して親水性
の多孔質カーボン材からなるカーボン多孔質板を配置
し、さらにカーボン多孔質板と近接する単セル群、とく
にリザーバプレートをそなえる単セルにおいてはリザー
バプレートとの間にリン酸に対して親水性のカーボン繊
維を配置することとすれば、単セル内で電気化学反応に
ともない蒸発飛散し、燃料電池積層体の側面より排出さ
れたリン酸は、ヘッダパイプを埋設した部分の冷却基板
により冷却され、カーボン多孔質板に凝縮、保持され
る。さらに保持されたリン酸は、カーボン繊維を通して
単セルへと回収補給されることとなる。
側面に突出して配置したヘッダパイプを埋設した部分の
冷却基板の上方に面する表面に、リン酸に対して親水性
の多孔質カーボン材からなるカーボン多孔質板を配置
し、さらにカーボン多孔質板と近接する単セル群、とく
にリザーバプレートをそなえる単セルにおいてはリザー
バプレートとの間にリン酸に対して親水性のカーボン繊
維を配置することとすれば、単セル内で電気化学反応に
ともない蒸発飛散し、燃料電池積層体の側面より排出さ
れたリン酸は、ヘッダパイプを埋設した部分の冷却基板
により冷却され、カーボン多孔質板に凝縮、保持され
る。さらに保持されたリン酸は、カーボン繊維を通して
単セルへと回収補給されることとなる。
【００１４】さらにまた、冷却板の冷却パイプとヘッダ
パイプを埋設した冷却基板の上面を平滑に形成すること
とすれば、蒸発飛散し、燃料電池積層体の側面より排出
されたリン酸が、円滑にカーボン多孔質板に導かれ、凝
縮、保持されるので、効果的に回収補給されることとな
る。さらにまた、冷却板に埋設するヘッダパイプを角型
断面を有するパイプとすれば、ヘッダパイプに溶接接続
される冷却パイプは、平らな壁面に溶接すればよいこと
となるので、溶接作業が容易となり、かつ精度のよい冷
却板が製作できることとなる。
パイプを埋設した冷却基板の上面を平滑に形成すること
とすれば、蒸発飛散し、燃料電池積層体の側面より排出
されたリン酸が、円滑にカーボン多孔質板に導かれ、凝
縮、保持されるので、効果的に回収補給されることとな
る。さらにまた、冷却板に埋設するヘッダパイプを角型
断面を有するパイプとすれば、ヘッダパイプに溶接接続
される冷却パイプは、平らな壁面に溶接すればよいこと
となるので、溶接作業が容易となり、かつ精度のよい冷
却板が製作できることとなる。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明のリン酸型燃料電池の実施例
の説明図で、（ａ）は燃料電池積層体の冷却板に埋設し
て使用される冷却パイプとヘッダパイプの基本構成を示
す斜視図、（ｂ）は燃料電池積層体の基本構成を示す要
部斜視図である。図１（ａ）に見られるごとく、ヘッダ
パイプ４Ａは角形断面のパイプで形成され、その側面に
上部表面を合わせて複数の冷却パイプ３Ａが接合されて
いる。角形断面のヘッダパイプ４Ａは、圧損を所定値以
下に抑えるように、従来と同じく冷却パイプ３Ａより大
きな流路断面積をもつものとして選定されている。ま
た、複数の冷却パイプ３Ａには従来例の冷却パイプとほ
ぼ同一寸法のパイプが用いられている。
の説明図で、（ａ）は燃料電池積層体の冷却板に埋設し
て使用される冷却パイプとヘッダパイプの基本構成を示
す斜視図、（ｂ）は燃料電池積層体の基本構成を示す要
部斜視図である。図１（ａ）に見られるごとく、ヘッダ
パイプ４Ａは角形断面のパイプで形成され、その側面に
上部表面を合わせて複数の冷却パイプ３Ａが接合されて
いる。角形断面のヘッダパイプ４Ａは、圧損を所定値以
下に抑えるように、従来と同じく冷却パイプ３Ａより大
きな流路断面積をもつものとして選定されている。ま
た、複数の冷却パイプ３Ａには従来例の冷却パイプとほ
ぼ同一寸法のパイプが用いられている。
【００１６】冷却パイプ３Ａとヘッダパイプ４Ａの接合
体を冷却基板５Ａに埋設して形成された冷却板２Ａは、
図１（ｂ）のように、複数の単セル１と交互に積層さ
れ、燃料電池積層体を形成する。冷却板２Ａは、上部表
面は平滑に形成され、かつ埋設するパイプの寸法に対応
して、冷却パイプ３Ａを収納する中央部分の厚さは従来
の冷却板とほぼ同等に薄く、ヘッダパイプ４Ａを収納す
る端部の厚さは厚く下部に突出する形状に形成されてい
る。また、ヘッダパイプ４Ａを収納する端部の厚さの厚
い部分は燃料電池積層体の側面より突出して配置されて
おり、従来の冷却板とほぼ同等の厚さの中央部分で積層
されているので、燃料電池積層体の積層方向の厚さは、
ほぼ従来の厚さ並みに抑えられている。したがって、本
構成の冷却板２Ａでは、燃料電池積層体の大型化をもた
らすことなく、従来の冷却性能が維持され、かつ冷却パ
イプ３Ａとヘッダパイプ４Ａがリン酸により腐食される
恐れが皆無である。
体を冷却基板５Ａに埋設して形成された冷却板２Ａは、
図１（ｂ）のように、複数の単セル１と交互に積層さ
れ、燃料電池積層体を形成する。冷却板２Ａは、上部表
面は平滑に形成され、かつ埋設するパイプの寸法に対応
して、冷却パイプ３Ａを収納する中央部分の厚さは従来
の冷却板とほぼ同等に薄く、ヘッダパイプ４Ａを収納す
る端部の厚さは厚く下部に突出する形状に形成されてい
る。また、ヘッダパイプ４Ａを収納する端部の厚さの厚
い部分は燃料電池積層体の側面より突出して配置されて
おり、従来の冷却板とほぼ同等の厚さの中央部分で積層
されているので、燃料電池積層体の積層方向の厚さは、
ほぼ従来の厚さ並みに抑えられている。したがって、本
構成の冷却板２Ａでは、燃料電池積層体の大型化をもた
らすことなく、従来の冷却性能が維持され、かつ冷却パ
イプ３Ａとヘッダパイプ４Ａがリン酸により腐食される
恐れが皆無である。
【００１７】さらに、本実施例では、側面より突出した
冷却板２Ａのヘッダパイプ４Ａを収納する端部の上面に
リン酸に対して親水性を有する多孔質カーボン材からな
るカーボン多孔質板７が配設されており、さらに、カー
ボン多孔質板７に一端が接続されたリン酸に対して親水
性のカーボン繊維８が、冷却板２Ａに設けられた連通孔
を通して、近接する下部の一群の単セル１の図示しない
リザーバプレートへと接続されている。したがって、約
200℃にある単セル１内で電気化学反応により蒸発飛散
したリン酸は、反応ガスとともに燃料電池積層体の側面
より排出し、 160〜170 ℃の冷却水により冷却される冷
却板２Ａの突出部分と熱交換して冷却され、凝縮し、カ
ーボン多孔質板７に保持される。さらに、カーボン多孔
質板７に保持されたリン酸は、カーボン繊維８を通して
単セル１のリザーバプレートへと送られ、回収されるこ
ととなる。図２は、所定温度で蒸発飛散したリン酸の冷
却により凝縮しトラップされる割合を示した特性図であ
る。図中にＡで示した特性曲線に見られるように、 200
℃で単セル１より蒸発飛散したリン酸が、170 ℃の冷却
板２Ａの突出部分と十分に熱交換して冷却されると、ほ
ぼ 90 ％のリン酸が凝縮されることとなる。なお、本数
値は、熱交換が完全に行われた理想条件の時の値であ
り、実際の燃料電池積層体では、この値を得ることは困
難であるが、反応ガスの排出部に低温の冷却板２Ａの突
出部分を設けることにより、効果的にリン酸が凝縮され
ることが理解される。本実施例のリン酸型燃料電池は、
このように効果的にリン酸が凝縮され、カーボン多孔質
板７とカーボン繊維８を通して単セル１へ回収されるの
で、長期にわたりリン酸を補給することなく安定して運
転できることとなる。
冷却板２Ａのヘッダパイプ４Ａを収納する端部の上面に
リン酸に対して親水性を有する多孔質カーボン材からな
るカーボン多孔質板７が配設されており、さらに、カー
ボン多孔質板７に一端が接続されたリン酸に対して親水
性のカーボン繊維８が、冷却板２Ａに設けられた連通孔
を通して、近接する下部の一群の単セル１の図示しない
リザーバプレートへと接続されている。したがって、約
200℃にある単セル１内で電気化学反応により蒸発飛散
したリン酸は、反応ガスとともに燃料電池積層体の側面
より排出し、 160〜170 ℃の冷却水により冷却される冷
却板２Ａの突出部分と熱交換して冷却され、凝縮し、カ
ーボン多孔質板７に保持される。さらに、カーボン多孔
質板７に保持されたリン酸は、カーボン繊維８を通して
単セル１のリザーバプレートへと送られ、回収されるこ
ととなる。図２は、所定温度で蒸発飛散したリン酸の冷
却により凝縮しトラップされる割合を示した特性図であ
る。図中にＡで示した特性曲線に見られるように、 200
℃で単セル１より蒸発飛散したリン酸が、170 ℃の冷却
板２Ａの突出部分と十分に熱交換して冷却されると、ほ
ぼ 90 ％のリン酸が凝縮されることとなる。なお、本数
値は、熱交換が完全に行われた理想条件の時の値であ
り、実際の燃料電池積層体では、この値を得ることは困
難であるが、反応ガスの排出部に低温の冷却板２Ａの突
出部分を設けることにより、効果的にリン酸が凝縮され
ることが理解される。本実施例のリン酸型燃料電池は、
このように効果的にリン酸が凝縮され、カーボン多孔質
板７とカーボン繊維８を通して単セル１へ回収されるの
で、長期にわたりリン酸を補給することなく安定して運
転できることとなる。
【００１８】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、マトリ
ックスにリン酸を保持する単セルを積層し、冷却板を挿
入して形成される燃料電池積層体を用いるリン酸型燃料
電池において、冷却板を、並列に配置された複数の冷却
パイプとその両端に配置された一組のヘッダパイプと
を、カーボン材料からなる冷却基板の内部に埋設して構
成し、かつ冷却パイプを埋設した部分の厚さをヘッダパ
イプを埋設した部分の厚さより薄くし、ヘッダパイプを
埋設した部分を燃料電池積層体の側面に突出させて配置
することとしたので、燃料電池積層体を形成する冷却板
が所定の冷却性能を保持し、かつ冷却板を構成する金属
製パイプの蒸発飛散したリン酸による腐食が確実に回避
されるリン酸型燃料電池が得られることとなった。
ックスにリン酸を保持する単セルを積層し、冷却板を挿
入して形成される燃料電池積層体を用いるリン酸型燃料
電池において、冷却板を、並列に配置された複数の冷却
パイプとその両端に配置された一組のヘッダパイプと
を、カーボン材料からなる冷却基板の内部に埋設して構
成し、かつ冷却パイプを埋設した部分の厚さをヘッダパ
イプを埋設した部分の厚さより薄くし、ヘッダパイプを
埋設した部分を燃料電池積層体の側面に突出させて配置
することとしたので、燃料電池積層体を形成する冷却板
が所定の冷却性能を保持し、かつ冷却板を構成する金属
製パイプの蒸発飛散したリン酸による腐食が確実に回避
されるリン酸型燃料電池が得られることとなった。
【００１９】さらに、上記の冷却板の燃料電池積層体の
側面に突出して配置したヘッダパイプを埋設した部分の
冷却基板の上方に面する表面に、リン酸に対して親水性
の多孔質カーボン材からなるカーボン多孔質板を配置
し、さらにカーボン多孔質板と近接する単セル群との間
にリン酸に対して親水性のカーボン繊維を配置すること
とすれば、燃料電池積層体を形成する冷却板が所定の冷
却性能を保持し、かつ構成する金属製パイプの蒸発飛散
したリン酸による腐食が確実に回避され、さらにリン酸
の回収が可能なリン酸型燃料電池を得られることとな
る。
側面に突出して配置したヘッダパイプを埋設した部分の
冷却基板の上方に面する表面に、リン酸に対して親水性
の多孔質カーボン材からなるカーボン多孔質板を配置
し、さらにカーボン多孔質板と近接する単セル群との間
にリン酸に対して親水性のカーボン繊維を配置すること
とすれば、燃料電池積層体を形成する冷却板が所定の冷
却性能を保持し、かつ構成する金属製パイプの蒸発飛散
したリン酸による腐食が確実に回避され、さらにリン酸
の回収が可能なリン酸型燃料電池を得られることとな
る。
【００２０】さらにまた、単セルがリン酸補給用の多孔
質カーボン材からなるリザーバプレートをそなえてなる
ものにおいて、カーボン繊維を、近接する単セル群のリ
ザーバプレートに接続することとすれば、リン酸の回収
がより効果的に行えるリン酸型燃料電池となる。さらに
また、冷却板の冷却パイプとヘッダパイプを埋設した冷
却基板の上面を平滑に形成することとすれば、凝縮した
リン酸が冷却基板上に滞ることなく多孔質カーボン材へ
保持されるので、リン酸の回収がより効果的に行えるリ
ン酸型燃料電池となる。
質カーボン材からなるリザーバプレートをそなえてなる
ものにおいて、カーボン繊維を、近接する単セル群のリ
ザーバプレートに接続することとすれば、リン酸の回収
がより効果的に行えるリン酸型燃料電池となる。さらに
また、冷却板の冷却パイプとヘッダパイプを埋設した冷
却基板の上面を平滑に形成することとすれば、凝縮した
リン酸が冷却基板上に滞ることなく多孔質カーボン材へ
保持されるので、リン酸の回収がより効果的に行えるリ
ン酸型燃料電池となる。
【００２１】さらにまた、冷却板に埋設するヘッダパイ
プを角型断面を有するパイプで形成することとすれば、
製作が容易で、精度のよいリン酸型燃料電池となる。
プを角型断面を有するパイプで形成することとすれば、
製作が容易で、精度のよいリン酸型燃料電池となる。
【図１】本発明のリン酸型燃料電池の実施例の説明図
で、（ａ）は燃料電池積層体の冷却板に埋設して使用さ
れる冷却パイプとヘッダパイプの基本構成を示す斜視
図、（ｂ）は燃料電池積層体の基本構成を示す要部斜視
図
で、（ａ）は燃料電池積層体の冷却板に埋設して使用さ
れる冷却パイプとヘッダパイプの基本構成を示す斜視
図、（ｂ）は燃料電池積層体の基本構成を示す要部斜視
図
【図２】蒸発飛散したリン酸の冷却により凝縮しトラッ
プされる割合を示す特性図
プされる割合を示す特性図
【図３】従来のリン酸型燃料電池の燃料電池積層体の基
本構成を示す分解斜視図
本構成を示す分解斜視図
【符号の説明】１ 単セル２ ，２Ａ 冷却板 ３，３Ａ 冷却パイプ ４，４Ａ ヘッダパイプ ５，５Ａ 冷却基板 ６ セパレータ ７ カーボン多孔質板 ８ カーボン繊維 １１ マトリックス １２ 燃料極触媒層 １３ 空気極触媒層 １４ 燃料極基材 １５ 空気極基材 １６ リザーバプレート
Claims (5)
- 【請求項１】マトリックスにリン酸を保持する単セルを
積層し、冷却板を挿入して形成される燃料電池積層体を
用いるリン酸型燃料電池において、冷却板が、並列に配
置された複数の冷却パイプとその両端に配置された一組
のヘッダパイプを、カーボン材料からなる冷却基板の内
部に埋設してなり、かつ冷却パイプを埋設した部分の厚
さがヘッダパイプを埋設した部分の厚さより薄く形成さ
れ、ヘッダパイプを埋設した部分が燃料電池積層体の側
面に突出して配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記載のリン酸型燃料電池におい
て、燃料電池積層体の側面に突出して配された前記冷却
板のヘッダパイプを埋設した部分の冷却基板の上方に面
する表面に、リン酸に対して親水性の多孔質カーボン材
からなるカーボン多孔質板が配され、さらにカーボン多
孔質板と近接する単セル群との間にリン酸に対して親水
性のカーボン繊維が配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】単セルがリン酸補給用の多孔質カーボン材
からなるリザーバプレートを備えてなる請求項２記載の
リン酸型燃料電池において、前記カーボン繊維の近接す
る単セル群との接続位置が、リザーバプレートの側面で
あることを特徴とするリン酸型燃料電池。 - 【請求項４】請求項１、２または３記載のリン酸型燃料
電池において、前記冷却板の冷却パイプとヘッダパイプ
を埋設した冷却基板の上面が平滑に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５】請求項１、２、３または４記載のリン酸型
燃料電池において、前記冷却板のヘッダパイプが角型断
面を有す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 |
|---|---|---|---|
| JP7191387A JPH0945345A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | リン酸型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7191387A JPH0945345A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | リン酸型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945345A true JPH0945345A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16273760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7191387A Pending JPH0945345A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | リン酸型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0945345A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN107528020A (zh) * | 2016-06-17 | 2017-12-29 | Sk新技术株式会社 | 二次电池组 |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP7191387A patent/JPH0945345A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN107528020A (zh) * | 2016-06-17 | 2017-12-29 | Sk新技术株式会社 | 二次电池组 |
| CN107528020B (zh) * | 2016-06-17 | 2024-03-29 | Sk新能源株式会社 | 二次电池组 |
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