JPS59217954A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS59217954A JPS59217954A JP58090725A JP9072583A JPS59217954A JP S59217954 A JPS59217954 A JP S59217954A JP 58090725 A JP58090725 A JP 58090725A JP 9072583 A JP9072583 A JP 9072583A JP S59217954 A JPS59217954 A JP S59217954A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooler
- manifold
- cooling medium
- fuel cell
- fuel
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
- H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
-
- 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
- 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池に係り、特に燃料極と酸化極との間に
電解質を保有するマトリックスを配置してなる単位セル
の複数個毎に冷却器を挿入積層した燃料電池に関する。
電解質を保有するマトリックスを配置してなる単位セル
の複数個毎に冷却器を挿入積層した燃料電池に関する。
燃料電池の電池本体は、第１図に示すように、酸化ガス
である酸素を含んだ空気の流通溝１が設けられた陰極３
と水素を主体とした燃料ガスの流通溝２が饅けられた陽
極４およびこれら両極間に配置する電解質５から成る単
位セルをセパレータ６を介して複数個積層したものであ
る。このような燃料電池本体では大容量化が計られるが
、発熱密度が高くなるので、′電池冷却が必要となる。
である酸素を含んだ空気の流通溝１が設けられた陰極３
と水素を主体とした燃料ガスの流通溝２が饅けられた陽
極４およびこれら両極間に配置する電解質５から成る単
位セルをセパレータ６を介して複数個積層したものであ
る。このような燃料電池本体では大容量化が計られるが
、発熱密度が高くなるので、′電池冷却が必要となる。
このため積層単位セルの数セルに１個の割合で冷却器７
を挿入し冷却を計シ、これらの積崩体の側面側にガス供
給用マニホールド８を設けた構造となっている。
を挿入し冷却を計シ、これらの積崩体の側面側にガス供
給用マニホールド８を設けた構造となっている。
この冷却器７の機能としては、（１）熱を効率良く外部
に放出すること、（２）冷却器７の両側に積層された単
位セル間を電気的に接続し、かつ冷却媒体とは絶縁する
こと、（３）冷却器のマニホールド８に当る面はシール
性を保持する構造であることの３つの条件が要求されて
いる。
に放出すること、（２）冷却器７の両側に積層された単
位セル間を電気的に接続し、かつ冷却媒体とは絶縁する
こと、（３）冷却器のマニホールド８に当る面はシール
性を保持する構造であることの３つの条件が要求されて
いる。
上記（３）に要求される機能に関し、冷却器７を金属を
用いて製作した場合に、第２図に示すようにセル９やセ
パレータ６の構成材料である炭素系材料よシも冷却器７
の材料の方が熱膨張係数が大きいため、マニホールド８
のシール部と電池間に隙間１０が発生する。この結果、
この隙間１０からガスが漏れる問題があるため金属製冷
却器の使用が実質的に不ｕＪ能であった。一方、冷却器
７の構成材料とセル９やセパレータ６の構成材料との熱
膨張係数を近似させるために、冷却器７を黒鉛で製作す
る方法も試みられているが、黒鉛板に多数の冷却媒体の
流通路を形成する場合、加工性が悪く、又このような流
通路を形成した黒鉛板同志を接着させてもその接着強度
は冷却媒体の運転圧力に比して信頼性が低い。
用いて製作した場合に、第２図に示すようにセル９やセ
パレータ６の構成材料である炭素系材料よシも冷却器７
の材料の方が熱膨張係数が大きいため、マニホールド８
のシール部と電池間に隙間１０が発生する。この結果、
この隙間１０からガスが漏れる問題があるため金属製冷
却器の使用が実質的に不ｕＪ能であった。一方、冷却器
７の構成材料とセル９やセパレータ６の構成材料との熱
膨張係数を近似させるために、冷却器７を黒鉛で製作す
る方法も試みられているが、黒鉛板に多数の冷却媒体の
流通路を形成する場合、加工性が悪く、又このような流
通路を形成した黒鉛板同志を接着させてもその接着強度
は冷却媒体の運転圧力に比して信頼性が低い。
また、従来は、第３図に示すように、冷却器を銅製冷却
管１２と黒鉛成型材の冷却管保持材１３を組合せた構造
によって、冷却器とセルやセパレータとの熱膨張の差が
シール部９に影響しないようにし、さらに冷却管１２の
外表面にフッ素化合物樹脂を塗布し冷却媒体と絶縁する
だめの絶縁層を形成している。
管１２と黒鉛成型材の冷却管保持材１３を組合せた構造
によって、冷却器とセルやセパレータとの熱膨張の差が
シール部９に影響しないようにし、さらに冷却管１２の
外表面にフッ素化合物樹脂を塗布し冷却媒体と絶縁する
だめの絶縁層を形成している。
しかしながらこのような構成の冷却器では、冷却管１２
の溶接加工性から鋼管本数に限界があり、冷却保持材１
３の切削加工も多く、加工部で難点が多い。
の溶接加工性から鋼管本数に限界があり、冷却保持材１
３の切削加工も多く、加工部で難点が多い。
本発明の目的は、マニホールドのシール部と電池本体と
の間に隙間を発生させることなく、シかも冷却媒体との
絶縁性を図シ加工面が容易で効率よく電池セルを冷却で
きる燃料電池を提供することにある。
の間に隙間を発生させることなく、シかも冷却媒体との
絶縁性を図シ加工面が容易で効率よく電池セルを冷却で
きる燃料電池を提供することにある。
本発明は２枚の金属平板の少なくとも１枚以上の面に溝
を形成し、これらの金属平板を接合して内部に冷却媒体
通路を形成し、これらの金属平板の外周面および冷却媒
体通路面の少なくとも片面を絶縁した冷却器を単位セル
複数個毎に挿入し、冷却器の少なくともマニホールドと
接する部分に気密性を有する弾性体を介在させるように
したものである。
を形成し、これらの金属平板を接合して内部に冷却媒体
通路を形成し、これらの金属平板の外周面および冷却媒
体通路面の少なくとも片面を絶縁した冷却器を単位セル
複数個毎に挿入し、冷却器の少なくともマニホールドと
接する部分に気密性を有する弾性体を介在させるように
したものである。
以下、本発明の実施例を添付図面によって説明する。
本発明における冷却器本体１５は、第４図（ａ）に示す
ように、金属板１４の片面に、冷却媒体の流路を形成す
るために、エツチングや切削加工によシ凹部を形成した
金属板１４と、平板状の金属板１４Ａとを金属板１４の
凹部形成面側を内側にして、拡散接合や接着材で接着し
て形成される。また冷却器本体は凹部を形成した金属板
同志を接合してもよい。
ように、金属板１４の片面に、冷却媒体の流路を形成す
るために、エツチングや切削加工によシ凹部を形成した
金属板１４と、平板状の金属板１４Ａとを金属板１４の
凹部形成面側を内側にして、拡散接合や接着材で接着し
て形成される。また冷却器本体は凹部を形成した金属板
同志を接合してもよい。
本発明において、金属板は、銅、ステンレス。
鉄、ニッケルなどの金属又は金属合金が用いられる。
さらに冷却器本体として、第４図（ｂ）に示すように平
板金属板１４Ａの２枚の間に、溝形成部を抜いた金属板
１４Ｂをはさみ同様な接着をしても同じ機構を有した冷
却器本体１５をつくることができる。このようにして製
作される冷却器本体１５の外表面又は、冷却媒体通路面
に金＃Ｓ酸化物や窒化物、ホウ化物のように金属表面に
他の成分を反応させて絶縁層を形成するか、フッ素系樹
脂等を塗布焼付処理をすることによシ、絶縁層を形成す
る。この冷却器本体１５の側面であって第５図（ａ）の
ようにマニホールド８が接する部分に炭素成型物や金属
製のシール片１７を少なくとも１ｍｍ以上の距離をおい
て配し、冷却器本体１５及びシール片１７の熱膨張とセ
ル９の熱膨張との差分を吸収可能とする。ここで、この
間隙を空間のまま放置すると、マニホールド８から燃料
ガス、酸化ガスが混合し、効率の低下や爆発の危険性が
発生するため、フッ素系ゴムやフッ素系ゴムの独立気孔
からなる発泡体を用いて弾力性を保持したクッション材
１６でシールしたものである。
板金属板１４Ａの２枚の間に、溝形成部を抜いた金属板
１４Ｂをはさみ同様な接着をしても同じ機構を有した冷
却器本体１５をつくることができる。このようにして製
作される冷却器本体１５の外表面又は、冷却媒体通路面
に金＃Ｓ酸化物や窒化物、ホウ化物のように金属表面に
他の成分を反応させて絶縁層を形成するか、フッ素系樹
脂等を塗布焼付処理をすることによシ、絶縁層を形成す
る。この冷却器本体１５の側面であって第５図（ａ）の
ようにマニホールド８が接する部分に炭素成型物や金属
製のシール片１７を少なくとも１ｍｍ以上の距離をおい
て配し、冷却器本体１５及びシール片１７の熱膨張とセ
ル９の熱膨張との差分を吸収可能とする。ここで、この
間隙を空間のまま放置すると、マニホールド８から燃料
ガス、酸化ガスが混合し、効率の低下や爆発の危険性が
発生するため、フッ素系ゴムやフッ素系ゴムの独立気孔
からなる発泡体を用いて弾力性を保持したクッション材
１６でシールしたものである。
この構造において、冷却器の両側のセル９け、シール片
１７や冷却器本体１５の外表面を絶縁しない場合は、冷
却器本体１５を介して、電気的に接続される。
１７や冷却器本体１５の外表面を絶縁しない場合は、冷
却器本体１５を介して、電気的に接続される。
第５図（ａ）Ｉ／（−おいて、シール片１７はマニホー
ルド８が接する部分にイ目当する冷却器本体１５の四隅
に設けているが、第５図（ｂ）に示すように冷却器本体
１５の１１１１１面と間隙をもってシール片１７Ａを設
けることもできる。この場合、冷却器本体１５とシール
片１７Ａとの面の間隙はクッション材でシールされる。
ルド８が接する部分にイ目当する冷却器本体１５の四隅
に設けているが、第５図（ｂ）に示すように冷却器本体
１５の１１１１１面と間隙をもってシール片１７Ａを設
けることもできる。この場合、冷却器本体１５とシール
片１７Ａとの面の間隙はクッション材でシールされる。
また第５図（Ｃ）において、平板状炭素成形品１８の片
面にシール片１７を一体成形又は接着によって形成し、
このシール片１７の間に冷却器本体１５が介在している
。さらに第５図（ｄ）において、平板状炭素成形品１８
両面にシール片１７を一体成形又は接着によって形成し
、このシール片の間に冷却器本体１５が介在している。
面にシール片１７を一体成形又は接着によって形成し、
このシール片１７の間に冷却器本体１５が介在している
。さらに第５図（ｄ）において、平板状炭素成形品１８
両面にシール片１７を一体成形又は接着によって形成し
、このシール片の間に冷却器本体１５が介在している。
第５図（ｄ）に示す実施例では、セル９に対する接触す
る面積が増大するので電気伝導度が大きくなる効果があ
る。
る面積が増大するので電気伝導度が大きくなる効果があ
る。
本発明によれば、マニホールドと電池との間を隙間の発
生を防止でき、しかも冷却媒体との絶碌性を図シうるの
で高出力の電池と提供でき、かつ冷却器自体の加工も容
易である。
生を防止でき、しかも冷却媒体との絶碌性を図シうるの
で高出力の電池と提供でき、かつ冷却器自体の加工も容
易である。
第１図は燃料電池構成部品を示す概念囚、第２図は電池
とマニホールドが接する部分の断面図、第３図は従来の
冷却器を示す斜睨図、第４図（ａ）。
とマニホールドが接する部分の断面図、第３図は従来の
冷却器を示す斜睨図、第４図（ａ）。
（ｂ）はそれぞれ本発明における冷却器本体のｌｉ’ｉ
成図第成因第５図は本発明における冷却器の一例を・示
す斜視図、第５図（ｂ）は本発明における冷却器の他の
列を示す斜視図、第５図（Ｃ）（ｄ）はそれぞれ本発明
における冷却器の更に他の例を示す断面図である。
成図第成因第５図は本発明における冷却器の一例を・示
す斜視図、第５図（ｂ）は本発明における冷却器の他の
列を示す斜視図、第５図（Ｃ）（ｄ）はそれぞれ本発明
における冷却器の更に他の例を示す断面図である。
１４．１４Ａ、１４Ｂ・・・金属板、工５・・・冷却器
本体、１６・・・クッション材、１ ’ｉ川用−ル片。
本体、１６・・・クッション材、１ ’ｉ川用−ル片。
〜代理人 弁理士 高橋明夫、 ッ、′
蔓 ｌ （社）
＄ ２ 閉
第 ３ 日
／２
（
第 ４ 目
（０−）
第 ５ 日
（０−）
（６）
Claims (1)
- １、ガス流路を有する燃料極と酸化極との間に電解質を
保有するマトリックスを配置してなる単位セルの複数個
毎に冷却器を挿入積層した電池本体の側面にマニホール
ドを配設した燃料電池において、前記冷却器を少なくと
も片面に溝部を設けた少なくとも２枚の金属平板を前記
溝部を合せるように接合し、この溝部を冷却媒体通路と
するとともに前記金属平板の外表面又は前記冷却媒体通
路面の少なくとも一方に絶縁層を設け、かつ冷却器の少
なくともマニホールドと接する部分に気密性を有する弾
性体を設けたことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58090725A JPS59217954A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58090725A JPS59217954A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59217954A true JPS59217954A (ja) | 1984-12-08 |
Family
ID=14006528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58090725A Pending JPS59217954A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59217954A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489149A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | Manufacture of cooling plate for molten carbonate fuel cell |
| JPH01246766A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-02 | Toshiba Corp | 燃料電池用冷却板 |
| EP1160904A3 (en) * | 2000-05-24 | 2005-08-03 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack with cooling cells |
| US7572537B2 (en) | 1997-12-18 | 2009-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator for the same |
-
1983
- 1983-05-25 JP JP58090725A patent/JPS59217954A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489149A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | Manufacture of cooling plate for molten carbonate fuel cell |
| JPH01246766A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-02 | Toshiba Corp | 燃料電池用冷却板 |
| US7572537B2 (en) | 1997-12-18 | 2009-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and separator for the same |
| EP1160904A3 (en) * | 2000-05-24 | 2005-08-03 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack with cooling cells |
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