JPS5912572A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPS5912572A JPS5912572A JP58114716A JP11471683A JPS5912572A JP S5912572 A JPS5912572 A JP S5912572A JP 58114716 A JP58114716 A JP 58114716A JP 11471683 A JP11471683 A JP 11471683A JP S5912572 A JPS5912572 A JP S5912572A
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- gas
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- manifold
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
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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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
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- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/0265—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant the reactant or coolant channels having varying cross sections
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- 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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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
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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
- 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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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は燃料電池特にスタックに組立てらね、た燃料電
池に関するものである。
池に関するものである。
(ロ) 従来を支体■
通常の・燃料電池において、燃料ガスと酸化ガスとは、
夫々陰極及び陽極に近接配置された第1及び第2各通路
を通過して電気化学的反応を行う。
夫々陰極及び陽極に近接配置された第1及び第2各通路
を通過して電気化学的反応を行う。
第1及び第2各通路は、その入口及び出口?スタックの
異る外面に位置させるため通常交@開係に配設される。
異る外面に位置させるため通常交@開係に配設される。
こfl、は燃料カス及び酸化カス間の必要な隔離を行う
各分離外部マニホルド倉弁して各通路の開口に容易に近
づきう、ること2aJ能とする0この溝数型式により、
スタックにおける多数の単位セルの配aは、対応口に面
している関連セルが共通外部マニホルドによl′l彷け
ね、る共通スタック面?構成するよう並べられるから、
容易となる。
各分離外部マニホルド倉弁して各通路の開口に容易に近
づきう、ること2aJ能とする0この溝数型式により、
スタックにおける多数の単位セルの配aは、対応口に面
している関連セルが共通外部マニホルドによl′l彷け
ね、る共通スタック面?構成するよう並べられるから、
容易となる。
この型式の電池スタックは例えば1980年6月11日
に発行さハ同−譲受人に譲渡された米国特許第4.19
2,906号明約1書に開示されている。
に発行さハ同−譲受人に譲渡された米国特許第4.19
2,906号明約1書に開示されている。
又前記型式の燃料電池では、セルの冷列1’(5備える
のが普通である。前記°″゛906゛906特許これは
冷却ガスを運ぶ第6通路を備えることにより達成で力、
る。この第ろ通路の入口及び出口は、第1逆路もしくけ
第2通路のいづれかの入口及び出口り夫々並列である。
のが普通である。前記°″゛906゛906特許これは
冷却ガスを運ぶ第6通路を備えることにより達成で力、
る。この第ろ通路の入口及び出口は、第1逆路もしくけ
第2通路のいづれかの入口及び出口り夫々並列である。
この方法では前記通路の反Lt、ガス及び外部マニホル
ドに、第3通路の冷却カス及びマニホルドとして夫々同
様に役立つ。
ドに、第3通路の冷却カス及びマニホルドとして夫々同
様に役立つ。
前記構成は酸化カスと燃料ガス間の所望の隔離とBf与
の冷却?備えているが、8叢な隔離?伽えて改良きれた
電池作動?もたらす代替技術のための研究がい捷なお行
はれている。
の冷却?備えているが、8叢な隔離?伽えて改良きれた
電池作動?もたらす代替技術のための研究がい捷なお行
はれている。
1−1 発明の目的
本発明の目的は良好な電池作動ケ行うと共(てm5単な
構成の電池スタックと関連マニホルド?提供することで
ある。
構成の電池スタックと関連マニホルド?提供することで
ある。
に)発明の構成
本発明の原理によtlば、σ1■記目的は、第1及び第
2ffa]路が燃料ノjス及び酸化カスの対間1fir
、に作るような位―に配設さり、且内部マニホルド手段
が第1及び第2通路の1方と連結された電池スタックで
実現ざjする。第1及び第2浦路の他方り、〃・\る細
通路と同1様共通である第1外部マニホルド手段と連結
する。第6通路は、第1及び第2通路牙横切って配設さ
れ、第2外部マニホルド手段を経て第6通路に到る冷却
ガスを運ぶ。
2ffa]路が燃料ノjス及び酸化カスの対間1fir
、に作るような位―に配設さり、且内部マニホルド手段
が第1及び第2通路の1方と連結された電池スタックで
実現ざjする。第1及び第2浦路の他方り、〃・\る細
通路と同1様共通である第1外部マニホルド手段と連結
する。第6通路は、第1及び第2通路牙横切って配設さ
れ、第2外部マニホルド手段を経て第6通路に到る冷却
ガスを運ぶ。
本発明の他のも徴において、収納容器に電池スタックを
封入し、第1及び第2外剖、マニホルド手段ケ鍋成する
よう電池スタックと協同する。i発明のもう1つの判、
徴において、マニホルド方式と対何反応カス流及び冷升
ガス前、を効果的にする特別のプレート構成も亦開示さ
れる。
封入し、第1及び第2外剖、マニホルド手段ケ鍋成する
よう電池スタックと協同する。i発明のもう1つの判、
徴において、マニホルド方式と対何反応カス流及び冷升
ガス前、を効果的にする特別のプレート構成も亦開示さ
れる。
Q旬 実施例
第11ZIは本発明による雷1池スタック山を示し、ス
タック(1)は上部及び下部ザブスタック(1a)及び
(1b)を含む。単位セル(2a−2h)の各−は、カ
ス拡散性陰・−極とその間に介在する電解液層よりなる
。隣接配置さt″Iたプレートは、各嘔位セル及び各セ
ルの長平方間両端に配設されたスペーサー要素(71)
と協同する。
タック(1)は上部及び下部ザブスタック(1a)及び
(1b)を含む。単位セル(2a−2h)の各−は、カ
ス拡散性陰・−極とその間に介在する電解液層よりなる
。隣接配置さt″Iたプレートは、各嘔位セル及び各セ
ルの長平方間両端に配設されたスペーサー要素(71)
と協同する。
特にトップセパレータプレー) +31 &、? 、ユ
ニポーラ型であってその裏面(ろb)の内部通路12[
11i経て上端単位セル(2a)の陰極に燃料ガスを運
ぶ。バイポーラプレート(4)は単位セル(2a)の下
Vこあり置火に絖〈単位セル(2b)の上にある。この
プレートに、その上面(4a)には単イテ!セル(2a
’)の陽極に酸化カスを運ぶ通路(211及びその下面
(4b)には単位セル(2b)の陰極に燃料ガスケ速ぷ
通路20+を含む。プレート)51161は同様のバイ
ポーラ型であり、各裏面(5b)(6b)rこ夫々統い
ている単位セルの陰極に燃料カス供給用の通路のと各表
面(5a)(6a)に夫々続いている単位セルの1栃極
に酸化ガス供給用の通路Q1)?有する。一方プレート
(7)はユニポーラ型であって、その上面(7a)にザ
ブスタック(1a)の最下端セル(2d)の陽極に酸化
ガス供給用の通路(21+ k有する。単位セル(2a
)〜(2d)と関連セパレータプレート()−7)ii
って4セルのサブスタック(1a)を槽数する。
ニポーラ型であってその裏面(ろb)の内部通路12[
11i経て上端単位セル(2a)の陰極に燃料ガスを運
ぶ。バイポーラプレート(4)は単位セル(2a)の下
Vこあり置火に絖〈単位セル(2b)の上にある。この
プレートに、その上面(4a)には単イテ!セル(2a
’)の陽極に酸化カスを運ぶ通路(211及びその下面
(4b)には単位セル(2b)の陰極に燃料ガスケ速ぷ
通路20+を含む。プレート)51161は同様のバイ
ポーラ型であり、各裏面(5b)(6b)rこ夫々統い
ている単位セルの陰極に燃料カス供給用の通路のと各表
面(5a)(6a)に夫々続いている単位セルの1栃極
に酸化ガス供給用の通路Q1)?有する。一方プレート
(7)はユニポーラ型であって、その上面(7a)にザ
ブスタック(1a)の最下端セル(2d)の陽極に酸化
ガス供給用の通路(21+ k有する。単位セル(2a
)〜(2d)と関連セパレータプレート()−7)ii
って4セルのサブスタック(1a)を槽数する。
セパレータプレー)(9〜13)H夫々セパレータプレ
ート(3〜7)と同じ構成である。従って下部サブスタ
ック(1b)も又プレート(9〜1ろ)と単位セル(2
0〜2h)Kよ0一体構成きノまた4セルを含む。
ート(3〜7)と同じ構成である。従って下部サブスタ
ック(1b)も又プレート(9〜1ろ)と単位セル(2
0〜2h)Kよ0一体構成きノまた4セルを含む。
熱制伽プレート+81Uサブスタック(1a)の下に配
置され、サブスタックの熱発生面即ちユニポーラプレー
17)の裏面(7b)と連繋している上面(8a)K:
冷却ガス供給通路03)をもつ。同様の熱制御プレート
a41はサブスタック(1b)の冷却のためユニポーラ
プレート[13+の裏面に連繋している。
置され、サブスタックの熱発生面即ちユニポーラプレー
17)の裏面(7b)と連繋している上面(8a)K:
冷却ガス供給通路03)をもつ。同様の熱制御プレート
a41はサブスタック(1b)の冷却のためユニポーラ
プレート[13+の裏面に連繋している。
本発明によれは重性スタック(1)は更に燃料カス及び
排出燃料ガスを通路しυ)の内部的シて配設された入口
及び出口に連結するための内部マニホルドシステム引)
ヲ備えている。か\るマニホルドシステムは、燃料カス
進路舛の配置を酸化ガス通路(21)と反対もしくは対
同関係にすることができ、一方酸化ガス通路の入口端(
21a)(図では見乏ない)及び出口端(21b)’に
夫々共通面(101&)及び(101b)を においてスタック(1)の外方に開口せしめることだ能
とし、従ってこのマニホルド(311から隔離された共
通外部入口及び出口側各酸化カスマニホルド(41)及
び(42)に近づきうる。その代り前記通路m 121
)の配置は、冷却通路(5))?か\る通路■(2)に
対し横切り特に直交させることを可能とし、且その外部
入口(23a)及び出口(24b)(見えない)をマp
ホルト(411(4’J1311から隔離された共通入
口及び出口側の各冷却用マニホルド(Q(4<と対向す
るスタック面(101C)及び(101(1)上に形成
することを可能とする。
排出燃料ガスを通路しυ)の内部的シて配設された入口
及び出口に連結するための内部マニホルドシステム引)
ヲ備えている。か\るマニホルドシステムは、燃料カス
進路舛の配置を酸化ガス通路(21)と反対もしくは対
同関係にすることができ、一方酸化ガス通路の入口端(
21a)(図では見乏ない)及び出口端(21b)’に
夫々共通面(101&)及び(101b)を においてスタック(1)の外方に開口せしめることだ能
とし、従ってこのマニホルド(311から隔離された共
通外部入口及び出口側各酸化カスマニホルド(41)及
び(42)に近づきうる。その代り前記通路m 121
)の配置は、冷却通路(5))?か\る通路■(2)に
対し横切り特に直交させることを可能とし、且その外部
入口(23a)及び出口(24b)(見えない)をマp
ホルト(411(4’J1311から隔離された共通入
口及び出口側の各冷却用マニホルド(Q(4<と対向す
るスタック面(101C)及び(101(1)上に形成
することを可能とする。
通路12(11(2J)及び然)のか\る相、対重配置
の利点は以下の説明から明らかになるだろう。
の利点は以下の説明から明らかになるだろう。
内部マニホルドシステム5+1は第1及び第2人口管い
シ(33)からなる。これらの管はセパレータプレート
(3〜12)、スペーサー要素(71)及び冷却グレー
ト(8)内の貫通孔により形成される。待に孔(32a
)は第1人口管い21を構成し、孔(33a )は第2
人口管の3)を構成する。同様型式の貫通孔(34a
)及び(35a )は、夫々出口管(財)及び+36)
(見えない)を形成している。
シ(33)からなる。これらの管はセパレータプレート
(3〜12)、スペーサー要素(71)及び冷却グレー
ト(8)内の貫通孔により形成される。待に孔(32a
)は第1人口管い21を構成し、孔(33a )は第2
人口管の3)を構成する。同様型式の貫通孔(34a
)及び(35a )は、夫々出口管(財)及び+36)
(見えない)を形成している。
ボトム収集プレー) L151 (第4図参照)は、そ
の上tjii’(i5a)Ic冷却プレート1141の
孔(34a)及び(35a)と連通しているスロツ)(
15C)及び(15d)k含む。これらスロットはスタ
ック(1)からの出口k有成する中心孔(158)に連
る。トップ分配プレート(161(第3図参照)ハ、(
4)下t(16’b)ノ溝(16C)及び(16cl)
に連なる為中心室(168)’に介してスタックへの入
口を備λ−ている。一方これら溝ハユユボーラプレート
(3)の孔(32a)及び(33a)に連通している。
の上tjii’(i5a)Ic冷却プレート1141の
孔(34a)及び(35a)と連通しているスロツ)(
15C)及び(15d)k含む。これらスロットはスタ
ック(1)からの出口k有成する中心孔(158)に連
る。トップ分配プレート(161(第3図参照)ハ、(
4)下t(16’b)ノ溝(16C)及び(16cl)
に連なる為中心室(168)’に介してスタックへの入
口を備λ−ている。一方これら溝ハユユボーラプレート
(3)の孔(32a)及び(33a)に連通している。
第2図は第1図バイポーラプレート(4)の単−構成の
詳細を示す。このプレート(4)はその鼻面(4b)に
長手方向内部溝(4c) (4d)を含む。これらのm
l−ff?ニホルドシステム(31)の一部を構成し、
入口及び出ロ側各マ0ホルト(31りt33+及び’3
1 (351と内部燃料カス通路(20I IIIを連
通している0特K #I (4cンは通路舛の入口端(
20a)及び管制(33)の各孔(ろ2a)(ろろa)
と連通し、−刃溝(4d)は通路20+の出口端(20
b)及び孔(34a)(35a)を経て管1a色すき連
通している。
詳細を示す。このプレート(4)はその鼻面(4b)に
長手方向内部溝(4c) (4d)を含む。これらのm
l−ff?ニホルドシステム(31)の一部を構成し、
入口及び出ロ側各マ0ホルト(31りt33+及び’3
1 (351と内部燃料カス通路(20I IIIを連
通している0特K #I (4cンは通路舛の入口端(
20a)及び管制(33)の各孔(ろ2a)(ろろa)
と連通し、−刃溝(4d)は通路20+の出口端(20
b)及び孔(34a)(35a)を経て管1a色すき連
通している。
・バイポーラプレート表面(4a)の酸化ガス通路(2
1)は、プレート端面に延長し巨燃料ガス通路(21+
と同一方向である。これは第2図矢印(Al (Blで
示すように夫々・終料ガスと酸化ガスの所望対向流全可
能とする。
1)は、プレート端面に延長し巨燃料ガス通路(21+
と同一方向である。これは第2図矢印(Al (Blで
示すように夫々・終料ガスと酸化ガスの所望対向流全可
能とする。
バイポーラプレート+51161及び(10〜12)は
、バイポーラプレート(4iと同様構成であり、従って
その表面及び裏面に同様の面通路構成を含む。一方ユニ
ボーラプレート+311911’)、バイポーラプレー
ト(4)の裏面(4b)と同様の裏面?もつが、上面に
基本的に平担で通路k有しない。これに反しプレート+
7)133!に平担裏面及びプレート(4)の9面(4
a)と16j様の表面とをもつ。
、バイポーラプレート(4iと同様構成であり、従って
その表面及び裏面に同様の面通路構成を含む。一方ユニ
ボーラプレート+311911’)、バイポーラプレー
ト(4)の裏面(4b)と同様の裏面?もつが、上面に
基本的に平担で通路k有しない。これに反しプレート+
7)133!に平担裏面及びプレート(4)の9面(4
a)と16j様の表面とをもつ。
スタック(1)の作動に際し、燃料ガスは分配プレート
ロ6)の中心室(16e) flt4てマニホルドシス
テム(311に供給きれる。ついで燃料カスは溝<16
0)(16d)を経て入口管3H31に入る。各入口管
は、夫々孔(ろ2a)(ろ31) k経由してスタック
の構成プレートと貫通流下するガスを運ぶ。このカスが
スタツりを流下するにつれ、各プレート面(3b)(4
1))(5b)(6b)(9b)(10b) (11b
)(12b)において、ガスの一部は長手方向入口溝〔
即ち(4c)’lど〕に連通ずる。このように連通した
ガスはついで各プレートの通路舛に入口溝から通過し、
電気化学反応を行う。か\る反応の結果排出さねたガス
はついで、夫々長手方間出口溝〔即ち(4d)など〕を
経て出る。各出口溝から排ガスに、収集プレー1−11
51の各スロット(+50) (15d)に送られてか
\るスロットからスタック外通路への孔(15e)K送
るために、出口管制の51のいづれか一方もしくは両方
に連通している。
ロ6)の中心室(16e) flt4てマニホルドシス
テム(311に供給きれる。ついで燃料カスは溝<16
0)(16d)を経て入口管3H31に入る。各入口管
は、夫々孔(ろ2a)(ろ31) k経由してスタック
の構成プレートと貫通流下するガスを運ぶ。このカスが
スタツりを流下するにつれ、各プレート面(3b)(4
1))(5b)(6b)(9b)(10b) (11b
)(12b)において、ガスの一部は長手方向入口溝〔
即ち(4c)’lど〕に連通ずる。このように連通した
ガスはついで各プレートの通路舛に入口溝から通過し、
電気化学反応を行う。か\る反応の結果排出さねたガス
はついで、夫々長手方間出口溝〔即ち(4d)など〕を
経て出る。各出口溝から排ガスに、収集プレー1−11
51の各スロット(+50) (15d)に送られてか
\るスロットからスタック外通路への孔(15e)K送
るために、出口管制の51のいづれか一方もしくは両方
に連通している。
燃料ガスの供給中、酸化カスは同時に入口マニホルド(
4+)からスタック面(101a)に共通の通路(21
)の入口孔(211L)に供給てれる。このガスはフg
1路t2(11の燃料ガスと全く反対方向の通路12]
1 ’に通過し、電気化学反応を行う。酸化排気ガスは
共通面(101b)を経てセルから出て行き共迫出ロマ
ニホルド(42)により集められる。酸化カス及び燃料
ガスがスタックを通過する際、電気化学反応によりスタ
ックで発生する熱は、共通入ロマ空ホルト(43Iから
共通スタック面(101C)の入口(23a)に供給さ
れた冷却ガスにより発散される。冷却ガスはついで共通
スタック面(101cl)の出口(23b)から通路圀
)倉出て共通出口マニホルド(4夷に入る。
4+)からスタック面(101a)に共通の通路(21
)の入口孔(211L)に供給てれる。このガスはフg
1路t2(11の燃料ガスと全く反対方向の通路12]
1 ’に通過し、電気化学反応を行う。酸化排気ガスは
共通面(101b)を経てセルから出て行き共迫出ロマ
ニホルド(42)により集められる。酸化カス及び燃料
ガスがスタックを通過する際、電気化学反応によりスタ
ックで発生する熱は、共通入ロマ空ホルト(43Iから
共通スタック面(101C)の入口(23a)に供給さ
れた冷却ガスにより発散される。冷却ガスはついで共通
スタック面(101cl)の出口(23b)から通路圀
)倉出て共通出口マニホルド(4夷に入る。
了解されるように現スタック構成において燃料、酸化及
び冷却各ガスの同時且独立的供給は、夫々のガスの共通
供給及び排出?可能とし、更に前二者のガスの対同流を
可能とするマニホルド方式の利用によや達成される。比
較的簡単な構成と改良された特性のスタックはこのよう
にし°C得らiすると信じられる。
び冷却各ガスの同時且独立的供給は、夫々のガスの共通
供給及び排出?可能とし、更に前二者のガスの対同流を
可能とするマニホルド方式の利用によや達成される。比
較的簡単な構成と改良された特性のスタックはこのよう
にし°C得らiすると信じられる。
特に燃料ガスと酸化ガスの対回流は、各セルにより均一
な電流密度をもたらすと思はれる。それにより、電流分
布がかなり偏つ又いる従来の交錯流構成と比較してより
高い全電流g度が得られる。
な電流密度をもたらすと思はれる。それにより、電流分
布がかなり偏つ又いる従来の交錯流構成と比較してより
高い全電流g度が得られる。
冷却ガスの独立的共通75ホルト手法は又冷却ガスがセ
ル電解液から隔離され従って比較的清潔に保たれる点で
有利である。又i&島の比熱?もつ冷却ガスが今や用い
うる。その結果反応ガス蒸気(例えば燐醸セルの場合酸
化ガス)は水含有量でより高くなり、それにより水分回
収が単純化される。
ル電解液から隔離され従って比較的清潔に保たれる点で
有利である。又i&島の比熱?もつ冷却ガスが今や用い
うる。その結果反応ガス蒸気(例えば燐醸セルの場合酸
化ガス)は水含有量でより高くなり、それにより水分回
収が単純化される。
バイポーラプレートは今や単一材として製造可能となり
、かくて費用と接触損失を減少する。
、かくて費用と接触損失を減少する。
加うるに本発明スタック溝数で、セル群の温度分布は、
広い熱伝導面と大量の冷却カス流が高熱発生面及びその
反対面に分布されるから史に改善されうる。特に第7−
1及び第8図1は増大された表面積と増大加熱領域1へ
の増大された流れを与′えるよう修正された冷却プレー
ト剖を示す。了解されるように、これはスタックのより
高い熱発生領域に隣接位置するプレート面に多数のより
小さい冷却通路(62)を設けることにより達成される
。か\る高熱発生領域は紀1図スタックにおける通路(
21)の酸化ガス入口(21a)に回っており、かくて
第7図及び第8図のプレートハ、入口(21&)に同う
その側面1631.及び出口(21b)に同うその側面
(6褐ヲもってスタックil+に配設される。
広い熱伝導面と大量の冷却カス流が高熱発生面及びその
反対面に分布されるから史に改善されうる。特に第7−
1及び第8図1は増大された表面積と増大加熱領域1へ
の増大された流れを与′えるよう修正された冷却プレー
ト剖を示す。了解されるように、これはスタックのより
高い熱発生領域に隣接位置するプレート面に多数のより
小さい冷却通路(62)を設けることにより達成される
。か\る高熱発生領域は紀1図スタックにおける通路(
21)の酸化ガス入口(21a)に回っており、かくて
第7図及び第8図のプレートハ、入口(21&)に同う
その側面1631.及び出口(21b)に同うその側面
(6褐ヲもってスタックil+に配設される。
本発明のそれ以外の特徴において、外部マニホルド(4
1)〜(桟にスタック(1)を封入する収納容器によっ
て実現される。か\る容器は、第5図及び第6図の佑υ
として示され且中心筒状体(51a)とドーム状底カバ
ー(51b)と環カバー(51c)ffi含んでいる。
1)〜(桟にスタック(1)を封入する収納容器によっ
て実現される。か\る容器は、第5図及び第6図の佑υ
として示され且中心筒状体(51a)とドーム状底カバ
ー(51b)と環カバー(51c)ffi含んでいる。
図示のようにスタック(1)は、スタック面(iola
)〜(1016,)により形成された端縁において中心
体徨υと気密的に係合し、4つの分離シールされたマニ
ホルド引:〜(4<kFA成している。チューブ(G1
)〜(641はガス入口及び出口のためこれらマニホル
ドと連通して設けられる。他のチューブ((i5!f6
6iは分配プレート側の中心室(168)’に経て及び
収集プレート115)ノ中心孔(15e)を経て内部マ
ニホルドシステム(311と連通している。
)〜(1016,)により形成された端縁において中心
体徨υと気密的に係合し、4つの分離シールされたマニ
ホルド引:〜(4<kFA成している。チューブ(G1
)〜(641はガス入口及び出口のためこれらマニホル
ドと連通して設けられる。他のチューブ((i5!f6
6iは分配プレート側の中心室(168)’に経て及び
収集プレート115)ノ中心孔(15e)を経て内部マ
ニホルドシステム(311と連通している。
頂ドーム(510)に取付けらねたベローズ(67′l
は、スタック(1)に一定の下回圧もしくは力を加え、
それにより容器(1)内にスタック(1)をしっかりと
固定つ する。ガス圧が、か°−\ているこのベローズ町・は更
に八 環カバー(51c)においてマニホルド間の隔離を維持
する。底カバーにおけるスタック端縁とこのカバー聞の
保合はこの隔離を保っている。
は、スタック(1)に一定の下回圧もしくは力を加え、
それにより容器(1)内にスタック(1)をしっかりと
固定つ する。ガス圧が、か°−\ているこのベローズ町・は更
に八 環カバー(51c)においてマニホルド間の隔離を維持
する。底カバーにおけるスタック端縁とこのカバー聞の
保合はこの隔離を保っている。
スタックと容器の接触縁におけるシールを行うために、
スタック端縁け、・t(91)で丸みづけられる75)
もしくは容器の内周に密接追従しうるようふちどね訟れ
る。(第9図か照)更に適当なガスケット材は、柔軟な
シールとスタックをy器751ら絶縁するシールを与え
るため、接触部分に沿って用いらt+、る。高温用とし
てガスケット材は例えば液体電解液で満されたアルミナ
もしくセ・ジルコニア75諷らなる繊維状マットである
。低温用として未硬イヒノ(イトンラバーが用いられる
O 他のシール構成が第10図に示され、こ\でにシールさ
れる面にカスケラト相で抜機きれた絶縁材のL型片(1
11)が用いられている。力・\る場合り型片(111
)の−腕片は容器に数句けられ他腕片げスタックに対レ
シールサレル。
スタック端縁け、・t(91)で丸みづけられる75)
もしくは容器の内周に密接追従しうるようふちどね訟れ
る。(第9図か照)更に適当なガスケット材は、柔軟な
シールとスタックをy器751ら絶縁するシールを与え
るため、接触部分に沿って用いらt+、る。高温用とし
てガスケット材は例えば液体電解液で満されたアルミナ
もしくセ・ジルコニア75諷らなる繊維状マットである
。低温用として未硬イヒノ(イトンラバーが用いられる
O 他のシール構成が第10図に示され、こ\でにシールさ
れる面にカスケラト相で抜機きれた絶縁材のL型片(1
11)が用いられている。力・\る場合り型片(111
)の−腕片は容器に数句けられ他腕片げスタックに対レ
シールサレル。
収納容器いυの使用は、外部マーニホルト°とシールと
?かなり簡単化し、ベローズと合せて用いるときスタッ
クの蟹列制御?提供する。容器内へのスタックの配rt
[は、スタック構成材を力で押えることKよりもしくは
スタックのまわりに各器?!l:溶接することによ!l
l達成される0 すべての場合において前記構成は本発明の適用を示す多
数の可能な実施例の沖−なる説明であることが了解さね
、る。多くの他の変形構成は本発明の精神と範囲を逸脱
することなしに容易に堺えるこ々ができる。かくて例え
ば酸化ガスと燃料ガスとを逆にして耐化ガス倉内部マニ
ホルド7ステム財と通路(2Ii)に供給し、燃料ガス
を外部マニホルドKl)4カと通路(21)に供給する
こともできる。
?かなり簡単化し、ベローズと合せて用いるときスタッ
クの蟹列制御?提供する。容器内へのスタックの配rt
[は、スタック構成材を力で押えることKよりもしくは
スタックのまわりに各器?!l:溶接することによ!l
l達成される0 すべての場合において前記構成は本発明の適用を示す多
数の可能な実施例の沖−なる説明であることが了解さね
、る。多くの他の変形構成は本発明の精神と範囲を逸脱
することなしに容易に堺えるこ々ができる。かくて例え
ば酸化ガスと燃料ガスとを逆にして耐化ガス倉内部マニ
ホルド7ステム財と通路(2Ii)に供給し、燃料ガス
を外部マニホルドKl)4カと通路(21)に供給する
こともできる。
(へ) 発明の効果
本発明によるスタックは、燃料ガスと酸化カスが対回流
となるよう各通路?配置してその一方の反応カス(例え
ば燃料カス)通路がスタックを貫通する円部マキホルト
システムに連逸し、前記対同流通路と又錯する方向に冷
却ガス通路が配置されているので、電流分布及び温匿分
布の均一性が得られ電池性能の同上に寄与する。更Oて
本発明ではスタックを収納容器に封入することに工す、
他方の反応ガス(例えば酸化ガス)と冷却ガスの各外部
マニホルドが隔離形成されるので、スタックと関連マニ
ホルド構成を簡単化し得るなどの特徴がある。
となるよう各通路?配置してその一方の反応カス(例え
ば燃料カス)通路がスタックを貫通する円部マキホルト
システムに連逸し、前記対同流通路と又錯する方向に冷
却ガス通路が配置されているので、電流分布及び温匿分
布の均一性が得られ電池性能の同上に寄与する。更Oて
本発明ではスタックを収納容器に封入することに工す、
他方の反応ガス(例えば酸化ガス)と冷却ガスの各外部
マニホルドが隔離形成されるので、スタックと関連マニ
ホルド構成を簡単化し得るなどの特徴がある。
第1図は太発甲の原理による電池スタックの斜面図、第
2図は第1図スタックを構成するノ(イボ−ラブレート
の斜面図、第6図及び第4図は、第1図スタックヲ備成
するトッププレート及びボトムプレートの各斜面図、第
5図及び渠6崗は、酸化ガス用と冷却ガス用の各外部マ
ニホルド?溝数する収納容器に封入された第1図電、池
スタックを示し、第5図は縦断側面図、第6図は横断平
面図である。第7図及び第8図は、本発明による冷却プ
レートの側面図及び横り平面図、第9図及び第10図は
、第5図及び第6因の収納容器と関連して用いた異るシ
ール構成の平面内?示す。 (11・・・電、池スタック、(1a)(lb)・・・
上下各サブスタック、(2a)〜(2h) 、、、単位
セル、1:31 t’7) 19) 113) ・−・
xニポーラプレー) 、+41〜161,4101〜(
12)・・バイボー2プレート、+811141 (6
11・・・熱制御(冷却)グレート・の+62)・冷却
カス通路、+151・・・ボトム収集グレー) 、(1
6トトツプ分配プレート、+20)・・・燃料カス通路
、(4(り(4d)・・・内部入口溝及び出口溝、賄)
・・・内部マニホルドシステム、(’121 j331
−・・入口管、!34H3[5i−出口モ・、121)
・・・酸化ガス通路、 t411142)・・・酸化ガ
ス用マ立ホルト、(4■!44!・・・冷却ガス用マニ
ホルド、(ill・・収納接木、(6b)・・・入口バ
イブ、(613!・・・出口バイブ、(6η・・・ベロ
ーズ。 第1図 4−3−101a l−” 第2図 第3図 第4図 bI) 第7図 第9図 第6図 第8図 33’ 第1O図
2図は第1図スタックを構成するノ(イボ−ラブレート
の斜面図、第6図及び第4図は、第1図スタックヲ備成
するトッププレート及びボトムプレートの各斜面図、第
5図及び渠6崗は、酸化ガス用と冷却ガス用の各外部マ
ニホルド?溝数する収納容器に封入された第1図電、池
スタックを示し、第5図は縦断側面図、第6図は横断平
面図である。第7図及び第8図は、本発明による冷却プ
レートの側面図及び横り平面図、第9図及び第10図は
、第5図及び第6因の収納容器と関連して用いた異るシ
ール構成の平面内?示す。 (11・・・電、池スタック、(1a)(lb)・・・
上下各サブスタック、(2a)〜(2h) 、、、単位
セル、1:31 t’7) 19) 113) ・−・
xニポーラプレー) 、+41〜161,4101〜(
12)・・バイボー2プレート、+811141 (6
11・・・熱制御(冷却)グレート・の+62)・冷却
カス通路、+151・・・ボトム収集グレー) 、(1
6トトツプ分配プレート、+20)・・・燃料カス通路
、(4(り(4d)・・・内部入口溝及び出口溝、賄)
・・・内部マニホルドシステム、(’121 j331
−・・入口管、!34H3[5i−出口モ・、121)
・・・酸化ガス通路、 t411142)・・・酸化ガ
ス用マ立ホルト、(4■!44!・・・冷却ガス用マニ
ホルド、(ill・・収納接木、(6b)・・・入口バ
イブ、(613!・・・出口バイブ、(6η・・・ベロ
ーズ。 第1図 4−3−101a l−” 第2図 第3図 第4図 bI) 第7図 第9図 第6図 第8図 33’ 第1O図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 々 第2の各反応ガスが対向流となるよう各通路を配置して
前記第1反応ガス通路がスタックをy1辿する内部マニ
ホルドに連通し、前記対回流辿路と交錯する方間に冷却
ガス通路が配H9ざ11だ電池スタック、前記第2の反
応ガス通路に連通する第1外部マ千ホルト、及び前記冷
却ガス通路に連通する第2外部マニホルドからなること
を特徴とする燃料電池。 ■ 前記第1及び第2外部マ千ホルトは前記スタックを
囲む収納容器によって購成さhていることを特徴とする
特#′F請求の範囲第1項記載の燃料電池。 ■ 前記外部マニホルドを互に隔離するため、前記スタ
ック端縁と前記収納容器内壁との間にシール手段を備え
ていることを特徴とする特徴とする特許請求の範囲m2
項記載の燃料電池。 ■ 更に前記スタックを前記容器内に保持する手段を備
えていること?特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
学科電池。 ■ ltI前記保持手段はベローズからなることを特徴
とする特許請求の範囲第4埴記載の燃料電池。 ■ 前記内部マニホルドの入口端及び出口端と連通ずる
ため、前記容器を貫通してスタック内に伸びる入口及び
出口バイブを備えることを特徴とする特許請求の範囲第
1項もしくは第2項記載の燃料電池。 Q)前記内部マニホルドは、スタックを貫通して前記入
口及び出口バイブに夫々連通する入口及び出口管を備え
ること?特徴とする特許請求の範囲第6項記載の燃料電
池。 ■ 前記内部マニホルドは、各セル毎に前記第1通路の
各人口及び各出口を夫々連結し且前記入口管及び出口管
に夫々連通している入口溝及び出口溝とを備えることを
特徴とする特許請求の範囲第1項もしくは第6項記載の
燃料電池。 ■ 前記第1反応ガスは燃料ガスであり、前記第2反応
ガスに酸化ガス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。 0 前記各単位セルに、電解質を挾持している陰陽極と
前記陰陽極に夫々密接配設さi″したセノくレータプレ
ートとからなることを特徴とする特許3n求の範囲第1
項記載の燃料電池。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US392779 | 1982-06-28 | ||
US06/392,779 US4444851A (en) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | Fuel cell stack |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5912572A true JPS5912572A (ja) | 1984-01-23 |
JPH0131270B2 JPH0131270B2 (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=23551969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58114716A Granted JPS5912572A (ja) | 1982-06-28 | 1983-06-24 | 燃料電池 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4444851A (ja) |
EP (1) | EP0098495B1 (ja) |
JP (1) | JPS5912572A (ja) |
BR (1) | BR8303434A (ja) |
CA (1) | CA1192945A (ja) |
DE (1) | DE3372682D1 (ja) |
MX (1) | MX153419A (ja) |
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JP2006518538A (ja) * | 2003-02-20 | 2006-08-10 | ベバスト・アクチィエンゲゼルシャフト | 燃料電池スタック |
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