JPH08306380A - 積層型燃料電池 - Google Patents
積層型燃料電池Info
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- JPH08306380A JPH08306380A JP7110385A JP11038595A JPH08306380A JP H08306380 A JPH08306380 A JP H08306380A JP 7110385 A JP7110385 A JP 7110385A JP 11038595 A JP11038595 A JP 11038595A JP H08306380 A JPH08306380 A JP H08306380A
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- Japan
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- fuel cell
- plate
- manifold
- cell stack
- mounting plate
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- 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
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
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- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
-
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】運転停止時に、セル温度を少ない消費電力で精
度よく制御できるものとする。 【構成】セル９を冷却板８と積層して形成される燃料電
池積層体の両端に、マニホールド７を取り付けるための
マニホールド取付け板６Ａ、発電電力を取り出す集電板
４、絶縁板３および断熱板２Ａ、２Ｂを配し、締め付け
板１で締め付けて構成される積層型燃料電池において、
燃料電池積層体の積層方向に隣接するマニホールド取付
け板６Ａにヒータ１０Ａを埋設して、運転停止時に通電
してセル９を所定温度に加熱、保温する。
度よく制御できるものとする。 【構成】セル９を冷却板８と積層して形成される燃料電
池積層体の両端に、マニホールド７を取り付けるための
マニホールド取付け板６Ａ、発電電力を取り出す集電板
４、絶縁板３および断熱板２Ａ、２Ｂを配し、締め付け
板１で締め付けて構成される積層型燃料電池において、
燃料電池積層体の積層方向に隣接するマニホールド取付
け板６Ａにヒータ１０Ａを埋設して、運転停止時に通電
してセル９を所定温度に加熱、保温する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料電池積層体に反
応ガスを供給して電力を得る積層型燃料電池に関するも
ので、とくにその運転停止時の保温構造に関する。
応ガスを供給して電力を得る積層型燃料電池に関するも
ので、とくにその運転停止時の保温構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来のこの種の積層型燃料電池
の基本構成を示す縦断面図である。セル９は、電解質層
を酸化剤極と燃料極とで挟持してなる方形状の単セルを
複数層積層して形成されている。セル９と交互に積層さ
れ燃料電池積層体を形成している冷却板８は、埋設され
た冷却管に冷媒を通流することによって、発電に伴って
生じる発熱を除去しセル９を冷却する役割を果たしてい
る。燃料電池積層体の各側面にはマニホールド７が配置
され、燃料電池積層体の積層方向の両端面に配されたカ
ーボンを基材とするマニホールド取付け板６に気密に取
付けられている。マニホールド取付け板６の外側にはグ
ラファイト５を介して集電板４が組み込まれており、さ
らにこれらの積層体を締め付けて保持するための締め付
け板１が、電気絶縁を保持するための絶縁板３と、温度
上昇を抑制するための断熱板２Ａおよび２Ｂを挟んで配
置されている。
の基本構成を示す縦断面図である。セル９は、電解質層
を酸化剤極と燃料極とで挟持してなる方形状の単セルを
複数層積層して形成されている。セル９と交互に積層さ
れ燃料電池積層体を形成している冷却板８は、埋設され
た冷却管に冷媒を通流することによって、発電に伴って
生じる発熱を除去しセル９を冷却する役割を果たしてい
る。燃料電池積層体の各側面にはマニホールド７が配置
され、燃料電池積層体の積層方向の両端面に配されたカ
ーボンを基材とするマニホールド取付け板６に気密に取
付けられている。マニホールド取付け板６の外側にはグ
ラファイト５を介して集電板４が組み込まれており、さ
らにこれらの積層体を締め付けて保持するための締め付
け板１が、電気絶縁を保持するための絶縁板３と、温度
上昇を抑制するための断熱板２Ａおよび２Ｂを挟んで配
置されている。
【０００３】本構成において、マニホールド７を用いて
燃料電池積層体の一組の側面の一方から他方へと酸化剤
ガスを流し、もう一組の側面の一方から他方へと燃料ガ
スを流すと、セル９の各々で電気化学反応が生じ、一対
の集電板４の間に直流電力が生じるので、集電板４に接
続されたリード線１１により外部に取り出されることと
なる。
燃料電池積層体の一組の側面の一方から他方へと酸化剤
ガスを流し、もう一組の側面の一方から他方へと燃料ガ
スを流すと、セル９の各々で電気化学反応が生じ、一対
の集電板４の間に直流電力が生じるので、集電板４に接
続されたリード線１１により外部に取り出されることと
なる。
【０００４】電気化学反応は発熱反応であるので、上述
のように冷却板８に埋設された冷却管に冷媒を通流する
ことによって冷却し、燃料電池積層体を所定の温度に保
持して運転される。運転を停止すると発熱が停止するの
で燃料電池積層体の温度が下降することとなるが、温度
が低くなりすぎるとセル９の電解質層の異常を生じる等
の事態が起きるので、運転を停止した際にも所定温度以
上に保持する方法が採られている。図４の積層方向両端
の締め付け板１に付設されたヒータ１０はこの目的のた
めに用いられるもので、運転停止時に投入し、伝導熱に
よってセル９を加熱し、所定温度に保持する。
のように冷却板８に埋設された冷却管に冷媒を通流する
ことによって冷却し、燃料電池積層体を所定の温度に保
持して運転される。運転を停止すると発熱が停止するの
で燃料電池積層体の温度が下降することとなるが、温度
が低くなりすぎるとセル９の電解質層の異常を生じる等
の事態が起きるので、運転を停止した際にも所定温度以
上に保持する方法が採られている。図４の積層方向両端
の締め付け板１に付設されたヒータ１０はこの目的のた
めに用いられるもので、運転停止時に投入し、伝導熱に
よってセル９を加熱し、所定温度に保持する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
積層型燃料電池においては、締め付け板１に付設された
ヒータ１０によって加熱することにより運転停止時にお
いてもセル温度を所定温度以上に保持する方法が採られ
ている。しかしながら、この方法においては、加熱用の
ヒータ１０が積層型燃料電池の両端面の締め付け板１に
配置されており、温度の制御対象の燃料電池積層体のセ
ル９との間に断熱板２Ａ、絶縁板３、断熱板２Ｂ、集電
板４およびマニホールド取付け板６が介在するので性能
が悪いという難点がある。すなわち、上記のうち特に断
熱板２Ａ、絶縁板３および断熱板２Ｂは伝熱性能が低い
ので、ヒータ１０の温度とセル９の温度との間に制御遅
れが生じて適正な制御ができないという問題点があり、
またヒータ１０が最外部に配置されているので加熱効率
が悪く、多大な加熱電力が必要となるという問題点があ
る。
積層型燃料電池においては、締め付け板１に付設された
ヒータ１０によって加熱することにより運転停止時にお
いてもセル温度を所定温度以上に保持する方法が採られ
ている。しかしながら、この方法においては、加熱用の
ヒータ１０が積層型燃料電池の両端面の締め付け板１に
配置されており、温度の制御対象の燃料電池積層体のセ
ル９との間に断熱板２Ａ、絶縁板３、断熱板２Ｂ、集電
板４およびマニホールド取付け板６が介在するので性能
が悪いという難点がある。すなわち、上記のうち特に断
熱板２Ａ、絶縁板３および断熱板２Ｂは伝熱性能が低い
ので、ヒータ１０の温度とセル９の温度との間に制御遅
れが生じて適正な制御ができないという問題点があり、
またヒータ１０が最外部に配置されているので加熱効率
が悪く、多大な加熱電力が必要となるという問題点があ
る。
【０００６】この発明は、上記の問題点を考慮してなさ
れたもので、その目的は、運転停止時に、セル温度を少
ない消費電力で精度よく制御し、保持できる積層型燃料
電池を提供することにある。
れたもので、その目的は、運転停止時に、セル温度を少
ない消費電力で精度よく制御し、保持できる積層型燃料
電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、電極セルを冷却板を介在させ
て積層して形成される燃料電池積層体と、その積層方向
の両端面に順次積層されるマニホールド取付け板、集電
板、絶縁板および締め付け板と、燃料電池積層体の側面
に配されマニホールド取付け板に気密に取付けられるマ
ニホールドとを備え、マニホールドを用いて電極セルに
酸化剤ガスと燃料ガスを通流し集電板より直流電力を取
り出す積層型燃料電池において、例えばマニホールド取
付け板にヒータを埋設して保温手段を形成するなど、燃
料電池積層体と集電板との間に電池保温手段を備えるこ
ととする。
めに、本発明においては、電極セルを冷却板を介在させ
て積層して形成される燃料電池積層体と、その積層方向
の両端面に順次積層されるマニホールド取付け板、集電
板、絶縁板および締め付け板と、燃料電池積層体の側面
に配されマニホールド取付け板に気密に取付けられるマ
ニホールドとを備え、マニホールドを用いて電極セルに
酸化剤ガスと燃料ガスを通流し集電板より直流電力を取
り出す積層型燃料電池において、例えばマニホールド取
付け板にヒータを埋設して保温手段を形成するなど、燃
料電池積層体と集電板との間に電池保温手段を備えるこ
ととする。
【０００８】
【作用】上記のごとく、積層型燃料電池の燃料電池積層
体と集電板との間に電池保温手段を備えることとすれ
ば、運転停止時にこの電池保温手段を用いて燃料電池積
層体を加熱するとき、電池保温手段と燃料電池積層体が
近接し、かつその間に伝熱性能の悪い絶縁板あるいは断
熱体が介在しないので、良好な伝熱性能が得られるので
応答性の優れた変動幅の小さい温度制御が可能となる。
また、電池保温手段が、従来と異なり積層部の内部に配
されるので、外部に直接放熱されることなく効果的に加
熱することができ所要消費電力が少量となる。
体と集電板との間に電池保温手段を備えることとすれ
ば、運転停止時にこの電池保温手段を用いて燃料電池積
層体を加熱するとき、電池保温手段と燃料電池積層体が
近接し、かつその間に伝熱性能の悪い絶縁板あるいは断
熱体が介在しないので、良好な伝熱性能が得られるので
応答性の優れた変動幅の小さい温度制御が可能となる。
また、電池保温手段が、従来と異なり積層部の内部に配
されるので、外部に直接放熱されることなく効果的に加
熱することができ所要消費電力が少量となる。
【０００９】とくに、マニホールド取付け板にヒータを
埋設して電池保温手段とすれば、電池保温手段が燃料電
池積層体に隣接して配されることとなるので、極めて優
れた温度制御ができ、消費電力も極く少量に抑えられ
る。
埋設して電池保温手段とすれば、電池保温手段が燃料電
池積層体に隣接して配されることとなるので、極めて優
れた温度制御ができ、消費電力も極く少量に抑えられ
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の積層型燃料電池の実施例の説明
図で、（ａ）は基本構成を示す縦断面図、（ｂ）は組み
込まれたマニホールド取付け板の斜視図である。図１
（ａ）において、図４に示した従来の積層型燃料電池と
同一機能を有する構成部品については、同一符号を付し
て重複する説明は省略する。
する。図１は、本発明の積層型燃料電池の実施例の説明
図で、（ａ）は基本構成を示す縦断面図、（ｂ）は組み
込まれたマニホールド取付け板の斜視図である。図１
（ａ）において、図４に示した従来の積層型燃料電池と
同一機能を有する構成部品については、同一符号を付し
て重複する説明は省略する。
【００１１】本実施例の従来例との相違点は、積層型燃
料電池の運転停止時に保温のために用いられるヒータの
配置にあり、従来例においては両端の締め付け板１の外
面に付設されていたのに対して、本実施例ではマニホー
ルド取付け板６Ａに組み込まれており、図１（ｂ）に示
すようにマニホールド取付け板６Ａに集電板４の側に偏
して水平方向に設けられた横孔にヒータ１０Ａを配設し
電池保温手段を構成している。
料電池の運転停止時に保温のために用いられるヒータの
配置にあり、従来例においては両端の締め付け板１の外
面に付設されていたのに対して、本実施例ではマニホー
ルド取付け板６Ａに組み込まれており、図１（ｂ）に示
すようにマニホールド取付け板６Ａに集電板４の側に偏
して水平方向に設けられた横孔にヒータ１０Ａを配設し
電池保温手段を構成している。
【００１２】本構成のように、マニホールド取付け板６
Ａにヒータ１０Ａを組み込み、運転停止時の保温に用い
ることとすれば、マニホールド取付け板６Ａが燃料電池
積層体に直接隣接しているので、従来のように介在する
絶縁板や断熱板に妨げられることなく、セル９を効果的
に加熱し保温することができる。図２および図３は、本
発明の積層型燃料電池におけるマニホールド取付け板へ
のヒータの組み込み法の他の実施例を示す斜視図であ
る。
Ａにヒータ１０Ａを組み込み、運転停止時の保温に用い
ることとすれば、マニホールド取付け板６Ａが燃料電池
積層体に直接隣接しているので、従来のように介在する
絶縁板や断熱板に妨げられることなく、セル９を効果的
に加熱し保温することができる。図２および図３は、本
発明の積層型燃料電池におけるマニホールド取付け板へ
のヒータの組み込み法の他の実施例を示す斜視図であ
る。
【００１３】図２の実施例においては、マニホールド取
付け板６Ｂの集電板４の側の面に溝を設け、ヒータ１０
Ｂを配設して電池保温手段を構成しており、また、図３
の実施例においては、マニホールド取付け板６Ｃの集電
板４の側の面に溝を設け、ヒータ１０Ｃを配設したの
ち、その上部にマニホールド取付け板６Ｄを配してヒー
タ１０Ｃを挟持し電池保温手段を構成している。
付け板６Ｂの集電板４の側の面に溝を設け、ヒータ１０
Ｂを配設して電池保温手段を構成しており、また、図３
の実施例においては、マニホールド取付け板６Ｃの集電
板４の側の面に溝を設け、ヒータ１０Ｃを配設したの
ち、その上部にマニホールド取付け板６Ｄを配してヒー
タ１０Ｃを挟持し電池保温手段を構成している。
【００１４】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、電極セ
ルを冷却板を介在させて積層して形成される燃料電池積
層体と、その積層方向の両端面に順次積層されるマニホ
ールド取付け板、集電板、絶縁板および締め付け板と、
燃料電池積層体の側面に配されマニホールド取付け板に
気密に取付けられるマニホールドとを備え、マニホール
ドを用いて電極セルに酸化剤ガスと燃料ガスを通流し集
電板より直流電力を取り出す積層型燃料電池において、
例えばマニホールド取付け板にヒータを埋設して保温手
段を形成するなど、燃料電池積層体と集電板との間に電
池保温手段を備えることとしたので、運転停止時に、セ
ル温度が少ない消費電力で精度よく制御され保持される
積層型燃料電池が得られることとなった。
ルを冷却板を介在させて積層して形成される燃料電池積
層体と、その積層方向の両端面に順次積層されるマニホ
ールド取付け板、集電板、絶縁板および締め付け板と、
燃料電池積層体の側面に配されマニホールド取付け板に
気密に取付けられるマニホールドとを備え、マニホール
ドを用いて電極セルに酸化剤ガスと燃料ガスを通流し集
電板より直流電力を取り出す積層型燃料電池において、
例えばマニホールド取付け板にヒータを埋設して保温手
段を形成するなど、燃料電池積層体と集電板との間に電
池保温手段を備えることとしたので、運転停止時に、セ
ル温度が少ない消費電力で精度よく制御され保持される
積層型燃料電池が得られることとなった。
【図１】本発明の積層型燃料電池の実施例の説明図で、
（ａ）は基本構成を示す縦断面図、（ｂ）は組み込まれ
たマニホールド取付け板の斜視図
（ａ）は基本構成を示す縦断面図、（ｂ）は組み込まれ
たマニホールド取付け板の斜視図
【図２】本発明の積層型燃料電池におけるマニホールド
取付け板の構成の第２の実施例を示す斜視図
取付け板の構成の第２の実施例を示す斜視図
【図３】本発明の積層型燃料電池におけるマニホールド
取付け板の構成の第３の実施例を示す斜視図
取付け板の構成の第３の実施例を示す斜視図
【図４】従来のこの種の積層型燃料電池の基本構成を示
す縦断面図
す縦断面図
１ 締め付け板 ２Ａ，２Ｂ 断熱板 ３ 絶縁板 ４ 集電板 ６，６Ａ マニホールド取付け板 ６Ｂ，６Ｃ マニホールド取付け板 ７ マニホールド ８ 冷却板 ９ セル １０，１０Ａ ヒータ １０Ｂ，１０Ｃ ヒータ
Claims (2)
- 【請求項１】電解質層を酸化剤極と燃料極とで挟持する
単セルを積層してなる電極セルを冷却板を介在させて積
層して形成される燃料電池積層体と、燃料電池積層体の
積層方向の両端面に順次積層されるマニホールド取付け
板、集電板、絶縁板および締め付け板と、燃料電池積層
体の側面に配されマニホールド取付け板に気密に取付け
られるマニホールドとを備え、マニホールドを用いて電
極セルに酸化剤ガスと燃料ガスを通流し集電板より直流
電力を取り出す積層型燃料電池において、燃料電池積層
体と集電板との間に電池保温手段を有することを特徴と
する積層型燃料電池。 - 【請求項２】前記電池保温手段が、マニホールド取付け
板にヒータを埋設して形成されるものであることを特徴
とする請求項１に記載の積層型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7110385A JPH08306380A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 積層型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7110385A JPH08306380A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 積層型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306380A true JPH08306380A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14534473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7110385A Pending JPH08306380A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 積層型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306380A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1283558A2 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-12 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | A fuel cell stack and a method of operating the same |
| JP2005293874A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池スタック |
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| DE112007001742T5 (de) | 2006-07-26 | 2009-06-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Brennstoffzelle |
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| US9190691B2 (en) | 2009-10-15 | 2015-11-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
-
1995
- 1995-05-09 JP JP7110385A patent/JPH08306380A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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