JPS6044966A - 燃料電池モジユ−ル - Google Patents

燃料電池モジユ−ル

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JPS6044966A
JPS6044966A JP58151915A JP15191583A JPS6044966A JP S6044966 A JPS6044966 A JP S6044966A JP 58151915 A JP58151915 A JP 58151915A JP 15191583 A JP15191583 A JP 15191583A JP S6044966 A JPS6044966 A JP S6044966A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure vessel
cooling
cell module
cooling medium
fuel cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP58151915A
Other languages
English (en)
Inventor
Enjiyu Nishiyama
西山 槐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS6044966A publication Critical patent/JPS6044966A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029Heat exchange using liquids
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel 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)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は積層さt′L′fc楡数の燃料電池より成る
燃料電池スタックの冷却法に関するものである。
〔従来技術〕
従来この種の装置として第1図に示すものがあった。図
において1はマトリクスおよび2枚の電極より成る燃料
電池のユニットセル、2は隣シ合うユニットセ/I/1
の間に置か7’L;/(セパレータ板。
3は幾つかのユニットセル毎に挿入さnyc冷却板であ
る。4aは祷数個のユニットセル1.セパレータ板2.
冷却板3の積l一体の上部におかt″した上部押え板、
4bFi下部におかf′1.′fc下部下部板、5は上
部押え板4aと下部押え板4bを締めつけるボルトであ
る。6aは以上のz5に構成されfc積層電池の横向に
接して設けらnycマニホールドaであり、内部は仕(
′JJり板a7aにニジ2つの空間VC力園さ九ている
。8aは前記マニホールドa6aに設けられfc反応ガ
スの供給口、8bは前記マニアJ、−ルドa6aM仕切
板a7aな弁して反応ガスの供給口8a(!:N対の位
置に設けら7″した反応ガスの排出口である。同様のマ
ニホールドb6bが上記マニホールドa6bに互い圧用
対向して積局型1111のli対側に設けら扛る(図示
せず)。
9け冷却板に狸め込1扛に冷却管、10aは観4iM 
(RIiの冷却管の入口に設けられたヘッダa、10b
)j複数個の冷却管の出口に設けらn’rcヘッダb。
11れrこ汎ら積IW電池お工び冷却管などを収めた圧
力容器である。
矢に動作について説明する。燃料ガスは例えばIX応ガ
ス供給口8aからマニホールド68を弁シて、積層電池
に供給される。燃料ガスはユニットセル1とセパレータ
板2もしくは冷却板3との間に設けらn′fc多数の溝
を下流方向に流扛る。他方酸化剤である空気はマニホー
ルド6b&弁して積層′1;L池に供給さrする。この
空気はユニットセJviを弁して前記燃料ガス溝と対向
して設けら′n−タ溝を下流方間にηC′nる。燃料ガ
スと空気げ燃料’ttc池ユニツユニットセル用にニジ
公知の電気化学故旧を起こし、車力を発生すると同時に
ノ又応熱を発生する。この熱の一部は残余の燃料ガスと
空気ケケ1温して外部に迎び去らnるが、その大部分は
冷却板3に伝わシ、冷却板内に設けらfL tc冷却管
9内を流扛る冷却水によって外部にυト出さ7’Lる。
。 −万、冷却水は圧力容器11の夕i部から、ヘッダa1
0aを通じて供給さ扛、世故の冷却管9に分配さfL、
る。冷却水はQ却器を通じて電池の発熱にL9昇温もし
くは蒸発し、ヘッダbtobから外部に排出さfLる様
に動作する。
従来の装置は以上のように構成されており、冷却水が積
層燃料電池の内部を流rしるので、6却水系統は蝮雑な
耐圧構造とすることが必要であり。
’j7を水質管理に多大の費用がかかるなどの多くの欠
点があっに0 〔発明の概要〕 この発明は上記の工うな従来のものの欠点な除去するた
めになさrL 7Cもので、冷却過程において[,1変
化する電気id!3縁性な有する冷却媒体を圧力容器に
収納した積層′重油に慴閉冷却系統を介することlr 
(1m 炭に供給するため、モジュール全体としての構
成が1j]単でかつ信頼性の冒い燃料電池モジュールを
j是Ij(することを目的としている。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第2
図において、1はユニットセル、2は隣す合うユニット
セル1の間に置かfL7cセパレータ板、3は幾つかの
ユニットセル毎に挿入さ扛た冷却板である。4aは複数
個のユニットセル1.セパレータ板2.冷却板3の積層
物の上部に置かrした上部押え板、4bは下部に置かf
L7を下部弁え板。
5は上部押え板4aと下部弁え板4bを締めつけるボル
トで必る。
6bは以上のように構成さfLfC積層電池の横面vC
接して設けら7−L 7nマニホールドaであり、内部
に仕切り板a7aKより2つの亭間に分離さ扛ている。
8aは前記マニホールドa6aに設けらnk燃料ガスの
供給口、abu前記マニホールドa6aに仕切板aZa
を弁して供給口8aと反対の位置に設けらn′fc反応
空気の1ノド出口である。同様のマニホールドb&、b
が、第3図に示す様に前記マニホールドa6a[互いに
相対向して積層′電池の反対側に設けられる。マニホー
ルドb6bは仕切板b7bによって2つの壁間に分離さ
れている。
こnら積層電池の構成物が圧力容器11に収めらnてい
ることは、第1図において示した従来技術と同様の構成
である。さらに101は冷媒ヘッダ。
102は冷媒ヘッダ101から分岐した冷媒管である3
、103は複数個の冷媒ヘッダ101に冷媒?供給する
ポンプである。104は和数個の冷媒ヘッダ間に設けら
fL、7’(絶縁得手であり、105は冷媒である。
久に動作について説明する。燃料ガスは従来方式と同様
に1例えば反応ガス供給口8aからマニホールド6a馨
ブ1して積層電池に供給さ扛る。燃料カスはユニットセ
ル1とセパレーア&2bL<は冷却板3との間に設けら
7′L′fc^゛1′jな下IAt刀回方間Ct−17
,。他力、酸化剤である電気にマニホールド6b4・弁
して積層電池に供πaさおる。空気はユニットセル1ケ
ブrしてhiJ記燃狽ガス溝と対向して設けらノ1だl
′14な下〃1電力に茄71−る。燃料ガスと空気は燃
11”) 電7HJユニノ1セル1の作用にニジ公知の
電気化!了二反LP1、化起こし、電力を発生すると同
時に反応熱を発住1−る。この熱の一部に残余の燃料ガ
スと空−(と乞昇温して外部に運び去らnるが、その大
部分は冷却板3に伝わり冷却板内を流fLる電気絶縁1
′]ユの面媒馨蒸発させ、蒸気となって圧力容器内に排
出さノする。
rlF媒105I′f、圧力容器11内に光櫃さ扛てお
り。
ぞの−郡が液体状態で圧力容器11の下部に貯っている
。冷媒105は容器下部からポンプ103で汲み上げら
7′1.冷媒ヘッダ101に供給さ庇。
θこいで分岐した冷媒管102を通じて冷却板3に供給
さfLる。冷却板内で蒸発しfc蒸気は冷却板3の/′
]テ媒晋102と反対側にあり、圧力容器11への開1
]部を通じて圧力容器11内にわト出さnる。
圧力容器11内に排出さ7′Lfc蒸気は、圧力容器1
1内に設けた凝縮器105 Kよって凝縮液化し再び圧
力容器11の下部に貯ぼる1、 なお電池モジュールで反応するガスが容器中に洩扛るこ
とを避けるために冷媒は′電池の動作温度である200
℃前後において反応ガスの供給圧力をや\上廻る様な蒸
気圧力をもつことが望jしい。
′fた。電池スタックを収納した容器の圧力を冷媒蒸気
圧工す高めに設定するには、窒素などの非凝縮性のガス
を圧力容器に封入すn〜ば工い。
なお、上記実施例においては、べ)媒ポンプ103お工
び凝縮器105は圧力容器11内に設けら扛ているが、
こnらは圧力容器17の外部に設けて配管で接続しても
よい。′fだ上記実施例では冷媒ヘッダ101は冷媒管
102を通じて冷却板3と接続している力飄冷媒ヘッダ
は第4図に示すように冷却板3内に設けら扛ていてもよ
い。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によfLば、ぺ111Mが酋)動
板内部で気化しその蒸気が同じ圧力容器(ハ)にわト出
さrしる構造とし瓦ので、圧力容器内の6媒配管は冨r
lrl Gt造とする必要性がなく、シかも冷媒自体に
電気絶縁性媒体を用いたので、冷却水の水質管理。
配管のrt:を蝕1制策などの配慮が全く不要であシ、
このfcめ装置占全体が1ハj略化でき信頼性の高いも
のが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃料電池モジュールを示す構成1ヌ1.
第2図はこの発明の一実施例による燃料′也池モジュー
ルを示す構成図、第31¥Jは第2図の実施例による冷
却板れ1sの拡大劇視図、第4図はこの発明の他の実施
例VCよる冷却板部の拡太奈l視図である。。 1・・・ユニットセル、2・・°セパレータ板、3・・
・6却板、4a・・・下部弁え板、4b・・・下部弁え
板、5・・・ボルト+ 6a・・・マニポールf’a−
6b・・−マニホールドb、?a・・・仕切板、8a・
・・反応ガス供給口。 81)・・・反応ガス排出口、9・・・冷却管、10a
・・・ヘンダa、10b・・・ヘッダb、11・・・圧
力容器、1o1・・・冷媒ヘッダ、102・・・冷媒管
、1o3・・・ポンプ。 104・・・絶縁継手、105・・・冷媒。 なお1図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 人 岩 増 雄 ’4 1 − 16.3 箸 2 !′− 3 第3図 第 4 図 丁−71′シ′【 1山 +li rq (自発)− ′I旨′11°ll<’l°7111’閂1 、4i 
1ノ表小′1鴇4(j昭 58−151915号:L 
f+li+1 を 4−ると !IGf’l−との関係 1.11°許出19(1人イ
1.所 東1;j都F−代111区丸の内’、1112
番:3.1.;て′1 称 (601) −’、菱電機
株式会社代表省 片 111 イ、へ 部 −1菱′市機株式会社内 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 6、 補正の内容 別紙の通り特許請求の範囲を補正する。 7、 添付書類の目録 補正後の特許請求の範囲を記載した書面 1通以上 補正後の特許請求の範囲 (1)電解液を保持したマトリックスを二つの電極で挟
んで形成した複数個の燃料電池をセパレータ板もしくは
冷却板を介して複数個積層する電池スタックを圧力容器
内に収容した燃料電池モジュール17cおいて、上記圧
力容器内に直接冷却媒体を充填して上記冷却板に設けた
上記冷却媒体の投入口を上記圧力容器の液化冷却媒体に
、また排出口を上ml圧力容器の室内にそれぞれ連通し
、さらに上記圧力容器は気化冷却媒体の凝縮器に接続す
る一力」二記冷却媒体を上記投入口に供給する送出手段
を備えると共に上記冷却媒体は電気絶縁性を有すること
を特徴とする燃料電池モジュール。 (2)上記冷却媒体は、上記電池スタックの動作温度に
対して上記電池モジュールに供給される燃料ガスの圧力
より高い蒸気圧を与えたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の燃料電池モジュ−−ル 1、 (3)上記圧力容器の室内に非凝縮性ガスを導入又は排
出したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃
料電池モジュール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (INJi解液化保液化保持トリックスを二つの電極で
    挾んで形成し′fc枚数個の燃料電池を七)(レーク4
    )1.冷却板ケ弁して積層する電池スタックな圧力容器
    内に収容した燃料電池モジュールにおいて。 上記圧力容器内に直接冷却媒体を光填して上記冷却板に
    設けた上記冷却媒体の投入口を上記圧力容器の液化冷却
    媒体に、1に排出口を上記圧力容器の室内にそ扛ぞ扛連
    通し、さらに上記圧力容器は気化冷却媒体の凝縮器に接
    続する一刀上記冷却媒体を上記投入口に供給する送出手
    段な備えると共に上記冷却媒体は電気絶縁性を有するこ
    とな特徴とする燃料電池モジュール。 (2)上記冷却媒体は、上記電池スタックの動作温度V
    C対して上記電池モジュールに供給される燃料ガスの圧
    力より高い蒸気圧を与えたことな特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の燃料電池モジュール。 (31上記圧力容器の室内に非凝縮性ガスを導入又は排
    出したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃
    料電池モジュール。
JP58151915A 1983-08-19 1983-08-19 燃料電池モジユ−ル Pending JPS6044966A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998024138A1 (de) * 1996-11-29 1998-06-04 Siemens Aktiengesellschaft Flüssigkeitsgekühlte brennstoffzellenbatterie
WO2000041261A3 (de) * 1999-01-05 2001-10-25 Siemens Ag Flüssigkeitsgekühlte brennstoffzellenbatterie mit integriertem wärmetauscher
WO2005062409A1 (ja) 2003-12-24 2005-07-07 Honda Motor Co., Ltd. スタックの冷却方法及び固体高分子電解質型燃料電池

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