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JP2909307B2 - Fuel cell - Google Patents
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JP2909307B2 - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JP2909307B2
JP2909307B2 JP4133592A JP13359292A JP2909307B2 JP 2909307 B2 JP2909307 B2 JP 2909307B2 JP 4133592 A JP4133592 A JP 4133592A JP 13359292 A JP13359292 A JP 13359292A JP 2909307 B2 JP2909307 B2 JP 2909307B2
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fuel
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downstream
cells
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正昭 松本
憲朗 光田
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、燃料電極、電解質マ
トリックス、及び酸化剤電極を有する単セル、ガス分離
板、並びに冷却板で構成される燃料電池単体を複数個積
層した積層体を備えた燃料電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a fuel cell, an electrolyte matrix, and a stacked body in which a plurality of single fuel cells each including a oxidizer electrode, a gas separator, and a cooling plate are stacked. It relates to a fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、燃料電池積層体への燃料ガス供給
方法としては、特公昭62−23434号公報に開示さ
れた方法があった。これは、一つの積層体を第1積層体
と第2積層体とに区分し、第1積層体に燃料ガスを供給
し、その排出ガスを第2積層体に供給するとともに、第
1積層体に含まれる積層単セルの数(以下、上流セル数
と呼ぶ)を、第2積層体に含まれる積層単セルの数(以
下、下流セル数と呼ぶ)に比べて、少なくとも1セル以
上多くしたものである。このように第1積層体の排出ガ
スを第2積層体に供給するフロー形式は、一般にシリア
ルフロー方式と呼ばれている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for supplying a fuel gas to a fuel cell stack, there has been a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-23434. This means that one laminate is divided into a first laminate and a second laminate, a fuel gas is supplied to the first laminate, the exhaust gas is supplied to the second laminate, and the first laminate is Was increased by at least one cell compared to the number of stacked single cells included in the second stacked body (hereinafter referred to as the number of downstream cells). Things. Such a flow type in which the exhaust gas of the first stacked body is supplied to the second stacked body is generally called a serial flow system.

【0003】上述の燃料電池は、燃料ガスの消費に伴う
流速の低下を下流側の燃料ガス空間を減らすことで防止
しようとするものであるが、その効果をむしろ積層体全
域で実質的な燃料利用率を低下させて、燃料供給の不均
一などによる局部的燃料欠乏状態を回避し、セルの腐食
を防止することにあった。この腐食防止の効果は、上流
セル数と下流セル数とを同じにした場合についての実証
データを示した「腐食(Corrosion)第46巻
P628〜P633(1990)」に記述されている。
また、燃料利用率の上昇によってセルの腐食が起きるメ
カニズムについては、J.Electrochem.S
oc.第137巻P3079〜P3085(1990)
に記述されている。
The above-described fuel cell is intended to prevent a decrease in flow velocity due to consumption of fuel gas by reducing a fuel gas space on the downstream side. An object of the present invention is to reduce the utilization factor to avoid a local fuel deficiency due to uneven fuel supply and to prevent the cell from being corroded. This effect of corrosion prevention is described in “Corrosion, Vol. 46, P628-P633 (1990)”, which shows empirical data when the number of upstream cells and the number of downstream cells are the same.
Also, the mechanism by which the corrosion of a cell occurs due to an increase in the fuel utilization rate is described in J. Am. Electrochem. S
oc. Vol. 137, P3079-P3085 (1990)
It is described in.

【0004】実際に上流セル数を下流セル数の2倍とし
たリン酸型燃料電池の積層体に、メタンを改質した一酸
化炭素を含む燃料ガスを供給して、我々は運転試験を行
った。燃料利用率を90%まで上昇させた時、下流セル
の冷却板近傍でのセル電圧の低下が著しく大きくなり、
そのセルの電圧がマイナスに転じて運転できない状況に
なった。これは下流セルでは上流セルでの水素の消費に
伴ない、水素分圧が低下し、相対的に一酸化炭素の濃度
が上昇するため、下流セルで温度の最も低くなる冷却板
近傍のセルにおいてCO被毒の影響が著しくなったもの
と推定された。なお、90%という燃料利用率は燃料電
池の効率を上げるために必要な利用率である。
[0004] By supplying a fuel gas containing methane reformed carbon monoxide to a phosphoric acid fuel cell stack in which the number of upstream cells is actually twice the number of downstream cells, we conducted an operation test. Was. When the fuel utilization rate is increased to 90%, the decrease of the cell voltage near the cooling plate of the downstream cell becomes remarkably large,
The voltage of the cell turned negative, and it became impossible to operate. This is because, in the downstream cell, the hydrogen partial pressure decreases with the consumption of hydrogen in the upstream cell, and the concentration of carbon monoxide relatively increases. It was presumed that the effects of CO poisoning became significant. Note that the fuel utilization rate of 90% is a utilization rate necessary for increasing the efficiency of the fuel cell.

【0005】この問題が解決する方法として、特開昭6
3−29463号公報に開示されているものがある。こ
れは上流セルの排ガスから水蒸気を除去して下流セルに
供給される燃料ガスの水素分圧を上げるという方法であ
る。しかし水蒸気を除去するための装置を必要とするた
めに、コストが高くなるという欠点があった。
A method for solving this problem is disclosed in
There is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-29463. This is a method of removing water vapor from the exhaust gas of the upstream cell and increasing the hydrogen partial pressure of the fuel gas supplied to the downstream cell. However, there is a disadvantage that the cost is increased because a device for removing water vapor is required.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のリン酸型燃料電
池は、上記のように構成されており、90%程度の燃料
利用率まで安定に動作させることができなかった。ま
た、安定に動作させるために水蒸気を除去する方法では
コストが高くなるという課題があった。この発明は、上
記のような課題を解消するためになされたもので、コス
トを上げることなく、燃料利用率が高くなっても安定に
動作させることのできる燃料電池を提供することを目的
とする。
The conventional phosphoric acid type fuel cell is configured as described above, and cannot operate stably up to a fuel utilization rate of about 90%. In addition, there is a problem that the cost is increased in the method of removing water vapor for stable operation. The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object to provide a fuel cell that can operate stably without increasing the cost even when the fuel utilization rate increases. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る燃料電池は、積層体を燃料ガスを供給される第1積層
体とその排出ガスが供給する第2積層体とに区分し、第
1積層体の単セルの数を第2積層体の単セルの数よりも
少なくしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell comprising a fuel cell and a fuel cell. The fuel cell is divided into a first fuel cell and a second fuel cell. The number of single cells of the first stacked body is smaller than the number of single cells of the second stacked body.

【0008】この発明の請求項に係る燃料電池は、前記
積層体を、燃料ガスが供給される第1積層体と、この第
1積層体と電気的に直列に接続されその排出ガスが供給
される第2積層体とに区分し、また第1積層体と第2積
層体とのそれぞれの単セルの電極反応面積を異なるよう
にしたものである。
[0008] The fuel cell according to the present invention is characterized in that the stack is composed of a first stack to which fuel gas is supplied and a first stack .
The first laminate is divided into a second laminate, which is electrically connected in series and supplied with the exhaust gas, and has different electrode reaction areas of the single cells of the first laminate and the second laminate. It was made.

【0009】さらに、この発明の請求項3に係る燃料電
池は、積層体を、燃料ガスが供給される第1積層体とそ
の排出ガスが供給される第2積層体とに区分し、また前
記積層体の両端部にそれぞれ第1集電板及び第2集電板
を設けるとともに前記第1積層体と前記第2積層体との
間に第3集電板を設け、かつ前記第1集電板と前記第3
集電板との間、及び前記第3集電板と前記第2集電板と
の間にそれぞれ挿入された負荷により、前記第1積層体
と前記第2積層体との発電反応の全電流値を異なるよう
にしたものである。
Further, in the fuel cell according to a third aspect of the present invention, the stack is divided into a first stack to which fuel gas is supplied and a second stack to which exhaust gas is supplied. A first current collector and a second current collector provided at both ends of the laminate, a third current collector provided between the first laminate and the second laminate, and the first current collector being provided; Plate and said third
Due to loads inserted between the current collector and the third current collector and between the third current collector and the second current collector, respectively, the total current of the power generation reaction between the first stacked body and the second stacked body. The values are different.

【0010】[0010]

【作用】この発明の請求項1に係る燃料電池は、第1積
層体である上流セルの数を第2積層体である下流セルの
数よりも少なくしたことで、下流セルに供給される燃料
ガスに含まれる水素濃度を高く保ち、一酸化炭素濃度を
低く抑えることができ、冷却板近傍のセルでのCO被毒
の影響を低く抑えることができるので、高い燃料利用率
でも安定に動作させることができる。
In the fuel cell according to the first aspect of the present invention, the number of the upstream cells as the first stacked body is made smaller than the number of the downstream cells as the second stacked body, so that the fuel supplied to the downstream cells is reduced. The concentration of hydrogen contained in the gas can be kept high, the concentration of carbon monoxide can be kept low, and the effect of CO poisoning in the cells near the cooling plate can be kept low, so that it can operate stably even at high fuel utilization. be able to.

【0011】また、この発明の請求項2に係る燃料電池
は、上流セルと下流セルの電極反応面積を異なるように
したので、シリアルフロー方式の上流と下流での水素消
費量の比は一定でも上流と下流でのセルの動作電流密度
が調整可能になり、上流および下流でのセル特性(セル
電圧)を任意に設定することができる。
In the fuel cell according to the second aspect of the present invention, the electrode reaction areas of the upstream cell and the downstream cell are made different, so that the ratio of the hydrogen consumption between the upstream and downstream in the serial flow system is constant. The operating current densities of the cells upstream and downstream can be adjusted, and the cell characteristics (cell voltage) upstream and downstream can be arbitrarily set.

【0012】さらに、この発明の請求項3に係る燃料電
池は、上流セルと下流セルの発電反応の全電流値を異な
るようにしたので、燃料電池全体の水素消費量は一定で
もシリアルフローの上流と下流での水素消費量とセルの
動作電流密度が同時に調整可能になり、上流および下流
でのセル特性(セル電圧)を任意に設定することができ
る。
Further, in the fuel cell according to the third aspect of the present invention, the total current value of the power generation reaction of the upstream cell and the downstream cell is made different, so that the hydrogen consumption of the whole fuel cell is constant, but the upstream of the serial flow. , And the operating current density of the cell can be simultaneously adjusted, and the cell characteristics (cell voltage) at the upstream and downstream can be arbitrarily set.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、最初にこの発明に係り、この発明者ら
が行なった理論的考察について説明する。従来のように
上流セルを下流セルよりも多くした場合の長所は、下流
セルの実質燃料利用率が低下することである。逆に短所
は、下流セルの水素濃度が低下することと下流セルのC
O濃度が増大することである。そこで、下流セルの実質
燃料利用率,水素濃度,CO濃度について定量的な解析
を行なった。まず、下流セルの実質燃料利用率につい
て、名目燃料利用率(積層体全体の燃料利用率)をUF
(100%=1)とし、上流セルと下流セルとの実質燃
料利用率をそれぞれUFU,UFD(100%=1)とす
る。また、上流セル数と下流セル数との比をα(=上流
セル数/下流セル数)とすると、UFUとUFDはそれぞれ
式(1),式(2)で表わされる。また名目燃料利用率
に対する変化を図3に示す。図3は横軸に名目燃料利用
率(UF ;%)、縦軸に実質燃料利用率(UFU,UFD
%)を示すグラフであり、上部の矢印Aの領域は腐食危
険領域を示す。ただし、ここでは第1積層体(上流セ
ル)と第2積層体(下流セル)との電極面積と電流値が
同じ場合について説明する。 UFU = {α/(1+α)}×UF ・・・(1) UFD = UF / (1+α−α×UF ) ・・・(2) 図3ではα=0.5,1,2の3通りについて示してい
るが、実質燃料利用率が上流セルが大幅に改善されてい
て、下流セルではαが大きい方が実質燃料利用率が改善
されていることが分かる。矢印Aで示すように、実質燃
料利用率が90%以上になった場合に酸化剤電極の腐食
の危険性が高くなる。
Embodiment 1 FIG. Hereinafter, first, theoretical considerations performed by the present inventors according to the present invention will be described. The advantage of using more upstream cells than downstream cells as in the prior art is that the actual fuel utilization of the downstream cells is reduced. Conversely, the disadvantages are that the hydrogen concentration in the downstream cell decreases and the C
O concentration increases. Therefore, quantitative analysis was performed on the real fuel utilization rate, hydrogen concentration, and CO concentration of the downstream cell. First, regarding the real fuel utilization rate of the downstream cell, the nominal fuel utilization rate (the fuel utilization rate of the whole stack) is calculated as U F
(100% = 1), and the real fuel utilization rates of the upstream cell and the downstream cell are U FU and U FD (100% = 1), respectively. If the ratio between the number of upstream cells and the number of downstream cells is α (= the number of upstream cells / the number of downstream cells), U FU and U FD are expressed by equations (1) and (2), respectively. FIG. 3 shows the change with respect to the nominal fuel utilization rate. In FIG. 3, the horizontal axis represents the nominal fuel utilization rate (U F ;%), and the vertical axis represents the real fuel utilization rate (U FU , U FD ;
%), And the region indicated by the arrow A at the top indicates a corrosion dangerous region. Here, a case where the first laminate (upstream cell) and the second laminate (downstream cell) have the same electrode area and current value will be described. U FU = {α / (1 + α)} × U F ··· (1) U FD = U F / (1 + α-α × U F) ··· (2) in FIG. 3 alpha = 0.5, 1, 2 shows that the real fuel utilization rate is significantly improved in the upstream cell, and that in the downstream cell, the larger the α is, the more the real fuel utilization rate is improved. As indicated by arrow A, when the actual fuel utilization rate becomes 90% or more, the risk of corrosion of the oxidant electrode increases.

【0014】図4はUFDが90%となる時の名目燃料利
用率UF (%)を縦軸に取り、αを横軸に示したグラフ
である。このグラフで分かるように、例えばα=1の時
Fは94.7%であり、4.7%程度燃料利用率に余
裕があることを示している。即ち、名目燃料利用率が9
4.7%にまで高まらないとUFDが90%に達しないた
め、腐食の危険性が大幅に低下していることが分かる。
図4ではαが大きくなるほど酸化剤電極の腐食を防止す
る効果が高いことを示している。しかし、改質器の不調
でメタンから水素への改質率が低下した場合を想定して
も、名目燃料利用率が90%を大幅に上廻るとは考えに
くく、例えば、2%程度燃料利用率が改善されているだ
けでも防止効果は充分である。従って、α=0.3程度
でも腐食効果は充分であると考えられる。なお、燃料利
用率が高まった場合の腐食の危険性については、平成元
年電気学会全国大会要旨集、第11−212頁〜第11
−213頁に記述されており、燃料利用率の上昇と共に
加速度的に腐食の危険性が高まることが示されている。
FIG. 4 is a graph showing the nominal fuel utilization factor U F (%) when U FD becomes 90% on the vertical axis and α on the horizontal axis. As can be seen from this graph, for example, when α = 1, U F is 94.7%, which indicates that there is a margin in the fuel utilization rate of about 4.7%. That is, the nominal fuel utilization rate is 9
Because Takamara not the U FD up to 4.7% does not reach 90%, it can be seen that the risk of corrosion is substantially reduced.
FIG. 4 shows that the larger the value of α, the higher the effect of preventing corrosion of the oxidant electrode. However, even if it is assumed that the reforming rate of methane to hydrogen is reduced due to the malfunction of the reformer, it is unlikely that the nominal fuel utilization rate is much higher than 90%. Even if the rate is improved, the prevention effect is sufficient. Therefore, it is considered that the corrosion effect is sufficient even when α is about 0.3. In addition, regarding the danger of corrosion when the fuel utilization rate is increased, the Abstracts of the 1989 National Meeting of the Institute of Electrical Engineers of Japan, pages 11-212 to 11
Pp. 213, which shows that the risk of corrosion increases with increasing fuel utilization at an accelerated rate.

【0015】次に、下流セルの水素濃度とCO濃度につ
いてであるが、上流セル入口側での水素濃度をP(H
2 ),CO濃度をP(CO)と(いずれも100%=
1)すると、下流セル入口側での水素濃度PD(H2),
CO濃度PD (CO)はそれぞれ式(3),式(4)で
示される。 PD(H2) = (α+1−α×UF)/ {(α+1)/P(H2)−α×UF} ・・・(3) PD(CO) = (α+1)×P(CO)/ {α+1−α×UF ×P(H2)} ・・・(4) メタンの改質は約600〜800℃で水蒸気を過剰に加
えて行なわれ、CO転化器を経て水素リッチガスが燃料
電池に供給される。この改質反応の際のカーボンと水蒸
気の比のことを一般にS/Cと称し、通常S/C=2〜
4で改質反応が行なわれる。この時に燃料電池に供給さ
れる改質ガスの組成は、水素が55〜80%,一酸化炭
素が0.1〜3.0%,残りが二酸化炭素,水蒸気その
他になる。このような組成はメタンに限るものではな
く、メタンノールやプロパンを原料として改質した場合
も同様である。
Next, regarding the hydrogen concentration and CO concentration of the downstream cell, the hydrogen concentration at the inlet side of the upstream cell is represented by P (H
2 ), the CO concentration is P (CO) (100% =
1) Then, the hydrogen concentration P D (H 2 ) at the downstream cell inlet side,
The CO concentration P D (CO) is expressed by Expression (3) and Expression (4), respectively. P D (H 2) = ( α + 1-α × U F) / {(α + 1) / P (H 2) -α × U F} ··· (3) P D (CO) = (α + 1) × P ( CO) / {α + 1- α × U F × P (H 2)} ··· (4) reforming of methane is carried out excessively added water vapor at about 600 to 800 ° C., hydrogen through the CO converter rich Is supplied to the fuel cell. The ratio of carbon to steam during this reforming reaction is generally called S / C, and usually S / C = 2 to 2.
At 4, a reforming reaction is performed. At this time, the composition of the reformed gas supplied to the fuel cell is 55 to 80% of hydrogen, 0.1 to 3.0% of carbon monoxide, and the remainder is carbon dioxide, water vapor and the like. Such a composition is not limited to methane, and the same applies to a case where methane or propane is used as a raw material.

【0016】図5はP(H2 )=60%(0.6)とし
た場合のPD(H2 )のUF による変化を示したもの
で、横軸に名目燃料利用率(UF ;%)、縦軸に水素濃
度(PD(H2)及びP(H2 );%)を示すグラフであ
る。α=2では90%のUF で下流セル入口側での水素
濃度が30%台にまで低下しているのが分かる。また、
図6はCO濃度を1%とした場合のPD (CO)のUF
による変化を示したもので、横軸に名目燃料利用率(U
F ;%)、縦軸に一酸化炭素濃度(PD(CO)及びP
(CO);%)を示すグラフである。α=2では90%
のUF でCO濃度が2%近くにまで上昇していることが
分かる。CO被毒は白金触媒へのCOの特異吸着により
2 分子の白金への吸着を阻害して起こるもので、水素
濃度が低いほど、またCO濃度が高いほど、さらにまた
動作温度が低いほど、CO被毒の影響が大きく、セル電
圧の低下が著しくなる。
FIG. 5 shows the change of P D (H 2 ) by U F when P (H 2 ) = 60% (0.6), and the horizontal axis shows the nominal fuel utilization rate (U F). ;%), the hydrogen concentration on the vertical axis (P D (H 2) and P (H 2);%) is a graph showing a. It can be seen that at α = 2, the hydrogen concentration at the downstream cell inlet side drops to the 30% range at 90% U F. Also,
FIG. 6 shows U F of P D (CO) when the CO concentration is 1%.
The horizontal axis shows the nominal fuel utilization rate (U
F;%), carbon monoxide concentration on the vertical axis (P D (CO) and P
It is a graph which shows (CO);%). 90% at α = 2
It can be seen that the CO concentration has increased to near 2% at U F. CO poisoning is caused by inhibiting the adsorption of H 2 molecules to platinum by specific adsorption of CO on a platinum catalyst. The lower the hydrogen concentration, the higher the CO concentration, and the lower the operating temperature, The influence of CO poisoning is great, and the cell voltage drops significantly.

【0017】図7は縦軸に水素濃度(PD(H2 );
%)と一酸化炭素(PD(CO);%)、横軸にαをと
ってその関係を示すグラフである。αが大きくなるほど
D(H2)が低下し、PD(CO)が上昇するのが分か
る。
FIG. 7 shows the hydrogen concentration (P D (H 2 );
%) And carbon monoxide (P D (CO);% ), a graph showing the relationship taking α on the horizontal axis. It can be seen that as α increases, P D (H 2 ) decreases and P D (CO) increases.

【0018】この発明者らは以上の理論的考察を基にし
て、図1に示すように実際に大型の18セルからなるリ
ン酸型燃料電池積層体を用いて、上流セル数と下流セル
数の比を燃料ガスマニホールドに取り付けた仕切り板を
変化させることで、種々に変化させてメタンの改質ガス
を供給し、冷却板近傍のセルの出力電圧の変化を調べ
た。図1はこの発明の一実施例によるリン酸型燃料電池
を示す構成図である。図において、1は単セルで、燃料
電極2、電解質マトリックス3、及び酸化剤電極4から
構成される。この単セル1と冷却板5とガス分離板6を
順に積層してリン酸型燃料電池単体が構成されている。
7は矢印B方向から燃料ガスが供給される第1積層体
(以下、上流セルと称す)、8はその排出ガスが供給さ
れる第2積層体(以下、下流セルと称する)である。
On the basis of the above theoretical considerations, the inventors of the present invention actually used a phosphoric acid fuel cell stack of 18 cells as shown in FIG. The methane reforming gas was supplied by changing the ratio of the partition plate attached to the fuel gas manifold to various values, and the change in the output voltage of the cell near the cooling plate was examined. FIG. 1 is a configuration diagram showing a phosphoric acid type fuel cell according to one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a single cell, which comprises a fuel electrode 2, an electrolyte matrix 3, and an oxidant electrode 4. The single cell 1, the cooling plate 5 and the gas separation plate 6 are sequentially laminated to constitute a phosphoric acid type fuel cell alone.
Reference numeral 7 denotes a first stacked body (hereinafter, referred to as an upstream cell) to which fuel gas is supplied from the direction of arrow B, and reference numeral 8 denotes a second stacked body (hereinafter, referred to as downstream cell) to which the exhaust gas is supplied.

【0019】このリン酸型燃料電池積層体を用いて、上
流セル数と下流セル数との比を変化させてメタンの改質
ガスを供給し、冷却板5近傍のセルの出力電圧の変化を
調べた結果を図2に示す。図において、横軸はα、縦軸
は200mA/cm2 の負荷におけるUF =90%の時
の冷却板5近傍のセル電圧Vである。図中、11〜13
は燃料電池本体に供給される水蒸気濃度、即ち水素濃度
が異なる場合で、11は水素濃度が62%、12は水素
濃度が60%、13は水素濃度が58%の時の結果であ
る。図2の結果から、αが1よりも大きいと、200m
A/cm2 においてセル電圧が急激に低下してしまうこ
とが明らかになった。一方、α=0.29(上流セルが
4セル:下流セルが14セル),α=0.5(上流セル
が9セル:下流セルが9セル),α=0.8(上流セル
が8セル:下流セルが10セル)の実施例ではセル電圧
が安定していて、安定に動作させることができることが
分かった。即ち、αが1より小さい場合に安定して動作
できる。
Using this phosphoric acid type fuel cell stack, the ratio of the number of upstream cells to the number of downstream cells is changed to supply reformed gas of methane, and the change in the output voltage of the cells near the cooling plate 5 is monitored. The result of the examination is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis is α, and the vertical axis is the cell voltage V near the cooling plate 5 when U F = 90% under a load of 200 mA / cm 2 . In the figure, 11 to 13
11 shows the case where the concentration of water vapor supplied to the fuel cell body, that is, the concentration of hydrogen is different, 11 shows the result when the hydrogen concentration is 62%, 12 shows the result when the hydrogen concentration is 60%, and 13 shows the result when the hydrogen concentration is 58%. From the results of FIG. 2, when α is larger than 1, 200 m
At A / cm 2 , it was found that the cell voltage sharply decreased. On the other hand, α = 0.29 (4 upstream cells: 14 downstream cells), α = 0.5 (9 upstream cells: 9 downstream cells), α = 0.8 (8 upstream cells) In the example of (cell: 10 downstream cells), it was found that the cell voltage was stable and stable operation was possible. That is, the operation can be stably performed when α is smaller than 1.

【0020】このように、第1積層体の単セルの数を第
2積層体の単セルの数よりも少なくすることにより、下
流セルに供給される燃料ガスに含まれる水素濃度を高く
保ち、一酸化炭素濃度を低く抑えることができ、燃料利
用率を高くしても安定に動作させることができる。ま
た、従来上流セルと下流セルの間に設けていた水蒸気除
去設備を設ける必要がなくなり、コストの上昇を防止で
きる。なお、上記実施例ではメタンの改質ガスを用いた
場合を示したが、メタノールやプロパンなどの改質ガス
を用いても同様の結果が得られるであろうことは、改質
ガスの組成がよく似ていることからみて明らかである。
また、改質ガスの水素濃度が変化しても、α=1を変曲
点としてセル電圧が変化していることは図2の結果から
みて明らかである。また、αが1以上でも燃料利用率が
90%よりも低ければ安定に動作させることができる
が、酸化剤電極の腐食の危険性は燃料利用率が90%以
上に高まった時に大きくなるので、シリアルフローにし
て腐食を防止する効果が充分に発揮できない。従って、
燃料利用率が90%でも安定に動作させることができ、
しかも燃料利用率に余裕のできる0<α<1の範囲、さ
らに望ましくは2%以上の燃料利用率の余裕が見込まれ
る0.3<α<1の範囲が適している。
As described above, by making the number of single cells of the first stack smaller than the number of single cells of the second stack, the concentration of hydrogen contained in the fuel gas supplied to the downstream cells is kept high. The carbon monoxide concentration can be kept low, and stable operation can be achieved even when the fuel utilization is increased. In addition, there is no need to provide steam removal equipment conventionally provided between the upstream cell and the downstream cell, and it is possible to prevent an increase in cost. Note that, in the above example, the case where a reformed gas of methane was used was shown, but the same result would be obtained by using a reformed gas such as methanol or propane. It is clear from similarities.
Further, it is apparent from the results of FIG. 2 that the cell voltage changes with α = 1 as an inflection point even when the hydrogen concentration of the reformed gas changes. Even if α is 1 or more, stable operation can be achieved if the fuel utilization is lower than 90%. However, the risk of corrosion of the oxidant electrode increases when the fuel utilization rises to 90% or higher. The effect of preventing corrosion by using a serial flow cannot be sufficiently exhibited. Therefore,
Even if the fuel utilization rate is 90%, it can be operated stably,
In addition, the range of 0 <α <1 where the fuel utilization is sufficient, and more preferably the range of 0.3 <α <1 where the margin of the fuel utilization of 2% or more is expected.

【0021】実施例1の例はいずれも第1積層体および
第2積層体で電極反応面積が同じ場合であり、下流セル
に供給される燃料ガスの組成に着目しセルの腐食防止や
CO被毒低減を考えたものである。しかしながら、いず
れにしてもシリアルフロー方式では上流セルの排ガスを
下流セルに供給するのであるから、下流セルの水素濃度
は上流セルよりも高くはなり得ず、上流セルと下流セル
の発電反応の動作電流密度が同じで、動作温度条件等が
同じで有れば(実際のシリアルフロー方式燃料電池は、
こういう条件で動作されている)、下流セルの特性は
(具体的にはセル電圧)上流セルの特性よりも低くな
り、燃料電池全体の発電効率が低下する。
In each of the examples of the first embodiment, the first laminate and the second laminate have the same electrode reaction area. Focusing on the composition of the fuel gas supplied to the downstream cell, corrosion prevention of the cell and CO deposition are prevented. The idea is to reduce poisons. However, in any case, since the exhaust gas of the upstream cell is supplied to the downstream cell in the serial flow method, the hydrogen concentration of the downstream cell cannot be higher than that of the upstream cell, and the operation of the power generation reaction between the upstream cell and the downstream cell. If the current density is the same and the operating temperature conditions are the same (actual serial flow type fuel cells
Under these conditions, the characteristics of the downstream cells (specifically, cell voltage) are lower than those of the upstream cells, and the power generation efficiency of the entire fuel cell is reduced.

【0022】実施例2.図8は実施例2を示す燃料電池
の要部断面図である。図8において、21は燃料電池積
層体で、21a,21bがそれぞれ第1積層体及び第2
積層体を表す。22aは燃料供給ヘッダー、22bは燃
料排出ヘッダー、22cは中間ヘッダー、23は空気側
ヘッダー、24は集電板、25は絶縁板、26aは第2
積層体21a中に積層された上流セル、26bは第2積
層体21b中に積層された下流セルである。ここで、第
1積層体21aに積層された上流セル26aの数をN
a、第2積層体21bに積層された下流セル26bの数
をNbとしている。尚、図中に示されたIは、燃料電池
積層体21で発電された全電流を示す。
Embodiment 2 FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the fuel cell according to the second embodiment. 8, reference numeral 21 denotes a fuel cell stack, and reference numerals 21a and 21b denote a first stack and a second stack, respectively.
Represents a laminate. 22a is a fuel supply header, 22b is a fuel discharge header, 22c is an intermediate header, 23 is an air side header, 24 is a current collector, 25 is an insulating plate, and 26a is a second
The upstream cells stacked in the stacked body 21a, and the downstream cells 26b stacked in the second stacked body 21b. Here, the number of the upstream cells 26a stacked on the first stacked body 21a is N
a, the number of downstream cells 26b stacked on the second stacked body 21b is represented by Nb. In addition, I shown in the figure indicates the total current generated by the fuel cell stack 21.

【0023】図9は、上流セル26aと下流セル26b
だけを取り出して比較した斜視図で、27a,27bが
それぞれ上流セル26a及び下流セル26bの電極反応
部分、28a,28bがそれぞれ上流セル26a及び下
流セル26bの電極シール部分である。本実施例の場合
は、上流セル26aと下流セル26bとのセル外形サイ
ズは同じだが、上流セル26aの電極シール部分28a
が下流セル26bの電極シール部分28bよりも大き
く、上流セル26aの電極反応部分27aの電極反応面
積Saの方が下流セル26bの電極反応部分27bの電
極反応面積Sbよりも小さい場合を示している。尚、図
中ia及びibは、それぞれ上流セル26a及び下流セ
ル26bでの動作電流密度を表す。
FIG. 9 shows an upstream cell 26a and a downstream cell 26b.
27a and 27b are electrode reaction portions of the upstream cell 26a and the downstream cell 26b, respectively, and 28a and 28b are electrode sealing portions of the upstream cell 26a and the downstream cell 26b, respectively. In the case of the present embodiment, the cell outer size of the upstream cell 26a and the downstream cell 26b is the same, but the electrode sealing portion 28a of the upstream cell 26a.
Is larger than the electrode sealing portion 28b of the downstream cell 26b, and the electrode reaction area Sa of the electrode reaction portion 27a of the upstream cell 26a is smaller than the electrode reaction area Sb of the electrode reaction portion 27b of the downstream cell 26b. . In the drawing, ia and ib represent operating current densities in the upstream cell 26a and the downstream cell 26b, respectively.

【0024】次に作用、動作について説明する。外部か
ら供給された燃料は、燃料供給ヘッダー22aから第1
積層体21aに入りセル26aにて発電反応をして、中
間ヘッダー22cに排出される。排出されたガスは、引
き続き中間ヘッダー22cから第2積層体21bに供給
され、セル26bにて発電反応を行い燃料排出ヘッダー
22bを通って排ガスとなって排出される。即ち、外部
から供給された燃料は、燃料供給ヘッダー22aから燃
料排出ヘッダー22bに至る間に、第1積層体21a中
のセル26aと第2積層体21b中のセル26bにて、
2回の発電反応の燃料として利用される機会を持つ。空
気側も燃料側と同様な構成・動作をさせることは可能で
あるが、本実施例の場合は空気は第1積層体21aと第
2積層体21bに並列に、即ち全セル並列に供給・排出
する場合を示している。
Next, the operation and operation will be described. The fuel supplied from outside is supplied from the fuel supply header 22a to the first
It enters the laminated body 21a, performs a power generation reaction in the cell 26a, and is discharged to the intermediate header 22c. The discharged gas is successively supplied from the intermediate header 22c to the second stacked body 21b, performs a power generation reaction in the cell 26b, and is discharged as exhaust gas through the fuel discharge header 22b. That is, the fuel supplied from the outside flows from the fuel supply header 22a to the fuel discharge header 22b in the cells 26a in the first stacked body 21a and the cells 26b in the second stacked body 21b.
It has the opportunity to be used as fuel for two power generation reactions. The air side can be configured and operated in the same manner as the fuel side. However, in the case of this embodiment, air is supplied in parallel to the first stacked body 21a and the second stacked body 21b, that is, in parallel to all cells. The case of discharging is shown.

【0025】一方、第1積層体21aと第2積層体21
bとは電気的には直列に接続されているので、第1積層
体21aと第2積層体21bも同じ量の電流が流れる。
即ち、第1積層体21a中のセル26aと第2積層体2
1b中のセル26bも電極反応面全体では同じだけの電
流を発生するので、1セルあたりの水素消費量は同じ量
になる。燃料電池積層体21での電流値をIとすると、
第1積層体21aでの水素消費量Ca及び第2積層体2
1bでの水素消費量Cbは比例定数kを使ってそれぞれ
次のように表される。 Ca = k × Na × I ・・・・(5) Cb = k × Nb × I ・・・・(6) 外部から供給された燃料中の水素量をqHとすると、燃
料電池積層体21全体の燃料(水素)利用率η及び第1
積層体21aの燃料利用率ηa及び第2積層体21bの
燃料利用率ηbは次式で表される。 η={(Na+Nb)×k×I/qH}×100 (%)・・・(7) ηa=(k×Na×I/qH)×100 (%)・・・(8) ηb={k×Nb×I/(qH−k×Na×I)}×100 (%)・・・(9) 式(7)〜式(9)から、 ηa=Na/(Na+Nb)×η ・・・(10) ηb=[100×Nb/{(100−η)×Na+100×Nb}]×η ・・・(11) となるので、燃料電池積層体全体の燃料利用率ηが与え
られると第1積層体21aと第2積層体21bとの各燃
料利用率ηaとηbは上流セル数と下流セル数だけで決
まってしまう。また、 η=ηa+ηb−ηa×ηb/100 ・・・(12) 通常の使用で考えられる0≦η,ηa,ηb≦100
(%)の範囲では次の関係が成り立つ。 η > ηa,ηb 燃料電池積層体21に供給される燃料の水素成分割合を
χ(0〜1.0)とし、発電反応の際の生成水は全て空
気側に排出されると仮定すると、燃料供給ヘッダー22
aおよび中間ヘッダー22c及び燃料排出ヘッダー22
bでのそれぞれの水素成分割合χa,χb,χcは次の
ようになる。 χa=χ ・・・(13) χc={(qH−Ca)/(qH−χ×Ca)}×χ ・・・(14) χb=[{qH−(Ca+Cb)}/{qH−χ(Ca+Cb)}]×χ ・・・(15)
On the other hand, the first laminate 21a and the second laminate 21
Since b is electrically connected in series, the same amount of current flows through the first laminate 21a and the second laminate 21b.
That is, the cell 26a in the first laminate 21a and the second laminate 2
The cell 26b in 1b also generates the same amount of current on the entire electrode reaction surface, so that the hydrogen consumption per cell is the same. Assuming that the current value in the fuel cell stack 21 is I,
Hydrogen consumption Ca in first laminate 21a and second laminate 2
The hydrogen consumption Cb in 1b is expressed as follows using the proportionality constant k. Ca = k × Na × I (5) Cb = k × Nb × I (6) Assuming that the amount of hydrogen in the fuel supplied from the outside is qH, the entire fuel cell stack 21 Fuel (hydrogen) utilization rate η and first
The fuel utilization ηa of the stacked body 21a and the fuel utilization ηb of the second stacked body 21b are represented by the following equations. η = {(Na + Nb) × k × I / qH} × 100 (%) (7) ηa = (k × Na × I / qH) × 100 (%) (8) ηb = {k × Nb × I / (qH−k × Na × I)} × 100 (%) (9) From Equations (7) to (9), ηa = Na / (Na + Nb) × η (( 10) ηb = [100 × Nb / {(100−η) × Na + 100 × Nb}] × η (11) Therefore, when the fuel utilization rate η of the entire fuel cell stack is given, the first stack The fuel utilization rates ηa and ηb of the body 21a and the second stacked body 21b are determined only by the number of upstream cells and the number of downstream cells. Η = ηa + ηb−ηa × ηb / 100 (12) 0 ≦ η, ηa, ηb ≦ 100 which can be considered in normal use
The following relationship is satisfied in the range of (%). η> ηa, ηb Assuming that the hydrogen component ratio of the fuel supplied to the fuel cell stack 21 is χ (0 to 1.0) and that all the water generated during the power generation reaction is discharged to the air side, Supply header 22
a and the intermediate header 22c and the fuel discharge header 22
The respective hydrogen component ratios χa, χb, χc at b are as follows. χa = χ (13) χc = {(qH-Ca) / (qH-χ × Ca)} × χ (14) χb = [{qH- (Ca + Cb)} / {qH-χ ( Ca + Cb)}] × χ (15)

【0026】上記の式を使って具体的に計算してみると
以下のようになる。今、仮に上流セル数Naと下流セル
数Nbが共に150(セル)と等しく、燃料電池積層体
の発生電流値Iが600(A)で、供給燃料の流量が
6,500(mol/h)で、燃料中の水素成分割合が
60%即ちχ=0.6である場合を考えてみる。水素量
の単位を(mol/h)で表すとkはk≒0.0187
となるので、式(5),(6)より各積層体での水素消
費量は Ca=Cb≒1,679(mol/h) となる。供給燃料中の水素量qHはqH=6500×χ
=3,900(mol/h)となるので、式(10),
(11)及び式(12)〜(14)から各燃料利用率及
び水素成分割合は以下のようになる。 η≒86(%) ηa≒43(%) ηb≒76(%) χa=0.6 χb=0.46 χc=0.17 ここで比較のために燃料流れ方式として全セル並列に流
す通常の場合を考えると全体の燃料利用率η及び排ガス
中の水素成分割合χcの値は変わらないが、燃料電池積
層体の各セルのセル出口水素量が大きく違ってくる。並
列流れとシリアルフローの場合の、各セル出口残水素量
は次のようになる。 並列流れ ;(qh−Ca−Cb)/(Na+Nb)≒1.8 (mol/h/セル) シリアルフロー[上流];(qh−Ca)/Na≒14.8 (mol/h/セル) 〃 [下流];(qh−Ca−Cb)/Nb≒3.6 (mol/h/セル) このようにシリアルフローの下流セルでは並列流れの場
合の約2倍、上流セルでは約8倍という水素量が残存し
ていることが、シリアルフロー方式での大きな特徴であ
る。このようにシリアルフローでは水素の残量が多く、
水素欠乏状態が回避できるので、セルの腐食を防止でき
るのである。
A concrete calculation using the above equation is as follows. Now, suppose that the number of upstream cells Na and the number of downstream cells Nb are both equal to 150 (cells), the generated current value I of the fuel cell stack is 600 (A), and the flow rate of the supplied fuel is 6,500 (mol / h). Now, consider the case where the hydrogen component ratio in the fuel is 60%, that is, χ = 0.6. When the unit of the amount of hydrogen is represented by (mol / h), k is k ≒ 0.0187.
Thus, from Equations (5) and (6), the hydrogen consumption in each stacked body is Ca = Cb ≒ 1,679 (mol / h). The amount of hydrogen qH in the supplied fuel is qH = 6500 × χ
= 3,900 (mol / h), the equation (10),
From (11) and equations (12) to (14), the fuel utilization and the hydrogen component ratio are as follows. η ≒ 86 (%) ηa ≒ 43 (%) ηb ≒ 76 (%) χa = 0.6 χb = 0.46 χc = 0.17 For comparison, a normal fuel flow method is used for all cells in parallel. Considering the case, the values of the overall fuel utilization rate η and the hydrogen component ratio χc in the exhaust gas do not change, but the cell exit hydrogen amount of each cell of the fuel cell stack greatly differs. The residual hydrogen amount at each cell outlet in the case of the parallel flow and the serial flow is as follows. Parallel flow; (qh-Ca-Cb) / (Na + Nb) {1.8 (mol / h / cell) Serial flow [upstream]; (qh-Ca) / Na {14.8 (mol / h / cell)} [Downstream]; (qh-Ca-Cb) /Nb≒3.6 (mol / h / cell) As described above, the downstream cell of the serial flow has about twice as much hydrogen as the parallel flow, and the upstream cell has about 8 times as much hydrogen. The remaining amount is a major feature of the serial flow method. In this way, in the serial flow, the remaining amount of hydrogen is large,
Since the hydrogen deficiency state can be avoided, the corrosion of the cell can be prevented.

【0027】しかしながら、上記例でも分かるようにシ
リアルフロー方式では上流セルの水素成分と下流セルの
水素成分を比べると大きな差がある。上記例の場合、上
流セルと下流セルでの入口ー出口の平均水素成分は、具
体的には次のようになっている。 上流水素成分;χu=(χa+χc)/2≒0.53
(入出口平均値) 下流水素成分;χd=(χc+χb)/2≒0.32
(入出口平均値) このように、上流セルと下流セルでは水素分圧が異なる
ので、もし上流セルと下流セルの動作条件(電流密度,
動作温度など)が同じであれば、上流セルの方が下流セ
ルよりもセル電圧が良くなることは電気化学的に当然の
ことである。そこで、本発明の実施例2では上流セルと
下流セルの電極反応面積を変えてその対策を行ってい
る。具体的には、下流セル26bの電極反応面積Sbを
上流セル26aの電極反応面積Saよりも大きくしてい
る。ここで、燃料電池積層体21を流れる全電流をI、
上流セル26aでの電流密度iaと下流セル26bの電
流密度ibとすると、 I=Sa×ia=Sb×ib ・・・(16) なので、 ia(=I/Sa)>ib(=I/Sb)
However, as can be seen from the above example, in the serial flow method, there is a large difference between the hydrogen component in the upstream cell and the hydrogen component in the downstream cell. In the case of the above example, the average hydrogen component between the inlet and the outlet in the upstream cell and the downstream cell is specifically as follows. Upstream hydrogen component; χu = (χa + χc) /2≒0.53
(Inlet / outlet average value) Downstream hydrogen component; χd = (χc + χb) /2≒0.32
(Inlet / outlet average value) As described above, since the hydrogen partial pressure is different between the upstream cell and the downstream cell, if the operating conditions (current density,
If the operating temperature is the same, the cell voltage of the upstream cell is better than that of the downstream cell, as a matter of course. Therefore, in Embodiment 2 of the present invention, the countermeasures are taken by changing the electrode reaction areas of the upstream cell and the downstream cell. Specifically, the electrode reaction area Sb of the downstream cell 26b is larger than the electrode reaction area Sa of the upstream cell 26a. Here, the total current flowing through the fuel cell stack 21 is I,
Assuming that the current density ia in the upstream cell 26a and the current density ib in the downstream cell 26b are I = Sa × ia = Sb × ib (16), ia (= I / Sa)> ib (= I / Sb )

【0028】一般に、燃料電池の単セルの電流密度とセ
ル電圧は図10のような特性を示す。即ち、電流密度が
高いほどセル電圧は低くなってくる。また、図10に示
したように水素分圧により特性曲線が変化してくる。即
ち、水素分圧が高いほどセル特性は向上する。本発明の
実施例2では、前述の通り上流セル26aは下流26b
に比べて水素分圧は高いが動作電流密度も高くすること
により、図11に示すように上流セルと下流セルが同じ
セル電圧を呈するようなA点及びB点で動作させること
ができる分けである。
In general, the current density and cell voltage of a single cell of a fuel cell show characteristics as shown in FIG. That is, the higher the current density, the lower the cell voltage. Further, as shown in FIG. 10, the characteristic curve changes depending on the hydrogen partial pressure. That is, the higher the hydrogen partial pressure, the better the cell characteristics. In the second embodiment of the present invention, the upstream cell 26a is connected to the downstream 26b as described above.
By increasing the operating current density while increasing the hydrogen partial pressure as compared with, the upstream cell and the downstream cell can be operated at points A and B so that they have the same cell voltage as shown in FIG. is there.

【0029】実施例3.なお、上記実施例2.では、上
流セル26aの電極反応面積Saが下流セル26bの電
極反応面積Sbより小さい場合を説明したが、上流セル
26aの電極反応面積Saが下流セル26bの電極反応
面積Sbよりも大きくしてもよい。上流セルと下流セル
の動作条件が異なる場合(例えば、上流セルは低温動作
で下流セルは高温動作)など、第1積層体と第2積層体
の動作条件によっては、このようにした方が燃料電池全
体の特性の向上または均一化が図れることがある。
Embodiment 3 FIG. Note that, in the second embodiment. In the above, the case where the electrode reaction area Sa of the upstream cell 26a is smaller than the electrode reaction area Sb of the downstream cell 26b has been described, but even if the electrode reaction area Sa of the upstream cell 26a is larger than the electrode reaction area Sb of the downstream cell 26b. Good. When the operating conditions of the upstream cell and the downstream cell are different (for example, the upstream cell operates at a low temperature and the downstream cell operates at a high temperature), depending on the operating conditions of the first stacked body and the second stacked body, such a method is preferable. In some cases, the characteristics of the entire battery can be improved or made uniform.

【0030】実施例4.なお、上記、実施例2.,実施
例3.では、第1積層体と第2積層体の電極反応面積を
変更する方法として、セルのシール部分の面積を変更す
る場合を説明したが、シール面積は同じでもセル外形サ
イズを変更することにより電極反応面積を変更しても同
じ効果が得られることは言うまでもない。
Embodiment 4 FIG. Note that, as described in the second embodiment. Third embodiment. In the above, the case where the area of the sealed portion of the cell is changed as a method of changing the electrode reaction area of the first stacked body and the second stacked body has been described. It goes without saying that the same effect can be obtained even if the reaction area is changed.

【0031】実施例5.また、上記実施例2.〜実施例
4.では、第1積層体21aと第2積層体21bとが燃
料電池積層体21を形成しているような場合を説明した
が、第1積層体と第2積層体で必ずしも1コの燃料電池
を形成している必要はない。図12に示すように、第1
積層体21aと第2積層体21bが別々の燃料電池で、
第1積層体21aと第2積層体21bとで燃料電池群を
形成していても構わない。
Embodiment 5 FIG. In the second embodiment. Example 4 In the above, the case where the first stacked body 21a and the second stacked body 21b form the fuel cell stacked body 21 has been described, but the first stacked body and the second stacked body do not necessarily form one fuel cell. It does not need to be formed. As shown in FIG.
The stacked body 21a and the second stacked body 21b are separate fuel cells,
The first stack 21a and the second stack 21b may form a fuel cell group.

【0032】実施例6.さらに、上記実施例2.〜実施
例5.では、第1積層体21aと第2積層体21bとが
電気的に直列に接続されている場合を説明したが、図1
3に示すように電気的に並列に接続されている場合でも
同様の効果が期待できる。この時、第1積層体と第2積
層体との各々の電圧が等しくなるので、上流セル数と下
流セル数を等しくすれば自ずと上流セルと下流セルの単
セル電圧(換言すればセル特性)は等しくなり、上流セ
ルと下流セルでの動作環境(水素濃度や一酸化炭素濃度
や利用率や動作温度など)の違いにより自動的に上流セ
ルと下流セルでの電流密度が最適値に決まる。逆に言え
ば、面積を変えても上流セルと下流セルでの各々の動作
電流密度と消費水素量の把握が難しくなる。
Embodiment 6 FIG. Further, in the second embodiment. Example 5 In the above, the case where the first stacked body 21a and the second stacked body 21b are electrically connected in series has been described.
A similar effect can be expected even when electrically connected in parallel as shown in FIG. At this time, since the voltages of the first stacked body and the second stacked body become equal, if the number of upstream cells and the number of downstream cells are made equal, the single cell voltage of the upstream cell and the downstream cell (in other words, cell characteristics) The current densities in the upstream cell and the downstream cell are automatically determined to be optimum values due to differences in the operating environment (hydrogen concentration, carbon monoxide concentration, utilization factor, operating temperature, etc.) in the upstream cell and the downstream cell. Conversely, even if the area is changed, it becomes difficult to grasp the operating current densities and the hydrogen consumption in the upstream cell and the downstream cell.

【0033】実施例7.さらに、上記実施例2.〜実施
例6.では、第1積層体21aと第2積層体21bとが
電気的に接続されている場合を説明したが、電気的に接
続されていなくても同様の効果が期待できることは言う
までもない。
Embodiment 7 FIG. Further, in the second embodiment. Example 6 In the above, the case where the first stacked body 21a and the second stacked body 21b are electrically connected has been described. However, it is needless to say that the same effect can be expected without the electrical connection.

【0034】実施例8.さらに、上記実施例2.〜実施
例7.では、第1積層体と第2積層体としか無い場合を
説明したが、第3,第4・・・と複数の積層体が有る場
合でも、同様の効果が期待できることは当業者に関係す
るものであれば容易に類推できるところである。
Embodiment 8 FIG. Further, in the second embodiment. -Example 7. In the above, the case where only the first stacked body and the second stacked body are provided has been described, but it is related to those skilled in the art that the same effect can be expected even when there are a plurality of stacked bodies such as third, fourth, and so on. Anything can be easily analogized.

【0035】実施例9. 図14において、21から26までは実施例2ないし実
施例8と同じものを表す。但し、実施例では第1集電板
24a及び第2集電板24bが積層体21の両端部にそ
れぞれ設けられている。また、第1積層体21aと第2
積層体21bとの間にも第3集電板24cが設けられて
おり、合計燃料電池積層体で3枚の集電板24a、24
b、24cが使用されている。また、本発明では第1積
層体21aに積層されているセルも第2積層体に積層さ
れているセルも同じ電極反応面積Sを有し同じ仕様であ
る場合を示している。29は燃料電池積層体に接続され
た負荷を表しており、29aは第1集電板24aと第3
集電板24cとの間に接続された第1負荷、29bは第
3集電板24cと第2集電板24bとの間に接続された
第2負荷である。ZaとZbはそれぞれ第1負荷29a
と第2負荷29bのインピーダンスを表し、IaとIb
はそれぞれ第1積層体21aと第2積層体21bで発電
した電流、即ち第1負荷29aと第2負荷29bを流れ
る電流を表し、Icは中間の第3集電板24cを流れる
電流を示す。Vaは第1積層体21aの出力電圧を示
し、Vbは第2積層体21bの出力電圧を示す。
Embodiment 9 FIG. In FIG. 14, reference numerals 21 to 26 represent the same components as in the second to eighth embodiments. However, in the embodiment, the first current collector 24a and the second current collector 24b are provided at both ends of the stacked body 21, respectively. In addition, the first laminate 21a and the second
A third current collector 24c is also provided between the stack 21b and the three current collectors 24a, 24 in the total fuel cell stack.
b, 24c are used. Further, the present invention shows a case where the cells stacked on the first stacked body 21a and the cells stacked on the second stacked body have the same electrode reaction area S and the same specifications. 29 denotes a load connected to the fuel cell stack, and 29a denotes a first current collector 24a and a third
The first load 29b connected between the current collector 24c and the second load 29b is connected between the third current collector 24c and the second current collector 24b. Za and Zb are the first loads 29a, respectively.
And the impedance of the second load 29b, Ia and Ib
Represents a current generated by the first laminate 21a and the second laminate 21b, that is, a current flowing through the first load 29a and the second load 29b, and Ic represents a current flowing through the intermediate third current collector 24c. Va indicates the output voltage of the first stacked body 21a, and Vb indicates the output voltage of the second stacked body 21b.

【0036】次に作用、動作について説明する。外部か
ら供給された燃料が、燃料供給ヘッダー22aから第1
積層体21aに入りセル26aにて発電反応をして、中
間ヘッダー22cに排出され、引き続き第2積層体21
bに供給され、セル26bにて発電反応を行い燃料排出
ヘッダー22bを通って排ガスとなって排出される。即
ち、外部から供給された燃料が、燃料供給ヘッダー22
aから燃料排出ヘッダー22bに至る間に、第1積層体
21a中のセル26aと第2積層体21b中のセル26
bにて、2回の発電反応の燃料として利用される機会を
持つところは、実施例2ないし実施例8と同じである。
実施例9が実施例2ないし実施例8の発明と異なるとこ
ろは、第1積層体21aと第2積層体21bとの電極反
応面積Sがいずれも同じであるにもかかわらず、第1積
層体21aと第2積層体21bでの全電流値が異なるこ
とである。その結果、第1積層体21aと第2積層体2
1bにおける電流密度iaとibも異なってくる。 ia = Ia/S ・・・(17) ib = Ib/S ・・・(18)
Next, the operation and operation will be described. The fuel supplied from outside is supplied from the fuel supply header 22a to the first
After entering the laminate 21a, it undergoes a power generation reaction in the cell 26a, and is discharged to the intermediate header 22c.
The fuel gas is supplied to the fuel cell b, undergoes a power generation reaction in the cell 26b, and is discharged as exhaust gas through the fuel discharge header 22b. That is, the fuel supplied from the outside is supplied to the fuel supply header 22.
a from the fuel discharge header 22b to the cell 26a in the first stack 21a and the cell 26a in the second stack 21b.
The point b has the opportunity to be used as fuel for the two power generation reactions, as in the second to eighth embodiments.
Embodiment 9 differs from Embodiments 2 to 8 in that the first stacked body 21a and the second stacked body 21b have the same electrode reaction area S, but the first stacked body is the same. That is, the total current value of the second stacked body 21b is different from that of the second stacked body 21b. As a result, the first laminate 21a and the second laminate 2
The current densities ia and ib in 1b also differ. ia = Ia / S (17) ib = Ib / S (18)

【0037】このときの第1積層体21aと第2積層体
21bの水素消費量は、 Ca = k×Na×Ia ・・・(19) Cb = k×Nb×Ib ・・・(20) のようになるので、外部からの供給水素量をqHとする
と全体の燃料利用率η,上流セルの燃料利用率ηa,下
流セルの燃料利用率ηbは、次のようになる。 η={(Na×Ia+Nb×Ib)×k/qH}×100 (%)(21) ηa=(k×Na×Ia/qH)×100 (%)(22) ηb={k×Nb×Ib/(qH−k×Na×Ia)}×100 (%)(23) これから、 ηa={Na×Ia/(Na×Ia+Nb×Ib)}×η (24) ηb=[100×Nb×Ib/{(100−η)×Na×Ia +100×Nb×Ib}]×η (25) となり、上流セルと下流セルの燃料利用率が、第1積層
体21aと第2積層体21bを流れる電流値でも調整で
きることになる。(第1の発明のように、上流と下流の
セル数だけでは決まらない)。尚、上流セルの水素分圧
が下流セルの水素分圧よりも高いことは、燃料流れ方式
がシリアルフロー方式である限り変わりはない。
At this time, the hydrogen consumption of the first laminate 21a and the second laminate 21b is as follows: Ca = k × Na × Ia (19) Cb = k × Nb × Ib (20) Therefore, assuming that the amount of hydrogen supplied from the outside is qH, the overall fuel utilization η, the fuel utilization ηa of the upstream cell, and the fuel utilization ηb of the downstream cell are as follows. η = {(Na × Ia + Nb × Ib) × k / qH} × 100 (%) (21) ηa = (k × Na × Ia / qH) × 100 (%) (22) ηb = {k × Nb × Ib / (QH−k × Na × Ia)} × 100 (%) (23) From this, ηa = {Na × Ia / (Na × Ia + Nb × Ib)} × η (24) ηb = [100 × Nb × Ib / {(100−η) × Na × Ia + 100 × Nb × Ib}] × η (25), and the fuel utilization of the upstream cell and the downstream cell is determined by the current value flowing through the first stacked body 21a and the second stacked body 21b. But it can be adjusted. (As in the first invention, it is not determined only by the number of cells at the upstream and the downstream). The fact that the hydrogen partial pressure of the upstream cell is higher than the hydrogen partial pressure of the downstream cell does not change as long as the fuel flow system is a serial flow system.

【0038】ところで、図14に示した各部の電圧と電
流と接続された負荷との間に次の関係が成り立つ。 Ic=Ia−Ib (26) Va=Za×Ia (27) Vb=Zb×Ib (28) これから、上流セル26aと下流セル26bの平均単セ
ル電圧vca,vcbは、 vca=Za×ia×S/Na (29) vcb=Zb×ib×S/Nb (30) と表せるので、上流セルと下流セルの特性(単セル電
圧)が第1積層体と第2積層体とに接続された負荷によ
り、それぞれ調整できる。水素分圧が低く、単セルの特
性曲線が上流セルよりも低い下流セルに、上流セルより
も単セル当たりのインピーダンス値(Z×S/N)が若
干大きな負荷を接続してやれば、図15に示すように上
流セルの単セル電圧vcaと下流セルの単セル電圧vc
bとを均一にすることも可能である。
By the way, the following relationship is established between the voltage and the current of each part shown in FIG. 14, and the connected load. Ic = Ia−Ib (26) Va = Za × Ia (27) Vb = Zb × Ib (28) From this, the average single cell voltages vca and vcb of the upstream cell 26a and the downstream cell 26b are given by: vca = Za × ia × S / Na (29) vcb = Zb × ib × S / Nb (30), so that the characteristics (single cell voltage) of the upstream cell and the downstream cell depend on the load connected to the first stacked body and the second stacked body. , Each can be adjusted. If a load having a slightly higher impedance value per unit cell (Z × S / N) than the upstream cell is connected to a downstream cell having a low hydrogen partial pressure and a characteristic curve of the single cell lower than that of the upstream cell, FIG. As shown, the single cell voltage vca of the upstream cell and the single cell voltage vc of the downstream cell
b can be made uniform.

【0039】以上のように、実施例9によれば第1積層
体と第2積層体との各燃料利用率およびセル特性を、燃
料電池の外部に接続した負荷により調整することができ
るようになり、シリアルフローの特徴であるセルの腐食
防止効果を保つと同時にセル特性の最適化を、燃料電池
組立完了の後からでも燃料電池運転時に調整することが
可能になる。
As described above, according to the ninth embodiment, the fuel utilization and the cell characteristics of the first stack and the second stack can be adjusted by the load connected to the outside of the fuel cell. Thus, it is possible to maintain the cell corrosion prevention effect, which is a feature of the serial flow, and at the same time adjust the cell characteristics during fuel cell operation even after fuel cell assembly is completed.

【0040】実施例10.なお、上記、実施例9では、
第1積層体と第2積層体との発電反応の全電流値を変更
することにより上流セルと下流セルのセル特性(単セル
電圧)を均一化する場合を説明したが、プラントでの要
求運転パターンや外部から供給される燃料ガス条件によ
っては、セル特性の均一化の為ではなく燃料電池全体の
高出力化やセル腐食防止のために、実施例9とは逆方向
に全電流値を変更させることも可能である。
Embodiment 10 FIG. In the ninth embodiment,
The case where the cell characteristics (single cell voltage) of the upstream cell and the downstream cell are made uniform by changing the total current value of the power generation reaction between the first laminate and the second laminate has been described. Depending on the pattern and the condition of the fuel gas supplied from the outside, the total current value is changed in the opposite direction to that of the ninth embodiment, not to make the cell characteristics uniform, but to increase the output of the entire fuel cell and prevent cell corrosion. It is also possible to make it.

【0041】実施例11.また、上記実施例9.,実施
例10.では、第1積層体21aと第2積層体21bと
が燃料電池説明21を形成しているような場合を説明し
たが、第1積層体と第2積層体とで必ずしも1コの燃料
電池を形成している必要はない。図16に示すように、
第1積層体21aと第2積層体21bとが別々の燃料電
池で、第1積層体21aと第2積層体21bで燃料電池
群を形成していても構わない。
Embodiment 11 FIG. Embodiment 9 above. Tenth embodiment. In the above, the case where the first stacked body 21a and the second stacked body 21b form the fuel cell description 21 has been described. However, the first stacked body and the second stacked body do not necessarily constitute one fuel cell. It does not need to be formed. As shown in FIG.
The first stack 21a and the second stack 21b may be separate fuel cells, and the first stack 21a and the second stack 21b may form a fuel cell group.

【0042】実施例12.また、上記実施例9〜11で
は、第1積層体と第2積層体との発電反応の全電流値を
変更する方法として、個々に接続されている負荷を変更
する方法を説明したが、負荷の接続や調整方法の違い等
のほか各積層体の発電反応の全電流値を変更する方法で
あればどのような方法であっても、上記実施例と同様の
効果が期待される。
Embodiment 12 FIG. Further, in the above Examples 9 to 11, the method of changing the individually connected loads was described as a method of changing the total current value of the power generation reaction between the first laminate and the second laminate. The same effects as in the above-described embodiment can be expected by any method that changes the total current value of the power generation reaction of each stacked body in addition to the difference in connection and adjustment method.

【0043】実施例13.さらに、上記実施例9.〜実
施例12.では、第1積層体と第2積層体しか無い場合
を説明したが、第3,第4・・・と複数の積層体が有る
場合でも、同様の効果が期待できることは当業者に関係
するものであれば容易に類推できるところである。
Embodiment 13 FIG. Further, in the ninth embodiment. Example 12 In the above, the case where there is only the first laminate and the second laminate has been described, but it is related to those skilled in the art that the same effect can be expected even when there are a plurality of laminates such as the third, fourth,. If so, it can be easily analogized.

【0044】実施例14.図17に示すように、実施例
2〜8と実施例9〜13とを組み合わせて使用しても同
様な効果が期待されることは言うまでもない。
Embodiment 14 FIG. As shown in FIG. 17, it goes without saying that similar effects can be expected even when the embodiments 2 to 8 and the embodiments 9 to 13 are used in combination.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
1に係る燃料電池によれば、積層体を、燃料ガスを供給
する第1積層体とその排出ガスを供給する第2積層体に
区分し、第1積層体の単セルの数を第2積層体の単セル
の数よりも少なくしたことにより、燃料利用率を高くし
ても安定に動作させることができ、コストの上昇を防ぐ
ことのできる効果がある。
As described above, according to the fuel cell of the first aspect of the present invention, the stack is divided into the first stack for supplying the fuel gas and the second stack for supplying the exhaust gas. By dividing and making the number of single cells of the first stacked body smaller than the number of single cells of the second stacked body, it is possible to operate stably even if the fuel utilization rate is increased, thereby preventing an increase in cost. There is an effect that can be.

【0046】この発明の請求項2に係る燃料電池によれ
ば、第1積層体の単セルの電極反応面積と第2積層体の
単セルの電極反応面積を異なるようにしたことにより、
第1積層体と第2積層体の電流密度を異なるようにする
ことができ、シリアルフローの特徴であるセルの腐食防
止効果を保ったまま、シリアルフロー下流でのセル特性
を向上させ、燃料電池プラント全体の発電効率を上昇さ
せることができるという効果がある。
According to the fuel cell of the second aspect of the present invention, the electrode reaction area of the single cell of the first stacked body and the electrode reaction area of the second stacked body are
By making the electrode reaction area of a single cell different,
The current density of the first laminate and that of the second laminate can be made different, and the cell characteristics downstream of the serial flow can be improved while maintaining the cell corrosion prevention effect which is a characteristic of the serial flow. There is an effect that the power generation efficiency of the entire plant can be increased.

【0047】この発明の請求項3に係る燃料電池によれ
ば、第1積層体の発電反応の全電流値と第2積層体の発
電反応の全電流値を異なるようにしたことにより、シリ
アルフローの特徴であるセルの腐食防止効果を保ったま
ま、シリアルフロー上・下流でのセル特性を調整でき、
燃料電池プラント全体の発電効率を上昇させるなど燃料
電池の最適化が可能になるという効果がある。また、こ
のような最適化のための調整を、燃料電池組立完了後に
燃料電池プラントの発電運転を実施した後からでも実施
することが可能であり、このことは発電プラントでは少
しでも発電効率を上昇させて、少しでも経済的な運転を
心掛けようとしているプラントユーザーにとっては非常
に大きな魅力である。
According to the fuel cell of the third aspect of the present invention, the total current value of the power generation reaction of the first stacked body is made different from the total current value of the power generation reaction of the second stacked body. Cell characteristics can be adjusted upstream and downstream of the serial flow while maintaining the cell corrosion prevention effect, a feature of
There is an effect that the fuel cell can be optimized, for example, by increasing the power generation efficiency of the entire fuel cell plant. In addition, such adjustments for optimization can be performed even after the fuel cell plant has completed power generation operation after the completion of fuel cell assembly. This is a huge attraction for plant users who are trying to make operation a little more economical.

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

【図1】実施例1のリン酸型燃料電池の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a phosphoric acid type fuel cell of Example 1.

【図2】実施例1に係る燃料ガス供給方法を適用した場
合の上流と下流とのセル比αに冷却板近傍のセル電圧
(V)を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a cell ratio α between an upstream side and a downstream side and a cell voltage (V) near a cooling plate when the fuel gas supply method according to the first embodiment is applied.

【図3】名目燃料利用率(UF ;%)に対する実質燃料
利用率(UFu,UFD;%)を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a real fuel utilization rate (U Fu , U FD ;%) with respect to a nominal fuel utilization rate (U F ;%).

【図4】下流セルの実質燃料利用率UFDが90%のとき
の名目燃料利用率UF とαとの関係を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the nominal fuel utilization factor U F and α when the real fuel utilization factor U FD of the downstream cell is 90%.

【図5】名目燃料利用率(UF ;%)と水素濃度(PD
(H2)及びP(H2 );%)との関係を示すグラフであ
る。
[5] the nominal fuel utilization rate (U F;%) and the hydrogen concentration (P D
(H 2) and P (H 2); is a graph showing the relationship between%).

【図6】名目燃料利用率(UF ;%)と一酸化炭素濃度
(PD(CO)及びP(CO);%)との関係を示すグ
ラフである。
It is a graph showing the relationship between [6] nominal fuel utilization rate (U F;;%) carbon monoxide concentration (% P D (CO) and P (CO)).

【図7】水素濃度(PD(H2);%)と一酸化炭素濃度
(PD(CO);%)に対するαの関係を示すグラフで
ある。
[7] Hydrogen Concentration (P D (H 2); %) carbon monoxide concentration (P D (CO);% ) is a graph showing the relationship between α against.

【図8】実施例2の燃料電池の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a fuel cell according to a second embodiment.

【図9】実施例2の上流セルと下流セルとの斜視図であ
る。
FIG. 9 is a perspective view of an upstream cell and a downstream cell according to the second embodiment.

【図10】燃料電池の一般的な単セル電流密度ー電圧を
表す特性曲線である。
FIG. 10 is a characteristic curve showing a general single cell current density-voltage of a fuel cell.

【図11】実施例2の上流セルと下流セルの特性曲線で
ある。
FIG. 11 is a characteristic curve of an upstream cell and a downstream cell of Example 2.

【図12】実施例5の燃料電池の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a fuel cell according to a fifth embodiment.

【図13】実施例6の燃料電池の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of a fuel cell according to a sixth embodiment.

【図14】実施例9の燃料電池の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of a fuel cell according to a ninth embodiment.

【図15】実施例9の上流セルと下流セルの特性曲線で
ある。
FIG. 15 is a characteristic curve of the upstream cell and the downstream cell of the ninth embodiment.

【図16】実施例11の燃料電池の断面図である。FIG. 16 is a sectional view of a fuel cell according to an eleventh embodiment.

【図17】実施例14の燃料電池の断面図である。FIG. 17 is a sectional view of a fuel cell according to Example 14.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単セル 2 燃料電池 3 電解質マトリックス 4 酸化剤電極 5 冷却板 6 ガス分離板 7 第1積層体 8 第2積層体 21 燃料電池積層体 21a 第1積層体 21b 第2積層体 22a 燃料供給ヘッダー 22b 燃料排出ヘッダー 22c 中間ヘッダー 23 空気側ヘッダー 24 集電板 25 絶縁板 26a 上流セル 26b 下流セル 27a 上流セル電極反応部分 27b 下流セル電極反応部分 28a 上流セルシール部分 28b 下流セルシール部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single cell 2 Fuel cell 3 Electrolyte matrix 4 Oxidizer electrode 5 Cooling plate 6 Gas separation plate 7 1st laminated body 8 2nd laminated body 21 Fuel cell laminated body 21a 1st laminated body 21b 2nd laminated body 22a Fuel supply header 22b Fuel discharge header 22c Intermediate header 23 Air side header 24 Current collector 25 Insulating plate 26a Upstream cell 26b Downstream cell 27a Upstream cell electrode reaction part 27b Downstream cell electrode reaction part 28a Upstream cell seal part 28b Downstream cell seal part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村橋 俊明 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−49382(JP,A) 実開 昭62−62765(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 8/00 - 8/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Toshiaki Murahashi 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (56) References JP-A-61-49382 (JP, A) 62-62765 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01M 8/00-8/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃料電極、電解質マトリックス、及び酸
化剤電極を有する単セル、ガス分離板、並びに冷却板で
構成される燃料電池単体を複数個積層して積層体を構成
する燃料電池において、前記積層体を、燃料ガスが供給
される第1積層体とその排出ガスが供給される第2積層
体とに区分し、第1積層体の単セルの数を第2積層体の
単セルの数よりも少なくしたことを特徴とする燃料電
池。
1. A fuel cell comprising a fuel cell, an electrolyte matrix, and a single cell having an oxidant electrode, a gas separator, and a plurality of fuel cells each composed of a cooling plate which are stacked to form a laminate. The stack is divided into a first stack to which fuel gas is supplied and a second stack to which exhaust gas is supplied, and the number of single cells of the first stack is reduced by the number of single cells of the second stack. A fuel cell characterized in that the fuel cell is less than the fuel cell.
【請求項2】 燃料電極、電解質マトリックス、及び酸
化剤電極を有する単セル、ガス分離板、並びに冷却板で
構成される燃料電池単体を複数個積層して積層体を構成
する燃料電池において、前記積層体を、燃料ガスが供給
される第1積層体と、この第1積層体と電気的に直列に
接続されその排出ガスが供給される第2積層体とに区分
し、また第1積層体と第2積層体とのそれぞれの前記単
セルの電極反応面積を異なるようにしたことを特徴とす
る燃料電池。
2. A fuel cell comprising a single cell having a fuel electrode, an electrolyte matrix, and an oxidant electrode, a gas separator, and a plurality of fuel cells each composed of a cooling plate, which are stacked to form a laminate. The stack is connected to a first stack to which fuel gas is supplied , and electrically connected in series with the first stack.
Connected the exhaust gas is divided into a second stack supplied, also each of the single-between the first laminate and the second laminate
A fuel cell characterized in that cells have different electrode reaction areas.
【請求項3】 燃料電極、電解質マトリックス、及び酸
化剤電極を有する単セル、ガス分離板、並びに冷却板で
構成される燃料電池単体を複数個積層して積層体を構成
する燃料電池において、前記積層体を、燃料ガスが供給
される第1積層体とその排出ガスが供給される第2積層
体とに区分し、また前記積層体の両端部にそれぞれ第1
集電板及び第2集電板を設けるとともに前記第1積層体
と前記第2積層体との間に第3集電板を設け、かつ前記
第1集電板と前記第3集電板との間、及び前記第3集電
板と前記第2集電板との間にそれぞれ挿入された負荷に
より、前記第1積層体と前記第2積層体との発電反応の
全電流値を異なるようにしたことを特徴とする燃料電
池。
3. A fuel cell comprising a fuel cell, an electrolyte matrix, and a single cell having an oxidant electrode, a gas separator, and a plurality of fuel cells each composed of a cooling plate which are stacked to form a laminate. The stack is divided into a first stack to which fuel gas is supplied and a second stack to which exhaust gas is supplied, and a first stack at both ends of the stack.
A current collector and a second current collector are provided, a third current collector is provided between the first laminate and the second laminate, and the first current collector and the third current collector are provided. The total current value of the power generation reaction between the first stacked body and the second stacked body differs depending on the loads inserted between the first current collector and the second current collector, and between the third current collector and the second current collector. A fuel cell, characterized in that:
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