JPS62272469A - パツケ−ジ型溶融塩燃料電池の並置構造 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池の積層構造に係り、特にガスシール
や電池の高積層化を容易にしたパッケージ型燃料電池に
おいて、不良電池の交換を容易にし、しかも高性能化を
図るに好適な電池本体の並置構造に関する。

〔従来の技術〕

従来のパッケージ型燃料電池では、特願昭６０−２７！
１９８４号に記載の、第５図に示すように、単セルをパ
ッケージ型にした電池本体１は垂直方向に積層する構造
になっている。そして、上下の端板２には燃料ガス４及
び酸化剤ガス５が供給される供給マニホールド３が取り
付けられ、電池本体１に設けた。ガス供給孔であるガス
流路６を通して、ガスの供給を行なう構造になっている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、燃料ガス及び酸化剤ガスが混合ガス
を用いるため、各ガスの密度の違いにより、垂直方向に
ガスの濃度差ができる点については配慮されておらず、
燃料電池の発電要因である電気化学反応の反応不均一に
より、性能が低下する問題がある。また、パッケージ型
燃料電池の特徴である。不良電池の交換についても、そ
の作業性には配慮されておらず、不良電池の交換時には
、その上部の電池本体、及び供給マニホールドが取付け
られた上部端板を持ち上げなければならず、作業性が悪
いという問題がある。

さらに、電気化学反応熱による温度上昇を防止するため
の冷却方法についても配慮されておらず、冷却専用のセ
ルを用いた場合には、積層高さが更に高くなり前記問題
点が更に大きくなる。そして。

安全性の面からも、高積層化した場合に地震等により転
倒する可能性があり、安全性の低いことが問題となる。

また、従来の燃料電池では、発電中に電解液が蒸発、飛
散により消失する点については配慮されておらず、電解
液消失による発電性能低下時には、電池本体を交換しな
ければならないという問題があった。

本発明の目的は、ガスの濃度差により性能が低下するこ
となく、また、作業性、安全性が高く、長時面にわたり
安定した発電性能が得られるパッケージ型燃料電池を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、単セルのパッケージ構造にした燃料電池
本体を、垂直方向ではなく、水平方向に並置する積層構
造にし、濃度差が生じる垂直距離を小さくすることによ
り解決される。そして、並置形にすることにより１作業
性及び安全性も高くなり、さらに、パッケージ構造にし
た電池本体の端面に冷却溝を設けることにより、温度上
昇という問題も容易に解決することができる。また、電
池本体内の電解質板に電解液を補給するようにして、長
時間にわたる安定した発電性能を維持することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。第１図は本発明の燃料電池の積層状態を示す、パッケ
ージ型にした電池本体１は１図のように水平方向に並置
形に積層されており、その端部には、端板２が取付けら
れる。端板２には、燃料ガス４及び酸化剤ガス５が供給
される供給マニホールド３が取り付けられ、電池本体１
に設けたガス供給孔６を通して各電池本体１にガスが供
給される。第２図はパッケージ型電池本体の内部構造を
示し、電解質板７をはさんで電極８及び集電板９が密着
し、さらにその外側に燃料及び酸化剤ガスが流れる流路
を形成するための矩形の薄板１ｏが、集電板９に接して
いる。そして、燃料及び酸化剤ガスは、集電板９と薄板
１０で形成する空間１１を流れる。このようなパッケー
ジ型の電池では電解質仮焼成時には、接合面１２は電気
絶縁性を考慮した接合方法となっており、従来の単セル
を垂直方向に積層する燃料電池のように、垂直方向に荷
重をかけることが不用である。

溶融塩型燃料電池の場合、燃料ガスとしては水素Ｈ２と
二酸化炭素ＣＯｚの混合ガスを、酸化剤ガスとしては空
気と二酸化炭素ＣＯｚの混合ガスを用いる。このとき、
酸化剤ガスでは、空気の密度は１．２９ｋｇ／ｒｎ’で
、ＣＯ２の密度は１．９８ｋｇ／ｒｒｉ’であり比較的
近い値なので、その密度差はあまり間題にならないが、
燃料ガスである。Ｈ２の密度は０　、０９　ｋｇ／　ｒ
ｎ’　トＣＯｚ　Ｌ：、較ヘテ約１／２２と小さい。こ
のため、図５に示すような、従来の垂直方向に電池本体
を積層する構造では、大出力化を図るために高積層タイ
プになった場合には、燃料ガスが垂直流路を流れる距離
が長くなり、密度差によって混合状態が不均一になる。

このような不均一な混合ガスでは、電池本体での発電要
因である電気化学反応が不均一となり、発電性能が低下
することになる。そこで、図１に示すような本発明のよ
うに、積層方向を水平にして並置形とすることにより、
燃料ガス４の流路を同一高さにすることができ、密度差
による混合不均一の問題も解消され、安定した高性能の
発電が可能となる。

第３図、第４図は本発明の一実施例として、電池本体１
に冷却溝１３を設けたパッケージ型燃料電池の並置構造
及びその断面形状を示す。その他の構造は、第１図、２
図で説明した構造と同一である。燃料電池では、発電に
際し反応熱による温度上昇が問題となり、その冷却方法
について種々の形状が考えられているが、その何れもが
垂直方向に積層した電池本体の中に冷却用の専用セルを
設け、そこに冷却ガスを流し込む形状となっている。こ
の場合には、積層高さが高くなるのはもちろんのこと、
構造的にも複雑なものとなる問題的がある。本発明の並
置形にしたパッケージ型燃料電池に冷却溝を設けること
により、先の冷却専用セルは不用とすることが可能であ
る。本発明の冷却方法であるが、積層された電池本体の
周囲は通常窒素ガスＮ２によりパージされた状態にある
ので、このＮ２ガスを冷却ガスに利用するようにし、第
３図に示す並置形にした電池本体１の積層面に垂直方向
に冷却溝１３を設ける。この冷却溝１３中を図のように
Ｎ２が自然対流により流れ込むことになり、専用セルを
設けることなく、電池本体１の温度上昇を防止すること
が可能となる。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、並置形に積
層したパッケージ型電池本体１の電解質板７内に電解液
１４の補給管１６を設けたものであり１．その他の構造
は前記構造と同一である。燃料電池の運転においては、
電解貿板内のマトリックスに保持された電解液が、時間
と供に蒸発、飛散する可能性があり、その場合には、不
良電池本体を交換しなければならない、そこで、本発明
はこの点に鑑み、第６図に示すように、電池本体１の電
解液補充容器１５を設け、補給管１６により電解質板７
内に電解液１４を補給し、安定した発電性能が長期にわ
たり可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料ガスの混合状態を均一に保持する
ことができ、また、電池本体の温度上昇を容易に防止す
る冷却構造を可能にし、さらに。

消失電解液の補給により、長時間の発電を維持するばか
りでなく、不良電池を交換する場合の作業性、あるいは
、地層等による転倒防止という安全性の面からも優れた
燃料電池を供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を示す燃料電池の積層構造
図、第２図は、その電池内部の断面図、第３図は１本発
明の他の実施例を示す構造図、第４図は、その電池内部
の断面図、第５図は、従来電池の積層構造図、第６図は
、本発明のさらに他の実施例を示す断面図である。 １・・・電池本体、２・・・端板、３・・・供給マニホ
ールド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、２枚の電極とその間にはさまれる電解質部が燃料ガ
   ス、酸化剤ガスの流れる流路を構成するセパレータによ
   り囲まれており、その周囲の端部が接合されたパッケー
   ジ型溶融塩燃料電池において、積層方向を水平にしたこ
   とを特徴とするパッケージ型溶融塩燃料電池の並置構造
   。