JPS6035467A - 燃料電池の反応ガス給排用マニホ−ルド - Google Patents
燃料電池の反応ガス給排用マニホ−ルドInfo
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- JPS6035467A JPS6035467A JP58143422A JP14342283A JPS6035467A JP S6035467 A JPS6035467 A JP S6035467A JP 58143422 A JP58143422 A JP 58143422A JP 14342283 A JP14342283 A JP 14342283A JP S6035467 A JPS6035467 A JP S6035467A
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- JP
- Japan
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- manifold
- gas
- duct
- inert gas
- fuel
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- 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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は燃料電池の電池本体へ燃料および空気の反応
ガスを供給するだめの反応ガス給排用マニホールドに関
する。
ガスを供給するだめの反応ガス給排用マニホールドに関
する。
この種のマニホールドは電池本体の周側面へ密着して取
付けられ、このマニホールドを通じて燃料および空気を
別々に電池本体の各単電池へ供給するものであシ、燃料
と空気の直接混触を避けるために高いシール性が保持で
きること、およびシール面から万一反応ガスが漏出して
も、安全面からこの漏洩した燃料、空気が電池本体の格
納容器内で互に混触し合わないようにすることが強く望
まれる。
付けられ、このマニホールドを通じて燃料および空気を
別々に電池本体の各単電池へ供給するものであシ、燃料
と空気の直接混触を避けるために高いシール性が保持で
きること、およびシール面から万一反応ガスが漏出して
も、安全面からこの漏洩した燃料、空気が電池本体の格
納容器内で互に混触し合わないようにすることが強く望
まれる。
まず第１図に燃料電池の原理栴成を示す。図において、
１は単電池を示し、周知のように単電池は電解質２を挾
んでその両側に燃料電極３と空気霜極４を重ね合わせて
構成されておシ、とれら′１１Ｌ極へ一方からは燃料ガ
ス（一般には水素ガスが使われる）を、他方からは酸化
ガス（一般に９気が使われる）を供給して両電極よシ直
接電気エネルギーを取シ出す。なお符号５，６は燃料お
よび空気の反応ガスを燃料電極３および空気電極４へ供
給するだめの反応ガス通路を示す。
１は単電池を示し、周知のように単電池は電解質２を挾
んでその両側に燃料電極３と空気霜極４を重ね合わせて
構成されておシ、とれら′１１Ｌ極へ一方からは燃料ガ
ス（一般には水素ガスが使われる）を、他方からは酸化
ガス（一般に９気が使われる）を供給して両電極よシ直
接電気エネルギーを取シ出す。なお符号５，６は燃料お
よび空気の反応ガスを燃料電極３および空気電極４へ供
給するだめの反応ガス通路を示す。
ところで、上記単電池１個で得られる出力はＩＶ以下で
あシ、実用電源として所要の出力を得るには、単電池を
必要数だけ積層して電池本体を構成しており、またこの
電池本体へ反応ガスを供給するために、この発明の対象
と々る反応ガス給排用マニホールドが用いられる。
あシ、実用電源として所要の出力を得るには、単電池を
必要数だけ積層して電池本体を構成しており、またこの
電池本体へ反応ガスを供給するために、この発明の対象
と々る反応ガス給排用マニホールドが用いられる。
次に前記の電池本体とマニホールドとを組合わせた従来
における燃料電池の構造を第２図ないし第４図に示す。
における燃料電池の構造を第２図ないし第４図に示す。
図において、電池本体７け第４図に示すように、単電池
１とリプ付セパレート板８とを交互に重ね合わせた積層
体としてなり、セパレート板８の端面に開口する反応ガ
ス供給溝８ａを通じて決起のマニホールド側よシ単電池
１へ反応ガスが供給される。このために電池本体７の周
側面にはマニホールド９が取付けられ、このマニホール
ドを通じて図示のように電池本体７へ燃料。
１とリプ付セパレート板８とを交互に重ね合わせた積層
体としてなり、セパレート板８の端面に開口する反応ガ
ス供給溝８ａを通じて決起のマニホールド側よシ単電池
１へ反応ガスが供給される。このために電池本体７の周
側面にはマニホールド９が取付けられ、このマニホール
ドを通じて図示のように電池本体７へ燃料。
空気の供給を行っている。さらに前記の電池本体７とマ
ニホールド９との組立体は符号１０で示す格納容器に収
納され、この容器内部を例えば窒素ガス（Ｎ２）の不活
性ガス雰囲気に保持している。ここで燃料、空気の反応
ガスの漏れを防止するために、各マニホールド９は第４
図に示すように、その周縁フランジ部９ａに０リングと
してのゴム系のシール部材１１が装着され、このシール
部材１１に対向して電池本体側に貼着された電気的絶縁
性のシートシール材１２に密接してシールを行っている
。
ニホールド９との組立体は符号１０で示す格納容器に収
納され、この容器内部を例えば窒素ガス（Ｎ２）の不活
性ガス雰囲気に保持している。ここで燃料、空気の反応
ガスの漏れを防止するために、各マニホールド９は第４
図に示すように、その周縁フランジ部９ａに０リングと
してのゴム系のシール部材１１が装着され、このシール
部材１１に対向して電池本体側に貼着された電気的絶縁
性のシートシール材１２に密接してシールを行っている
。
しかして、上記したマニホールド９のシール構造では、
シール部材１１によるシール性が電池の起動、停止に伴
うヒートサイクル、あるいは運転中の急激な負荷変動に
伴う反応ガスの圧力変化等によってシール性が低下する
。すなわち燃料電池は動作温度が２００℃付近にまで上
昇し、かつこれにヒートサイクルが加わることによりシ
ール材料が劣化し易すく、またカーボン系材料で構成さ
れている電池本体７と金属製のマニホールド９との熱膨
張差によるずれ、さらには負荷変動に伴うマニホールド
内の反応ガス圧力の急変が加わって多少なシとも反応ガ
スの漏出は避けられ々い。このために前述した格納容器
１０内の不活性ガス圧力を反応ガス圧力よシ高く制御し
て、反応ガスがマニホールド９の外部への漏れを防ぐ手
段が従来よシ採用されている。しかしこの方式では、シ
ール性が低下すると不活性ガスがマニホールド内へ漏れ
て反応ガス系へ混入するために、この結果反応ガスの分
圧が減少し、出力電圧の低下を招く不具合がある。逆に
不活性ガス圧力が反応ガス圧力より低いと、マニホール
ド９から漏出した燃料。
シール部材１１によるシール性が電池の起動、停止に伴
うヒートサイクル、あるいは運転中の急激な負荷変動に
伴う反応ガスの圧力変化等によってシール性が低下する
。すなわち燃料電池は動作温度が２００℃付近にまで上
昇し、かつこれにヒートサイクルが加わることによりシ
ール材料が劣化し易すく、またカーボン系材料で構成さ
れている電池本体７と金属製のマニホールド９との熱膨
張差によるずれ、さらには負荷変動に伴うマニホールド
内の反応ガス圧力の急変が加わって多少なシとも反応ガ
スの漏出は避けられ々い。このために前述した格納容器
１０内の不活性ガス圧力を反応ガス圧力よシ高く制御し
て、反応ガスがマニホールド９の外部への漏れを防ぐ手
段が従来よシ採用されている。しかしこの方式では、シ
ール性が低下すると不活性ガスがマニホールド内へ漏れ
て反応ガス系へ混入するために、この結果反応ガスの分
圧が減少し、出力電圧の低下を招く不具合がある。逆に
不活性ガス圧力が反応ガス圧力より低いと、マニホール
ド９から漏出した燃料。
空気が格納容器１０の中で直接混触して直接反応する危
険がある。
険がある。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、従
来の欠点を除去し、シール部材の劣化を防ぎ、かつ不活
性ガスがマニホールド内へ混入することがないようにし
つつ、万一シール部を通じてマニホールド内の反応ガス
の漏れが生じても、直ちにこの漏れ反応ガスを系外へ排
出し、燃料と空気が混触して直接反応を引き起すおそれ
のない、信頼性の高いマニホールドを提供することを目
的とする。
来の欠点を除去し、シール部材の劣化を防ぎ、かつ不活
性ガスがマニホールド内へ混入することがないようにし
つつ、万一シール部を通じてマニホールド内の反応ガス
の漏れが生じても、直ちにこの漏れ反応ガスを系外へ排
出し、燃料と空気が混触して直接反応を引き起すおそれ
のない、信頼性の高いマニホールドを提供することを目
的とする。
上記目的を達成するために、この発明は燃料および空気
用の各マニホールドごとに、マニホールドの周縁フラン
ジ部に内外２条のシール部材を装着するとともに、前記
内外２条のシール部材の中間にフランジ面へ向けて開放
する不活性ガス通流ダクトを形成し、かつこのダクトを
通じて外部の不活性ガスラインよシ内外２条のシール部
材に挾まれた空隙ヘマニホールド内の反応ガス圧力に対
して負圧に減圧された不活性ガスを通流させることによ
り、このガス流でシール部材およびその周辺を冷却して
シール部拐の高温による劣化並びに熱膨張によるずれを
防止しつつ、一方ではシール部を通してマニホールド内
から洩れた反応ガスを前記不活性ガス流と一緒に糸外へ
排除し、マニホールドから漏えいした燃料と空気との混
触による直接反応を防止しようとするものである。
用の各マニホールドごとに、マニホールドの周縁フラン
ジ部に内外２条のシール部材を装着するとともに、前記
内外２条のシール部材の中間にフランジ面へ向けて開放
する不活性ガス通流ダクトを形成し、かつこのダクトを
通じて外部の不活性ガスラインよシ内外２条のシール部
材に挾まれた空隙ヘマニホールド内の反応ガス圧力に対
して負圧に減圧された不活性ガスを通流させることによ
り、このガス流でシール部材およびその周辺を冷却して
シール部拐の高温による劣化並びに熱膨張によるずれを
防止しつつ、一方ではシール部を通してマニホールド内
から洩れた反応ガスを前記不活性ガス流と一緒に糸外へ
排除し、マニホールドから漏えいした燃料と空気との混
触による直接反応を防止しようとするものである。
第５図ないし第７図はこの発明の実施例を示すものであ
シ、第５図は電池の概略平面図、笛６図。
シ、第５図は電池の概略平面図、笛６図。
泥７図はそれぞれシール部の拡大断面斜視図および拡大
断面平面図である。この発明により各マニホールド９ご
とに、その周縁フランジ部９ａには第６図、第７図に詳
細構造を示すように、周縁に沿って相手側の電池本体７
へ密接する内外２条のシール部材１１と１３が装着され
ている。さらに前記シール部材１１と１３の中間にはフ
ランジ面へ開放した不活性ガス通流ダクト１４が形成さ
れている。このダクト１４は互に連通し合う給気ダクト
１４ａと吸引ダクト１４ｂとからなシ、かつダクト１４
ａ、 １４ｂはそれぞれ第５図に示した給気配管１５ａ
、吸引配管１５ｂを介して格納容器外配置の不活性ガス
ライン１６に配管接続されている。この不活性ガスライ
ン１６は、例えばプロア１７．ガス冷却器１８を介挿し
た循環回路として構成されておシ、一方では圧力調整器
１９を介して窒素Ｈ２の不活性ガス源２０に接続し、循
環系内に所定圧の不活性ガスを供給するようにしている
。またガスライン１６には大気中に開放した放出弁２１
が接続されている。なお上記の不活性ガスライン１６は
各マニホールド９ごとにそれぞれ付属して設けである。
断面平面図である。この発明により各マニホールド９ご
とに、その周縁フランジ部９ａには第６図、第７図に詳
細構造を示すように、周縁に沿って相手側の電池本体７
へ密接する内外２条のシール部材１１と１３が装着され
ている。さらに前記シール部材１１と１３の中間にはフ
ランジ面へ開放した不活性ガス通流ダクト１４が形成さ
れている。このダクト１４は互に連通し合う給気ダクト
１４ａと吸引ダクト１４ｂとからなシ、かつダクト１４
ａ、 １４ｂはそれぞれ第５図に示した給気配管１５ａ
、吸引配管１５ｂを介して格納容器外配置の不活性ガス
ライン１６に配管接続されている。この不活性ガスライ
ン１６は、例えばプロア１７．ガス冷却器１８を介挿し
た循環回路として構成されておシ、一方では圧力調整器
１９を介して窒素Ｈ２の不活性ガス源２０に接続し、循
環系内に所定圧の不活性ガスを供給するようにしている
。またガスライン１６には大気中に開放した放出弁２１
が接続されている。なお上記の不活性ガスライン１６は
各マニホールド９ごとにそれぞれ付属して設けである。
上記の構成において、まず格納容器ｌｏ内の不活性ガス
圧はマニホールド９内の反応ガス圧とｔ丘ぼ等しく制御
されておシ、これに対してマニホールド９のフランジ部
９ａに形成された不活性ガス通流ダクト１４を流れるガ
ス圧は周囲の圧力、っまシ前記したマニホールド９内の
反応ガス圧よシは若干低く調整されている。このような
圧力条件の下で、燃料電池の運転時に外部の不活性ガス
ライン１６よシ給気配管１５ａ、吸引配管１５ｂを介し
て不活性ガス通流ダクト１４へ不活性ガスを循環送流す
ることによシ、マずガス冷却効果によってシール部材１
１．１３の材料劣化を防ぐとともに、マニホールド９の
シール部と電池本体７との間の熱膨張差を軽減してシー
ル部材のずれ発生を抑制し、これによシシール性の低下
防止が図れる０さらに負荷変動に伴うマニホールド内の
反応ガス圧急変等により、万一シール部材１１を通して
反応ガスがマニホールド内部から漏れても、この漏えい
ガスは負圧に保持されている不活性ガス通流ダクト１４
の吸引ダク） １４ｂを通じて直ちに格納容器１゜の外
方へ搬出され、漏えいガスが格納容器１ｏの内部空間へ
漏れ出ることはない。しかもマニホールドから漏れた燃
料、空気は各マニホールドごとに別々に取扱われて搬出
される。したがって漏えいした燃料および空気の反応ガ
ス同士が混触し合って直接反応する危険はなく、安全性
が保証できる。なお漏えい反応ガスは小量であって、そ
の処理については不活性ガスライン１６の途中から放出
弁２１を通じて循環ガスの一部を大気中に放出する等の
適宜手段で処理できる。なおこの場合に不活性ガス中に
混入している漏えい反応ガス波度は非常に低いため、大
気中に放出しても問題はなく、かつ反応ガスが混入した
不活性ガスの一部を大気中に放出することによシ、不活
性ガス循娘系内の圧力を所定圧に減圧保持することがで
きる。
圧はマニホールド９内の反応ガス圧とｔ丘ぼ等しく制御
されておシ、これに対してマニホールド９のフランジ部
９ａに形成された不活性ガス通流ダクト１４を流れるガ
ス圧は周囲の圧力、っまシ前記したマニホールド９内の
反応ガス圧よシは若干低く調整されている。このような
圧力条件の下で、燃料電池の運転時に外部の不活性ガス
ライン１６よシ給気配管１５ａ、吸引配管１５ｂを介し
て不活性ガス通流ダクト１４へ不活性ガスを循環送流す
ることによシ、マずガス冷却効果によってシール部材１
１．１３の材料劣化を防ぐとともに、マニホールド９の
シール部と電池本体７との間の熱膨張差を軽減してシー
ル部材のずれ発生を抑制し、これによシシール性の低下
防止が図れる０さらに負荷変動に伴うマニホールド内の
反応ガス圧急変等により、万一シール部材１１を通して
反応ガスがマニホールド内部から漏れても、この漏えい
ガスは負圧に保持されている不活性ガス通流ダクト１４
の吸引ダク） １４ｂを通じて直ちに格納容器１゜の外
方へ搬出され、漏えいガスが格納容器１ｏの内部空間へ
漏れ出ることはない。しかもマニホールドから漏れた燃
料、空気は各マニホールドごとに別々に取扱われて搬出
される。したがって漏えいした燃料および空気の反応ガ
ス同士が混触し合って直接反応する危険はなく、安全性
が保証できる。なお漏えい反応ガスは小量であって、そ
の処理については不活性ガスライン１６の途中から放出
弁２１を通じて循環ガスの一部を大気中に放出する等の
適宜手段で処理できる。なおこの場合に不活性ガス中に
混入している漏えい反応ガス波度は非常に低いため、大
気中に放出しても問題はなく、かつ反応ガスが混入した
不活性ガスの一部を大気中に放出することによシ、不活
性ガス循娘系内の圧力を所定圧に減圧保持することがで
きる。
また当然のことながら、不活性ガス通流ダクト１４のガ
ス圧はマニホールド９内のガス圧よシも低く説示しであ
るので、不活性ガスがマニホールド内の反応ガスに混入
することがなく、これにより電池の出力低下を招くよう
な不具合は生じない。
ス圧はマニホールド９内のガス圧よシも低く説示しであ
るので、不活性ガスがマニホールド内の反応ガスに混入
することがなく、これにより電池の出力低下を招くよう
な不具合は生じない。
上述のようにこの発明によれば、マニホールドの周縁フ
ランジ部に内外２条のシール部材を装着するとともに、
この２条のシール部材の中間に開放する不活性ガス通流
ダクトを形成し、このダクトを通じてマニホールド内の
反応ガス圧よシ低くく減圧された不活性ガスを前記２条
のシール部材に挾まれた空隙へ流すようにしたことによ
シ、不活性ガス流による冷却効果でシール部材の劣化。
ランジ部に内外２条のシール部材を装着するとともに、
この２条のシール部材の中間に開放する不活性ガス通流
ダクトを形成し、このダクトを通じてマニホールド内の
反応ガス圧よシ低くく減圧された不活性ガスを前記２条
のシール部材に挾まれた空隙へ流すようにしたことによ
シ、不活性ガス流による冷却効果でシール部材の劣化。
熱膨張によるシール部材のずれを防いで高いシール性の
維持を図るとともに、万一にマニホールドから反応ガス
漏えいが生じても、この漏えいガスは燃料、空気別に前
記ダクトを通じて冷却用の不活性ガスと一緒に糸外へ排
出されるので、漏えいした燃料と空気が電池の格納容器
内で混触し合つて直接反応する危険がなく、一段と安全
性を向上することができる等の利点が得られる。
維持を図るとともに、万一にマニホールドから反応ガス
漏えいが生じても、この漏えいガスは燃料、空気別に前
記ダクトを通じて冷却用の不活性ガスと一緒に糸外へ排
出されるので、漏えいした燃料と空気が電池の格納容器
内で混触し合つて直接反応する危険がなく、一段と安全
性を向上することができる等の利点が得られる。
第１図は燃料電池の原理構成図、第２図は従来における
燃料電池の組立構成の概要を示す略示平面図、第３図お
よび第４図はそれぞれ第２図における電池本体とマニホ
ールドとの組立体を示す一部切欠の外観斜視図およびマ
ニホールドのシール部の部分拡大図、第５図ないし第７
図はこの発明の実施例を示し、第５図は電池全体の概要
構成を示す略示平面図、第６図および第７図はそれぞれ
第５図におけるマニホールドのシール部の拡大断面斜視
図および拡大断面平面図である。 ７・・・・・・電池本体、９・・・・・・マニホールド
、９ａ・・・・・・７２：ｙジ部、１１．１３・・・・
・・シール部材、１４・・商工活性ガス通流ダクト。 第３図 第５図 ２
燃料電池の組立構成の概要を示す略示平面図、第３図お
よび第４図はそれぞれ第２図における電池本体とマニホ
ールドとの組立体を示す一部切欠の外観斜視図およびマ
ニホールドのシール部の部分拡大図、第５図ないし第７
図はこの発明の実施例を示し、第５図は電池全体の概要
構成を示す略示平面図、第６図および第７図はそれぞれ
第５図におけるマニホールドのシール部の拡大断面斜視
図および拡大断面平面図である。 ７・・・・・・電池本体、９・・・・・・マニホールド
、９ａ・・・・・・７２：ｙジ部、１１．１３・・・・
・・シール部材、１４・・商工活性ガス通流ダクト。 第３図 第５図 ２
Claims (1)
- 単電池の積層体としてなる電池本体の周側面に燃料およ
び空気の反応ガス給排用マニホールドを取付け、該マニ
ホールドを通じて電池本体へ反応ガスを供給する燃料電
池において、前記マニホールドの周縁フランジ部にその
周縁に沿って電池本体の周側面に密接する内外２条のシ
ール部材を装着するとともに、前記内外２条のシール部
材の中間にフランジ面へ向けて開放する不活性ガス通流
ダクトを形成し、かつこのダクトを通じて外部よシ内外
２条のシール部材に挾まれた空隙へマニホールド内の反
応ガス圧力に対して負圧に減圧された不活性ガスを通流
するようにしたことを特徴とする燃料電池の反応ガス給
排用マニホールド０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58143422A JPS6035467A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 燃料電池の反応ガス給排用マニホ−ルド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58143422A JPS6035467A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 燃料電池の反応ガス給排用マニホ−ルド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6035467A true JPS6035467A (ja) | 1985-02-23 |
Family
ID=15338371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58143422A Pending JPS6035467A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 燃料電池の反応ガス給排用マニホ−ルド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035467A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11962176B2 (en) | 2016-09-20 | 2024-04-16 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Battery, terminal, and charging system |
-
1983
- 1983-08-05 JP JP58143422A patent/JPS6035467A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11962176B2 (en) | 2016-09-20 | 2024-04-16 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Battery, terminal, and charging system |
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