JP2000149962A - 燃料電池用冷却板 - Google Patents
燃料電池用冷却板Info
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- JP2000149962A JP2000149962A JP10313087A JP31308798A JP2000149962A JP 2000149962 A JP2000149962 A JP 2000149962A JP 10313087 A JP10313087 A JP 10313087A JP 31308798 A JP31308798 A JP 31308798A JP 2000149962 A JP2000149962 A JP 2000149962A
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- JP
- Japan
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- cooling
- fuel cell
- plate
- cooling plate
- 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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-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池を冷却するに当たり、各電池セルの
温度分布特性を改善し、冷却管が破損しないようにす
る。 【解決手段】 溝６に冷却管５を埋設した２枚の冷却平
板４からなる冷却板を各セミブロック間に介装し、冷却
管５に冷却水を循環流通させて燃料電池を冷却する場
合、冷却管５の冷却板への導入部および導出部の近傍に
おける、冷却管５と冷却平板４との間の熱伝導性を低く
するため、例えば冷却管５の冷却板への導入部および導
出部の近傍にある溝６の径ｒ１を、他の部分のそれｒ２
よりも大きくし、冷却管５が冷却平板４に直接接触しな
いようにする。
温度分布特性を改善し、冷却管が破損しないようにす
る。 【解決手段】 溝６に冷却管５を埋設した２枚の冷却平
板４からなる冷却板を各セミブロック間に介装し、冷却
管５に冷却水を循環流通させて燃料電池を冷却する場
合、冷却管５の冷却板への導入部および導出部の近傍に
おける、冷却管５と冷却平板４との間の熱伝導性を低く
するため、例えば冷却管５の冷却板への導入部および導
出部の近傍にある溝６の径ｒ１を、他の部分のそれｒ２
よりも大きくし、冷却管５が冷却平板４に直接接触しな
いようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、特にリン酸を電
解液として用いるリン酸型燃料電池に適用して好適な燃
料電池用冷却板に関する。
解液として用いるリン酸型燃料電池に適用して好適な燃
料電池用冷却板に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は電解質層を燃料電極と酸化剤
電極とで挟持し、燃料電極には水素を含む燃料ガスを、
また酸化剤電極には空気を含む酸化剤ガスを流して電池
反応を生起させて発電するもので、リン酸型燃料電池で
は電解質層にリン酸を保持したマトリックスが用いられ
る。図４に燃料電池の一般的な構成例を示す。燃料電池
スタック１は、複数の単電池（単セル）２を冷却板３を
介して多数積層して実用に供される。燃料電池スタック
１の四周には図示されないマニホールドが取り付けら
れ、反応ガスである空気と水素が供給される。また、冷
却板３には冷却媒体である冷却水を供給し、燃料電池で
発生する熱を除去する。
電極とで挟持し、燃料電極には水素を含む燃料ガスを、
また酸化剤電極には空気を含む酸化剤ガスを流して電池
反応を生起させて発電するもので、リン酸型燃料電池で
は電解質層にリン酸を保持したマトリックスが用いられ
る。図４に燃料電池の一般的な構成例を示す。燃料電池
スタック１は、複数の単電池（単セル）２を冷却板３を
介して多数積層して実用に供される。燃料電池スタック
１の四周には図示されないマニホールドが取り付けら
れ、反応ガスである空気と水素が供給される。また、冷
却板３には冷却媒体である冷却水を供給し、燃料電池で
発生する熱を除去する。
【０００３】冷却板３の従来例を図５，図６に示す。図
５は平面図、図６は側面図をそれぞれ示す。冷却板は図
６のように上下に分割できる２枚の冷却平板４と、冷却
媒体である冷却水を流通する冷却管５とから構成され
る。冷却管５は図５に示すように、蛇行して冷却平板４
の内部に埋設される。冷却平板４は冷却管５を埋設する
ために、冷却管形状に合わせて所定の径の蛇行状の溝が
形成されている。冷却水は冷却管５の一方より流入す
る。冷却板の周囲は、反応ガスの侵入防止と電解質であ
るリン酸の侵入防止を目的に、周囲をフッ素樹脂（図示
なし）によりカバーしているのが一般的である。
５は平面図、図６は側面図をそれぞれ示す。冷却板は図
６のように上下に分割できる２枚の冷却平板４と、冷却
媒体である冷却水を流通する冷却管５とから構成され
る。冷却管５は図５に示すように、蛇行して冷却平板４
の内部に埋設される。冷却平板４は冷却管５を埋設する
ために、冷却管形状に合わせて所定の径の蛇行状の溝が
形成されている。冷却水は冷却管５の一方より流入す
る。冷却板の周囲は、反応ガスの侵入防止と電解質であ
るリン酸の侵入防止を目的に、周囲をフッ素樹脂（図示
なし）によりカバーしているのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなリン酸型燃料電池を運転すると、下記のような問
題が発生することが指摘されている。 １）面内で温度分布が不良となる。 リン酸型燃料電池は約２００℃で運転される。単電池の
面内はできるだけこの温度に近い均一な温度であること
が、高い効率を得るために必要である。一方、電解液で
あるリン酸は運転温度が高いほど発生し易くなり、反応
ガスに伴って系外に飛散し、単電池のリン酸が減少す
る。
ようなリン酸型燃料電池を運転すると、下記のような問
題が発生することが指摘されている。 １）面内で温度分布が不良となる。 リン酸型燃料電池は約２００℃で運転される。単電池の
面内はできるだけこの温度に近い均一な温度であること
が、高い効率を得るために必要である。一方、電解液で
あるリン酸は運転温度が高いほど発生し易くなり、反応
ガスに伴って系外に飛散し、単電池のリン酸が減少す
る。
【０００５】これに対し、冷却板への冷却水供給は図５
に矢印で示すように、反応ガスの出口側から供給し反応
ガスの入口側から排水して、単電池の面内のうち反応ガ
スの出口側の温度を低くして、飛散するリン酸を減らす
ことが通常行なわれている。このような理想的な温度分
布に対して、実際に燃料電池に供給される反応ガスの空
気は室温に近いため、約２００℃で運転される燃料電池
の空気供給（入口）側の単電池の面内に低温領域が形成
されて、燃料電池の効率が低下する。
に矢印で示すように、反応ガスの出口側から供給し反応
ガスの入口側から排水して、単電池の面内のうち反応ガ
スの出口側の温度を低くして、飛散するリン酸を減らす
ことが通常行なわれている。このような理想的な温度分
布に対して、実際に燃料電池に供給される反応ガスの空
気は室温に近いため、約２００℃で運転される燃料電池
の空気供給（入口）側の単電池の面内に低温領域が形成
されて、燃料電池の効率が低下する。
【０００６】２）リン酸が冷却平板にしみ込み、冷却管
を破損する。 飛散するリン酸や単電池の端面からしみ出てくるリン酸
が、温度の低い冷却板の端面に付着する。前述の通り冷
却板の周囲はフッ素樹脂等でカバーされているが、この
樹脂に傷等がある場合は、ここを通してリン酸が冷却平
板の内部に浸透することがある。この結果、長期間のう
ちに冷却管がリン酸で腐食され、破損して冷却水が漏出
することがある。したがって、この発明の課題は、燃料
電池用冷却板の温度分布特性を改善し、冷却管の腐食防
止（防食）を図ることにある。
を破損する。 飛散するリン酸や単電池の端面からしみ出てくるリン酸
が、温度の低い冷却板の端面に付着する。前述の通り冷
却板の周囲はフッ素樹脂等でカバーされているが、この
樹脂に傷等がある場合は、ここを通してリン酸が冷却平
板の内部に浸透することがある。この結果、長期間のう
ちに冷却管がリン酸で腐食され、破損して冷却水が漏出
することがある。したがって、この発明の課題は、燃料
電池用冷却板の温度分布特性を改善し、冷却管の腐食防
止（防食）を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
べく、請求項１の発明では、複数の単電池を積層してな
るセミブロック間のそれぞれに、面内に溝を形成した２
枚の冷却平板と、その溝内に冷却媒体を流通する冷却管
とからなる冷却板を埋設し、前記冷却管に冷却媒体を循
環流通させて燃料電池を冷却する燃料電池用冷却板にお
いて、前記冷却管の冷却板への導入部および導出部の近
傍で、冷却管と冷却板間の熱伝導性を低くするようにし
ている。
べく、請求項１の発明では、複数の単電池を積層してな
るセミブロック間のそれぞれに、面内に溝を形成した２
枚の冷却平板と、その溝内に冷却媒体を流通する冷却管
とからなる冷却板を埋設し、前記冷却管に冷却媒体を循
環流通させて燃料電池を冷却する燃料電池用冷却板にお
いて、前記冷却管の冷却板への導入部および導出部の近
傍で、冷却管と冷却板間の熱伝導性を低くするようにし
ている。
【０００８】上記請求項１の発明においては、前記冷却
管の冷却板への導入部および導出部の近傍の冷却平板の
溝の径を、その他の部分よりも大きくすることができる
（請求項２の発明）。また、上記請求項１または２の発
明においては、前記冷却管の冷却板への導入部および導
出部の近傍の冷却管を、フッ素樹脂で覆うことができる
（請求項３の発明）。
管の冷却板への導入部および導出部の近傍の冷却平板の
溝の径を、その他の部分よりも大きくすることができる
（請求項２の発明）。また、上記請求項１または２の発
明においては、前記冷却管の冷却板への導入部および導
出部の近傍の冷却管を、フッ素樹脂で覆うことができる
（請求項３の発明）。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明は、冷却板における冷却
管の導入，導出部近傍の冷却管と冷却平板間の熱伝導性
を低め、この部分での冷却能力を低下させることで、特
に空気供給（入口）側の低温領域を減らすものである。
この効果は、冷却板における冷却管の、特に導出部近傍
の冷却管と冷却平板間の熱伝導性を低めることにより達
成される。
管の導入，導出部近傍の冷却管と冷却平板間の熱伝導性
を低め、この部分での冷却能力を低下させることで、特
に空気供給（入口）側の低温領域を減らすものである。
この効果は、冷却板における冷却管の、特に導出部近傍
の冷却管と冷却平板間の熱伝導性を低めることにより達
成される。
【００１０】冷却管と冷却平板間の熱伝導性を低める具
体例として、まず、図１のような例が挙げられる。図１
（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であ
る。すなわち、図１（ａ）に示すように、冷却管５は２
枚の冷却平板４内に埋設されているのは従来と同様であ
るが、冷却平板４の端部の溝６の径ｒ１が、内部の径ｒ
２よりも大きくなっている（ｒ１＞ｒ２）点が特徴であ
り、この大きな溝に設置される冷却管５は冷却平板４と
直接接触しないようにされている。
体例として、まず、図１のような例が挙げられる。図１
（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であ
る。すなわち、図１（ａ）に示すように、冷却管５は２
枚の冷却平板４内に埋設されているのは従来と同様であ
るが、冷却平板４の端部の溝６の径ｒ１が、内部の径ｒ
２よりも大きくなっている（ｒ１＞ｒ２）点が特徴であ
り、この大きな溝に設置される冷却管５は冷却平板４と
直接接触しないようにされている。
【００１１】図２はこの発明の別の実施の形態を示す断
面図である。これは、冷却管のうち冷却平板の両端に配
置される冷却管の外周を、フッ素樹脂で覆い、フッ素樹
脂チューブ７としたものである。なお、冷却平板の溝の
径は図１と同じく、冷却平板の端部の径は大きく形成さ
れる。図３に単セル面における反応空気の流れ方向の温
度分布を示す。実線が従来例の場合、点線がこの発明の
場合であり、後者の方が特に空気入口（供給）側の温度
を高められることが分かる。
面図である。これは、冷却管のうち冷却平板の両端に配
置される冷却管の外周を、フッ素樹脂で覆い、フッ素樹
脂チューブ７としたものである。なお、冷却平板の溝の
径は図１と同じく、冷却平板の端部の径は大きく形成さ
れる。図３に単セル面における反応空気の流れ方向の温
度分布を示す。実線が従来例の場合、点線がこの発明の
場合であり、後者の方が特に空気入口（供給）側の温度
を高められることが分かる。
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、リン酸型燃料電池の
冷却板について、冷却管の冷却板への導入部および導出
部の近傍で、冷却管と冷却平板間の熱伝導性を低くする
ようにしたので、面内での温度分布が不良となり面内に
低温領域が形成されて燃料電池の効率が低下したり、リ
ン酸が冷却平板にしみ込んで冷却管を破損したりするお
それをなくすことができる利点が得られる。
冷却板について、冷却管の冷却板への導入部および導出
部の近傍で、冷却管と冷却平板間の熱伝導性を低くする
ようにしたので、面内での温度分布が不良となり面内に
低温領域が形成されて燃料電池の効率が低下したり、リ
ン酸が冷却平板にしみ込んで冷却管を破損したりするお
それをなくすことができる利点が得られる。
【図１】この発明の実施の形態を示す構造図である。
【図２】図１の変形例を示す断面図である。
【図３】単セル面内の温度分布説明図である。
【図４】燃料電池の一般的な構造を示す概要図である。
【図５】従来の冷却板の構造例を示す平面図である。
【図６】図５の側面図である。
１…燃料電池スタック、２…単電池、３…冷却板、４…
冷却平板、５…冷却管、６…溝、７…フッ素樹脂チュー
ブ。
冷却平板、５…冷却管、６…溝、７…フッ素樹脂チュー
ブ。
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の単電池を積層してなるセミブロッ
ク間のそれぞれに、面内に溝を形成した２枚の冷却平板
と、その溝内に冷却媒体を流通する冷却管とからなる冷
却板を埋設し、前記冷却管に冷却媒体を循環流通させて
燃料電池を冷却する燃料電池用冷却板において、 前記冷却管の冷却板への導入部および導出部の近傍で、
冷却管と冷却板間の熱伝導性を低くしたことを特徴とす
る燃料電池用冷却板。 - 【請求項２】 前記冷却管の冷却板への導入部および導
出部の近傍の冷却平板の溝の径を、その他の部分よりも
大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池
用冷却板。 - 【請求項３】 前記冷却管の冷却板への導入部および導
出部の近傍の冷却管を、フッ素樹脂で覆ったことを特徴
とする請求項１または２のいずれかに記載の燃料電池用
冷却板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10313087A JP2000149962A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 燃料電池用冷却板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10313087A JP2000149962A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 燃料電池用冷却板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000149962A true JP2000149962A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18037030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10313087A Pending JP2000149962A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 燃料電池用冷却板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000149962A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134188A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Toyota Motor Corp | チューブ型燃料電池モジュール及びその製造方法 |
| JP2007134186A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Toyota Motor Corp | チューブ型燃料電池モジュール |
| JP2008145164A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fuji Electric Water Environmental Systems Co Ltd | トリハロメタン分析装置の反応部構造 |
| CN110010999A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-12 | 西南交通大学 | 一种电池散热装置 |
-
1998
- 1998-11-04 JP JP10313087A patent/JP2000149962A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134188A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Toyota Motor Corp | チューブ型燃料電池モジュール及びその製造方法 |
| JP2007134186A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Toyota Motor Corp | チューブ型燃料電池モジュール |
| JP2008145164A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fuji Electric Water Environmental Systems Co Ltd | トリハロメタン分析装置の反応部構造 |
| CN110010999A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-12 | 西南交通大学 | 一种电池散热装置 |
| CN110010999B (zh) * | 2019-05-06 | 2024-03-15 | 西南交通大学 | 一种电池散热装置 |
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