JP3251919B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JP3251919B2 JP3251919B2 JP15134499A JP15134499A JP3251919B2 JP 3251919 B2 JP3251919 B2 JP 3251919B2 JP 15134499 A JP15134499 A JP 15134499A JP 15134499 A JP15134499 A JP 15134499A JP 3251919 B2 JP3251919 B2 JP 3251919B2
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- Japan
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- purge gas
- current
- battery stack
- pressure vessel
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- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に係わ
り、特に高温中で使用する電流ケーブルを有する燃料電
池に関するものである。
り、特に高温中で使用する電流ケーブルを有する燃料電
池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4に従来の溶融炭酸塩型燃料電池スタ
ックにおける電流取出し図を示す。溶融炭酸塩型燃料電
池は、発電を行う電池スタック1と電池スタック外周に
断熱材2と電池スタック上下に上締付板3及び下締付板
4が設置され、上下締付板の両端に上下締付板間を結ぶ
ように締付ボルト5が設置される。そして、電池スタッ
クは、上下締付板と締付ボルト等からなる締付装置によ
って締付けられる。
ックにおける電流取出し図を示す。溶融炭酸塩型燃料電
池は、発電を行う電池スタック1と電池スタック外周に
断熱材2と電池スタック上下に上締付板3及び下締付板
4が設置され、上下締付板の両端に上下締付板間を結ぶ
ように締付ボルト5が設置される。そして、電池スタッ
クは、上下締付板と締付ボルト等からなる締付装置によ
って締付けられる。
【0003】また、電池スタック1から圧力容器6の外
部に電流を取出す電流ケーブル7aは、電池スタックの
最上段部の電流端子8と圧力容器下部に取付けてある電
流取出し口10bとの間に、もう一方の電流ケーブル7
bは、最下段部の電流端子9と圧力容器下部に取付けて
ある電流取出し口10aとの間にそれぞれ断熱材2の外
で接続される。これらの電池スタック1及び断熱材2及
び電池締付装置及び電流ケーブル7a,7bは、圧力容
器6内に収納して運転されている。
部に電流を取出す電流ケーブル7aは、電池スタックの
最上段部の電流端子8と圧力容器下部に取付けてある電
流取出し口10bとの間に、もう一方の電流ケーブル7
bは、最下段部の電流端子9と圧力容器下部に取付けて
ある電流取出し口10aとの間にそれぞれ断熱材2の外
で接続される。これらの電池スタック1及び断熱材2及
び電池締付装置及び電流ケーブル7a,7bは、圧力容
器6内に収納して運転されている。
【0004】また、この図では省略したが上記以外に配
管、計測線、ヒーター等も圧力容器内に収納されてい
る。更に、この圧力容器内には、パージガス供給口11
から圧力容器6内に供給した後、再びパージガス排出口
12からパージガスが排気される。
管、計測線、ヒーター等も圧力容器内に収納されてい
る。更に、この圧力容器内には、パージガス供給口11
から圧力容器6内に供給した後、再びパージガス排出口
12からパージガスが排気される。
【0005】このような溶融炭酸塩型燃料電池の運転時
の温度は、電池スタックの温度が650°C、圧力容器
内の雰囲気温度が300から400°Cと極めて高く、
各部品は高温条件下で使用される。
の温度は、電池スタックの温度が650°C、圧力容器
内の雰囲気温度が300から400°Cと極めて高く、
各部品は高温条件下で使用される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような高温で使
用する電流ケーブル7a,7bの場合、温度による電気
抵抗の変化に伴って抵抗ロスを生ずるため、高温での電
気抵抗、機械的強度や加工性等を考えた場合の材料は、
高温材料で電気抵抗の小さい材料を使用することになり
高価な材料となってしまう。
用する電流ケーブル7a,7bの場合、温度による電気
抵抗の変化に伴って抵抗ロスを生ずるため、高温での電
気抵抗、機械的強度や加工性等を考えた場合の材料は、
高温材料で電気抵抗の小さい材料を使用することになり
高価な材料となってしまう。
【0007】そのため、電流ケーブル7a,7bをでき
るだけ低温で使用する手段としては、断熱材等で被覆を
する方法(絶縁対策を考えながら)が考えられる。しか
し、被覆材の厚みが厚くなって、電池スタック周辺部品
と干渉しないレイアウト及び組立作業性を考慮したスペ
ースを確保すると圧力容器外径が大きくなってしまう。
るだけ低温で使用する手段としては、断熱材等で被覆を
する方法(絶縁対策を考えながら)が考えられる。しか
し、被覆材の厚みが厚くなって、電池スタック周辺部品
と干渉しないレイアウト及び組立作業性を考慮したスペ
ースを確保すると圧力容器外径が大きくなってしまう。
【0008】そこで、高温条件下での電流ケーブルの抵
抗ロスをできるだけ少なくし、電流を効率良く取出すこ
とのできる方法と圧力容器内の各部品の配置を効率的に
行うことが課題であった。
抗ロスをできるだけ少なくし、電流を効率良く取出すこ
とのできる方法と圧力容器内の各部品の配置を効率的に
行うことが課題であった。
【0009】本発明の目的は、抵抗ロスの少ない電流ケ
ーブル構造及び省スペースに優れた燃料電池を提供する
ことにある。
ーブル構造及び省スペースに優れた燃料電池を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点は、上締付板
と下締付板との間に複数の単位セルを積層した電池スタ
ックを配置し、上締付板と下締付板との間に連絡した中
空穴を有する管に装着した締付手段で締付け、上締付板
と下締付板との間に電池スタックを固定し、電池スタッ
クと電気的に接続した電流ケーブルを管内に挿通し外部
に引出すと共に、管の中空穴内にはパージガス投入用の
投入手段を設けることにより達成される。
と下締付板との間に複数の単位セルを積層した電池スタ
ックを配置し、上締付板と下締付板との間に連絡した中
空穴を有する管に装着した締付手段で締付け、上締付板
と下締付板との間に電池スタックを固定し、電池スタッ
クと電気的に接続した電流ケーブルを管内に挿通し外部
に引出すと共に、管の中空穴内にはパージガス投入用の
投入手段を設けることにより達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
1から図3により説明する。
1から図3により説明する。
【0012】図1は本発明の燃料電池の全体構造を示す
側断面図である。圧力容器13内に、発電を行う複数の
電池スタック14が断熱材15内で積層されており、上
締付板16と下締付板17との間に複数の単位セルを積
層した電池スタック14を、上下締付板に配置し、上下
締付板間に本発明の締付ボルト18を挿入し、締付ボル
ト18のネジ溝18Aに装着したナット18Bを締め付
け、積層した電池スタック14を上締付板16と下締付
板17との間に固定する。4本の締付ボルト18の外周
側両端に形成したネジ溝18Aに装着したナット18B
を締め付けて、両締付板16,17間に積層した電池ス
タック14を固定する。下締付板17と圧力容器13と
の間に支持座14Zを配置し、積層された電池スタック
14を支持している。設置面に設けた主柱13Zに圧力
容器11を支持している。
側断面図である。圧力容器13内に、発電を行う複数の
電池スタック14が断熱材15内で積層されており、上
締付板16と下締付板17との間に複数の単位セルを積
層した電池スタック14を、上下締付板に配置し、上下
締付板間に本発明の締付ボルト18を挿入し、締付ボル
ト18のネジ溝18Aに装着したナット18Bを締め付
け、積層した電池スタック14を上締付板16と下締付
板17との間に固定する。4本の締付ボルト18の外周
側両端に形成したネジ溝18Aに装着したナット18B
を締め付けて、両締付板16,17間に積層した電池ス
タック14を固定する。下締付板17と圧力容器13と
の間に支持座14Zを配置し、積層された電池スタック
14を支持している。設置面に設けた主柱13Zに圧力
容器11を支持している。
【0013】締付ボルト18は中間部の直径を両端部の
直径より大きくした段部を形成し、段部に締付板を支持
する構成にすれば、ナットは4個でよい。但し、4本の
締付ボルトを使用する場合である。3本の締付ボルトを
使用する場合、ナットは3個でよい。締付ボルト及びナ
ット以外に中空穴を有する管を上締付板16と下締付板
17に挿通し、管の両端を締付手段例えば管を貫通する
楔でも良い。楔と対応する管内面との間に中空穴を形成
していることは云うなでもない。
直径より大きくした段部を形成し、段部に締付板を支持
する構成にすれば、ナットは4個でよい。但し、4本の
締付ボルトを使用する場合である。3本の締付ボルトを
使用する場合、ナットは3個でよい。締付ボルト及びナ
ット以外に中空穴を有する管を上締付板16と下締付板
17に挿通し、管の両端を締付手段例えば管を貫通する
楔でも良い。楔と対応する管内面との間に中空穴を形成
していることは云うなでもない。
【0014】この締付ボルト18の形状は、円筒であり
その円筒の内側に電池スタック14から圧力容器13の
外部に電気を取出す電流ケーブル19を組み込んだもの
である。その両端は、まず上側は、電池スタックの最上
段部の電流端子20と上ケーブル21を介して接続し、
下側は、圧力容器13に設けてある電流取出し口22と
下ケーブル23を介して接続されている。更に、円筒状
の締付ボルト18の一部には、供給口24を設け、その
供給口24とパージガスGを供給するパージガス入口配
管25が接続されている。
その円筒の内側に電池スタック14から圧力容器13の
外部に電気を取出す電流ケーブル19を組み込んだもの
である。その両端は、まず上側は、電池スタックの最上
段部の電流端子20と上ケーブル21を介して接続し、
下側は、圧力容器13に設けてある電流取出し口22と
下ケーブル23を介して接続されている。更に、円筒状
の締付ボルト18の一部には、供給口24を設け、その
供給口24とパージガスGを供給するパージガス入口配
管25が接続されている。
【0015】図2は、本発明の締付ボルトの断面図であ
る。円筒状の締付ボルト18とこの円筒の中を貫通して
配置される電流ケーブル19と、円筒内面と電流ケーブ
ル19の間には円筒と電流ケーブルを電気絶縁する上絶
縁ブッシング26と下絶縁ブッシング27を設け、電流
ケーブル19を固定具28にて円筒に固定する。締付ボ
ルト18の外周側両端にはネジ溝18Aを形成してい
る。
る。円筒状の締付ボルト18とこの円筒の中を貫通して
配置される電流ケーブル19と、円筒内面と電流ケーブ
ル19の間には円筒と電流ケーブルを電気絶縁する上絶
縁ブッシング26と下絶縁ブッシング27を設け、電流
ケーブル19を固定具28にて円筒に固定する。締付ボ
ルト18の外周側両端にはネジ溝18Aを形成してい
る。
【0016】また、締付ボルト18の円筒側面にパージ
ガス供給口24が設けてある。本図の上部方向に当たる
上絶縁ブッシング26は、図3(A矢視図)に示すよう
な排気溝26Aを設けた形状となっており、パージガス
Gが抜け出るようにしてある。
ガス供給口24が設けてある。本図の上部方向に当たる
上絶縁ブッシング26は、図3(A矢視図)に示すよう
な排気溝26Aを設けた形状となっており、パージガス
Gが抜け出るようにしてある。
【0017】パージガスGの流れを図1及び図2から説
明する。
明する。
【0018】パージガスGは、雰囲気温度より低い温度
で図1の圧力容器13の下側に設けてあるパージガス入
口配管25から図2の締付ボルト18のパージガス供給
口24から円筒内に流入する。パージガス供給口24か
ら供給されたパージガスGは、締付ボルト18の円筒内
面と電流ケーブル19との流通路x内を図2の矢印pの
ように流れながら、円筒内面及び電流ケーブル19を冷
却し、上絶縁ブッシング26の排気溝26Aから圧力容
器13内に供給される。その後、パージガスGは、圧力
容器13に設けたパージガス出口配管29から圧力容器
外部に排出される。なお、電流ケーブル19を組み込ま
ない図1の締付ボルト30についても、形状を円筒にし
本発明のような流通路x部分と円筒側面にパージガス供
給口24を設けて、パージガスが供給できる構造にす
る。
で図1の圧力容器13の下側に設けてあるパージガス入
口配管25から図2の締付ボルト18のパージガス供給
口24から円筒内に流入する。パージガス供給口24か
ら供給されたパージガスGは、締付ボルト18の円筒内
面と電流ケーブル19との流通路x内を図2の矢印pの
ように流れながら、円筒内面及び電流ケーブル19を冷
却し、上絶縁ブッシング26の排気溝26Aから圧力容
器13内に供給される。その後、パージガスGは、圧力
容器13に設けたパージガス出口配管29から圧力容器
外部に排出される。なお、電流ケーブル19を組み込ま
ない図1の締付ボルト30についても、形状を円筒にし
本発明のような流通路x部分と円筒側面にパージガス供
給口24を設けて、パージガスが供給できる構造にす
る。
【0019】本実施例によれば、パージガスGで電流ケ
ーブル19を冷却する電流ケーブル構造である。
ーブル19を冷却する電流ケーブル構造である。
【0020】一般に電流ケーブルの素材としては、電気
抵抗の小さい銅が使用される。その電気抵抗は温度によ
り抵抗値が変化する。例えば、電気ケーブルの温度を2
00℃まで冷却し、その素材を銅とした場合、350℃
の時の電気抵抗と比べて約7割の抵抗値となる。即ち、
抵抗ロスが約3割低減できることになる。従って、本発
明の電流ケーブル構造は、従来に比べて電流ケーブル1
9が低温で使用でき抵抗ロスが少なくなるため、効率良
く電気を取出すことが可能な電流ケーブル19を提供す
ることができる。特に、将来の大容量に伴い、電池スタ
ックが高積層化となった場合、電流ケーブルの長さも電
池スタックの高さに比例して長くなるため、その効果は
大きくなる。
抵抗の小さい銅が使用される。その電気抵抗は温度によ
り抵抗値が変化する。例えば、電気ケーブルの温度を2
00℃まで冷却し、その素材を銅とした場合、350℃
の時の電気抵抗と比べて約7割の抵抗値となる。即ち、
抵抗ロスが約3割低減できることになる。従って、本発
明の電流ケーブル構造は、従来に比べて電流ケーブル1
9が低温で使用でき抵抗ロスが少なくなるため、効率良
く電気を取出すことが可能な電流ケーブル19を提供す
ることができる。特に、将来の大容量に伴い、電池スタ
ックが高積層化となった場合、電流ケーブルの長さも電
池スタックの高さに比例して長くなるため、その効果は
大きくなる。
【0021】また、従来の燃料電池の圧力容器内には、
電池スタック、断熱材、電池締付装置、電池スタック周
辺に電流ケーブル、配管、温度計測線、ヒーター線等が
収納されている。
電池スタック、断熱材、電池締付装置、電池スタック周
辺に電流ケーブル、配管、温度計測線、ヒーター線等が
収納されている。
【0022】特に、電流ケーブルは、他の線と接触して
短絡せぬよう距離を取り絶縁被覆等の対策、及び配管や
計測線等と干渉しないレイアウトが必要である。しか
し、上記電池スタック周辺部品のレイアウト及び組立作
業性を考慮したスペースを確保すると圧力容器外径が大
きくなってしまう。また、圧力容器を小型にしようとす
ると容器内のスペースが少なくなり、部品のレイアウト
及び組立が困難になる。
短絡せぬよう距離を取り絶縁被覆等の対策、及び配管や
計測線等と干渉しないレイアウトが必要である。しか
し、上記電池スタック周辺部品のレイアウト及び組立作
業性を考慮したスペースを確保すると圧力容器外径が大
きくなってしまう。また、圧力容器を小型にしようとす
ると容器内のスペースが少なくなり、部品のレイアウト
及び組立が困難になる。
【0023】本発明の電流ケーブル構造は、円筒状の締
付ボルトを兼ねる管内に組み込まれ、電池スタックの締
付けと同時に電流ケーブルの配置もなされる。従って、
従来のような電流ケーブル及び締付ボルトを別個に設け
るのに比べて、圧力容器内の電池スタック周辺構造の簡
素化が図れると共に、電流ケーブルを管内に配置した分
だけ圧力容器内のスペースを縮小した省スペースが得ら
れる。
付ボルトを兼ねる管内に組み込まれ、電池スタックの締
付けと同時に電流ケーブルの配置もなされる。従って、
従来のような電流ケーブル及び締付ボルトを別個に設け
るのに比べて、圧力容器内の電池スタック周辺構造の簡
素化が図れると共に、電流ケーブルを管内に配置した分
だけ圧力容器内のスペースを縮小した省スペースが得ら
れる。
【0024】更に、本発明による圧力容器内へのパージ
ガスの流入方法は、円筒内から容器内上部に流れ込むよ
うにしたものである。この圧力容器上部は圧力容器下部
と比べ高温となっており、その圧力容器上部が冷たいパ
ージガスによって冷やされる。従って、圧力容器上部と
圧力容器下部との温度差が小さくなり、圧力容器内の雰
囲気温度を均一にする効果もある。
ガスの流入方法は、円筒内から容器内上部に流れ込むよ
うにしたものである。この圧力容器上部は圧力容器下部
と比べ高温となっており、その圧力容器上部が冷たいパ
ージガスによって冷やされる。従って、圧力容器上部と
圧力容器下部との温度差が小さくなり、圧力容器内の雰
囲気温度を均一にする効果もある。
【0025】上記のように、本発明によれば、本発明の
電流ケーブル構造は、従来に比べて電流ケーブルが低温
で使用でき抵抗ロスが少なくなるため、効率良く電気を
取出すことが可能な電流ケーブルを提供することができ
る。また電流ケーブルを管内に配置して、圧力容器内の
電池スタック周辺の構造を簡素化すると共に、電流ケー
ブルを管内に配置した分だけ圧力容器内のスペースを縮
小した省スペースの優れた燃料電池を得ることができ
る。
電流ケーブル構造は、従来に比べて電流ケーブルが低温
で使用でき抵抗ロスが少なくなるため、効率良く電気を
取出すことが可能な電流ケーブルを提供することができ
る。また電流ケーブルを管内に配置して、圧力容器内の
電池スタック周辺の構造を簡素化すると共に、電流ケー
ブルを管内に配置した分だけ圧力容器内のスペースを縮
小した省スペースの優れた燃料電池を得ることができ
る。
【図1】本発明の実施例である燃料電池の全体構造を示
す側断面図である。
す側断面図である。
【図2】図1で使用した締付ボルトの側断面図である。
【図3】図2のA矢視から見た平面図である。
【図4】従来の溶融炭酸塩型燃料電池スタックの全体構
造を示す側断面図である。
造を示す側断面図である。
13…圧力容器、14…電池スタック、15…断熱材、
16…上締付板、17…下締付板、18…締付ボルト、
18A…ネジ溝、18B…ナット、19…電流ケーブ
ル、20…電流端子、21…上ケーブル、22…電流取
出し口、23…下ケーブル、24…パージガス供給口、
25…パージガス入口配管、26…上絶縁ブッシング、
27…下絶縁ブッシング、28…固定具、29…パージ
ガス出口配管。
16…上締付板、17…下締付板、18…締付ボルト、
18A…ネジ溝、18B…ナット、19…電流ケーブ
ル、20…電流端子、21…上ケーブル、22…電流取
出し口、23…下ケーブル、24…パージガス供給口、
25…パージガス入口配管、26…上絶縁ブッシング、
27…下絶縁ブッシング、28…固定具、29…パージ
ガス出口配管。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−63277(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/24
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の単位セルを積層した電池スタック
を上締付板と下締付板との間に配置し、該電池スタック
を、前記上締付板と下締付板との間を連絡した中空穴を
有する管に装着した締付手段で締め付け、上締付板と下
締付板との間に電池スタックを固定し、この電池スタッ
クを圧力容器内に収納し、前記電池スタックの一方側及
び他方側に設けた電流端子を、前記圧力容器の電流取出
口に接続した燃料電池において、前記管内に電流ケーブ
ルを挿入し、前記電流ケーブルの前記管外に引出された
両端のそれぞれを、一方側の前記電流端子と前記電流取
出口との間に接続し、前記圧力容器に設けられたパージ
ガスを流入するパージガス入口配管とこれに連通するパ
ージガス供給口を前記管の一部に設け、前記管内に前記
パージガス供給口からのパージガスを前記電流ケーブル
に沿って流通する流通路とその排気口とを設け、前記排
気口からの前記パージガスを前記圧力容器に設けられた
パージガス出口配管から外部に排気することを特徴とす
る燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15134499A JP3251919B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15134499A JP3251919B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000340249A JP2000340249A (ja) | 2000-12-08 |
JP3251919B2 true JP3251919B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=15516526
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15134499A Expired - Fee Related JP3251919B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3251919B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006179288A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
US7659027B2 (en) | 2003-12-17 | 2010-02-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
Families Citing this family (7)
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---|---|---|---|---|
GB2424991B (en) * | 2004-02-12 | 2007-10-17 | Avl List Gmbh | Device & Method For Determining The Operating Parameters Of Individual Cells Or Short Stacks Of Fuel Cells |
US7238441B2 (en) * | 2004-12-14 | 2007-07-03 | General Motors Corporation | Integrated bus bars for a fuel cell |
KR100646954B1 (ko) | 2005-10-07 | 2006-11-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지 스택의 셀 전압 측정장치 및 이를 채용한연료전지 시스템 |
JP5095970B2 (ja) * | 2006-08-22 | 2012-12-12 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃料電池 |
JP2008293740A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
JP7113305B2 (ja) | 2016-11-15 | 2022-08-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池装置 |
FR3113443B1 (fr) * | 2020-08-11 | 2022-09-23 | Commissariat Energie Atomique | Réacteur d’électrolyse ou de co-électrolyse (SOEC) ou pile à combustible (SOFC) à empilement de cellules électrochimiques par modules préassemblés, Procédé de réalisation associé. |
-
1999
- 1999-05-31 JP JP15134499A patent/JP3251919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
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