JPS63232273A - 燃料電池冷却装置 - Google Patents
燃料電池冷却装置Info
- Publication number
- JPS63232273A JPS63232273A JP62063895A JP6389587A JPS63232273A JP S63232273 A JPS63232273 A JP S63232273A JP 62063895 A JP62063895 A JP 62063895A JP 6389587 A JP6389587 A JP 6389587A JP S63232273 A JPS63232273 A JP S63232273A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- mist
- cooling device
- gas
- supply passage
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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
- H01M8/04—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
-
- 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
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、燃料電池の冷却を反応ガスに混入せしめたミ
ストによって行うようにした燃料電池冷却装置に関する
。
ストによって行うようにした燃料電池冷却装置に関する
。
従来のリン酸型燃料電池としては、特公昭５８−３３６
７０号に記載の如く水冷方式であり、水を送り込むポン
プ、熱を除去するための熱交換器など外部設置機器のほ
かに、冷却媒体として液体を用いているために、液体の
漏洩を防ぐための管が必要となり、管を収納するために
冷却管保持板が必要となる。また、冷却媒体に水を用い
ているため。
７０号に記載の如く水冷方式であり、水を送り込むポン
プ、熱を除去するための熱交換器など外部設置機器のほ
かに、冷却媒体として液体を用いているために、液体の
漏洩を防ぐための管が必要となり、管を収納するために
冷却管保持板が必要となる。また、冷却媒体に水を用い
ているため。
絶縁を確保するために冷却管と冷却管保持板との間に絶
縁、及び冷却母管の絶縁継手などの種々の部品が必要と
なり、構造を複雑化するという問題点があった。
縁、及び冷却母管の絶縁継手などの種々の部品が必要と
なり、構造を複雑化するという問題点があった。
本発明の目的は上述した如き事情に鑑み、燃料電池の冷
却装置の部品点数を減少することによって、装置の簡略
化を図り、かつ液通路による絶縁不良を防止しうる燃料
電池冷却装置を提供することにある。
却装置の部品点数を減少することによって、装置の簡略
化を図り、かつ液通路による絶縁不良を防止しうる燃料
電池冷却装置を提供することにある。
上記問題点を解決するため、本発明の燃料電池冷却装置
は、燃料電池への反応ガス供給路である入口ガス配管の
一部にミスト発生部を配置することにより、燃料電池へ
の反応ガス供給路と冷媒ミスト供給路とを共通しにした
ことを特徴とする。
は、燃料電池への反応ガス供給路である入口ガス配管の
一部にミスト発生部を配置することにより、燃料電池へ
の反応ガス供給路と冷媒ミスト供給路とを共通しにした
ことを特徴とする。
本発明の燃料電池冷却装置は上記のような構成を有する
から１反応ガス供給路である入口ガス配管に配設したミ
スト供給手段により反応ガス中にミストを混入すると、
ミストを含んだ反応ガスの温度は、ミストが全部気化す
るまではミストの沸点以上にはならない。従って、反応
ガスは、燃料電池の発熱部へ導入する前には多量のミス
トを含んでいるが、発熱部で加熱されて、ガス温度がミ
ストの沸点に近づくとミストの蒸発により、ガス温度が
それ以上上昇することを抑制することになる。また、反
応ガス温度は、熱発部の下流側でも高くならないので、
発熱郡全体を均一に冷却することができる。
から１反応ガス供給路である入口ガス配管に配設したミ
スト供給手段により反応ガス中にミストを混入すると、
ミストを含んだ反応ガスの温度は、ミストが全部気化す
るまではミストの沸点以上にはならない。従って、反応
ガスは、燃料電池の発熱部へ導入する前には多量のミス
トを含んでいるが、発熱部で加熱されて、ガス温度がミ
ストの沸点に近づくとミストの蒸発により、ガス温度が
それ以上上昇することを抑制することになる。また、反
応ガス温度は、熱発部の下流側でも高くならないので、
発熱郡全体を均一に冷却することができる。
さらに、冷却は、ミストの気化熱によって行なうため、
潜熱を用いる液冷方式に比べ、少ない冷媒量で冷却する
ことができる。
潜熱を用いる液冷方式に比べ、少ない冷媒量で冷却する
ことができる。
そして、冷媒はミスト状で供給されるため、液体の冷却
を供給するための冷却管は必要とせず、反応ガスの流れ
るガス空間を利用できるため、冷却構造が簡単となる。
を供給するための冷却管は必要とせず、反応ガスの流れ
るガス空間を利用できるため、冷却構造が簡単となる。
また、冷媒として、気化熱の大きい水などの導電性ミス
トを用いても、液体の連続路が形成されないので、発熱
部が課電状態になっても、絶縁のための複雑な構造を必
要としない。
トを用いても、液体の連続路が形成されないので、発熱
部が課電状態になっても、絶縁のための複雑な構造を必
要としない。
以下、本発明の燃料電池冷却装置の一実施例について、
添付の図面に基づいて説明する。タンク。
添付の図面に基づいて説明する。タンク。
９内に収納された燃料電池セル１は、複数段積層され、
マニホルド２から反応ガスが一括して供給される。リン
酸型燃料電池では、反応ガスとしてカソードには空気が
供給され、アノードには、改質ガスが異なるマニホルド
２から供給されることになる。反応ガス供給路である入
口ガス配管３の一部にミスト発生部５が配置され、出口
ガス配管４の一部に熱交換器６が配置されている。
マニホルド２から反応ガスが一括して供給される。リン
酸型燃料電池では、反応ガスとしてカソードには空気が
供給され、アノードには、改質ガスが異なるマニホルド
２から供給されることになる。反応ガス供給路である入
口ガス配管３の一部にミスト発生部５が配置され、出口
ガス配管４の一部に熱交換器６が配置されている。
熱交換器６によって液化した冷媒は、ポンプ７によって
ミスト発生部５へもどされ、作動ガス配管８から供給さ
れる作動ガスによってミスト化され、再び燃料電池セル
１へ供給される。
ミスト発生部５へもどされ、作動ガス配管８から供給さ
れる作動ガスによってミスト化され、再び燃料電池セル
１へ供給される。
本発明の燃料電池冷却装置は上述の如く構成されており
、その実施における各条件は次の如くになる。
、その実施における各条件は次の如くになる。
ミストを発生される方法としては、超音波を用いる方法
、静電力を用いる方法、流体を用いる方法があり、いず
れの方法を用いても良く、本発明の実施例では、作動ガ
スによる２流体ノズルを用いており、２流体ノズルを用
いたのは多量のミストを安定に出すことが容易にできる
ためである。
、静電力を用いる方法、流体を用いる方法があり、いず
れの方法を用いても良く、本発明の実施例では、作動ガ
スによる２流体ノズルを用いており、２流体ノズルを用
いたのは多量のミストを安定に出すことが容易にできる
ためである。
また、ノズルの閉塞による故障防止には、ノズルを複数
個設け、故障を検知して修理を行なえば、系全体の信頼
性を高められることになる。
個設け、故障を検知して修理を行なえば、系全体の信頼
性を高められることになる。
ミストへの混入ガスは、カソードへ供給する空気或いは
アノードへ供給する改質ガスを用いても良く、またその
両者であっても良い。
アノードへ供給する改質ガスを用いても良く、またその
両者であっても良い。
そ−して、２流体ノズルを作動させるための作動ガスと
しては種々のガスを選ぶことができるが反応ガスと同じ
ガスを加圧して使用すれば、異種ガス混入による有効ガ
ス成分の分圧低下を防ぐことができる。
しては種々のガスを選ぶことができるが反応ガスと同じ
ガスを加圧して使用すれば、異種ガス混入による有効ガ
ス成分の分圧低下を防ぐことができる。
また、作動ガスとして出口ガスの反応ガスを加圧して用
いるようにすれば有効ガス成分の分圧抑制に利用するこ
ともできる。
いるようにすれば有効ガス成分の分圧抑制に利用するこ
ともできる。
ミストとしては、各種の液体を用いることができるが、
本発明の実施例では潜熱の大きい水を用いている。実施
例のリン酸型燃料電池は７ａｔａの圧力条件で運転され
ており、ミストを含んだ反応ガスは約１４０°Ｃに保持
され、かつセル温度は約１８０°Ｃに保持されている。
本発明の実施例では潜熱の大きい水を用いている。実施
例のリン酸型燃料電池は７ａｔａの圧力条件で運転され
ており、ミストを含んだ反応ガスは約１４０°Ｃに保持
され、かつセル温度は約１８０°Ｃに保持されている。
反応ガス温度を上げる方法としては、リン酸水溶液を冷
媒として用いることもでき、この方法によれば、リン酸
消失による燃料電池の性能低下防止に有効である。
媒として用いることもでき、この方法によれば、リン酸
消失による燃料電池の性能低下防止に有効である。
ミストの粒径は、装置の構造によって適正値が異なるが
、本発明の実施例では２〜５０μのミストを用いており
、ミスト粒径が大きい場合には、燃料電池セル１へ供給
される前に壁へ付着し、壁面をぬらすことがある。そこ
で、絶縁個所が液でぬれるのを防止する方法としては、
ミスト発生部５の近傍に曲がりなどからなる粗いデミス
タ部を設け、粒径の大きいミストが燃料電池部へ入るの
を防ぐ方法が有効となる。また、壁面のぬれで絶縁低下
が懸念される場合には、壁面を加熱することにより絶縁
性を保つ絶縁継手もしくは、ミストが壁面につきにくい
流れを作った絶縁継手を用いれば、絶縁性の保持はより
確かになる。
、本発明の実施例では２〜５０μのミストを用いており
、ミスト粒径が大きい場合には、燃料電池セル１へ供給
される前に壁へ付着し、壁面をぬらすことがある。そこ
で、絶縁個所が液でぬれるのを防止する方法としては、
ミスト発生部５の近傍に曲がりなどからなる粗いデミス
タ部を設け、粒径の大きいミストが燃料電池部へ入るの
を防ぐ方法が有効となる。また、壁面のぬれで絶縁低下
が懸念される場合には、壁面を加熱することにより絶縁
性を保つ絶縁継手もしくは、ミストが壁面につきにくい
流れを作った絶縁継手を用いれば、絶縁性の保持はより
確かになる。
ミスト冷却の場合、ミストを含むガス温度は均一となる
が、発熱体の一部分を特に良く冷却したい場合には、ガ
ス通路に曲がりを入れるなどしてミストが壁面につきや
すい構造にすることが有効となる。また、図ではミスト
を含む反応ガスは燃料電池内を１回通過するだけの流れ
を示しているが、燃料電池セル１の面内あるいは同セル
１の股間で折り返しガスを流し、最初の通過で発生した
気化ガスを液化除去し、折り返し後のガスに新たにミス
トを追加するようにすれば、反応ガス成分の比率を気化
ガスが下げることにより、セル性能を下げる効果を軽減
させることが可能である。
が、発熱体の一部分を特に良く冷却したい場合には、ガ
ス通路に曲がりを入れるなどしてミストが壁面につきや
すい構造にすることが有効となる。また、図ではミスト
を含む反応ガスは燃料電池内を１回通過するだけの流れ
を示しているが、燃料電池セル１の面内あるいは同セル
１の股間で折り返しガスを流し、最初の通過で発生した
気化ガスを液化除去し、折り返し後のガスに新たにミス
トを追加するようにすれば、反応ガス成分の比率を気化
ガスが下げることにより、セル性能を下げる効果を軽減
させることが可能である。
ミスト冷却システムとしては、冷却すべき燃料電池の温
度が低い場合には、ミス１へを供給せず、燃料電池の温
度があるレベル以上になればミストを供給する方式が用
いられている。これによって燃料電池の一部または全部
が冷媒でぬれるため、絶縁不良などの不具合が発生する
のを防止することができる。また、燃料電池が加圧状態
で用いられる場合には、燃料電池の温度と圧力を検出し
てミスト供給を制御することになる。
度が低い場合には、ミス１へを供給せず、燃料電池の温
度があるレベル以上になればミストを供給する方式が用
いられている。これによって燃料電池の一部または全部
が冷媒でぬれるため、絶縁不良などの不具合が発生する
のを防止することができる。また、燃料電池が加圧状態
で用いられる場合には、燃料電池の温度と圧力を検出し
てミスト供給を制御することになる。
尚、本発明は燃料電池冷却装置に関するものであるが、
本発明のミスト冷却の原理は、回転機。
本発明のミスト冷却の原理は、回転機。
変圧器、サイリスタ装置、２次電池など課電された発熱
体の冷却にも適用可能なものである。
体の冷却にも適用可能なものである。
本発明の燃料電池冷却装置によれば、燃料電池への反応
ガス供給路である入口ガス配管の一部にミスト発生部を
配置することにより、燃料電池への反応ガス供給路と冷
媒ミスト供給路とを共通しにしたしたため、反応ガスの
供給路内に冷媒用の通路をもうける必要がないので、冷
却構造が簡単になる。また、冷媒はミストの状態で燃料
電池セルへ供給されるので、冷媒として水などの導電性
材料を用いても燃料電池セルが短絡されることがなく、
燃料電池セルの絶縁が簡単になる。さらに、ミストが気
化することによって冷却を行なうため、燃料電池セルの
上流でも下流でもミストを含んだ反応ガス温度はほぼ等
しく、全体が均一に冷却されるという利点がある。
ガス供給路である入口ガス配管の一部にミスト発生部を
配置することにより、燃料電池への反応ガス供給路と冷
媒ミスト供給路とを共通しにしたしたため、反応ガスの
供給路内に冷媒用の通路をもうける必要がないので、冷
却構造が簡単になる。また、冷媒はミストの状態で燃料
電池セルへ供給されるので、冷媒として水などの導電性
材料を用いても燃料電池セルが短絡されることがなく、
燃料電池セルの絶縁が簡単になる。さらに、ミストが気
化することによって冷却を行なうため、燃料電池セルの
上流でも下流でもミストを含んだ反応ガス温度はほぼ等
しく、全体が均一に冷却されるという利点がある。
筈１図は本発明の燃料電池冷却装置の一実施例を示す模
式図である。 １・・・燃料電池セル、２・・・マニホルド、３・・・
入口ガス配管、４・・・出ロガス配匝、５・・・ミス１
ル発生部、６・・・熱交換器、７・・・ポンプ、８・・
・作動ガス配管、９・・・タンク。
ｊＢｐ゛、
式図である。 １・・・燃料電池セル、２・・・マニホルド、３・・・
入口ガス配管、４・・・出ロガス配匝、５・・・ミス１
ル発生部、６・・・熱交換器、７・・・ポンプ、８・・
・作動ガス配管、９・・・タンク。
ｊＢｐ゛、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃料電池への反応ガス供給路である入口ガス配管の
一部にミスト発生部を配置することにより、燃料電池へ
の反応ガス供給路と冷媒ミスト供給路とを共通しにした
ことを特徴とする燃料電池冷却装置。 ２、燃料電池からの反応後のガスを排出する出口ガス配
管の一部に熱交換器を配置するとともに、前記熱交換器
によつて液化した冷媒を前記ミスト発生部へもどすポン
プを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の燃料電池冷却装置。 ３、ミスト発生部により発生させるミストが水または水
溶液のミストであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の燃料電池冷却装置。 ４、ミスト発生部により発生させるミストの粒径が２〜
５０μであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の燃料電池冷却装置。 ５、燃料電池がリン酸燃料電池であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の燃料電池冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62063895A JPS63232273A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 燃料電池冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62063895A JPS63232273A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 燃料電池冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63232273A true JPS63232273A (ja) | 1988-09-28 |
Family
ID=13242491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62063895A Pending JPS63232273A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 燃料電池冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63232273A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0629014A3 (de) * | 1993-06-07 | 1995-05-24 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Befeuchtung von Prozessgas für den Betrieb von Brennstoffzellensystemen. |
| EP0743693A1 (en) * | 1995-05-18 | 1996-11-20 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | A polymer electrolyte fuel cell and a polymer electrolyte fuel cell system which supply anode-side channels with a gas-liquid mixture |
| WO2000033407A1 (en) * | 1998-12-01 | 2000-06-08 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP62063895A patent/JPS63232273A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0629014A3 (de) * | 1993-06-07 | 1995-05-24 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Befeuchtung von Prozessgas für den Betrieb von Brennstoffzellensystemen. |
| EP0743693A1 (en) * | 1995-05-18 | 1996-11-20 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | A polymer electrolyte fuel cell and a polymer electrolyte fuel cell system which supply anode-side channels with a gas-liquid mixture |
| WO2000033407A1 (en) * | 1998-12-01 | 2000-06-08 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
| GB2370407A (en) * | 1998-12-01 | 2002-06-26 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
| GB2370407B (en) * | 1998-12-01 | 2003-05-14 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
| US6682839B2 (en) | 1998-12-01 | 2004-01-27 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for controlling the temperature within an electrochemical fuel cell |
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