JPS61101968A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS61101968A JPS61101968A JP59222902A JP22290284A JPS61101968A JP S61101968 A JPS61101968 A JP S61101968A JP 59222902 A JP59222902 A JP 59222902A JP 22290284 A JP22290284 A JP 22290284A JP S61101968 A JPS61101968 A JP S61101968A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction gas
- piping
- gas supply
- supply pipe
- discharge pipe
- 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
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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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- 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
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- Fuel Cell (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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】
［発明の技術分野］
本発明は燃料電池の反応ガスの供給側、排出側配管構成
に関する。
に関する。
［発明の技術的昔日とその問題点１
燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを電器化学プロ
セスで酸化させることにより、酸化反応に伴って放出さ
れるエネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置で
ある。この燃料電池を用いた発電プラントは、比較的小
さな規模でも発電の熱効率が４０〜５０％にも達し、新
鋭火力をはるかにしのぐと期待されている。さらに、近
年大きな社会問題になっている公害要因であるＳＯＸ。
セスで酸化させることにより、酸化反応に伴って放出さ
れるエネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置で
ある。この燃料電池を用いた発電プラントは、比較的小
さな規模でも発電の熱効率が４０〜５０％にも達し、新
鋭火力をはるかにしのぐと期待されている。さらに、近
年大きな社会問題になっている公害要因であるＳＯＸ。
ＮＯＸの排出が極めて少ない、発電装置内に燃焼サイク
ルを含まないので大爵の冷却水を必要としない、振動音
が小さいなど、原理的に高いエネルギー変換効率が期待
できるのと共に、騒音・排ガス等の環境問題が少なく、
さらに、負荷変動に対して応答性が良い等の特長がある
ことから、その開発、実用化の研究に期待と関心が寄せ
られている。
ルを含まないので大爵の冷却水を必要としない、振動音
が小さいなど、原理的に高いエネルギー変換効率が期待
できるのと共に、騒音・排ガス等の環境問題が少なく、
さらに、負荷変動に対して応答性が良い等の特長がある
ことから、その開発、実用化の研究に期待と関心が寄せ
られている。
この様な燃料電池の実用化への問題点としてその構造上
、作業性、あるいは輸送上の制約より燃料電池の単器容
量に大幅な増加は、望めないことから多数台の燃料電池
の個々をいかにうまくコンパクトにまとめ、据付スペー
スの最小化、合理的保温構造で熱効率の向上を図ること
。また燃料に水素ガスを使用することから、そのリーク
、ひいてはリークによる爆発を考え、いかにして燃料の
リークを防止し防爆構造とするかということがある。こ
の点を従来の燃料電池を例にとり、具体的に説明すると
、次の通りである。
、作業性、あるいは輸送上の制約より燃料電池の単器容
量に大幅な増加は、望めないことから多数台の燃料電池
の個々をいかにうまくコンパクトにまとめ、据付スペー
スの最小化、合理的保温構造で熱効率の向上を図ること
。また燃料に水素ガスを使用することから、そのリーク
、ひいてはリークによる爆発を考え、いかにして燃料の
リークを防止し防爆構造とするかということがある。こ
の点を従来の燃料電池を例にとり、具体的に説明すると
、次の通りである。
まず、燃料電池の原理を示す断面模型図を第１図に示し
た。即ち、−組の多孔質電極１の間に、リン酸などの電
解液を含浸させた電解質層２を介在させて単電地を形成
し、この単電地の両端面に水素ガスＨと空気Ａを連続し
て供給する。この様にすると、反応生成物及び反応残余
物りが外部に連続して除去されるので発電が長期にわた
り継続される。
た。即ち、−組の多孔質電極１の間に、リン酸などの電
解液を含浸させた電解質層２を介在させて単電地を形成
し、この単電地の両端面に水素ガスＨと空気Ａを連続し
て供給する。この様にすると、反応生成物及び反応残余
物りが外部に連続して除去されるので発電が長期にわた
り継続される。
また、この様な燃料電池の基本的な構成は、第２図に示
す通りである。即ち、電解質マトリックス廣３の両側に
正極４及び負極５が配設されて四角形の板状をなす単電
地が構成され、この単電地を発電装置として使用するた
めに、多数の単電地が直列に結合されて積層されている
が、これら単電地の・間には、ガスを供給するための溝
を設けたインタコネクタ６が配設され、前記単電地と交
互に積重ねられている。この溝付インタコネクタ６には
、対向する二側縁に開口する複数の溝が設けられており
、−側面の溝を流路とする水素ガス流路７と、他の側面
の溝を流路とする空気流路８は、互いに直交する方向に
配列されている。
す通りである。即ち、電解質マトリックス廣３の両側に
正極４及び負極５が配設されて四角形の板状をなす単電
地が構成され、この単電地を発電装置として使用するた
めに、多数の単電地が直列に結合されて積層されている
が、これら単電地の・間には、ガスを供給するための溝
を設けたインタコネクタ６が配設され、前記単電地と交
互に積重ねられている。この溝付インタコネクタ６には
、対向する二側縁に開口する複数の溝が設けられており
、−側面の溝を流路とする水素ガス流路７と、他の側面
の溝を流路とする空気流路８は、互いに直交する方向に
配列されている。
ところで、現在開発が進められている燃料電池は、第３
図（ａ）、（ｂ）に示す如く、上記の様な単電地を四角
状に複数個積層してセルスタック９が構成され、その四
周の側面には反応ガス供給用マニホールド１０ａ、１０
ｂ及び反応カス排出用マニホールド１０ｃ、１０ｄが取
付けられている。このＶニホールド１０ａ 、 １
０ｂ 、１０ｃ 。
図（ａ）、（ｂ）に示す如く、上記の様な単電地を四角
状に複数個積層してセルスタック９が構成され、その四
周の側面には反応ガス供給用マニホールド１０ａ、１０
ｂ及び反応カス排出用マニホールド１０ｃ、１０ｄが取
付けられている。このＶニホールド１０ａ 、 １
０ｂ 、１０ｃ 。
１０ｄには、それぞれ水素ガス供給管１１、水素ガス排
出管１２、空気供給管１３、空気排出管１４が接続され
ている。そして水素ガスは燃料処理系から水素ガス供給
管１１を通し供給側マニホールド１０ａに入り、セルス
タック９の一側面に開口している一方のインタコネクタ
６の溝内に流入し、この溝内を流れてこの一側面と対向
する側面から排出側マニホールド１０ｂに排出され水素
ガス排出管１２を通して燃料処理系に送り込まれる。
出管１２、空気供給管１３、空気排出管１４が接続され
ている。そして水素ガスは燃料処理系から水素ガス供給
管１１を通し供給側マニホールド１０ａに入り、セルス
タック９の一側面に開口している一方のインタコネクタ
６の溝内に流入し、この溝内を流れてこの一側面と対向
する側面から排出側マニホールド１０ｂに排出され水素
ガス排出管１２を通して燃料処理系に送り込まれる。
また、空気は、空気処理系から空気供給管１３を通し供
給側マニホールド１０Ｃに入りセルスタック９の一側面
に開口している一方のインタコネクタ６の溝内に流入し
、この溝内を流れてこの一側面と対向する側面から排出
側マニホールド１０ｄに排出され空気排出管１４を通し
て空気処理系に送り込まれる。
給側マニホールド１０Ｃに入りセルスタック９の一側面
に開口している一方のインタコネクタ６の溝内に流入し
、この溝内を流れてこの一側面と対向する側面から排出
側マニホールド１０ｄに排出され空気排出管１４を通し
て空気処理系に送り込まれる。
なお、このような燃Ｆｌ電池は、効率を上げるため作動
温度を２００℃程度に設定してあり、水素ガスおよび空
気は加熱器によって加熱して供給することによってセル
スタック内ガス流入の入口と出口とで温度が不均一とな
らないようにしなければならない。
温度を２００℃程度に設定してあり、水素ガスおよび空
気は加熱器によって加熱して供給することによってセル
スタック内ガス流入の入口と出口とで温度が不均一とな
らないようにしなければならない。
大容量の燃料電池発電プラントの実用化に際しては、数
十個あるいは数百側の燃料電池を併設する必要があり、
燃料電池本体は、いうまでもなく、反応ガスの供給、排
出配管の据付スペースをいかにして縮小Ｊ“るかが総合
コストに大きく影響する。
十個あるいは数百側の燃料電池を併設する必要があり、
燃料電池本体は、いうまでもなく、反応ガスの供給、排
出配管の据付スペースをいかにして縮小Ｊ“るかが総合
コストに大きく影響する。
また、燃料電池の大容量化に伴ない反応ガスを加熱する
加熱器が大容量のものとなり、設備コス１−が上昇する
とともに燃料電池本体と加熱器との距離を長くとらざる
を得ない。そのために、配管途中で反応ガスの温度が低
下し発電効率が下ってしまうためその対策として保温材
を使用していた。
加熱器が大容量のものとなり、設備コス１−が上昇する
とともに燃料電池本体と加熱器との距離を長くとらざる
を得ない。そのために、配管途中で反応ガスの温度が低
下し発電効率が下ってしまうためその対策として保温材
を使用していた。
しかしながら、配管系統が複雑多岐にわたるためその取
付作業性が悪い上、大きなスペースを必要としていた。
付作業性が悪い上、大きなスペースを必要としていた。
さらには、多量の燃料ガスとして水素ガスを必要とし、
燃料ガス配管から水素ガスがリークした場合爆発する危
険性があり、燃料ガスのリークには、」−分な配慮とが
必要であった。
燃料ガス配管から水素ガスがリークした場合爆発する危
険性があり、燃料ガスのリークには、」−分な配慮とが
必要であった。
［発明の目的］
本発明は、上述の如き要求に従って提案されたもので、
その目的は、反応ガス配管の構成を複雑にすることなく
、反応ガスのリークを防止し、保温構造合理化による配
管スペースの縮小と熱回収効率の向上を図り、効率の高
い燃料電池を提供することにある。
その目的は、反応ガス配管の構成を複雑にすることなく
、反応ガスのリークを防止し、保温構造合理化による配
管スペースの縮小と熱回収効率の向上を図り、効率の高
い燃料電池を提供することにある。
［発明の概要Ｊ
本発明の燃料電池は、単電地を複数個積層して成るセル
スタックをタンク内に収納し、セルスタックの四周に設
けられたマニホールドに反応ガスである燃料ガス（水素
）および酸化剤ガス（空気）を供給し排出するための配
管を接続したもので、この反応ガス供給側配管と排出側
配管を同軸に配置し圧力の高い供給側配管を排出側配管
内に収納して構成し、少なくとも供給側配管から外部へ
の反応ガスリークを極力おさえることができ、さらに保
管構造の合理化、配管スペースの縮小、熱回収効率の向
上を図るようにしたものである。
スタックをタンク内に収納し、セルスタックの四周に設
けられたマニホールドに反応ガスである燃料ガス（水素
）および酸化剤ガス（空気）を供給し排出するための配
管を接続したもので、この反応ガス供給側配管と排出側
配管を同軸に配置し圧力の高い供給側配管を排出側配管
内に収納して構成し、少なくとも供給側配管から外部へ
の反応ガスリークを極力おさえることができ、さらに保
管構造の合理化、配管スペースの縮小、熱回収効率の向
上を図るようにしたものである。
［発明の実施例１
以下本発明を第４図および第５図に示す実施例に賜づい
て具体的に説明する。なお第１図乃至第３図の従来型と
同一の部材については同一符号を付して説明は、省略す
る。
て具体的に説明する。なお第１図乃至第３図の従来型と
同一の部材については同一符号を付して説明は、省略す
る。
第４図に示すとおり、タンク１５内に収納されたセルス
タックの四周に反応ガス供給用マニホールド１０ａ、１
０ｂおよび反応ガス排出用マニホールド１０ｃ、１０ｄ
が取付けられている。このマニホールド１０ａ 、１０
ｂ 、１０ｃ 、１０ｄには、それぞれ水素ガス供給管
１１、水素ガス排出管１２、空気供給管１３、空気排出
管１４が接続されている。この反応ガス供排出管におい
て、タンク１５より反応ガス処理系までの間、水素ガス
供給管１１と水素ガス排出管１２および空気供給管１３
と空気供給管１４をそれぞれ同軸に配置する。燃料電池
はその発電効率を高めるため反応ガスの圧力を４〜８ｋ
ｇ／Ｃｌｌ１２にする必要があるが、反応ガス供給管を
反応ガス排出管内に納めて同軸に配置するために反応ガ
ス供給管と反応ガス排出管の圧力差は、ヘッド圧差分し
かなく、反応ガス供給管の耐圧構造はほとんど考慮する
必要はない。
タックの四周に反応ガス供給用マニホールド１０ａ、１
０ｂおよび反応ガス排出用マニホールド１０ｃ、１０ｄ
が取付けられている。このマニホールド１０ａ 、１０
ｂ 、１０ｃ 、１０ｄには、それぞれ水素ガス供給管
１１、水素ガス排出管１２、空気供給管１３、空気排出
管１４が接続されている。この反応ガス供排出管におい
て、タンク１５より反応ガス処理系までの間、水素ガス
供給管１１と水素ガス排出管１２および空気供給管１３
と空気供給管１４をそれぞれ同軸に配置する。燃料電池
はその発電効率を高めるため反応ガスの圧力を４〜８ｋ
ｇ／Ｃｌｌ１２にする必要があるが、反応ガス供給管を
反応ガス排出管内に納めて同軸に配置するために反応ガ
ス供給管と反応ガス排出管の圧力差は、ヘッド圧差分し
かなく、反応ガス供給管の耐圧構造はほとんど考慮する
必要はない。
また反応ガス排出管には、保温材１６を取付けであるが
反応ガス供給管内の反応ガスは反応ガス排出管内の反応
ガスにより、予熱、保温されることから、保温構造の合
理化、配管スペースの縮小および熱回収効率の向上を図
れる。
反応ガス供給管内の反応ガスは反応ガス排出管内の反応
ガスにより、予熱、保温されることから、保温構造の合
理化、配管スペースの縮小および熱回収効率の向上を図
れる。
つぎに第５図に反応ガス供排出管の同軸配置方法の実施
例を示す。反応ガス供排出管内に反応ガス供給管を組込
み、同一フランジ１７を溶接し取付ける。同様に組立て
られた対向する供排管を締付ボルト１８で取付ける。
例を示す。反応ガス供排出管内に反応ガス供給管を組込
み、同一フランジ１７を溶接し取付ける。同様に組立て
られた対向する供排管を締付ボルト１８で取付ける。
内部の反応ガス供給管は、パツキン１９をはさみ突き合
わせただけであるが、反応ガス供排管内の差圧がほとん
どないためそのシール効果は十分である。ただし何らか
の事情で反応ガス供給管の中に反応ガス排出管を収納し
た構成においては、上記構造としたときそのシール効果
は若干悪くなるも従来構造に比較すると本発明における
効果と同様の効果を得ることができる。
わせただけであるが、反応ガス供排管内の差圧がほとん
どないためそのシール効果は十分である。ただし何らか
の事情で反応ガス供給管の中に反応ガス排出管を収納し
た構成においては、上記構造としたときそのシール効果
は若干悪くなるも従来構造に比較すると本発明における
効果と同様の効果を得ることができる。
［発明の効果］
以上の通り、本発明によれば、反応ガス配管の構成を複
雑にすることなく、反応ガス供給管と反応ガス排出管の
圧力差がほとんどないことから、少なくととも反応ガス
供給管の耐圧構造を考慮する必要がなく、反応ガスのリ
ークを防止でき反応ガスの防爆構造を提供できる。
雑にすることなく、反応ガス供給管と反応ガス排出管の
圧力差がほとんどないことから、少なくととも反応ガス
供給管の耐圧構造を考慮する必要がなく、反応ガスのリ
ークを防止でき反応ガスの防爆構造を提供できる。
さらに少なくとも反応ガス供給管の保温は、反応ガス排
出管の排ガス熱によりその効果が１１られ、保温構造の
合理化を図ることができ配管スペースを縮小することが
できる。
出管の排ガス熱によりその効果が１１られ、保温構造の
合理化を図ることができ配管スペースを縮小することが
できる。
また、セルスタック内に送入する反応ガスは、従来予熱
して供給されていたが、反応ガス排出管の排ガス熱によ
り、予熱効果が得られることから、熱回収効率が向上し
燃料電池の発電効率が向上する。
して供給されていたが、反応ガス排出管の排ガス熱によ
り、予熱効果が得られることから、熱回収効率が向上し
燃料電池の発電効率が向上する。
第１図は燃料電池の原理を示す断面模型図、第２図は燃
料電池の基本構成を示す斜視図、第３図（ａ ）は現在
開発が進められている燃料電池の概略ｍ成を示す平面図
、第３図（ｂ）はその縦断面図、第４図は本発明の燃料
電池の一実施例を示す縦断面図、第５図は第４図のＤ部
拡大図である。 ９・・・セルスタック １０ａ 、１０ｂ 、１０ｃ 、１０ｄ−マニホールド
、１１・・・水素ガス供給管、１２・・・水素ガス排出
管、１３・・・空気供給管、１４・・・空気排出管、１
５・・・タンク
料電池の基本構成を示す斜視図、第３図（ａ ）は現在
開発が進められている燃料電池の概略ｍ成を示す平面図
、第３図（ｂ）はその縦断面図、第４図は本発明の燃料
電池の一実施例を示す縦断面図、第５図は第４図のＤ部
拡大図である。 ９・・・セルスタック １０ａ 、１０ｂ 、１０ｃ 、１０ｄ−マニホールド
、１１・・・水素ガス供給管、１２・・・水素ガス排出
管、１３・・・空気供給管、１４・・・空気排出管、１
５・・・タンク
Claims (2)
- （１）単電地を複数個積層して成るセルスタックをタン
ク内に収納し、このタンクにはセルスタックにタンク外
部から燃焼ガス及び酸化剤ガスを供給し排出するための
配管を接続して構成された燃料電池において、反応ガス
供給側配管と排出側配管とを同軸的に配置したことを特
徴とする燃料電池。 - （２）供給側配管を排出側配管内に同軸的に配置したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59222902A JPS61101968A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59222902A JPS61101968A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61101968A true JPS61101968A (ja) | 1986-05-20 |
Family
ID=16789655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59222902A Pending JPS61101968A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61101968A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01195672A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-07 | Hitachi Ltd | 燃料電池の構造 |
| WO2012079874A3 (en) * | 2010-12-16 | 2012-08-16 | Airbus Operations Gmbh | Fuel cell system, use of a fuel cell system and aircraft with a fuel cell system |
-
1984
- 1984-10-25 JP JP59222902A patent/JPS61101968A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01195672A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-07 | Hitachi Ltd | 燃料電池の構造 |
| WO2012079874A3 (en) * | 2010-12-16 | 2012-08-16 | Airbus Operations Gmbh | Fuel cell system, use of a fuel cell system and aircraft with a fuel cell system |
| US9673460B2 (en) | 2010-12-16 | 2017-06-06 | Airbus Operations Gmbh | Fuel cell system, use of a fuel cell system and aircraft with a fuel cell system |
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