JPS61260551A - 空冷式燃料電池 - Google Patents
空冷式燃料電池Info
- Publication number
- JPS61260551A JPS61260551A JP60101959A JP10195985A JPS61260551A JP S61260551 A JPS61260551 A JP S61260551A JP 60101959 A JP60101959 A JP 60101959A JP 10195985 A JP10195985 A JP 10195985A JP S61260551 A JPS61260551 A JP S61260551A
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- Japan
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- air
- fuel cell
- heat
- heat pipe
- box
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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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は燃料!極、醸解買酸化剤極とからなる単位セ
ルを“積層し空冷式とした燃料電池に係り、とくに単位
セルを槓j−シた燃料11!池スタックの加熱−冷却構
造に関する。
ルを“積層し空冷式とした燃料電池に係り、とくに単位
セルを槓j−シた燃料11!池スタックの加熱−冷却構
造に関する。
燃料電池(ま燃料の有する化学エネルギーを直接電気エ
ネルギーIC!換する装置で熱効率が高く、騒音、@ス
的ノイズや有g排出9)が少ないというような利点があ
るために新しい発1!Lieとして注目されている。し
かし、この燃料電池には作動温度が低温になるほど特性
が低下するという住貿がある。したがって燃料電池の単
位セルを所定の温度にあげてやらねばならない。
ネルギーIC!換する装置で熱効率が高く、騒音、@ス
的ノイズや有g排出9)が少ないというような利点があ
るために新しい発1!Lieとして注目されている。し
かし、この燃料電池には作動温度が低温になるほど特性
が低下するという住貿がある。したがって燃料電池の単
位セルを所定の温度にあげてやらねばならない。
一般に燃料電池が′IIt@とじて使用される場合は急
速な発電が要求される。したがってスイッチ投入後なる
べく短時間で定格出力をとり出せる状態にしてやらなけ
ればならない。
速な発電が要求される。したがってスイッチ投入後なる
べく短時間で定格出力をとり出せる状態にしてやらなけ
ればならない。
普通は単位セルに電解液と燃料とi他剤を供給し、負荷
を接続して、定格以下の発電を続けさせ、単位セルの内
部抵抗による発熱により単位セルの温度が所定値まで上
昇するのを待つという方法や、外部で温めた電解液を供
給して、単位セルの温度を上昇させるという方法がとら
れるが、いずれも定格出力が得られる状態になるまでに
長時間を要するという問題がある。
を接続して、定格以下の発電を続けさせ、単位セルの内
部抵抗による発熱により単位セルの温度が所定値まで上
昇するのを待つという方法や、外部で温めた電解液を供
給して、単位セルの温度を上昇させるという方法がとら
れるが、いずれも定格出力が得られる状態になるまでに
長時間を要するという問題がある。
この問題に対処して単位セル面を外部から暖めて温度が
所定値まで上昇するのを促進し、急運に定格出力が得ら
れるようにした方法が開発された。
所定値まで上昇するのを促進し、急運に定格出力が得ら
れるようにした方法が開発された。
この方法を採った一つに空冷式燃料電池がある。
この種の空冷式燃料電池の構造を5g6図および第7図
に示す用視図に基づいて説明する。まず第6図の燃料電
池スタック1は単位セル1aの間に冷却板1bが挾持さ
れた姿で槓j−され、冷却へ1bには冷却用空気を流通
させる複数本の冷却空気#ICが穿たれ、単位セル1a
の表面には複数本の反応空fi溝1dが設けられるとと
もに4面には前記反応空気溝1dと直角方向に複数本の
燃料(水素)供給溝1eが設けられている。第7図の場
合には反応空気溝1dと燃料供給溝】eと同方向に設げ
られ、これと直角方向に冷却空気溝が穿たれたものであ
る。
に示す用視図に基づいて説明する。まず第6図の燃料電
池スタック1は単位セル1aの間に冷却板1bが挾持さ
れた姿で槓j−され、冷却へ1bには冷却用空気を流通
させる複数本の冷却空気#ICが穿たれ、単位セル1a
の表面には複数本の反応空fi溝1dが設けられるとと
もに4面には前記反応空気溝1dと直角方向に複数本の
燃料(水素)供給溝1eが設けられている。第7図の場
合には反応空気溝1dと燃料供給溝】eと同方向に設げ
られ、これと直角方向に冷却空気溝が穿たれたものであ
る。
何れの構造の場合でも発電効率を高めるために、この冷
却空気溝ICに大量の空気を流して冷却臣気入口側と出
口費との温度差をできるだけ少くし、冷却空気の平均温
度を、たとえば燐鹸形燃料電池の場合百数十度にして、
単位セル面内の温度を均一にするという方法が採られて
いる。これには高温の排気を一部戻して常温の外気と混
合して送風機で循環供給する方法と、排気を一度熱交換
器を通して所定の温度まで下げて循環する方法とがある
。この構成を第5図に示す。図において燃料電池スタッ
ク1には太斐矢印で示す方向に燃料(水素)が供給され
るが、この燃料電池スタック1を加温(または冷却)す
る空気は循環ダクト2内をm線矢印で示す方向に流れる
。この循環ダクト2には加熱用ヒータ3.送風機4.熱
交換器5.ダ/バ6などが取付けられている。
却空気溝ICに大量の空気を流して冷却臣気入口側と出
口費との温度差をできるだけ少くし、冷却空気の平均温
度を、たとえば燐鹸形燃料電池の場合百数十度にして、
単位セル面内の温度を均一にするという方法が採られて
いる。これには高温の排気を一部戻して常温の外気と混
合して送風機で循環供給する方法と、排気を一度熱交換
器を通して所定の温度まで下げて循環する方法とがある
。この構成を第5図に示す。図において燃料電池スタッ
ク1には太斐矢印で示す方向に燃料(水素)が供給され
るが、この燃料電池スタック1を加温(または冷却)す
る空気は循環ダクト2内をm線矢印で示す方向に流れる
。この循環ダクト2には加熱用ヒータ3.送風機4.熱
交換器5.ダ/バ6などが取付けられている。
周知のとと(流路の圧力損失は取扱流体の温度が高くな
るほど大きくなり、送風機の動力は送風量と流路圧力損
失に比例して大きくなるので、前述したような高温流体
を大賞′に流すということは、それだけ大きくなること
になる。しかも高温流体を送風するために、送風機も耐
熱性を要求され耐熱形の脣殊送)iL機を採用しなけれ
ばならぬという問題があった。また熱’2Hm#1MJ
熱用ヒーター。
るほど大きくなり、送風機の動力は送風量と流路圧力損
失に比例して大きくなるので、前述したような高温流体
を大賞′に流すということは、それだけ大きくなること
になる。しかも高温流体を送風するために、送風機も耐
熱性を要求され耐熱形の脣殊送)iL機を採用しなけれ
ばならぬという問題があった。また熱’2Hm#1MJ
熱用ヒーター。
自動弁、ダクトなどを装備していることから構造的に複
雑で寸法も太き−くなるという欠点があり、車輌搭載用
などで寸伍の制約が厳しい用途に対しては不適当であっ
た。
雑で寸法も太き−くなるという欠点があり、車輌搭載用
などで寸伍の制約が厳しい用途に対しては不適当であっ
た。
この考案は上述した事情に鑑み、#4遣が簡単で寸法も
小さり、シかも補助動力も小さくて済む空冷式燃料電池
を提供することを目的とする。
小さり、シかも補助動力も小さくて済む空冷式燃料電池
を提供することを目的とする。
この考案では単位セル形状に・合わせて平角形に形成さ
れた箱形ヒートパイプの少なくとも一端面より複数本の
円筒形ヒートパイプを突出させてそれぞれ箱形ヒートパ
イプに連通させ、円筒形ヒートパイプの外通には犠数枚
の熱交換用フィンを取付けるとともに、前箱形ヒートパ
イプを単位セルからなる燃料電池スタックで挾むように
して組合わせ、これを容器に収納して容器の一方面より
熱風または冷風を送り込み、前記円筒形ヒートパイプお
よび熱交換用ヒートパイプに通風し、加温または冷却し
たのち容器の他方面より排気するようにした。すなわち
箱形ヒートパイプの端部に、熱交換用フィンを有する円
筒形ヒートパイプを連通させて取付けることにより、熱
風または冷風の入口−出口温度差を大きくしながらも、
ヒートパイプの均熱作用により単位セル面内および積層
方向の単位セル間の温度差を小さくし、発電効呂を上げ
さらに送風量が少なくて済み1通風抵抗が小さいことか
ら送風機動力の低減を図ろうとするものである。
れた箱形ヒートパイプの少なくとも一端面より複数本の
円筒形ヒートパイプを突出させてそれぞれ箱形ヒートパ
イプに連通させ、円筒形ヒートパイプの外通には犠数枚
の熱交換用フィンを取付けるとともに、前箱形ヒートパ
イプを単位セルからなる燃料電池スタックで挾むように
して組合わせ、これを容器に収納して容器の一方面より
熱風または冷風を送り込み、前記円筒形ヒートパイプお
よび熱交換用ヒートパイプに通風し、加温または冷却し
たのち容器の他方面より排気するようにした。すなわち
箱形ヒートパイプの端部に、熱交換用フィンを有する円
筒形ヒートパイプを連通させて取付けることにより、熱
風または冷風の入口−出口温度差を大きくしながらも、
ヒートパイプの均熱作用により単位セル面内および積層
方向の単位セル間の温度差を小さくし、発電効呂を上げ
さらに送風量が少なくて済み1通風抵抗が小さいことか
ら送風機動力の低減を図ろうとするものである。
第1図はこの発明の一実施例を丞す側面断面図で、燃料
電池スタ、クエは単位セル形状に合わせて平角状に形匝
された箱形ヒートパイプ2で挟むようにして組合わされ
蹄付板11で締付けられ、断熱材5を介してスタックケ
ース6に収納される。
電池スタ、クエは単位セル形状に合わせて平角状に形匝
された箱形ヒートパイプ2で挟むようにして組合わされ
蹄付板11で締付けられ、断熱材5を介してスタックケ
ース6に収納される。
箱形ヒートパイプ2は端面に単位セル部より突出して複
数本の円筒形ヒートバイ13が設けられ、両ヒートパイ
プ2,3は内部で連」している口また円筒形ヒートパイ
プ3の外周には複数枚の熱交換用フィン4が取付けであ
る。このスタックケース6の天井面rこ送風機7が設け
られ、この送風機7により熱風または冷風をスタックク
ース6の通風ダクト111に送り込み、前記円筒形ヒー
トパイプおよび熱交換用フィンを通風して加温または冷
却し、スタ、ククース6の底面より排気するという通風
構造である。なおこの通風構造は図示する方向とは逆、
すなわち送K(i 7 fよスタ、ククース6の底面に
設けて通風ダク1−6aでの通風方向は下から上に向か
いスタックケース6の天井面より排気させるという構成
でも差し支えない。
数本の円筒形ヒートバイ13が設けられ、両ヒートパイ
プ2,3は内部で連」している口また円筒形ヒートパイ
プ3の外周には複数枚の熱交換用フィン4が取付けであ
る。このスタックケース6の天井面rこ送風機7が設け
られ、この送風機7により熱風または冷風をスタックク
ース6の通風ダクト111に送り込み、前記円筒形ヒー
トパイプおよび熱交換用フィンを通風して加温または冷
却し、スタ、ククース6の底面より排気するという通風
構造である。なおこの通風構造は図示する方向とは逆、
すなわち送K(i 7 fよスタ、ククース6の底面に
設けて通風ダク1−6aでの通風方向は下から上に向か
いスタックケース6の天井面より排気させるという構成
でも差し支えない。
熱風を通風する場合は送A機7の吸気側に図示しない加
熱用ヒータを設け、送lL機7による吸気をこの加熱用
ヒーターを通過させればよく、極めて簡単な設備で熱風
が得られる。冷風を通風する場合は前記加熱用ヒーター
を不動作(熱しない)状態にして送風機7を運転すれば
冷い外気がi!i風される。
熱用ヒータを設け、送lL機7による吸気をこの加熱用
ヒーターを通過させればよく、極めて簡単な設備で熱風
が得られる。冷風を通風する場合は前記加熱用ヒーター
を不動作(熱しない)状態にして送風機7を運転すれば
冷い外気がi!i風される。
前述した箱形ヒートパイプ2の構造を第3図に示す平面
断面図および第3図のA −A矢視断面を示す第4図に
基づいて説明する。箱形ヒートパイプ2は均熱板2aで
囲まれた平角状のもので、燃料電池スタック1の単位セ
ルに接触し、相対向する均熱板2aはウイック材2Cを
介して改版2bにて支えられる。この波板2bは一枚も
のでなく、wca図で明らかなように途中で切られてい
る(第3図で底部のウイック材2Cが見える場所)。こ
れは波板2bによって区分された空間の上部空気と下部
空気が入れ替るようにするためである。すなわち箱形ヒ
ートパイプ2の端面より突出して設けられた円筒形ヒー
トパイプ3は内部は箱形ヒートパイプ2の内部と連通し
ており、円筒形トートバイブ3内部の加温された空気あ
るいは冷却された空気は箱形ヒートパイプ2内部の波板
2bで区分された上部空間、下部空間の何れかに流動し
、それが前記波板2bの設けられてない空間くおいて入
れ替るようにして空気加温または空気冷却による@度を
均一化しようとするものである。
断面図および第3図のA −A矢視断面を示す第4図に
基づいて説明する。箱形ヒートパイプ2は均熱板2aで
囲まれた平角状のもので、燃料電池スタック1の単位セ
ルに接触し、相対向する均熱板2aはウイック材2Cを
介して改版2bにて支えられる。この波板2bは一枚も
のでなく、wca図で明らかなように途中で切られてい
る(第3図で底部のウイック材2Cが見える場所)。こ
れは波板2bによって区分された空間の上部空気と下部
空気が入れ替るようにするためである。すなわち箱形ヒ
ートパイプ2の端面より突出して設けられた円筒形ヒー
トパイプ3は内部は箱形ヒートパイプ2の内部と連通し
ており、円筒形トートバイブ3内部の加温された空気あ
るいは冷却された空気は箱形ヒートパイプ2内部の波板
2bで区分された上部空間、下部空間の何れかに流動し
、それが前記波板2bの設けられてない空間くおいて入
れ替るようにして空気加温または空気冷却による@度を
均一化しようとするものである。
第2図はこの発明の他の実施例を示す平面断面図で、第
1図と同じ構成の部分には同一の符号を付し説明な/4
1略する。図中の12は反応ガス供給マニホールド、1
3はシール材であり、第1図と異なる虞は、送風機7を
スタックケース6の左右何れかの側面に殿付けたことで
、第1図の場合積層方向の単位セル間で熱風または冷風
の入口−出口の温度差に相当する積層方向セル間の温度
差が生じるが、第2図の場合PkJv71方向の熱風ま
たは冷風の温度は一様であり、たとえ人口−出口の温度
差がありでもヒートパイプの均熱作用により単位セル面
内の温度差はほとんどなくせいぜい1’C程度の状態に
することができる。
1図と同じ構成の部分には同一の符号を付し説明な/4
1略する。図中の12は反応ガス供給マニホールド、1
3はシール材であり、第1図と異なる虞は、送風機7を
スタックケース6の左右何れかの側面に殿付けたことで
、第1図の場合積層方向の単位セル間で熱風または冷風
の入口−出口の温度差に相当する積層方向セル間の温度
差が生じるが、第2図の場合PkJv71方向の熱風ま
たは冷風の温度は一様であり、たとえ人口−出口の温度
差がありでもヒートパイプの均熱作用により単位セル面
内の温度差はほとんどなくせいぜい1’C程度の状態に
することができる。
この発明によれば、様数単位セルよりなる燃料電池スタ
ックK、外周圧熱交換用フィンを有する複数本の円筒形
ヒートパイプを端部に備えた箱形ヒートパイプを組合わ
せてスタックケースに収納し、スタックケースの一方面
に設けた送風機で熱風または冷風を前記円筒形ヒートパ
イプおよび熱交換用フィンに送風し、スタックケースの
他方面より排気させるという構造にしたので空冷式燃料
電池の装置全体の構造が簡単であり、寸法小さくコ/バ
クトKまとめることができる。また21風あるいは冷風
の入口−出口温度差を大きくとっても差支えないので通
風量を小さくし、通風抵抗を極めて小さくすることがで
きる。その結果送Jt機動力を小さくできる。
ックK、外周圧熱交換用フィンを有する複数本の円筒形
ヒートパイプを端部に備えた箱形ヒートパイプを組合わ
せてスタックケースに収納し、スタックケースの一方面
に設けた送風機で熱風または冷風を前記円筒形ヒートパ
イプおよび熱交換用フィンに送風し、スタックケースの
他方面より排気させるという構造にしたので空冷式燃料
電池の装置全体の構造が簡単であり、寸法小さくコ/バ
クトKまとめることができる。また21風あるいは冷風
の入口−出口温度差を大きくとっても差支えないので通
風量を小さくし、通風抵抗を極めて小さくすることがで
きる。その結果送Jt機動力を小さくできる。
第1図はこの発明の一実施例である空冷式燃料電池の一
面断iii図、第2図はこの発明の他の実施例である空
冷式燃料!池の平面断面図、第3図は第1図および第2
図に示す空冷式燃料電池に用いられている箱形ヒートパ
イプの平面断面図、第4図は第3図のA−A矢視断面図
、第5図は従来構造の9冷式燃料篭池の系統図、第a因
は従来構造の空冷式燃料電池スタックのff?+視図、
第7図は従来構造の他の空冷式燃料電池スタックの斜視
図である。 1:燃料電池スタック、2:箱形ヒートパイプ、3:円
筒形ヒートパイプ、4:熱交換用フィン、6:容器(ス
タックケース)。 ↓ 第1図111 第2図 第3図 第4 図
面断iii図、第2図はこの発明の他の実施例である空
冷式燃料!池の平面断面図、第3図は第1図および第2
図に示す空冷式燃料電池に用いられている箱形ヒートパ
イプの平面断面図、第4図は第3図のA−A矢視断面図
、第5図は従来構造の9冷式燃料篭池の系統図、第a因
は従来構造の空冷式燃料電池スタックのff?+視図、
第7図は従来構造の他の空冷式燃料電池スタックの斜視
図である。 1:燃料電池スタック、2:箱形ヒートパイプ、3:円
筒形ヒートパイプ、4:熱交換用フィン、6:容器(ス
タックケース)。 ↓ 第1図111 第2図 第3図 第4 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)単位セルの形状に合わせて平角形に形成された箱形
ヒートパイプの少なくとも一端面より複数本の円筒形ヒ
ートパイプを突出させてそれぞれ箱形ヒートパイプに連
通させ、前記円筒形ヒートパイプの外周には複数枚の熱
交換用フィンを取付けるとともに、前記箱形ヒートパイ
プを単位セルの積層からなる燃料電池スタックで挾むよ
うにして組合わせ、これを容器に収納して容器の一方面
より熱風または冷風を送り込み、容器の通風ダクト内に
位置する前記円筒形ヒートパイプおよび熱交換用フィン
を通風したのち容器の他方面より排気させることを特徴
とする空冷式燃料電池。 2)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて;箱形ヒ
ートパイプは均熱板で囲まれた平角形のもので、燃料電
池スタックの単位セルに接触し相対向する二面はウイッ
クを介して波板にて支えられる構造なることを特徴とす
る空冷式燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60101959A JPS61260551A (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 空冷式燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60101959A JPS61260551A (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 空冷式燃料電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61260551A true JPS61260551A (ja) | 1986-11-18 |
Family
ID=14314404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60101959A Pending JPS61260551A (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 空冷式燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61260551A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998011616A1 (de) * | 1996-09-11 | 1998-03-19 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Platten- oder stabförmiges brennstoffzellen-kühlelement sowie brennstoffzellenstapel mit einem oder mehreren brennstoffzellen-kühlelementen |
US5804326A (en) * | 1996-12-20 | 1998-09-08 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated reactant and coolant fluid flow field layer for an electrochemical fuel cell |
FR2827427A1 (fr) * | 2001-07-12 | 2003-01-17 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustile a gestion thermique optimisee |
KR20030042633A (ko) * | 2001-11-23 | 2003-06-02 | (주)세티 | 공기냉각 구조를 갖는 냉각판이 단위전지 사이에 적층된연료전지스택 |
JP2005005080A (ja) * | 2003-06-11 | 2005-01-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池および温度制御システム |
JP2009043669A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Nippon Oil Corp | 燃料電池システム及び改質原料気化方法 |
FR2945377A1 (fr) * | 2009-05-11 | 2010-11-12 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible a encombrement reduit. |
WO2014198778A1 (fr) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Bloc batterie pour véhicule automobile |
WO2015106758A1 (de) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | Cornelia Neidl-Stippler | Passive temperaturregelung von akkumulatoren |
US9728825B2 (en) | 2013-04-26 | 2017-08-08 | Hyundai Motor Company | Device for indirectly cooling battery module of eco-friendly vehicle |
-
1985
- 1985-05-14 JP JP60101959A patent/JPS61260551A/ja active Pending
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