JPH06251793A - 燃料電池のマニホールド - Google Patents
燃料電池のマニホールドInfo
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- JPH06251793A JPH06251793A JP5035872A JP3587293A JPH06251793A JP H06251793 A JPH06251793 A JP H06251793A JP 5035872 A JP5035872 A JP 5035872A JP 3587293 A JP3587293 A JP 3587293A JP H06251793 A JPH06251793 A JP H06251793A
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- 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
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】固体電解質型燃料電池の燃料ガス,酸化剤ガス
を給排する外部マニホールド方式のマニホールドを電池
スタックに締付ける締付機構を有しない方式にして設け
る。 【構成】電池スタック18の燃料ガス入口トンネル20
と図示しない燃料ガス出口トンネルとを有する対向する
側面と、酸化剤ガス入口トンネル22と図示しない酸化
剤ガス出口トンネルとを有する対向する側面との境界部
23のリブ付セパレータ7に接して電池スタック18を
函体24に収納し、境界部23にリブ付セパレータ7と
函体24とにまたがるキー28を挿入して電池スタック
18と函体24との間のキー28で区切られる空間を燃
料ガス入口,出口マニホールド30,31、酸化剤ガス
入口,出口マニホールド32,33にし、キー28とキ
ー溝26,27との間の空間には水蒸気を供給してシー
ルする。
を給排する外部マニホールド方式のマニホールドを電池
スタックに締付ける締付機構を有しない方式にして設け
る。 【構成】電池スタック18の燃料ガス入口トンネル20
と図示しない燃料ガス出口トンネルとを有する対向する
側面と、酸化剤ガス入口トンネル22と図示しない酸化
剤ガス出口トンネルとを有する対向する側面との境界部
23のリブ付セパレータ7に接して電池スタック18を
函体24に収納し、境界部23にリブ付セパレータ7と
函体24とにまたがるキー28を挿入して電池スタック
18と函体24との間のキー28で区切られる空間を燃
料ガス入口,出口マニホールド30,31、酸化剤ガス
入口,出口マニホールド32,33にし、キー28とキ
ー溝26,27との間の空間には水蒸気を供給してシー
ルする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池、特に固体電
解質型燃料電池に反応ガスを電池スタックの外部から給
排するマニホールドの構造に関する。
解質型燃料電池に反応ガスを電池スタックの外部から給
排するマニホールドの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は供給される燃料ガスと酸化剤
ガスとにより電池反応を起こして発電するものである
が、燃料電池の種類としてリン酸を電解質とするリン酸
型燃料電池、溶融炭酸塩を電解質とする溶融炭酸塩型燃
料電池、ジルコニア等の酸化物の固体を電解質とする固
体電解質型燃料電池等が知られている。このうち特に固
体電解質型燃料電池は作動温度が800〜1100℃と
高温であるために発電効率が高く、触媒が不要であると
いった長所があり、さらに電解質が固体であるため取扱
いや保守が容易であり、第三世代の燃料電池として期待
されている。しかし、一方では運転温度が高いため使用
可能な材料に制約があるという短所を内包している。
ガスとにより電池反応を起こして発電するものである
が、燃料電池の種類としてリン酸を電解質とするリン酸
型燃料電池、溶融炭酸塩を電解質とする溶融炭酸塩型燃
料電池、ジルコニア等の酸化物の固体を電解質とする固
体電解質型燃料電池等が知られている。このうち特に固
体電解質型燃料電池は作動温度が800〜1100℃と
高温であるために発電効率が高く、触媒が不要であると
いった長所があり、さらに電解質が固体であるため取扱
いや保守が容易であり、第三世代の燃料電池として期待
されている。しかし、一方では運転温度が高いため使用
可能な材料に制約があるという短所を内包している。
【0003】固体電解質型燃料電池の構造には、大きく
分けて円筒型と平板型の2つのタイプがある。平板型の
燃料電池には図8に示すように薄い電解質板1と、この
両面に形成されたアノード2及びカソード3とからなる
単電池4と、一方の面に燃料ガス流路5及び他方の面に
前記流路の方向と直交する方向の酸化剤ガス流路6を設
けたリブ付セパレータ7とを順次積み重ねて電池スタッ
クを構成する自立膜方式と、図9に示すように電極材料
で製作した多孔質のアノードともなる燃料ガス流路5を
有する電解質基板10と、電解質基板10の表面に形成
した電解質層11と、この電解質層11の表面に形成し
たカソード3とからなる電解質/電極結合体15及び電
極材料又はセパレータ材料で製作し、酸化剤ガス流路6
を有するセパレータ基板12と、このセパレータ基板1
2の表面にセパレータ層13を形成したセパレータ16
を順次積み重ねて電池スタックを構成する支持膜方式の
2種類の電池構造が提案,試作されている。
分けて円筒型と平板型の2つのタイプがある。平板型の
燃料電池には図8に示すように薄い電解質板1と、この
両面に形成されたアノード2及びカソード3とからなる
単電池4と、一方の面に燃料ガス流路5及び他方の面に
前記流路の方向と直交する方向の酸化剤ガス流路6を設
けたリブ付セパレータ7とを順次積み重ねて電池スタッ
クを構成する自立膜方式と、図9に示すように電極材料
で製作した多孔質のアノードともなる燃料ガス流路5を
有する電解質基板10と、電解質基板10の表面に形成
した電解質層11と、この電解質層11の表面に形成し
たカソード3とからなる電解質/電極結合体15及び電
極材料又はセパレータ材料で製作し、酸化剤ガス流路6
を有するセパレータ基板12と、このセパレータ基板1
2の表面にセパレータ層13を形成したセパレータ16
を順次積み重ねて電池スタックを構成する支持膜方式の
2種類の電池構造が提案,試作されている。
【0004】上記のような平板型の固体電解質型燃料電
池には電池スタックを構成する各単電池に反応ガスを供
給する方法としてリン酸型や溶融炭酸塩型等の従来の燃
料電池で採用されている外部マニホールド方式が一般的
であり、特に自立膜方式ではこの傾向が強い。上記の外
部マニホールド方式では外部マニホールドを電池スタッ
クに内部の反応ガスの外部への漏れを防ぐためガスシー
ル用のシール材を介装して当てがい、外部マニホールド
を電池スタックに締付けている。なお、シール材として
は一般にはセラミックスシートやセラミックスクロス、
あるいはこれらの部材にガラスを含浸させたものを使用
している。
池には電池スタックを構成する各単電池に反応ガスを供
給する方法としてリン酸型や溶融炭酸塩型等の従来の燃
料電池で採用されている外部マニホールド方式が一般的
であり、特に自立膜方式ではこの傾向が強い。上記の外
部マニホールド方式では外部マニホールドを電池スタッ
クに内部の反応ガスの外部への漏れを防ぐためガスシー
ル用のシール材を介装して当てがい、外部マニホールド
を電池スタックに締付けている。なお、シール材として
は一般にはセラミックスシートやセラミックスクロス、
あるいはこれらの部材にガラスを含浸させたものを使用
している。
【0005】また、外部マニホールド方式の変形例とし
て、電池スタックの周囲に設置した外部容器を外部マニ
ホールドとして利用することが知られている。この場
合、外部容器と角体状の電池スタックの角部とが接する
ところには、ガラスを用いたシールが行なわれ、燃料ガ
スと酸化剤ガスとの混合を防いでいる。他の反応ガス供
給方法として内部マニホールド方式があり、単電池ある
いは電解質/電極結合体及びセパレータの中心部に燃料
ガス及び酸化剤ガスの2種類の反応ガス供給用のマニホ
ールドを設けた、例えば特開平1−168568や特開
平2−304870に示すようなセンターマニホールド
方式が知られている。
て、電池スタックの周囲に設置した外部容器を外部マニ
ホールドとして利用することが知られている。この場
合、外部容器と角体状の電池スタックの角部とが接する
ところには、ガラスを用いたシールが行なわれ、燃料ガ
スと酸化剤ガスとの混合を防いでいる。他の反応ガス供
給方法として内部マニホールド方式があり、単電池ある
いは電解質/電極結合体及びセパレータの中心部に燃料
ガス及び酸化剤ガスの2種類の反応ガス供給用のマニホ
ールドを設けた、例えば特開平1−168568や特開
平2−304870に示すようなセンターマニホールド
方式が知られている。
【0006】また、これらの変形例として本出願人は特
願H3−249934にて電池スタックを函体内に設置
するとともに、電池スタックを構成する各部材の中央部
に燃料ガス供給マニホールドを設けて、燃料ガスは中央
部の燃料ガスの供給マニホールドから電池スタックの各
単電池に供給し、一方酸化剤ガスは函体内に通流させて
電池スタックの各単電池に供給することを提案してい
る。
願H3−249934にて電池スタックを函体内に設置
するとともに、電池スタックを構成する各部材の中央部
に燃料ガス供給マニホールドを設けて、燃料ガスは中央
部の燃料ガスの供給マニホールドから電池スタックの各
単電池に供給し、一方酸化剤ガスは函体内に通流させて
電池スタックの各単電池に供給することを提案してい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記の外部マニホール
ド方式において、外部マニホールドと電池スタックとの
締付部にシール材を介装して反応ガスが漏れるのを防ぐ
方法は、外部マニホールドが電池スタックに対して常に
各部が均一な面圧で押し付けられる必要がある。この場
合、実験室規模の小型の試験用電池スタックでは電気炉
の外部からねじ等を用いて外部マニホールドを電池スタ
ックに均一に締付けることが可能であるが、実用規模の
大型の電池スタックでは大きな外部マニホールドを電池
スタックに均一に締付けるのは困難である。
ド方式において、外部マニホールドと電池スタックとの
締付部にシール材を介装して反応ガスが漏れるのを防ぐ
方法は、外部マニホールドが電池スタックに対して常に
各部が均一な面圧で押し付けられる必要がある。この場
合、実験室規模の小型の試験用電池スタックでは電気炉
の外部からねじ等を用いて外部マニホールドを電池スタ
ックに均一に締付けることが可能であるが、実用規模の
大型の電池スタックでは大きな外部マニホールドを電池
スタックに均一に締付けるのは困難である。
【0008】この場合、リン酸型や溶融炭酸塩型等の他
の燃料電池では、運転温度が固体電解質型燃料電池のそ
れより低いので、皿ばねやコイルばねを用いて簡単な構
造により外部マニホールドの締付けは可能である。しか
しながら固体電解質型燃料電池では運転温度が約100
0℃と高いため、金属のばね性が得られないので、従来
より複雑な締付機構が必要になるという欠点がある。
の燃料電池では、運転温度が固体電解質型燃料電池のそ
れより低いので、皿ばねやコイルばねを用いて簡単な構
造により外部マニホールドの締付けは可能である。しか
しながら固体電解質型燃料電池では運転温度が約100
0℃と高いため、金属のばね性が得られないので、従来
より複雑な締付機構が必要になるという欠点がある。
【0009】また、電池スタックと外部マニホールドと
の熱膨脹は一致させる必要がある上に、電池スタックと
外部マニホールドの熱膨脹による伸縮に対しても締付機
構を追従させる必要があるため、その対応は極めて困難
である。上記問題点を解決するために、前述のように電
池スタックの周囲に設置した外部容器を外部マニホール
ドとする方法が知られているが、外部容器と電池スタッ
クの角部が接触するところにガラスのシール材を設けて
いるので、燃料電池の運転中に高さ方向に軟化したガラ
スが移動し、このため反応ガスのシール能力が低下する
という問題があり、高さ方向に長い角部のシールにはあ
まり適してないという欠点がある。
の熱膨脹は一致させる必要がある上に、電池スタックと
外部マニホールドの熱膨脹による伸縮に対しても締付機
構を追従させる必要があるため、その対応は極めて困難
である。上記問題点を解決するために、前述のように電
池スタックの周囲に設置した外部容器を外部マニホール
ドとする方法が知られているが、外部容器と電池スタッ
クの角部が接触するところにガラスのシール材を設けて
いるので、燃料電池の運転中に高さ方向に軟化したガラ
スが移動し、このため反応ガスのシール能力が低下する
という問題があり、高さ方向に長い角部のシールにはあ
まり適してないという欠点がある。
【0010】一方、前述の内部マニホールド方式におい
ては、外部マニホールド方式と異なり、マニホールドの
締付機構は不要となるが、マニホールドをどの部分に設
置しようとも燃料ガス及び酸化剤ガスの2種類の反応ガ
ス供給マニホールドに相当する部分は電池反応が行なわ
れず、したがってマニホールドの面積分の有効電極面積
が減少するという欠点がある。
ては、外部マニホールド方式と異なり、マニホールドの
締付機構は不要となるが、マニホールドをどの部分に設
置しようとも燃料ガス及び酸化剤ガスの2種類の反応ガ
ス供給マニホールドに相当する部分は電池反応が行なわ
れず、したがってマニホールドの面積分の有効電極面積
が減少するという欠点がある。
【0011】特に、固体電解質型燃料電池では酸化剤ガ
スを反応ガスとして使用するとともに冷却用ガスとして
も使用されるのが一般的であり、このため酸化剤ガスの
反応ガスとしての利用率は10〜30%と低いので、酸
化剤ガスのマニホールドの面積は大きくなり、したがっ
て有効電極面積は減少するという欠点がある。なお、こ
の電極面積の減少は大面積化が困難とされている自立膜
方式では特に大きな問題となる。
スを反応ガスとして使用するとともに冷却用ガスとして
も使用されるのが一般的であり、このため酸化剤ガスの
反応ガスとしての利用率は10〜30%と低いので、酸
化剤ガスのマニホールドの面積は大きくなり、したがっ
て有効電極面積は減少するという欠点がある。なお、こ
の電極面積の減少は大面積化が困難とされている自立膜
方式では特に大きな問題となる。
【0012】本出願人が提案した特願平3−24993
4による内部マニホールド方式では、燃料ガスの供給用
のマニホールドのみ電池積層体の中央部に設けて上記問
題点を解決しているが、函体内に供給した酸化剤ガスの
全量が各単電池の酸化剤ガスのガス流路に流入して電池
反応及び冷却に使用されるとは考えにくいので、酸化剤
ガスは余分に流す必要がある。このため酸化剤ガスを送
出するブロワ等の補機動力が増加し、システムの効率が
低下するという欠点がある。
4による内部マニホールド方式では、燃料ガスの供給用
のマニホールドのみ電池積層体の中央部に設けて上記問
題点を解決しているが、函体内に供給した酸化剤ガスの
全量が各単電池の酸化剤ガスのガス流路に流入して電池
反応及び冷却に使用されるとは考えにくいので、酸化剤
ガスは余分に流す必要がある。このため酸化剤ガスを送
出するブロワ等の補機動力が増加し、システムの効率が
低下するという欠点がある。
【0013】また燃料ガスは排気用のマニホールドが設
けられておらず、函体内に直接放出することになるの
で、各単電池の燃料ガスの排気用スリットの近傍では排
ガス中の未反応燃料が燃焼し、局所的に温度が上昇する
という恐れがある。このような局所的な発熱により温度
差のある温度分布がつくと電池構成部材が変形や変質を
起こし、電池性能や寿命を低下させるという恐れがあ
る。
けられておらず、函体内に直接放出することになるの
で、各単電池の燃料ガスの排気用スリットの近傍では排
ガス中の未反応燃料が燃焼し、局所的に温度が上昇する
という恐れがある。このような局所的な発熱により温度
差のある温度分布がつくと電池構成部材が変形や変質を
起こし、電池性能や寿命を低下させるという恐れがあ
る。
【0014】本発明の目的は、電池スタックに反応ガス
を給排する外部マニホールド方式ではマニホールドの取
付構造の欠点をなくし、また燃料ガスを供給するマニホ
ールドのみ内部マニホールド方式にした場合では酸化剤
ガスの電池スタックへの全量供給、及び電池スタックか
らの排出される燃料ガスと酸化剤ガスとを分離できる燃
料電池のマニホールドを提供することである。
を給排する外部マニホールド方式ではマニホールドの取
付構造の欠点をなくし、また燃料ガスを供給するマニホ
ールドのみ内部マニホールド方式にした場合では酸化剤
ガスの電池スタックへの全量供給、及び電池スタックか
らの排出される燃料ガスと酸化剤ガスとを分離できる燃
料電池のマニホールドを提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば単電池とセパレータとを積層してな
り、対向する側面に単電池に供給する燃料ガスの流路の
開口及びこの対向する側面と異なる対向する側面に単電
池に供給する酸化剤ガスの流路の開口を備える電池スタ
ックと、前記対向する側面と異なる対向する側面との境
界部に接して電池スタックを収納する函体と、前記境界
部に電池スタックと函体とにわたって設けられるキー溝
に挿入されるキーとを備え、キーとキー溝との間の空間
に単電池に供給する燃料ガスと酸化剤ガスの圧力より若
干高い圧力のシールガスを供給し、電池スタックと函体
との間のキーで区切られる空間を燃料ガス又は酸化剤ガ
スを給排するマニホールドとするものとする。
に、本発明によれば単電池とセパレータとを積層してな
り、対向する側面に単電池に供給する燃料ガスの流路の
開口及びこの対向する側面と異なる対向する側面に単電
池に供給する酸化剤ガスの流路の開口を備える電池スタ
ックと、前記対向する側面と異なる対向する側面との境
界部に接して電池スタックを収納する函体と、前記境界
部に電池スタックと函体とにわたって設けられるキー溝
に挿入されるキーとを備え、キーとキー溝との間の空間
に単電池に供給する燃料ガスと酸化剤ガスの圧力より若
干高い圧力のシールガスを供給し、電池スタックと函体
との間のキーで区切られる空間を燃料ガス又は酸化剤ガ
スを給排するマニホールドとするものとする。
【0016】上記において、燃料ガスの流路の開口は、
電池スタックの対向する側面の一方を流路入口、他方を
流路出口とし、あるいは電池スタックの中央部に貫通し
て設けられた流路から燃料ガスが単電池に供給される場
合、対向する側面の両側の流路の開口を流路出口とし、
流路入口に面するマニホールドを燃料ガス入口マニホー
ルド、流路出口に面するマニホールドを燃料ガス出口マ
ニホールドとし、一方、酸化剤ガスの流路の開口は、電
池スタックの対向する側面の一方を流路入口、他方を流
路出口とし、流路入口に面するマニホールドを酸化剤ガ
ス入口マニホールド、流路出口に面するマニホールドを
酸化剤ガス出口マニホールドとするものとする。
電池スタックの対向する側面の一方を流路入口、他方を
流路出口とし、あるいは電池スタックの中央部に貫通し
て設けられた流路から燃料ガスが単電池に供給される場
合、対向する側面の両側の流路の開口を流路出口とし、
流路入口に面するマニホールドを燃料ガス入口マニホー
ルド、流路出口に面するマニホールドを燃料ガス出口マ
ニホールドとし、一方、酸化剤ガスの流路の開口は、電
池スタックの対向する側面の一方を流路入口、他方を流
路出口とし、流路入口に面するマニホールドを酸化剤ガ
ス入口マニホールド、流路出口に面するマニホールドを
酸化剤ガス出口マニホールドとするものとする。
【0017】なお、シールガスは水蒸気とし、この水蒸
気は電池反応により生成された水を含む燃料電池からの
排気ガスから回収した水を燃料電池からの排熱により加
熱して得られるものとする。
気は電池反応により生成された水を含む燃料電池からの
排気ガスから回収した水を燃料電池からの排熱により加
熱して得られるものとする。
【0018】
【作用】電池スタックの各単電池に供給する燃料ガスが
流れる流路の開口を有する電池スタックの対向する側面
と、電池スタックの各単電池に供給する酸化剤ガスが流
れる流路の開口を有する電池スタックの前記対向する側
面と異なる対向する側面との境界部に接して電池スタッ
クを函体に収納し、境界部の電池スタックと函体とにわ
たって設けられたキー溝にキーを挿入することにより、
電池スタックと函体との間にはキーにより区切られる空
間が形成されるので、燃料ガスの流路の開口に面する空
間は燃料ガスが流れるマニホールドとし、酸化剤ガスの
流路の開口を面する空間は酸化剤ガスが流れるマニホー
ルドとする。
流れる流路の開口を有する電池スタックの対向する側面
と、電池スタックの各単電池に供給する酸化剤ガスが流
れる流路の開口を有する電池スタックの前記対向する側
面と異なる対向する側面との境界部に接して電池スタッ
クを函体に収納し、境界部の電池スタックと函体とにわ
たって設けられたキー溝にキーを挿入することにより、
電池スタックと函体との間にはキーにより区切られる空
間が形成されるので、燃料ガスの流路の開口に面する空
間は燃料ガスが流れるマニホールドとし、酸化剤ガスの
流路の開口を面する空間は酸化剤ガスが流れるマニホー
ルドとする。
【0019】この場合、電池スタックの対向する側面の
一方の側面の燃料ガスの流路の開口を燃料ガスが流入す
る流路入口とし、他方の側面の流路の開口を単電池を流
れて排出される流路出口とするときには、流路入口に面
するマニホールドは燃料ガスの入口マニホールドとし、
流路出口に面するマニホールドは燃料ガスの出口マニホ
ールドとする。
一方の側面の燃料ガスの流路の開口を燃料ガスが流入す
る流路入口とし、他方の側面の流路の開口を単電池を流
れて排出される流路出口とするときには、流路入口に面
するマニホールドは燃料ガスの入口マニホールドとし、
流路出口に面するマニホールドは燃料ガスの出口マニホ
ールドとする。
【0020】一方、電池スタックの各部材を貫通して中
央部に設けられた流路から燃料ガスが電池スタックの各
単電池を流れて排出する流路出口を電池スタックの対向
する側面に有する場合には、前記対向する側面の流路出
口に面する両マニホールドは燃料ガスの出口マニホール
ドとする。また、電池スタックの対向する側面の一方の
側面の酸化剤ガスの流路の開口を酸化剤ガスが流入する
流路入口とし、他方の側面の流路の開口を単電池を流れ
て排出する流路出口とするときには、流路入口に面する
マニホールドは酸化剤ガスの入口マニホールドとし、流
路出口に面するマニホールドは酸化剤ガスの出口マニホ
ールドとする。
央部に設けられた流路から燃料ガスが電池スタックの各
単電池を流れて排出する流路出口を電池スタックの対向
する側面に有する場合には、前記対向する側面の流路出
口に面する両マニホールドは燃料ガスの出口マニホール
ドとする。また、電池スタックの対向する側面の一方の
側面の酸化剤ガスの流路の開口を酸化剤ガスが流入する
流路入口とし、他方の側面の流路の開口を単電池を流れ
て排出する流路出口とするときには、流路入口に面する
マニホールドは酸化剤ガスの入口マニホールドとし、流
路出口に面するマニホールドは酸化剤ガスの出口マニホ
ールドとする。
【0021】なお、キーは前記境界部の電池スタックと
函体とに設けられたキー溝に挿入し、キーとキー溝との
間の残された空間にシールガスとして水蒸気を供給す
る。この際、キーとキー溝との間の隙間をシールするた
めに水蒸気の圧力を電池スタックの各単電池に給排され
る燃料ガスと酸化剤ガスとの圧力より若干高くして燃料
ガスと酸化剤ガスとの混合を防ぐ。
函体とに設けられたキー溝に挿入し、キーとキー溝との
間の残された空間にシールガスとして水蒸気を供給す
る。この際、キーとキー溝との間の隙間をシールするた
めに水蒸気の圧力を電池スタックの各単電池に給排され
る燃料ガスと酸化剤ガスとの圧力より若干高くして燃料
ガスと酸化剤ガスとの混合を防ぐ。
【0022】このようにすることにより、外部マニホー
ルド方式の燃料ガスの入口,出口マニホールド及び酸化
剤ガスの入口,出口マニホールドは締付構造を必要とせ
ず、また電池スタックに供給する燃料ガスと酸化剤ガス
とは混合せず、また排出する燃料ガスと酸化剤ガスも混
合しない。なお、シールガスとしての水蒸気は、電池反
応で生成した水を含む燃料電池から排出された反応ガス
から回収した水を燃料電池からの排熱により加熱して得
られる。
ルド方式の燃料ガスの入口,出口マニホールド及び酸化
剤ガスの入口,出口マニホールドは締付構造を必要とせ
ず、また電池スタックに供給する燃料ガスと酸化剤ガス
とは混合せず、また排出する燃料ガスと酸化剤ガスも混
合しない。なお、シールガスとしての水蒸気は、電池反
応で生成した水を含む燃料電池から排出された反応ガス
から回収した水を燃料電池からの排熱により加熱して得
られる。
【0023】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図1は本発明によるマニホールドを備えた固
体電解質型燃料電池の部分破砕斜視図、図2は図1のリ
ブ付セパレータの燃料ガスが流れる面での断面図であ
る。図1,図2において電池スタック18は、方形状の
薄い電解質板1の両面にアノード及びカソード3を形成
した単電池4と、反応ガス流路を形成したリブ付セパレ
ータ7とを順次積み重ねて形成されている。電解質板1
は8mol %のイットリアで安定化させたジルコニア(以
下8YSZという)をテープキャスティング等の手法に
よりシート状に成形,焼結して得られる。アノードは酸
化ニッケルと8YSZとのサーメットをPVA(ポリビ
ニルアルコール)やPVB(ポリビニルブチラール)等
を溶剤とともに混合,攪拌してスラリーとし、これを電
解質板1の片面に塗布,焼成して得られる。一方カソー
ド3はランタンマンガナイト(LaMnO3)やランタンコバ
ルタイト(LaCoO3)等のカソード材料をPVAやPVB
及び溶剤と混合,攪拌してスラリーとし、これを電解質
板1の他方の片面に塗布,焼成して得られる。リブ付セ
パレータ7はランタンクロマイト(LaCrO3)、又は低熱
膨脹性金属を機械加工して得られる。
説明する。図1は本発明によるマニホールドを備えた固
体電解質型燃料電池の部分破砕斜視図、図2は図1のリ
ブ付セパレータの燃料ガスが流れる面での断面図であ
る。図1,図2において電池スタック18は、方形状の
薄い電解質板1の両面にアノード及びカソード3を形成
した単電池4と、反応ガス流路を形成したリブ付セパレ
ータ7とを順次積み重ねて形成されている。電解質板1
は8mol %のイットリアで安定化させたジルコニア(以
下8YSZという)をテープキャスティング等の手法に
よりシート状に成形,焼結して得られる。アノードは酸
化ニッケルと8YSZとのサーメットをPVA(ポリビ
ニルアルコール)やPVB(ポリビニルブチラール)等
を溶剤とともに混合,攪拌してスラリーとし、これを電
解質板1の片面に塗布,焼成して得られる。一方カソー
ド3はランタンマンガナイト(LaMnO3)やランタンコバ
ルタイト(LaCoO3)等のカソード材料をPVAやPVB
及び溶剤と混合,攪拌してスラリーとし、これを電解質
板1の他方の片面に塗布,焼成して得られる。リブ付セ
パレータ7はランタンクロマイト(LaCrO3)、又は低熱
膨脹性金属を機械加工して得られる。
【0024】なお、電池スタック18の対向する側面の
一方の側面にはリブ付セパレータ7の一方の面に設けら
れた図2に示す燃料ガスのガス流路19に連通する燃料
ガス入口トンネル20を、また他方の側面にはリブ付セ
パレータ7の前記ガス流路19に連通する図示しない燃
料ガス出口トンネルが設けられている。また、電池スタ
ック18の前記対向する側面と異なる対向する側面の一
方の側面には、リブ付セパレータ7の他方の面に設けら
れた図2の燃料ガスのガス流路19と同じ要領で設けら
れた酸化剤ガスのガス流路に連通する酸化剤ガス入口ト
ンネル22を、また他方の側面には酸化剤ガスの前記ガ
ス流路に連通する図示しない酸化剤ガス出口トンネルが
設けられている。
一方の側面にはリブ付セパレータ7の一方の面に設けら
れた図2に示す燃料ガスのガス流路19に連通する燃料
ガス入口トンネル20を、また他方の側面にはリブ付セ
パレータ7の前記ガス流路19に連通する図示しない燃
料ガス出口トンネルが設けられている。また、電池スタ
ック18の前記対向する側面と異なる対向する側面の一
方の側面には、リブ付セパレータ7の他方の面に設けら
れた図2の燃料ガスのガス流路19と同じ要領で設けら
れた酸化剤ガスのガス流路に連通する酸化剤ガス入口ト
ンネル22を、また他方の側面には酸化剤ガスの前記ガ
ス流路に連通する図示しない酸化剤ガス出口トンネルが
設けられている。
【0025】四角状の電池スタック18はその角部、す
なわち電池スタック18の前記対向する側面とこの対向
する側面と異なる対向する側面との境界部23が円筒型
の函体24に近接して収納されている。なお、境界部2
3のリブ付セパレータ7は函体24の内壁面の曲率に合
わせて加工することにより、境界部23のリブ付セパレ
ータ7と函体24との隙間25(図2参照)を小さくす
ることができる。
なわち電池スタック18の前記対向する側面とこの対向
する側面と異なる対向する側面との境界部23が円筒型
の函体24に近接して収納されている。なお、境界部2
3のリブ付セパレータ7は函体24の内壁面の曲率に合
わせて加工することにより、境界部23のリブ付セパレ
ータ7と函体24との隙間25(図2参照)を小さくす
ることができる。
【0026】境界部23の電池スタック18の積層され
たリブ付セパレータ7にはU形のキー溝26を、また境
界部23に面する函体24にはキー溝26に向き合うU
形のキー溝27を設け、キー溝26と27とにわたり、
これらの側面に嵌め合うように高さ方向に棒状のキー2
8を挿入している。なおキー28を挿入後、キー28と
キー溝26と27との間の空間にはシールガスとして水
蒸気を供給してシールを行なっている。なお、水蒸気の
圧力は電池スタック18に給排される燃料ガス,酸化剤
ガスの圧力より若干高くする。
たリブ付セパレータ7にはU形のキー溝26を、また境
界部23に面する函体24にはキー溝26に向き合うU
形のキー溝27を設け、キー溝26と27とにわたり、
これらの側面に嵌め合うように高さ方向に棒状のキー2
8を挿入している。なおキー28を挿入後、キー28と
キー溝26と27との間の空間にはシールガスとして水
蒸気を供給してシールを行なっている。なお、水蒸気の
圧力は電池スタック18に給排される燃料ガス,酸化剤
ガスの圧力より若干高くする。
【0027】なお、函体24とキー28とはリブ付セパ
レータ7と同程度の熱膨脹係数を有するセラミックス又
は耐熱金属で製造する。このような構成により、函体2
4と電池スタック18との間のキー28で区切られる空
間30は燃料ガスを電池スタック18に供給する燃料ガ
ス入口マニホールド、31は電池スタック18から排出
される燃料ガスが流入する燃料ガス出口マニホールド、
32は酸化剤ガスを電池スタック18に供給する酸化剤
ガス入口マニホールド、33は電池スタック18から排
出される酸化剤ガスが流入する酸化剤ガス出口マニホー
ルドとなる。
レータ7と同程度の熱膨脹係数を有するセラミックス又
は耐熱金属で製造する。このような構成により、函体2
4と電池スタック18との間のキー28で区切られる空
間30は燃料ガスを電池スタック18に供給する燃料ガ
ス入口マニホールド、31は電池スタック18から排出
される燃料ガスが流入する燃料ガス出口マニホールド、
32は酸化剤ガスを電池スタック18に供給する酸化剤
ガス入口マニホールド、33は電池スタック18から排
出される酸化剤ガスが流入する酸化剤ガス出口マニホー
ルドとなる。
【0028】上記の構成により、燃料ガスは燃料ガス入
口マニホールド30に流入して燃料ガス入口トンネル2
0を経て、また酸化剤ガスは酸化剤ガス入口マニホール
ド32に流入して酸化剤ガストンネル22を経てリブ付
セパレータ7の燃料ガス,酸化剤ガス流路をそれぞれ流
れて電池スタック18を構成する各単電池のアノード,
カソードにそれぞれ供給され、電池反応を起こして発電
する。電池反応をした燃料ガスはリブ付セパレータ7の
燃料ガス出口トンネルから燃料ガス出口マニホールド3
1に、また酸化剤ガスはリブ付セパレータ7の酸化剤ガ
ス出口トンネルから酸化剤ガス出口マニホールド33に
流入し、外部に排出される。
口マニホールド30に流入して燃料ガス入口トンネル2
0を経て、また酸化剤ガスは酸化剤ガス入口マニホール
ド32に流入して酸化剤ガストンネル22を経てリブ付
セパレータ7の燃料ガス,酸化剤ガス流路をそれぞれ流
れて電池スタック18を構成する各単電池のアノード,
カソードにそれぞれ供給され、電池反応を起こして発電
する。電池反応をした燃料ガスはリブ付セパレータ7の
燃料ガス出口トンネルから燃料ガス出口マニホールド3
1に、また酸化剤ガスはリブ付セパレータ7の酸化剤ガ
ス出口トンネルから酸化剤ガス出口マニホールド33に
流入し、外部に排出される。
【0029】この際、キー28とキー溝26,27の間
の空間には給排される燃料ガスと酸化剤ガスとの圧力よ
り若干高い圧力の水蒸気が供給されてシールされている
ので、燃料ガスと酸化剤ガスとは混合することはない。
なおこのとき、シール用の水蒸気の圧力は燃料ガス,酸
化剤ガスの圧力より若干高くするので、水蒸気は燃料ガ
ス,酸化剤ガス入口マニホールド30,32、燃料ガ
ス,酸化剤ガス出口マニホールド31,33に漏れる
が、燃料ガスには改質用及びカーボンの析出防止用に水
蒸気を予め添加しており、また酸化剤ガスの反応ガスと
しての利用率は低いので、水蒸気の漏入による電池特性
や寿命に悪影響を与えない。
の空間には給排される燃料ガスと酸化剤ガスとの圧力よ
り若干高い圧力の水蒸気が供給されてシールされている
ので、燃料ガスと酸化剤ガスとは混合することはない。
なおこのとき、シール用の水蒸気の圧力は燃料ガス,酸
化剤ガスの圧力より若干高くするので、水蒸気は燃料ガ
ス,酸化剤ガス入口マニホールド30,32、燃料ガ
ス,酸化剤ガス出口マニホールド31,33に漏れる
が、燃料ガスには改質用及びカーボンの析出防止用に水
蒸気を予め添加しており、また酸化剤ガスの反応ガスと
しての利用率は低いので、水蒸気の漏入による電池特性
や寿命に悪影響を与えない。
【0030】なお燃料ガス,酸化剤ガスの出口マニホー
ルド31,33にて回収された排気反応ガスは図示しな
い熱交換器で熱交換され、排気された燃料ガスは生成水
を含んでいるので、気水分離器で生成水を分離した後排
出されたり、あるいはボトミングサイクル用の熱源とし
て利用される。一方、気水分離器により回収された生成
水は、排熱との熱交換により再び加熱され水蒸気となっ
てキー28とキー溝26,27との間の空間にシール用
として供給される。
ルド31,33にて回収された排気反応ガスは図示しな
い熱交換器で熱交換され、排気された燃料ガスは生成水
を含んでいるので、気水分離器で生成水を分離した後排
出されたり、あるいはボトミングサイクル用の熱源とし
て利用される。一方、気水分離器により回収された生成
水は、排熱との熱交換により再び加熱され水蒸気となっ
てキー28とキー溝26,27との間の空間にシール用
として供給される。
【0031】図3は本発明の異なる実施例によるマニホ
ールドを備えた固体電解質型燃料電池の部分破砕斜視図
である。図3において電池スタック35は円板状のリブ
付セパレータ7と電解質/電極結合体15の単電池とを
順次積層して形成されている。電解質/電極結合体15
はアノードの材料であるニッケル−ジルコニアサーメッ
ト(Ni-YSZ)をプレス成型の後に焼結させてアノードと
しても使用される平板状の電解質基板とし、その片面に
電解質及びカソードを形成して得られる。
ールドを備えた固体電解質型燃料電池の部分破砕斜視図
である。図3において電池スタック35は円板状のリブ
付セパレータ7と電解質/電極結合体15の単電池とを
順次積層して形成されている。電解質/電極結合体15
はアノードの材料であるニッケル−ジルコニアサーメッ
ト(Ni-YSZ)をプレス成型の後に焼結させてアノードと
しても使用される平板状の電解質基板とし、その片面に
電解質及びカソードを形成して得られる。
【0032】リブ付セパレータ7には電池スタック35
の対向する側面の一方の側面に酸化剤ガスの後述する図
7に示す最外側のガス流路36に連通する酸化剤ガス入
口トンネル37と、他方の側面に前記ガス流路36に連
通する図示しない酸化剤ガス出口トンネルを設けてい
る。またリブ付セパレータ7の他方の面には、前記対向
する側面と異なる対向する側面の両側面に燃料ガスの後
述する図6に示す最外側のガス流路39に連通する燃料
ガス出口トンネル40が設けられている。
の対向する側面の一方の側面に酸化剤ガスの後述する図
7に示す最外側のガス流路36に連通する酸化剤ガス入
口トンネル37と、他方の側面に前記ガス流路36に連
通する図示しない酸化剤ガス出口トンネルを設けてい
る。またリブ付セパレータ7の他方の面には、前記対向
する側面と異なる対向する側面の両側面に燃料ガスの後
述する図6に示す最外側のガス流路39に連通する燃料
ガス出口トンネル40が設けられている。
【0033】電池スタック35の中央部には各部材を貫
通して燃料ガスを電池スタック35の各単電池に供給す
る燃料ガス入口マニホールド41が設けられている。四
角状の函体43は円柱状の電池スタック35の燃料ガス
出口トンネル40を有する対向する側面と、酸化剤ガス
入口トンネル37,出口トンネル38を有し、この対向
する側面と異なる対向する側面との境界部44に近接し
て電池スタック35を収納している。
通して燃料ガスを電池スタック35の各単電池に供給す
る燃料ガス入口マニホールド41が設けられている。四
角状の函体43は円柱状の電池スタック35の燃料ガス
出口トンネル40を有する対向する側面と、酸化剤ガス
入口トンネル37,出口トンネル38を有し、この対向
する側面と異なる対向する側面との境界部44に近接し
て電池スタック35を収納している。
【0034】境界部44の電池スタック35のリブ付セ
パレータ7には電池スタック35の高さ方向にキー溝4
5を、また境界部44に面する函体43には函体43の
高さ方向にキー溝45に向い合うキー溝46を設け、キ
ー溝45と46とにわたって棒状のキー47が挿入され
ている。キー47とキー溝45,46は図4に示す断面
形状を有し、キー溝45と46とは互いに向き合うU形
の溝であり、キー47はキー溝45と46とで形成され
る溝の側面に嵌め合わせて挿入される。
パレータ7には電池スタック35の高さ方向にキー溝4
5を、また境界部44に面する函体43には函体43の
高さ方向にキー溝45に向い合うキー溝46を設け、キ
ー溝45と46とにわたって棒状のキー47が挿入され
ている。キー47とキー溝45,46は図4に示す断面
形状を有し、キー溝45と46とは互いに向き合うU形
の溝であり、キー47はキー溝45と46とで形成され
る溝の側面に嵌め合わせて挿入される。
【0035】なお、キー溝45と46との断面形状は、
図5に示すようなコ形にしてもよい。また、キー溝はV
形や半円形でもよい。このような構造により、函体43
と電池スタック35との間のキー47により区切られる
空間50は電池スタック35の対向する両側の側面から
排出される燃料ガスが流入する燃料ガス出口マニホール
ド、51は電池スタック35に酸化剤ガスを供給する酸
化剤ガス入口マニホールド、52は電池スタック35か
ら排出される酸化剤ガスが流入する酸化剤ガス出口マニ
ホールドとなる。
図5に示すようなコ形にしてもよい。また、キー溝はV
形や半円形でもよい。このような構造により、函体43
と電池スタック35との間のキー47により区切られる
空間50は電池スタック35の対向する両側の側面から
排出される燃料ガスが流入する燃料ガス出口マニホール
ド、51は電池スタック35に酸化剤ガスを供給する酸
化剤ガス入口マニホールド、52は電池スタック35か
ら排出される酸化剤ガスが流入する酸化剤ガス出口マニ
ホールドとなる。
【0036】ここで、リブ付セパレータ7の燃料ガスが
流れるガス流路は図6に示す形状を有し、リブ付セパレ
ータ7には中央部の燃料ガス入口マニホールド41を囲
む燃料ガスの同心円状のガス流路39を有し、最外側の
ガス流路39に連通する燃料ガス出口トンネル40を設
けている。なお、最外側のガス流路39の土手部53の
酸化剤入口,出口マニホールド51,52に面する部分
をカバーして円弧状の溝54を設けている。この溝54
には必要に応じセラミックス繊維やガラス等のシール材
を充填してリブ付セパレータ7と電解質基板との隙間か
ら酸化剤ガスが燃料ガスのガス流路に混入しないように
する。
流れるガス流路は図6に示す形状を有し、リブ付セパレ
ータ7には中央部の燃料ガス入口マニホールド41を囲
む燃料ガスの同心円状のガス流路39を有し、最外側の
ガス流路39に連通する燃料ガス出口トンネル40を設
けている。なお、最外側のガス流路39の土手部53の
酸化剤入口,出口マニホールド51,52に面する部分
をカバーして円弧状の溝54を設けている。この溝54
には必要に応じセラミックス繊維やガラス等のシール材
を充填してリブ付セパレータ7と電解質基板との隙間か
ら酸化剤ガスが燃料ガスのガス流路に混入しないように
する。
【0037】なお、燃料ガス入口マニホールド41から
流入した燃料ガスは同心円状のガス流路39と多孔質の
電解質基板とを流れて電解質/電極結合体に供給され、
電池反応後の燃料ガスは最外側のガス流路39に連通す
る燃料出口トンネル40から排出される。一方、リブ付
セパレータ7の酸化剤ガスが流れるガス流路は図7に示
す形状を有し、リブ付セパレータ7には中央部の燃料ガ
ス入口マニホールド41を囲み酸化剤ガスが流れる同心
円状のガス流路36と、この同心円状のガス流路36に
それぞれ連通する半径方向のガス流路55を設け、この
ガス流路55に続いて酸化剤ガス入口マニホールド51
及び酸化剤ガス出口マニホールド52に臨み、酸化剤ガ
スが給排される酸化剤ガス入口と出口トンネル37,3
8を設け、さらに燃料ガス出口マニホールド50に面す
るリブ付セパレータ7の最外側のガス流路39を形成す
る土手部57に燃料ガス出口マニホールド50をカバー
する溝58を設け、前述と同じ充填材を充填する。この
充填材により燃料ガスが酸化剤ガスのガス流路に混入し
ないようにする。
流入した燃料ガスは同心円状のガス流路39と多孔質の
電解質基板とを流れて電解質/電極結合体に供給され、
電池反応後の燃料ガスは最外側のガス流路39に連通す
る燃料出口トンネル40から排出される。一方、リブ付
セパレータ7の酸化剤ガスが流れるガス流路は図7に示
す形状を有し、リブ付セパレータ7には中央部の燃料ガ
ス入口マニホールド41を囲み酸化剤ガスが流れる同心
円状のガス流路36と、この同心円状のガス流路36に
それぞれ連通する半径方向のガス流路55を設け、この
ガス流路55に続いて酸化剤ガス入口マニホールド51
及び酸化剤ガス出口マニホールド52に臨み、酸化剤ガ
スが給排される酸化剤ガス入口と出口トンネル37,3
8を設け、さらに燃料ガス出口マニホールド50に面す
るリブ付セパレータ7の最外側のガス流路39を形成す
る土手部57に燃料ガス出口マニホールド50をカバー
する溝58を設け、前述と同じ充填材を充填する。この
充填材により燃料ガスが酸化剤ガスのガス流路に混入し
ないようにする。
【0038】このような構成により、燃料ガスは中央部
の燃料ガス入口マニホールド41に流入して、このマニ
ホールドから電池スタック35の各電解質/電極結合体
15のアノードに供給され、一方酸化剤ガスは酸化剤ガ
ス入口マニホールド51に流入して電池スタック35の
酸化剤ガス入口トンネル37から各電解質/電極結合体
15のカソードに供給され、電池反応を起こして発電す
る。電池反応をして排出される燃料ガスは電池スタック
35の両側の燃料ガス出口トンネル40から燃料ガス出
口マニホールド50に集められ外部に排出される。一方
電池反応して排出される酸化剤ガスは酸化剤ガス出口マ
ニホールド52に集められて酸化剤ガス出口トンネル3
8から外部に排出される。
の燃料ガス入口マニホールド41に流入して、このマニ
ホールドから電池スタック35の各電解質/電極結合体
15のアノードに供給され、一方酸化剤ガスは酸化剤ガ
ス入口マニホールド51に流入して電池スタック35の
酸化剤ガス入口トンネル37から各電解質/電極結合体
15のカソードに供給され、電池反応を起こして発電す
る。電池反応をして排出される燃料ガスは電池スタック
35の両側の燃料ガス出口トンネル40から燃料ガス出
口マニホールド50に集められ外部に排出される。一方
電池反応して排出される酸化剤ガスは酸化剤ガス出口マ
ニホールド52に集められて酸化剤ガス出口トンネル3
8から外部に排出される。
【0039】この際、燃料ガスの排出と酸化剤ガスの給
排時、キー47とキー溝45,46との間の空間に給排
される燃料ガスと酸化剤ガスとの圧力より若干高い水蒸
気を供給することにより、燃料ガスと酸化剤ガスとの混
合は生じない。本実施例よる燃料ガスと酸化剤ガスとの
外部マニホールド方式の入口,出口マニホールドを電池
スタックと函体との間をキーで区切る空間とするのは、
固体電解質型燃料電池の他にリン酸型燃料電池,溶融炭
酸塩型燃料電池等においても同じ構造をとることによ
り、外部マニホールド方式の燃料ガス,酸化剤ガスの入
口,出口マニホールドとして使用できる。
排時、キー47とキー溝45,46との間の空間に給排
される燃料ガスと酸化剤ガスとの圧力より若干高い水蒸
気を供給することにより、燃料ガスと酸化剤ガスとの混
合は生じない。本実施例よる燃料ガスと酸化剤ガスとの
外部マニホールド方式の入口,出口マニホールドを電池
スタックと函体との間をキーで区切る空間とするのは、
固体電解質型燃料電池の他にリン酸型燃料電池,溶融炭
酸塩型燃料電池等においても同じ構造をとることによ
り、外部マニホールド方式の燃料ガス,酸化剤ガスの入
口,出口マニホールドとして使用できる。
【0040】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば前述の構成により、電池スタックに供給する燃
料ガスと酸化剤ガスのマニホールドはキーを介して分離
されるので、従来の分離用のガラスの高さ方向の移動に
よるシールの不安定性や耐久性を改善し、またキーとキ
ー溝との間の空間に電池スタックに給排される燃料ガス
と酸化剤ガスの圧力より若干高いシールガスとしての水
蒸気を供給するので、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合を
防止できる。なお、水蒸気は燃料電池からの排気ガスか
ら回収するので、外部から別に水蒸気の補給を必要とし
ない。
によれば前述の構成により、電池スタックに供給する燃
料ガスと酸化剤ガスのマニホールドはキーを介して分離
されるので、従来の分離用のガラスの高さ方向の移動に
よるシールの不安定性や耐久性を改善し、またキーとキ
ー溝との間の空間に電池スタックに給排される燃料ガス
と酸化剤ガスの圧力より若干高いシールガスとしての水
蒸気を供給するので、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合を
防止できる。なお、水蒸気は燃料電池からの排気ガスか
ら回収するので、外部から別に水蒸気の補給を必要とし
ない。
【0041】また、マニホールドにより酸化剤ガスを電
池スタックに供給しているので、酸化剤ガスを全量電池
スタックに供給でき、補機動力を減少できる。さらに排
気される燃料ガスと酸化剤ガスは分離しているので、燃
料ガスは燃焼せず、電池温度の局部的な上昇による熱応
力の増加を抑え、電池の寿命及び特性が向上する。
池スタックに供給しているので、酸化剤ガスを全量電池
スタックに供給でき、補機動力を減少できる。さらに排
気される燃料ガスと酸化剤ガスは分離しているので、燃
料ガスは燃焼せず、電池温度の局部的な上昇による熱応
力の増加を抑え、電池の寿命及び特性が向上する。
【0042】また燃料ガス出口マニホールドからの排気
燃料ガスを回収できるので、燃料ガスのリサイクル運転
も可能となる。
燃料ガスを回収できるので、燃料ガスのリサイクル運転
も可能となる。
【図1】本発明の実施例による固体電解質型燃料電池の
部分破砕斜視図
部分破砕斜視図
【図2】図1のリブ付セパレータの燃料ガスが流れる面
での横断面図
での横断面図
【図3】本発明の異なる実施例による固体電解質型燃料
電池の部分破砕斜視図
電池の部分破砕斜視図
【図4】図3の電池スタックと函体とにわたって設けら
れるキー挿入部の部分断面図
れるキー挿入部の部分断面図
【図5】図3の異なるキー挿入部の部分断面図
【図6】図3のリブ付セパレータの燃料ガスが流れる面
での横断面図
での横断面図
【図7】図3のリブ付セパレータの酸化剤ガスが流れる
面での横断面図
面での横断面図
【図8】固体電解質型燃料電池の分解斜視図
【図9】図8と異なる固体電解質型燃料電池の分解斜視
図
図
4 単電池 7 リブ付セパレータ 15 電解質/電極結合体 18 電池スタック 20 燃料ガス入口トンネル 22 酸化剤ガス入口トンネル 23 境界部 24 函体 26 キー溝 27 キー溝 28 キー 30 燃料ガス入口マニホールド 31 燃料ガス出口マニホールド 32 酸化剤ガス入口マニホールド 33 酸化剤ガス出口マニホールド 35 電池スタック 37 酸化剤ガス入口トンネル 38 酸化剤ガス出口トンネル 40 燃料ガス出口トンネル 41 燃料ガス入口マニホールド 43 函体 44 境界部 45 キー溝 46 キー溝 47 キー 50 燃料ガス出口マニホールド 51 酸化剤ガス入口マニホールド 52 酸化剤ガス出口マニホールド
Claims (4)
- 【請求項1】単電池とセパレータとを積層してなり、対
向する側面に単電池に供給する燃料ガスの流路の開口及
びこの対向する側面と異なる対向する側面に単電池に供
給する酸化剤ガスの流路の開口を備える電池スタック
と、前記対向する側面と異なる対向する側面との境界部
に接して電池スタックを収納する函体と、前記境界部に
電池スタックと函体とにわたって設けられるキー溝に挿
入されるキーとを備え、キーとキー溝との間の空間に単
電池に供給する燃料ガスと酸化剤ガスの圧力より若干高
い圧力のシールガスを供給し、電池スタックと函体との
間のキーで区切られる空間を燃料ガス又は酸化剤ガスを
給排するマニホールドとしたことを特徴とする燃料電池
のマニホールド。 - 【請求項2】請求項1記載のものにおいて、燃料ガスの
流路の開口は、電池スタックの対向する側面の一方を流
路入口、他方を流路出口とし、あるいは電池スタックの
中央部に貫通して設けられた流路から燃料ガスが単電池
に供給される場合、対向する側面の両側を流路出口と
し、燃料ガスの流路入口に面するマニホールドを燃料ガ
ス入口マニホールド、流路出口に面するマニホールドを
燃料ガス出口マニホールドにし、一方、酸化剤ガスの流
路の開口は、電池スタックの対向する側面の一方を流路
入口、他方を流路出口とし、流路入口に面するマニホー
ルドを酸化剤ガス入口マニホールド、流路出口に面する
マニホールドを酸化剤ガス出口マニホールドとしたこと
を特徴とする燃料電池のマニホールド。 - 【請求項3】請求項1記載のものにおいて、シールガス
は水蒸気であることを特徴とする燃料電池のマニホール
ド。 - 【請求項4】請求項3記載のものにおいて、水蒸気は、
電池反応により生成された水を含む燃料電池からの排気
ガスから回収した水を燃料電池からの排熱により加熱し
て得られたことを特徴とする燃料電池のマニホールド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5035872A JPH06251793A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 燃料電池のマニホールド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5035872A JPH06251793A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 燃料電池のマニホールド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06251793A true JPH06251793A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12454091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5035872A Pending JPH06251793A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 燃料電池のマニホールド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06251793A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110048140A (zh) * | 2018-01-17 | 2019-07-23 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 燃料电池车及其燃料电池、双极板、单极板 |
WO2019233637A1 (de) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | Audi Ag | Brennstoffzellenvorrichtung |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP5035872A patent/JPH06251793A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110048140A (zh) * | 2018-01-17 | 2019-07-23 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 燃料电池车及其燃料电池、双极板、单极板 |
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JP2021526718A (ja) * | 2018-06-07 | 2021-10-07 | アウディ アクチェンゲゼルシャフトAudi Ag | 燃料電池装置 |
US11735759B2 (en) | 2018-06-07 | 2023-08-22 | Audi Ag | Fuel cell device |
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