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JPH1131517A - Phosphoric acid fuel cell - Google Patents

Phosphoric acid fuel cell

Info

Publication number
JPH1131517A
JPH1131517A JP9184955A JP18495597A JPH1131517A JP H1131517 A JPH1131517 A JP H1131517A JP 9184955 A JP9184955 A JP 9184955A JP 18495597 A JP18495597 A JP 18495597A JP H1131517 A JPH1131517 A JP H1131517A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel gas
manifold
air
fuel
phosphoric acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9184955A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taizo Shinohara
泰三 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP9184955A priority Critical patent/JPH1131517A/en
Publication of JPH1131517A publication Critical patent/JPH1131517A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料極側で蒸発するりん酸の飛散を抑制し、効
果的に回収、再利用して、長期にわたり安定して運転で
きるものとする。 【解決手段】りん酸を含むマトリックス1、燃料極2、
空気極3、および多孔質炭素板4A,5よりなる単セル
をセパレータ7を介して複数個積層し、さらにこれを冷
却板6を介して積層することにより燃料電池積層体を構
成し、その側面に燃料ガス供給マニホールド10、燃料
ガス排出マニホールド11、空気供給マニホールド1
2、空気排出マニホールド13を設けて、燃料ガスと空
気の給排を行うものにおいて、燃料極側に配した多孔質
炭素板4Aの端部4aを燃料ガス排出マニホールド11
の内部へ突出させ、温度を低く抑えてりん酸を凝縮させ
て回収する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To prevent scattering of phosphoric acid evaporated on the fuel electrode side, to effectively recover and reuse the phosphoric acid, and to stably operate for a long time. A matrix containing phosphoric acid, a fuel electrode,
A plurality of single cells each composed of the air electrode 3 and the porous carbon plates 4A and 5 are stacked via a separator 7 and further stacked via a cooling plate 6 to form a fuel cell stack. Gas supply manifold 10, fuel gas discharge manifold 11, air supply manifold 1
2. An air discharge manifold 13 is provided to supply and discharge fuel gas and air. The end 4a of the porous carbon plate 4A disposed on the fuel electrode side is connected to the fuel gas discharge manifold 11
The phosphoric acid is condensed and recovered while keeping the temperature low.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、りん酸型燃料電池
の構造、特に燃料電池積層体のりん酸の保持構造に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a phosphoric acid fuel cell, and more particularly to a structure for holding phosphoric acid in a fuel cell stack.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、効率が高く、NOX 等の公
害原因物質の発生もほとんどないため、将来の石油代替
エネルギとしての期待が大きい。中でも、りん酸を電解
質とするりん酸型燃料電池は、最も実用に近い段階にあ
る。図5は、りん酸型燃料電池の基本構成を示す斜視図
である。図に見られるように、りん酸を含んだ方形平板
状のマトリックス1の両主面に、燃料極2と空気極3と
を配し、さらにその外面に、燃料極2に面して燃料ガス
通流溝を備えた多孔質炭素板4と、空気極3に面して空
気通流溝を備えた多孔質炭素板5とを配して基本構成単
位である単セルが構成されている。通常、マトリックス
1はシリコンカーバイトを主成分とする多孔性材料から
形成されている。燃料極2は燃料極基材に燃料極触媒層
を結着して、また空気極3は空気極基材に空気極触媒層
を結着して形成されており、いずれの基材もグラファイ
トを主成分とする多孔性材料よりなる。また、多孔質炭
素板4、多孔質炭素板5は、燃料ガスあるいは空気を供
給する機能に加えて、マトリックス1で用いられるりん
酸を貯蔵、保持する機能を備えるのが一般的である。こ
のようにして構成された単セルの厚さは数mm、一辺の
長さは 600〜1000 mm である。
BACKGROUND ART Fuel cells, high efficiency, since almost no generation of pollution-causing substances, such as NO X, large expectations for future petroleum alternative energy. Above all, a phosphoric acid fuel cell using phosphoric acid as an electrolyte is at a stage near the most practical stage. FIG. 5 is a perspective view showing a basic configuration of a phosphoric acid type fuel cell. As shown in the figure, a fuel electrode 2 and an air electrode 3 are arranged on both main surfaces of a rectangular plate-like matrix 1 containing phosphoric acid, and a fuel gas facing the fuel electrode 2 is further provided on the outer surface thereof. A single cell, which is a basic structural unit, is constituted by arranging a porous carbon plate 4 having a flow groove and a porous carbon plate 5 having an air flow groove facing the air electrode 3. Usually, the matrix 1 is formed from a porous material mainly composed of silicon carbide. The anode 2 is formed by binding the anode catalyst layer to the anode substrate, and the cathode 3 is formed by binding the cathode catalyst layer to the cathode substrate. It is made of a porous material as a main component. Further, the porous carbon plate 4 and the porous carbon plate 5 generally have a function of storing and retaining phosphoric acid used in the matrix 1 in addition to a function of supplying fuel gas or air. The unit cell thus constructed has a thickness of several mm and a side length of 600 to 1000 mm.

【0003】本構成において、多孔質炭素板4の燃料ガ
ス通流溝に燃料ガスを、また多孔質炭素板5の空気通流
溝に空気を供給すると、燃料ガスは燃料極基材中を拡散
して燃料極触媒層へ、また空気は空気極基材中を拡散し
て空気極触媒層へと達し、
In this configuration, when fuel gas is supplied to the fuel gas flow grooves of the porous carbon plate 4 and air is supplied to the air flow grooves of the porous carbon plate 5, the fuel gas diffuses in the fuel electrode base material. To the anode catalyst layer, and air diffuses through the air electrode base material and reaches the cathode catalyst layer,

【0004】[0004]

【化1】 H2 → 2H + 2e- ;燃料極 2H- + (1/2)O2 +2e- → H2O ;空気極 の反応が生じて、外部回路へ電流が取り出されることと
なる。しかしながら、上記のごとき単セルで得られる出
力電圧は約 0.6Vと低いので、一般に、図5のごとく単
セルを導電性でかつガス不透過性のグラッシーカーボン
よりなるセパレータ7を介在させて積層して電気的に直
列に接続し、出力電圧を上げて使用される。また、この
ように積層構造にする際には、5〜6枚の単セルで構成
される積層ブロック毎に冷却板6を介装し、冷却水入口
8から冷却水出口9へと冷却板6の内部に埋設した冷却
配管へ冷却水を通流することによって、積層ブロックを
冷却し、上記の反応に伴い生ずる発熱を除去して一定温
度に保持するとともに、熱エネルギの回収を行ってい
る。
The reaction of H 2 → 2H + 2e ; fuel electrode 2H + (1/2) O 2 + 2e → H 2 O; air electrode occurs, and current is taken out to an external circuit. However, since the output voltage obtained from the single cell as described above is as low as about 0.6 V, the single cell is generally laminated as shown in FIG. 5 with a separator 7 made of conductive and gas-impermeable glassy carbon interposed. Connected electrically in series to increase the output voltage. In order to form the laminated structure as described above, the cooling plate 6 is interposed for each laminated block composed of 5 to 6 single cells, and the cooling plate 6 is moved from the cooling water inlet 8 to the cooling water outlet 9. By flowing cooling water through a cooling pipe buried in the inside, the laminated block is cooled, the heat generated due to the above reaction is removed, the temperature is kept at a constant temperature, and the heat energy is recovered.

【0005】なお、複数の積層ブロックを冷却板6を介
装し積層して得られた燃料電池積層体に、図5に見られ
るごとく、燃料ガス通流溝に連なる相対する二つの側面
に燃料ガス供給マニホールド10と燃料ガス排出マニホ
ールド11を、空気通流溝に連なる相対する二つの側面
に空気供給マニホールド12と空気排出マニホールド1
3を組み込み、これらのマニホールドを用いて燃料ガ
ス、および空気を積層体に供給して発電が行われる。
[0005] As shown in FIG. 5, a fuel cell stack obtained by stacking a plurality of stacking blocks with a cooling plate 6 interposed therebetween is provided with two opposing side surfaces connected to fuel gas flow grooves. The gas supply manifold 10 and the fuel gas discharge manifold 11 are mounted on two opposing side surfaces connected to the air flow groove.
3 and the fuel gas and the air are supplied to the stacked body using these manifolds to generate electric power.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】りん酸型燃料電池を実
用化するためには、4〜5万時間の寿命の保証が必要で
ある。しかしながら、りん酸型燃料電池では運転に伴っ
てマトリックスに保持したりん酸が蒸発し、飛散するの
で、りん酸を効果的に補充することが長時間運転を継続
するための必須条件となる。このため、従来のりん酸型
燃料電池では、外部より各単セルへ個別にりん酸を供給
する方法が一般に用いられているが、各単セルのりん酸
保持量を正確に測定する手段がなく、また、積層された
燃料電池の内部では、冷却板に隣接する単セルの温度が
低く、冷却板から離れた中央部分の単セルの温度が相対
的に高くなり、各単セルによってりん酸の減少速度に差
が生じるので、各単セルのりん酸飛散量を把握して長期
にわたり過不足なく適正量のりん酸を補給することは不
可能であった。
In order to put a phosphoric acid fuel cell to practical use, it is necessary to guarantee a life of 40,000 to 50,000 hours. However, in a phosphoric acid fuel cell, the phosphoric acid retained in the matrix evaporates and scatters with the operation, so that effective supplementation of phosphoric acid is an essential condition for continuing operation for a long time. For this reason, in the conventional phosphoric acid type fuel cell, a method of individually supplying phosphoric acid from the outside to each unit cell is generally used, but there is no means for accurately measuring the amount of phosphoric acid retained in each unit cell. Further, inside the stacked fuel cells, the temperature of the single cell adjacent to the cooling plate is low, and the temperature of the single cell in the central portion away from the cooling plate becomes relatively high, and phosphoric acid is generated by each single cell. Since there is a difference in the reduction rate, it has been impossible to grasp the amount of phosphoric acid scattered in each single cell and supply an appropriate amount of phosphoric acid over a long period of time without excess or deficiency.

【0007】図5に示した前記のりん酸型燃料電池は、
上記の難点を考慮して蒸発するりん酸量を低減するよう
構成されている。すなわち、本構成においては、図6に
平面図を示したごとく、冷却板6に埋設した冷却水配管
が、セル18の積層体の空気通流溝の出口側、すなわち
空気の下流側の一端に対応する位置に冷却水の入口を備
え、空気通流溝の入口側、すなわち空気の上流側の一端
に対応する位置に出口を備え、空気の下流側より上流側
へと順次通流するよう構成されている。したがって、単
セルの面内温度は、図中に低温域18aとして表示した
ごとく空気の下流側が低い温度となり、高温域18bと
して表記したごとく空気の上流側が高い温度となるよう
な温度分布を備えることとなる。一方、図7に示したよ
うに、排出ガス中に含有されるりん酸の濃度は、排出ガ
スの温度によって定まり、温度が上昇すると指数関数的
に増大するので、上記のごとく空気の下流部の温度を下
げると、排出空気とともに外部に持ち出されるりん酸
量、すなわち外部へと飛散するりん酸量を少なくするこ
とができ、したがって、運転可能時間を長くすることが
できる。
[0007] The phosphoric acid type fuel cell shown in FIG.
It is configured to reduce the amount of phosphoric acid that evaporates in consideration of the above difficulties. That is, in the present configuration, as shown in the plan view of FIG. 6, the cooling water pipe buried in the cooling plate 6 is provided at the outlet side of the air flow groove of the stacked body of the cells 18, that is, at one end on the downstream side of the air. A cooling water inlet is provided at a corresponding position, and an outlet is provided at the inlet side of the air flow groove, that is, at a position corresponding to one end on the upstream side of the air, so that the air flows sequentially from the downstream side to the upstream side. Have been. Therefore, the in-plane temperature of the single cell should have a temperature distribution such that the downstream side of the air has a low temperature as indicated by a low temperature region 18a in the figure and the upstream side of the air has a high temperature as indicated by a high temperature region 18b. Becomes On the other hand, as shown in FIG. 7, the concentration of phosphoric acid contained in the exhaust gas is determined by the temperature of the exhaust gas, and increases exponentially as the temperature increases. When the temperature is lowered, the amount of phosphoric acid taken out with the exhaust air, that is, the amount of phosphoric acid scattered to the outside can be reduced, so that the operable time can be extended.

【0008】しかしながら、この構成においても、図6
に見られるごとく燃料ガスの流れについて見れば、下流
部は空気の下流部のみ温度が低くなり、同じ下流部でも
空気の上流側では高い温度となる。したがって、燃料ガ
スの排出ガス量は空気に比べて1/6程度と少ないが、
すでに図7に示したごとく排出ガス中の濃度は温度上昇
とともに指数関数的に増大するので、燃料ガスとともに
飛散するりん酸量は無視できない量に昇り、りん酸型燃
料電池の長時間運転を阻害する要因となっている。
However, even in this configuration, FIG.
As can be seen from the flow of the fuel gas, the temperature of the downstream portion is lower only in the downstream portion of the air, and the same downstream portion has a higher temperature in the upstream portion of the air. Therefore, although the amount of exhaust gas of fuel gas is as small as about 1/6 compared with air,
As already shown in FIG. 7, the concentration in the exhaust gas increases exponentially with increasing temperature, so that the amount of phosphoric acid scattered with the fuel gas rises to a nonnegligible amount and hinders long-term operation of the phosphoric acid type fuel cell. This is a factor.

【0009】また、上記の図5、図6の構成において
は、既に述べたごとく空気、燃料ガスとも積層体の一方
の側面より相対する側面へと直交させて通流させる構
成、すなわちクロスフロー方式を採っているが、面内の
局部的な高電位の発生を避け、触媒の劣化やセパレータ
の腐食を回避するために効果的な通流構成として、最
近、リターンフロー方式の通流構成がしばしば用いられ
ている。図8は、リターンフロー方式の流路構成例を示
す燃料電池積層体の断面図である。積層された各セルの
燃料ガス通流溝、空気通流溝の構成はリターンフロー方
式もクロスフロー方式と同一であるが、リターンフロー
方式ではこれらの通流溝をガスが還流するように構成さ
れる。本構成例では、一方の側面に互いに仕切り板16
により気密に保持された燃料ガス供給マニホールド10
Aと中間マニホールド15からなる入口側マニホールド
が、また、相対する側面に互いに仕切り板16により気
密に保持された燃料ガス排出マニホールド11Aと中間
マニホールド14からなる出口側マニホールドが備えら
れている。燃料ガス供給マニホールド10Aより供給さ
れた燃料ガスは、本マニホールドに開口する燃料ガス通
流溝を通流して中間マニホールド14へと送られ、中間
マニホールド14と中間マニホールド15に開口する燃
料ガス通流溝を通流して中間マニホールド15へと還流
され、さらに燃料ガス排出マニホールド11Aに開口す
る燃料ガス通流溝を通流して排出される。
In addition, in the above-described structure shown in FIGS. 5 and 6, as described above, the air and the fuel gas are made to flow perpendicularly from one side surface of the stacked body to the opposite side surface, that is, the cross-flow system. In recent years, a return flow type flow configuration has often been used as an effective flow configuration to avoid the occurrence of local high potential in the plane and to prevent catalyst deterioration and separator corrosion. Used. FIG. 8 is a cross-sectional view of a fuel cell stack showing an example of the flow path configuration of the return flow method. The configuration of the fuel gas flow grooves and air flow grooves of each stacked cell is the same as that of the cross flow method in the return flow method. However, in the return flow method, the gas is recirculated through these flow grooves. You. In this configuration example, the partition plates 16
Gas supply manifold 10 kept airtight by
An inlet-side manifold consisting of A and an intermediate manifold 15 is provided, and an outlet-side manifold consisting of a fuel gas discharge manifold 11A and an intermediate manifold 14, which are airtightly held by partition plates 16 on opposite sides. The fuel gas supplied from the fuel gas supply manifold 10A flows through the fuel gas flow groove opened in the present manifold and is sent to the intermediate manifold 14, and the fuel gas flow groove opened in the intermediate manifold 14 and the intermediate manifold 15 The fuel gas is returned to the intermediate manifold 15 through the fuel gas discharge manifold 11A, and further discharged through the fuel gas flow groove opened in the fuel gas discharge manifold 11A.

【0010】本リターンフロー方式の構成は、面内の局
部的な高電位の発生の回避、あるいは触媒の劣化やセパ
レータの腐食の防止に効果的であるが、一方、燃料ガス
の全量が、温度の高いセルの内部と温度の低いマニホー
ルドを繰り返して通流するので、セルの内部で蒸発した
りん酸が中間マニホールドの壁面で冷却され、多量のり
ん酸が凝縮する。このため、燃料排出ガスよりセル外へ
と持ち出されるりん酸量はクロスフロー方式での持ち出
し量の数倍にのぼり、長時間運転を阻害する大きな要因
となっている。
The structure of the present return flow system is effective for avoiding the generation of a local high potential in the plane, or for preventing the deterioration of the catalyst and the corrosion of the separator. Since the inside of the cell having a high temperature and the manifold having a low temperature flow repeatedly, the phosphoric acid evaporated in the cell is cooled on the wall surface of the intermediate manifold, and a large amount of phosphoric acid is condensed. For this reason, the amount of phosphoric acid taken out of the cell from the fuel exhaust gas is several times larger than the amount taken out by the cross-flow method, which is a major factor that hinders long-time operation.

【0011】本発明は、上記のごとき従来技術の状況を
考慮してなされたもので、燃料電池積層体の各セルの燃
料極側で蒸発するりん酸の飛散を抑制し、効果的に回
収、再利用して、長期にわたり安定して運転できるりん
酸型燃料電池を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the situation of the prior art as described above, and suppresses the scattering of phosphoric acid that evaporates on the fuel electrode side of each cell of the fuel cell stack, thereby effectively recovering the fuel cell. An object of the present invention is to provide a phosphoric acid fuel cell that can be reused and operated stably for a long period of time.

【0012】[0012]

【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、 (1)りん酸電解質を含む方形平板状のマトリックスを
マトリックスに接する面に触媒層を結着した燃料極と空
気極とで挟持し、さらに燃料極の外面に燃料ガス通流溝
を備えた多孔質炭素板を配し、空気極の外面に燃料ガス
通流溝と直交する空気通流溝を備えた多孔質炭素板を配
してなる単セルをガス不透過性のセパレータを介して複
数枚積層して積層ブロックを構成し、さらに積層ブロッ
クを冷却板と交互に積層して略直方体状の燃料電池積層
体を形成し、その燃料ガス通流溝の延伸方向に相対する
二つの側面の一方に燃料ガス供給マニホールド、もう一
方に燃料ガス排出マニホールドを、また、残る側面の一
方に空気供給マニホールド、もう一方の側面に空気排出
マニホールドを設け、燃料ガス供給マニホールドより燃
料ガスを供給し、燃料ガス通流溝を通流させて燃料ガス
排出マニホールドより利用済みの燃料ガスを排出し、ま
た、空気供給マニホールドより空気を供給し、空気通流
溝を通流させて空気排出マニホールドより利用済みの空
気を排出し、電気化学反応により発電するりん酸型燃料
電池において、上記の燃料ガス通流溝を備えた多孔質炭
素板の端部を、燃料ガス排出側マニホールドの内部へ突
出して配することとする。
In order to achieve the above object, the present invention provides: (1) a fuel electrode in which a catalyst layer is bound to a surface of a rectangular flat matrix containing a phosphoric acid electrolyte in contact with the matrix; A porous carbon plate having a fuel gas flow groove on the outer surface of the fuel electrode, and an air flow groove orthogonal to the fuel gas flow groove on the outer surface of the air electrode. A plurality of unit cells each including a porous carbon plate are stacked via a gas-impermeable separator to form a stacked block, and the stacked blocks are alternately stacked with a cooling plate to form a substantially rectangular parallelepiped fuel cell. A laminate is formed, and a fuel gas supply manifold is provided on one of two sides facing the extending direction of the fuel gas flow groove, a fuel gas discharge manifold is provided on the other side, and an air supply manifold is provided on one of the remaining sides. On one side An air discharge manifold is provided, fuel gas is supplied from the fuel gas supply manifold, and the fuel gas is passed through the fuel gas flow groove to discharge used fuel gas from the fuel gas discharge manifold, and air is supplied from the air supply manifold. Then, in a phosphoric acid type fuel cell in which the used air is discharged from the air discharge manifold by flowing through the air flow groove and power is generated by an electrochemical reaction, the porous carbon plate provided with the fuel gas flow groove is provided. Is projected to the inside of the fuel gas discharge side manifold.

【0013】(2)また、りん酸電解質を含む方形平板
状のマトリックスをマトリックスに接する面に触媒層を
結着した燃料極と空気極とで挟持し、さらに燃料極の外
面に燃料ガス通流溝を備えた多孔質炭素板を配し、空気
極の外面に空気通流溝を備えた多孔質炭素板を配してな
る単セルをガス不透過性のセパレータを介して複数枚積
層して積層ブロックを構成し、さらに積層ブロックを冷
却板と交互に積層して略直方体状の燃料電池積層体を形
成し、その燃料ガス通流溝の延伸方向に相対する二つの
側面に一組の燃料ガスマニホールドを設けて、燃料ガス
供給マニホールドと少なくとも1個の中間マニホールド
と燃料ガス排出マニホールドをそのいずれか一方に配
し、また、燃料電池積層体の残る側面の一方に空気供給
マニホールド、もう一方の側面に空気排出マニホールド
を設け、燃料ガス供給マニホールドより燃料ガスを供給
し、燃料ガス通流溝の一部を通流させて中間マニホール
ドへと送り、少なくとも1回以上還流させて他の燃料ガ
ス通流溝を通流させたのち、燃料ガス排出マニホールド
へと送って利用済みの燃料ガスを排出し、空気供給マニ
ホールドより空気を供給し、空気通流溝を通流させて空
気排出マニホールドより利用済みの空気を排出し、電気
化学反応により発電するりん酸型燃料電池において、前
記の燃料ガス通流溝を備えた多孔質炭素板の端部を、燃
料ガスマニホールドの中間マニホールドの内部へ突出し
て配することとする。
(2) Further, a square plate-like matrix containing a phosphoric acid electrolyte is sandwiched between a fuel electrode having a catalyst layer bonded to a surface in contact with the matrix and an air electrode, and a fuel gas is passed through the outer surface of the fuel electrode. A porous carbon plate with grooves is arranged, and a plurality of single cells each having a porous carbon plate with air flow grooves arranged on the outer surface of the air electrode are laminated via a gas impermeable separator. A laminated block is formed, and the laminated block is alternately laminated with the cooling plate to form a substantially rectangular parallelepiped fuel cell laminate, and a pair of fuels is provided on two side surfaces facing the extending direction of the fuel gas flow grooves. A gas manifold is provided, with a fuel gas supply manifold, at least one intermediate manifold, and a fuel gas exhaust manifold disposed on one of the gas manifolds, and an air supply manifold on one of the remaining sides of the fuel cell stack. An air discharge manifold is provided on one side, fuel gas is supplied from the fuel gas supply manifold, the fuel gas flows through a part of the fuel gas flow groove, and is sent to the intermediate manifold. After flowing through the gas flow groove, it is sent to the fuel gas discharge manifold to discharge the used fuel gas, air is supplied from the air supply manifold, and is flowed through the air flow groove to be discharged from the air discharge manifold. In a phosphoric acid fuel cell that discharges used air and generates power by an electrochemical reaction, the end of the porous carbon plate provided with the fuel gas flow groove is projected into the intermediate manifold of the fuel gas manifold. And distribute them.

【0014】(3)さらに上記(2)のりん酸型燃料電
池において、燃料ガスマニホールドの中間マニホールド
の内部へ突出した前記の多孔質炭素板の端面に接して、
積層方向に延伸する電気絶縁性材料からなる流路形成板
を備え、この流路形成板と積層方向に隣接する2枚の多
孔質炭素板の突出部との間に燃料ガスの通路を形成する
こととする。
(3) Further, in the phosphoric acid type fuel cell according to the above (2), an end face of the porous carbon plate protruding into the intermediate manifold of the fuel gas manifold is contacted with
A flow path forming plate made of an electrically insulating material extending in the stacking direction is provided, and a fuel gas passage is formed between the flow path forming plate and the protruding portions of two porous carbon plates adjacent in the stacking direction. It shall be.

【0015】上記(1)のごとくりん酸型燃料電池の各
セルの燃料ガス通流溝を備えた多孔質炭素板の端部を、
燃料ガス排出側マニホールドの内部へ突出して配するこ
ととすれば、電気化学反応を生じるセルの内部より温度
の低いマニホールド内に突き出された端部が冷却される
ことによって多孔質炭素板、特に燃料ガスの下流側が低
い温度に保持される。したがって、セル内で蒸発し、燃
料ガスに含まれて下流側へと運ばれたりん酸は、低温度
に保持された燃料ガスの下流側端部およびその近傍に効
果的に凝縮して回収され、飛散して外部へ排出されるり
ん酸量が低減される。
As described in (1) above, the end of the porous carbon plate provided with the fuel gas passage groove of each cell of the phosphoric acid type fuel cell is
If it is arranged to protrude into the fuel gas discharge side manifold, the end protruding into the manifold having a lower temperature than the inside of the cell where the electrochemical reaction occurs is cooled, so that the porous carbon plate, especially the fuel The downstream side of the gas is kept at a low temperature. Therefore, the phosphoric acid evaporated in the cell and contained in the fuel gas and carried to the downstream side is effectively condensed and recovered at the downstream end of the fuel gas maintained at a low temperature and in the vicinity thereof. In addition, the amount of phosphoric acid scattered and discharged to the outside is reduced.

【0016】また、上記の(2)のごとく燃料ガスマニ
ホールドに中間マニホールドを設けて燃料ガスを還流さ
せて通流するリターンフロー方式のりん酸型燃料電池に
おいて、各セルの燃料ガス通流溝を備えた多孔質炭素板
の端部を中間マニホールドの内部へと突出して配するこ
ととすれば、多孔質炭素板は相対的に温度の低い中間マ
ニホールドの内部へと突出した端部によって冷却され
る。したがって、セル内で蒸発し、燃料ガスに含まれて
下流側へと運ばれたりん酸は、低温度に保持された燃料
ガスの下流側端部およびその近傍に効果的に凝縮して回
収され、外部へ飛散するりん酸量が低減される。
Further, in the phosphoric acid fuel cell of the return flow type in which an intermediate manifold is provided in the fuel gas manifold and the fuel gas is recirculated and flows as described in the above (2), the fuel gas flow groove of each cell is formed. If the end of the provided porous carbon plate is arranged to protrude into the intermediate manifold, the porous carbon plate is cooled by the end protruding into the intermediate manifold having a relatively low temperature. . Therefore, the phosphoric acid evaporated in the cell and contained in the fuel gas and carried to the downstream side is effectively condensed and recovered at the downstream end of the fuel gas maintained at a low temperature and in the vicinity thereof. In addition, the amount of phosphoric acid scattered to the outside is reduced.

【0017】また、上記の(3)のごとく、上記のりん
酸型燃料電池において、さらに、それぞれの中間マニホ
ールドの内部へ突出した多孔質炭素板の端面に接して、
積層方向に延伸する電気絶縁性材料からなる流路形成板
を備えて、この流路形成板と積層方向に隣接する2枚の
多孔質炭素板の突出部との間に燃料ガスの通路を形成す
ることとすれば、セルを通流する燃料ガスはすべてこの
燃料ガスの通路を通流するので、セル内で蒸発したりん
酸の凝縮は、セルの内部および上記の燃料ガスの通路内
に限られる。通路で凝縮したりん酸は多孔質炭素板を通
して再びセル内部へと戻されるので、中間マニホールド
でのりん酸の飛散が防止されることとなる。
Further, as in the above (3), in the above-mentioned phosphoric acid type fuel cell, further, in contact with the end face of the porous carbon plate projecting into the inside of each intermediate manifold,
A flow path forming plate made of an electrically insulating material extending in the laminating direction is provided, and a fuel gas path is formed between the flow path forming plate and the protruding portions of two adjacent porous carbon plates in the laminating direction. In this case, since all the fuel gas flowing through the cell flows through the passage of the fuel gas, the condensation of the phosphoric acid evaporated in the cell is limited to the inside of the cell and the above-described passage of the fuel gas. Can be Since the phosphoric acid condensed in the passage is returned to the inside of the cell again through the porous carbon plate, scattering of the phosphoric acid in the intermediate manifold is prevented.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

<実施例1>図1は、本発明のりん酸型燃料電池の第1
の実施例の基本構成を示す斜視図である。本図におい
て、図5に示した従来例の構成と同一機能を備えた構成
部品には同一符号が付されており、重複する説明は省略
する。
<Embodiment 1> FIG. 1 shows a first embodiment of the phosphoric acid fuel cell of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a basic configuration of the embodiment. In this figure, components having the same functions as those of the configuration of the conventional example shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0019】本実施例の従来例との差異は、燃料電池積
層体を構成する各セルに用いられている燃料極側の多孔
質炭素板の構成にあり、本実施例の燃料極側の多孔質炭
素板4Aは、図にみられるごとく、燃料ガスの下流側の
端部を燃料ガス排出マニホールド11の内部へ数cm突
出させて構成されているのが特徴である。本構成におい
ては、多孔質炭素板4Aの燃料ガス排出マニホールド1
1の内部への突出部は電池を形成していないので自己発
熱がなく、また燃料ガス排出マニホールド11の内部の
温度はセル部より凡そ20℃近く低いので突出部は冷却
フィンの役割を果たすので、突出部のみならずこれにつ
ながるセルの内部の部分も冷却されることとなる。本発
明者の検討結果によれば、燃料ガスは出口近傍の温度に
おけるりん酸許容濃度にほぼ近い状態でセル内を通過す
ること、また既に図7に示したように温度が10℃下が
ればりん酸濃度が約1/2 になることから、本実施例のよ
うにガス通路の下流側を冷却することにより燃料ガス中
のりん酸を効果的に回収することができる。
The difference between the present embodiment and the conventional example lies in the structure of the porous carbon plate on the fuel electrode side used in each cell constituting the fuel cell stack. As shown in the figure, the high quality carbon plate 4A is characterized in that the downstream end of the fuel gas projects a few cm into the inside of the fuel gas discharge manifold 11. In this configuration, the fuel gas discharge manifold 1 of the porous carbon plate 4A
The protruding portion into the inside of the fuel cell 1 does not generate heat because it does not form a battery, and the temperature inside the fuel gas discharge manifold 11 is about 20 ° C. lower than that of the cell portion. Therefore, not only the protruding portion but also the internal portion of the cell connected thereto is cooled. According to the study results of the present inventors, it is found that the fuel gas passes through the cell in a state almost equal to the allowable concentration of phosphoric acid at the temperature near the outlet. Since the acid concentration is reduced to about 1/2, the phosphoric acid in the fuel gas can be effectively recovered by cooling the downstream side of the gas passage as in the present embodiment.

【0020】<実施例2>図2は、本発明のりん酸型燃
料電池の第2の実施例の基本構成を示す斜視図である。
本図においても、図5に示した従来例の構成と同一機能
を備えた構成部品には同一符号が付されており、重複す
る説明は省略する。本実施例は、燃料ガスの入口側に仕
切り板16Aで仕切られた燃料ガス供給マニホールド1
0Aと中間マニホールド15を、また燃料ガスの出口側
に仕切り板16Bで仕切られた燃料ガス排出マニホール
ド11Aと中間マニホールド14を配したリターンフロ
ー方式のりん酸型燃料電池に対して本発明を適用したも
ので、積層した各セルの燃料極側の多孔質炭素板4B
に、中間マニホールド14の内部へと数cm突出する突
出部4b、および中間マニホールド15の内部へと数c
m突出する突出部4cを備えた点が特徴である。
<Embodiment 2> FIG. 2 is a perspective view showing a basic structure of a phosphoric acid type fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
Also in this figure, components having the same functions as those of the configuration of the conventional example shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the present embodiment, the fuel gas supply manifold 1 is partitioned by a partition plate 16A on the fuel gas inlet side.
The present invention is applied to a phosphoric acid fuel cell of a return flow type in which 0A and an intermediate manifold 15 are provided, and a fuel gas discharge manifold 11A and an intermediate manifold 14 partitioned by a partition plate 16B on the fuel gas outlet side. The porous carbon plate 4B on the fuel electrode side of each stacked cell
A projection 4b projecting a few cm into the intermediate manifold 14, and a few c into the interior of the intermediate manifold 15.
It is characterized by having a protruding portion 4c that protrudes m.

【0021】本構成では、温度の低い中間マニホールド
14、15に突出した突出部4b、4cが冷却され、燃
料ガスの下流側の温度が低くなるので、燃料ガス中のり
ん酸が効果的に凝縮、回収されることとなる。 <実施例3>図3は、本発明のりん酸型燃料電池の第3
の実施例の基本構成を示す斜視図である。また、図4
は、本実施例における燃料ガスの流路構成を示す燃料電
池積層体の断面図である。本実施例は、図3に見られる
ように、上記の第2の実施例の構成に加えて、中間マニ
ホールド14の内部へと突出した燃料極側の多孔質炭素
板4Bの突出部4aの端面に接して、積層方向に延伸す
るポリテトラフロロエチレンからなる流路形成板17B
を備え、この流路形成板17Bと積層方向に隣接する2
枚の多孔質炭素板4Bの突出部4bとの間に燃料ガスの
通路を形成し、同様に、中間マニホールド15の内部へ
と突出した燃料極側の多孔質炭素板4Bの突出部4cの
端面に接して、積層方向に延伸するポリテトラフロロエ
チレンからなる流路形成板17Aを備え、この流路形成
板17Aと積層方向に隣接する2枚の多孔質炭素板4B
の突出部4cとの間に燃料ガスの通路を形成した点が特
徴である。
In this configuration, the protruding portions 4b and 4c protruding from the low temperature intermediate manifolds 14 and 15 are cooled and the temperature on the downstream side of the fuel gas decreases, so that the phosphoric acid in the fuel gas is effectively condensed. , Will be collected. <Embodiment 3> FIG. 3 shows a third embodiment of the phosphoric acid fuel cell of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a basic configuration of the embodiment. FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel cell stack showing a fuel gas flow path configuration in the present embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 3, in addition to the configuration of the second embodiment, the end face of the protruding portion 4a of the porous carbon plate 4B on the fuel electrode side protruding into the intermediate manifold 14 is provided. Forming plate 17B made of polytetrafluoroethylene extending in the laminating direction in contact with
2 adjacent to the flow path forming plate 17B in the laminating direction.
An end face of the protruding portion 4c of the porous carbon plate 4B on the fuel electrode side, which forms a fuel gas passage between the protruding portion 4b of the plurality of porous carbon plates 4B and protrudes into the intermediate manifold 15 And a flow path forming plate 17A made of polytetrafluoroethylene extending in the laminating direction, and two porous carbon plates 4B adjacent to the flow path forming plate 17A in the laminating direction.
Is characterized in that a fuel gas passage is formed between the fuel gas passage and the projection 4c.

【0022】本構成においては、図4に見られるよう
に、燃料ガス供給マニホールド10Aより供給された燃
料ガスは、セル18の空気の上流側に対応する高温の部
分を通過し、多量のりん酸蒸気を含んで、中間マニホー
ルド14の流路形成板17Bと積層方向に隣接する2枚
の多孔質炭素板4Bの突出部4bとの間に形成された燃
料ガスの通路へと送られ、再びセル18へ還流される。
従来のリターンフロー方式の燃料電池においては、燃料
ガスが温度の低い中間マニホールドの壁面に接して冷却
され、壁面等にりん酸が凝縮する事態となったが、本構
成では燃料ガスはすべて蒸気の通路を通るので、通路内
にりん酸が凝縮してもりん酸は多孔質炭素板4Bに吸収
され、毛細管力によりセル18内へと戻されることとな
る。再びセル18へ戻り、空気の中流部分に対応する高
温の部分を通過した燃料ガスも、同様に、中間マニホー
ルド15の流路形成板17Aと積層方向に隣接する2枚
の多孔質炭素板4Bの突出部4cとの間に形成された燃
料ガスの通路を流れるので、この区間でりん酸がセル1
8の外部へと飛散する恐れはない。中間マニホールド1
5の燃料ガスの通路を通り、三度セル18内へと送られ
た燃料ガスは、温度の低い空気の下流部分を通るため、
温度の低い状態で燃料ガス排出マニホールド11Aへと
排出される。したがって、排出ガスとともに外部へ持ち
出されるりん酸は、この低い温度に平衡したりん酸濃度
により持ち出される量となるため、従来例に比べて数分
の一に低減されることとなる。
In this configuration, as shown in FIG. 4, the fuel gas supplied from the fuel gas supply manifold 10A passes through a high-temperature portion corresponding to the upstream side of the air in the cell 18, and a large amount of phosphoric acid The fuel containing the steam is sent to the fuel gas passage formed between the flow path forming plate 17B of the intermediate manifold 14 and the protruding portion 4b of the two porous carbon plates 4B adjacent in the laminating direction. Reflux to 18.
In the conventional return-flow fuel cell, the fuel gas is cooled by contacting the wall of the low-temperature intermediate manifold, and phosphoric acid condenses on the wall and the like. Since phosphoric acid condenses in the passage, phosphoric acid is absorbed by the porous carbon plate 4B and returned to the cell 18 by capillary force. Returning to the cell 18 again, the fuel gas that has passed through the high-temperature portion corresponding to the midstream portion of the air is similarly discharged from the two porous carbon plates 4B adjacent to the flow passage forming plate 17A of the intermediate manifold 15 in the stacking direction. Since the fuel gas flows through the passage of the fuel gas formed between the fuel cell and the protrusion 4c, phosphoric acid is supplied to the cell 1 in this section.
There is no danger of scattering outside of 8. Intermediate manifold 1
The fuel gas sent three times into the cell 18 through the fuel gas passage of No. 5 passes through the downstream portion of the low-temperature air.
The fuel gas is discharged to the fuel gas discharge manifold 11A at a low temperature. Therefore, the amount of the phosphoric acid taken out together with the exhaust gas is taken out by the phosphoric acid concentration equilibrated to the low temperature, and is reduced to a fraction of that in the conventional example.

【0023】なお、本実施例では、燃料ガスが2回還流
するリターンフロー方式を採用しているが、還流の回数
は2回に限るものではなく、1回でも、また3回以上と
しても同様の効果が得られることは容易に類推される。
また、本実施例では流路形成板17A、17Bをポリテ
トラフロロエチレン板からなるものとしているが、この
他、ポリテトラフロロエチレンを被覆した金属板、ある
いは、ポリテトラフロロエチレンシートを介在した金属
板でもよい。
In this embodiment, the return flow system in which the fuel gas is recirculated twice is employed. However, the number of recirculations is not limited to two, and the recirculation may be performed once or three or more times. It is easily inferred that the effect of (1) is obtained.
In this embodiment, the flow path forming plates 17A and 17B are made of a polytetrafluoroethylene plate. In addition, a metal plate coated with polytetrafluoroethylene or a metal plate with a polytetrafluoroethylene sheet interposed is used. It may be a plate.

【0024】[0024]

【発明の効果】上述のように、本発明では、りん酸型燃
料電池を、 (1)請求項1に記載のごとく構成することとしたの
で、燃料ガス排出マニホールドの内部への突出部に連な
る多孔質炭素板の下流側の温度が低い温度に保たれ、セ
ル内で蒸発して下流側へと運ばれたりん酸が、効果的に
凝縮され、回収、再利用されるので、長期にわたり安定
して運転できるりん酸型燃料電池が得られることとなっ
た。
As described above, in the present invention, (1) the phosphoric acid type fuel cell is configured as described in claim 1, so that it is connected to the protruding portion of the fuel gas discharge manifold. The temperature on the downstream side of the porous carbon plate is kept at a low temperature, and phosphoric acid evaporated in the cell and transported to the downstream side is effectively condensed, recovered and reused, so it is stable for a long time A phosphoric acid type fuel cell which can be operated at a low temperature can be obtained.

【0025】(2)また、請求項2に記載のごとく構成
することとすれば、リターンフロー方式の流路構成のり
ん酸型燃料電池においても、中間マニホールド内に突出
して配された突出部により多孔質炭素板の下流側の温度
が低い温度に保たれ、りん酸が効果的に凝縮され、回
収、再利用されるので、長期にわたり安定して運転でき
ることとなる。
(2) According to the second aspect of the present invention, in the phosphoric acid type fuel cell having the flow path configuration of the return flow system, the projecting portion projecting into the intermediate manifold also provides the fuel cell. Since the temperature on the downstream side of the porous carbon plate is kept at a low temperature and the phosphoric acid is effectively condensed, recovered and reused, stable operation can be performed for a long period of time.

【0026】(3)さらに、リターンフロー方式の流路
構成のりん酸型燃料電池を、請求項3に記載のごとく構
成することとすれば、蒸発したりん酸は、中間マニホー
ルド内に排出されることなく閉鎖された流路内の燃料ガ
スとともに下流側へと運ばれ、下流部において効果的に
凝縮され、回収、再利用されるので、長期にわたり安定
して運転するりん酸型燃料電池として特に好適である。
(3) If the phosphoric acid type fuel cell having the flow path structure of the return flow system is configured as described in claim 3, the evaporated phosphoric acid is discharged into the intermediate manifold. It is transported to the downstream side together with the fuel gas in the closed flow path without being condensed, and is effectively condensed, recovered and reused in the downstream part. It is suitable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のりん酸型燃料電池の第1の実施例の基
本構成を示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of a first embodiment of a phosphoric acid fuel cell according to the present invention.

【図2】本発明のりん酸型燃料電池の第2の実施例の基
本構成を示す斜視図
FIG. 2 is a perspective view showing a basic configuration of a second embodiment of the phosphoric acid fuel cell of the present invention.

【図3】本発明のりん酸型燃料電池の第3の実施例の基
本構成を示す斜視図
FIG. 3 is a perspective view showing a basic configuration of a third embodiment of the phosphoric acid fuel cell of the present invention.

【図4】第3の実施例における燃料ガスの流路構成を示
す燃料電池積層体の断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel cell stack showing a fuel gas flow path configuration in a third embodiment.

【図5】従来のりん酸型燃料電池の基本構成例を示す斜
視図
FIG. 5 is a perspective view showing a basic configuration example of a conventional phosphoric acid fuel cell.

【図6】従来の基本構成例における冷却板に埋設した冷
却水配管の配置とセルの温度分布を模式的に示す説明図
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing an arrangement of cooling water pipes embedded in a cooling plate and a temperature distribution of cells in a conventional basic configuration example.

【図7】排出ガスの温度と排出ガス中のりん酸濃度の関
係を示す特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between an exhaust gas temperature and a phosphoric acid concentration in the exhaust gas.

【図8】リターンフロー方式の流路構成例を示す燃料電
池積層体の断面図
FIG. 8 is a cross-sectional view of a fuel cell stack showing an example of a flow path configuration of a return flow system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マトリックス 2 燃料極 3 空気極 4A,4B 多孔質炭素板(燃料極側) 4a,4b,4c 突出部 5 多孔質炭素板(空気極側) 6 冷却板 7 セパレータ 8 冷却水入口 9 冷却水出口 10,10A 燃料ガス供給マニホールド 11,11A 燃料ガス排出マニホールド 12 空気供給マニホールド 13 空気排出マニホールド 14 中間マニホールド 15 中間マニホールド 16A,16B 仕切り板 17A,17B 燃料流路形成板 Reference Signs List 1 matrix 2 fuel electrode 3 air electrode 4A, 4B porous carbon plate (fuel electrode side) 4a, 4b, 4c protrusion 5 porous carbon plate (air electrode side) 6 cooling plate 7 separator 8 cooling water inlet 9 cooling water outlet 10, 10A Fuel gas supply manifold 11, 11A Fuel gas discharge manifold 12 Air supply manifold 13 Air discharge manifold 14 Intermediate manifold 15 Intermediate manifold 16A, 16B Partition plate 17A, 17B Fuel flow path forming plate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】りん酸電解質を含む方形平板状のマトリッ
クスをマトリックスに接する面に触媒層を結着した燃料
極と空気極とで挟持し、さらに燃料極の外面に燃料ガス
通流溝を備えた多孔質炭素板を配し、空気極の外面に燃
料ガス通流溝と直交する空気通流溝を備えた多孔質炭素
板を配してなる単セルをガス不透過性のセパレータを介
して複数枚積層して積層ブロックを構成し、さらに積層
ブロックを冷却板と交互に積層して略直方体状の燃料電
池積層体を形成し、その燃料ガス通流溝の延伸方向に相
対する二つの側面の一方に燃料ガス供給マニホールド、
もう一方に燃料ガス排出マニホールドを、また、残る側
面の一方に空気供給マニホールド、もう一方の側面に空
気排出マニホールドを設け、 燃料ガス供給マニホールドより燃料ガスを供給し、燃料
ガス通流溝を通流させて燃料ガス排出マニホールドより
利用済みの燃料ガスを排出し、また、空気供給マニホー
ルドより空気を供給し、空気通流溝を通流させて空気排
出マニホールドより利用済みの空気を排出し、電気化学
反応により発電するりん酸型燃料電池において、 前記の燃料ガス通流溝を備えた多孔質炭素板の端部が、
燃料ガス排出側マニホールドの内部へ突出して配されて
いることを特徴とするりん酸型燃料電池。
1. A fuel cell having a rectangular plate-like matrix containing a phosphoric acid electrolyte sandwiched between a fuel electrode having a catalyst layer bonded to a surface in contact with the matrix and an air electrode, and a fuel gas flow groove provided on an outer surface of the fuel electrode. A single cell comprising a porous carbon plate provided with a porous carbon plate having an air flow groove orthogonal to the fuel gas flow groove on the outer surface of the air electrode is disposed through a gas impermeable separator. A plurality of sheets are stacked to form a stacked block, and the stacked blocks are alternately stacked with the cooling plate to form a substantially rectangular parallelepiped fuel cell stack, and two side surfaces opposed to the extending direction of the fuel gas flow grooves. One of the fuel gas supply manifold,
A fuel gas discharge manifold is provided on the other side, an air supply manifold is provided on one of the remaining side surfaces, and an air discharge manifold is provided on the other side.The fuel gas is supplied from the fuel gas supply manifold and flows through the fuel gas flow groove. To discharge the used fuel gas from the fuel gas discharge manifold, supply air from the air supply manifold, and let the air flow through the air flow groove to discharge the used air from the air discharge manifold. In a phosphoric acid fuel cell that generates power by reaction, the end of the porous carbon plate provided with the fuel gas flow groove is:
A phosphoric acid type fuel cell, which is disposed so as to protrude into a fuel gas discharge side manifold.
【請求項2】りん酸電解質を含む方形平板状のマトリッ
クスをマトリックスに接する面に触媒層を結着した燃料
極と空気極とで挟持し、さらに燃料極の外面に燃料ガス
通流溝を備えた多孔質炭素板を配し、空気極の外面に空
気通流溝を備えた多孔質炭素板を配してなる単セルをガ
ス不透過性のセパレータを介して複数枚積層して積層ブ
ロックを構成し、さらに積層ブロックを冷却板と交互に
積層して略直方体状の燃料電池積層体を形成し、その燃
料ガス通流溝の延伸方向に相対する二つの側面に一組の
燃料ガスマニホールドを設けて、燃料ガス供給マニホー
ルドと少なくとも1個の中間マニホールドと燃料ガス排
出マニホールドをそのいずれか一方に配し、また、燃料
電池積層体の残る側面の一方に空気供給マニホールド、
もう一方の側面に空気排出マニホールドを設け、 燃料ガス供給マニホールドより燃料ガスを供給し、燃料
ガス通流溝の一部を通流させて中間マニホールドへと送
り、少なくとも1回以上還流させて他の燃料ガス通流溝
を通流させたのち、燃料ガス排出マニホールドへと送っ
て利用済みの燃料ガスを排出し、空気供給マニホールド
より空気を供給し、空気通流溝を通流させて空気排出マ
ニホールドより利用済みの空気を排出し、電気化学反応
により発電するりん酸型燃料電池において、 前記の燃料ガス通流溝を備えた多孔質炭素板の端部が、
燃料ガスマニホールドの中間マニホールドの内部へ突出
して配されていることを特徴とするりん酸型燃料電池。
2. A fuel cell having a rectangular plate-like matrix containing a phosphoric acid electrolyte sandwiched between a fuel electrode having a catalyst layer bonded to a surface in contact with the matrix and an air electrode, and a fuel gas flow groove provided on an outer surface of the fuel electrode. A plurality of single cells each having a porous carbon plate provided with an air flow groove on the outer surface of the air electrode are stacked through a gas impermeable separator to form a stacked block. Further, the stacked blocks are alternately stacked with the cooling plate to form a substantially rectangular parallelepiped fuel cell stacked body, and a pair of fuel gas manifolds is provided on two side surfaces facing the extending direction of the fuel gas flow grooves. A fuel gas supply manifold, at least one intermediate manifold and a fuel gas discharge manifold are disposed on one of the fuel gas supply manifold and the air supply manifold on one of the remaining side surfaces of the fuel cell stack,
An air discharge manifold is provided on the other side, fuel gas is supplied from the fuel gas supply manifold, and is passed through a part of the fuel gas flow groove and sent to the intermediate manifold. After flowing through the fuel gas flow groove, it is sent to the fuel gas discharge manifold to discharge the used fuel gas, air is supplied from the air supply manifold, and the air discharge manifold is flowed through the air flow groove. In a phosphoric acid type fuel cell that discharges more used air and generates power by an electrochemical reaction, the end of the porous carbon plate provided with the fuel gas flow groove,
A phosphoric acid type fuel cell characterized in that it is disposed so as to protrude into an intermediate manifold of a fuel gas manifold.
【請求項3】請求項2に記載のりん酸型燃料電池におい
て、燃料ガスマニホールドの中間マニホールドの内部へ
突出した前記の多孔質炭素板の端面に接して、積層方向
に延伸する電気絶縁性材料からなる流路形成板が配さ
れ、この流路形成板と積層方向に隣接する2枚の多孔質
炭素板の突出部との間に燃料ガスの通路が形成されてい
ることを特徴とするりん酸型燃料電池。
3. The phosphoric acid fuel cell according to claim 2, wherein the electrically insulating material extends in the stacking direction in contact with the end face of the porous carbon plate protruding into the intermediate manifold of the fuel gas manifold. And a flow path for fuel gas is formed between the flow path forming plate and the protruding portions of two porous carbon plates adjacent in the laminating direction. Acid type fuel cell.
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