米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 株式会社日立製作所

発明の名称 燃料電池
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−104004
公開日 平成6年(1994)4月15日
出願番号 特願平4−247562
出願日 平成4年(1992)9月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 山口 雅教 / 魚住 昇平 / 山形 武夫
要約 目的
燃料電池構造諸元の増大をできるだけおさえて長寿命化を図ること。

構成
積層された電池内の2枚のクーラ間の各セルにおいてクーラから離れた位置のセルほど電解質の保持量を増大させるようにしたもの。
特許請求の範囲
【請求項1】単位セル間のガス混合を防止する平板部と端部からのガスの漏れを防止するセパレータ端部シール部から成るセパレータ、多孔質基板から成り反応ガスを通過させるためのガス溝及び電流を流すためのリブ部及び共通基板部をもち内部に電解質を貯蔵できる燃料及び酸化剤側の多孔質電極、セル側面からのガスの漏れを防止するセル端部シール、電池反応を行う触媒層、イオンのみを通過させるマトリックスを含む単位セル、前記単位セルが上下のクーラユニットに数個挾まれて構成される燃料電池の単位ブロックにおいて、前記単位セルに貯蔵される電解質量をブロック中央に近い単位セルほど多くするようにしたことを特徴とする燃料電池。
【請求項2】請求項1において、前記単位セルを構成する前記多孔質電極の前記共通基板部の厚さをブロック中央に近い単位セルほど厚くする燃料電池。
【請求項3】請求項1において、前記単位セルを構成する前記多孔質電極のリブの幅及びガス溝の深さをブロック中央に近い単位セルほど大きくする燃料電池。
【請求項4】請求項1において、前記単位セルを構成するセパレータ端部シール部の一部を多孔質材で構成した燃料電池。
【請求項5】請求項4において、前記単位セルを構成するセパレータ端部シール部の多孔質部の体積をブロック中央に近い単位セルほど大きくする燃料電池。
【請求項6】請求項1において、前記単位セルを構成するセル端部シール部の一部を多孔質材で構成した燃料電池。
【請求項7】請求項6において、前記単位セルを構成するセル端部シール部の多孔質部の体積をブロック中央に近い単位セルほど大きくするようにした燃料電池。
【請求項8】請求項1において、前記単位セルを構成する多孔質電極の気孔体積に対する電解質の貯蔵率をブロック中央に近い単位セルほど多くするようにした燃料電池。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池に係り、特に、電池を構成する各単位セルの寿命の均一化を図ることにより電池全体としての長寿命化及びセルのメンテナンスの簡略化を図った燃料電池に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、燃料電池は多数のブロックが積層されて構成されており、一つのブッロクは図2に示されるように上下二つのクーラユニット間に挾まれた3〜10個程度の単位セルから構成されている。図3は単位セルの構成を示しており、2は単位セル間のガスの混合を防止するセパレータ平板部、3はセパレータ端部シール部、4は多孔質電極の共通基板部、5は多孔質電極のリブ部、6は多孔質電極のダクト部、7は単位セルのその他の部分を一括して示したブロック、8はセル側面からのガス漏れを防止するセル端部シールである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなブロック構成の場合、通電時の発熱は各セルをとうしてクーラにより冷却されるため、ブロック内の温度分布は図2に示されるようにブロック中央で高く、両端のクーラに近づくに従って低くなる。一方燃料電池の寿命を決定する重要な要因の一つは電解質の飛散であり、これによりセル内の電解質がなくなりセル抵抗の増大により性能低下が起こる。セル内の電解質飛散の大部分はセル内の電解質の蒸気がセルに供給されるガスによりセル外に運びだされることにより起こっているが、この蒸気圧の温度依存性は図4に示すように著しく大きい。従って各単位セル間に図2に示すような温度分布があった場合、クーラ間の中央のセルでは電解質の飛散が大きくなり性能低下が早く起きる。このためセルの寿命はこの部分で決められてしまうという欠点があった。
【0004】本発明の目的はブロック内の温度分布によるセル寿命の不均一を解消し電池としての長寿命化を図ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の欠点を改良するため、本発明は単位セル間のガス混合を防止する平板部と端部からのガスの漏れを防止するセパレータ端部シール部から成るセパレータ、多孔質基板から成り反応ガスを通過させるためのガス溝及び電流を流すためのリブ部及び共通基板部をもち内部に電解質を貯蔵できる燃料及び酸化剤側の多孔質電極、セル側面からのガスの漏れを防止するセル端部シール、電池反応を行う触媒層、イオンのみを通過させるマトリックスを含む単位セル、前記単位セルが上下のクーラユニットに数個挾まれて構成される燃料電池の単位ブロックにおいて、前記単位セルに貯蔵される電解質量をブロック中央に近い単位セルほど多くするようにしたことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明ではクーラ間の各セルに対しブロックの中央に近づくにつれてセル内に貯蔵されている電解質の量を増加させるようにした。これにより飛散量の多いブロック中央部のセル寿命が増大し電池全体の長寿命化を図ることができる。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を図1に示す。図において1はクーラ、2はセパレータ平板部、3はセパレータ端部シール部、4は多孔質電極の共通基板部、5は多孔質電極のリブ部、5は多孔質電極のダクト部である。7は単位セルのその他の部分を一括して示したブロックである。図ではクーラ間を5セルとした場合の一方のクーラからNo1,No2,No3セルまでを示している。セルの運転時、セル温度は図2に示すように、クーラからの距離が遠い順(No1,No2,No3セルの順)に高くなる。セルからの電解質の飛散の主要部分は電解質の蒸気がガスによりセル外へ運ばれるために起こっているが、電解質の蒸気圧は図4にリン酸の例で示すように温度の増大に伴って増加するため、電解質の飛散量もクーラからの距離が遠い順(No1,No2,No3セルの順)に順に多くなる。これに対し本案では多孔質電極の共通基板部の厚さt1,t2,t3をt1<t2<t3とすることにより、この部分に保持される電解質の量がNo1,No2,No3セルの順に多くなっている。これによりセルの継続運転において、セルの電解質不足が各セルに一様におこるだけでなく、クーラ間のセル体積を一定にした場合のセル寿命の長期化を図ることができる。
【0008】図5は本発明の他の実施例を示している。本実施例ではクーラからの距離が遠い順(No1,No2,No3セルの順)にリブ幅a1,a2,a3をa1<a2<a3とすることにより、この部分に保持される電解質の量はNo1,No2,No3 セルの順に多くなっている。この時(ダクト幅+リブ幅)を一定にした場合、ダクト幅b1,b2,b3 がこの順に小さくなり、各セルの圧力損失が変化するため、かくセルへのガス流量配分が不均一になる。本案ではこれを避けるため、ダクト深さh1,h2,h3 をこの順に大きくしている。また本案では中央部セルの電解質量増大の効果と共に中央部セルのリブ高さ増大によるセル抵抗の増大をリブ幅の増大により抑制しており、電解質量の増大に伴うセル抵抗の増大を防止した構成のセルとなっている。
【0009】図6は本発明の他の実施例を示している。本実施例ではセパレータ端部シール部の一部を切欠き部9を設け、この部分に図示のように多孔質部材10を嵌め込んでいる。更に該多孔質部材10の幅cをクーラからの距離が遠い順に広くすることにより、高温のセルほど電解質の保持量を増大させることができる。
【0010】図7は本発明の他の実施例を示している。本実施例ではセル端部シールの一部を切欠き部11を設け、その部分に多孔質部材10を嵌め込んでいる。更に多孔質部材10の幅dをクーラからの距離が遠い順に広くすることにより、高温のセルほど電解質の保持量を増大させることができる。
【0011】図8は図7の変形例を示している。本実施例ではセル端部シールの切欠き部11をセル角部まで延長しないことにより、角部からのガス漏れ量を低減する効果がある。その部分に多孔質部材10を嵌め込んでいる。切欠き部11に嵌め込む多孔質部材10の幅dをクーラからの距離が遠い順に広くすることについては図7の場合と同じである。
【0012】セルの電解質不足の程度を均一化する方法は、図3の構成に対してクーラ間の中央部に近づくにつれて多孔質部材10の電解質保持量を増大させることが考えられる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、スタックの寸法を出来るだけ小さくした状態でブロックの長寿命化を図ることが出来る。またブロック内の各セルの電解質不足の程度が一様になりブロック内各セルの性能低下原因の判定が容易になるだけでなく、電解質補給時期もすべてのセルと同時に出来る。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013