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公開番号2025009692
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023191701
出願日2023-11-09
発明の名称電気化学セルの燃料供給制御装置
出願人現代自動車株式会社,HYUNDAI MOTOR COMPANY,起亞株式会社,KIA CORPORATION,エイチ-キューブ、ソリューションズ,H-Cube Solutions
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C25B 13/02 20060101AFI20250109BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】電気化学セルに供給される燃料を均一に分散させて供給することができる電気化学セルの燃料供給制御装置を提供する。
【解決手段】燃料供給制御装置100は、電気化学セルの一側に配置され、燃料入口112、燃料出口113、及び上記燃料入口と上記燃料出口との間に配列された複数の燃料チャネル111を備えた分離板と、上記分離板と上記電気化学セルとの間に積層され、上記燃料チャネルの長さ方向に沿って配列された複数のスリット121を備えた燃料供給制御板120と、を含み、上記燃料チャネルのチャネル幅は上記燃料チャネルの長さ方向に沿って変化することができる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電気化学セルの一側に配置され、燃料入口、燃料出口、及び前記燃料入口と前記燃料出口との間に配列された複数の燃料チャネルを備えた分離板と、
前記分離板と前記電気化学セルとの間に積層され、前記燃料チャネルの長さ方向に沿って配列された複数のスリットを備えた燃料供給制御板と、
を含み、
前記燃料チャネルのチャネル幅は、前記燃料チャネルの長さ方向に沿って変化する、電気化学セルの燃料供給制御装置。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
各燃料チャネルにおいて区分された複数の区間のうち少なくとも二つ以上は、互いに異なるチャネル幅を有し、前記チャネル幅は段階的に変化する、請求項１に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記チャネル幅は、前記燃料入口から前記燃料出口に向かうほど段階的に増加する、請求項２に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
【請求項４】
隣接した燃料チャネルの間にリブが配置され、
前記リブのリブ幅は、前記燃料チャネルの長さ方向に沿って段階的に変化する、請求項２に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
【請求項５】
前記リブ幅は、前記燃料入口から前記燃料出口に向かうほど段階的に減少する、請求項４に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
【請求項６】
各区間において、前記チャネル幅は式１により決定され、
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18
170
ここで、ｗｃｉは第ｉ区間での前記チャネル幅、Ｌは前記燃料入口の長さ、ｎは前記リブの個数、ｗｒｉは第ｉ区間での前記リブ幅である、請求項４に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
【請求項７】
各燃料チャネルにおいて区分された複数の区間のうち少なくとも二つ以上は、互いに異なるチャネル幅を有し、前記チャネル幅は漸進的に変化する、請求項１に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
【請求項８】
前記チャネル幅は、前記燃料入口から前記燃料出口に向かうほど漸進的に増加する、請求項７に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
【請求項９】
隣接した燃料チャネルの間にリブが配置され、
前記リブのリブ幅は、前記燃料チャネルの長さ方向に沿って漸進的に変化する、請求項７に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
【請求項１０】
前記リブ幅は、前記燃料入口から前記燃料出口に向かうほど漸進的に減少する、請求項９に記載の電気化学セルの燃料供給制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルに供給される燃料を均一に分散させて供給可能にした電気化学セルの燃料供給制御装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
固体酸化物セル（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＣｅｌｌ）を用いた水電解システムは、電気化学的反応（ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＲｅａｃｔｉｏｎ）により水を水素と酸素に分離する装置であって、高い効率、生成された水素の高い純度、高い爆発安定性などの利点により、清浄水素を確保できる次世代手段として脚光を浴びている。
【０００３】
さらに、水電解システムに電気化学的反応のために供給される電源を、環境にやさしい新再生エネルギー（太陽エネルギー、風力エネルギーなど）で代替すると、環境汚染なしで水素を生産することができるだけでなく、余剰電力を活用して水素を生産することができるため、新再生エネルギーの活用性を極大化することができる。
【０００４】
一般に、固体酸化物セルを用いた水電解システムは、要求される水素生産量を満たすために、複数の単位セル（ＵｎｉｔＣｅｌｌ）を積層して組み立てた水電解用スタック（Ｓｔａｃｋ）を使用する。水電解用スタックの単位セル（以下、「電気化学セル」という）は、酸素イオンを移動させることができる電解質膜と、電解質膜の両面にそれぞれ焼結される燃料極（ＦｕｅｌＥｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び空気極（ＡｉｒＥｌｅｃｔｒｏｄｅ）を備える。
【０００５】
電気化学セルの電気化学的反応は、燃料極及び空気極の反応界面で発生するが、燃料極に供給された燃料（すなわち、水蒸気）は外部回路及び電源供給装置を介して電子の供給を受ける。燃料である水蒸気は酸素イオンと水素に電気分解されて水素を生産する。酸素イオンは電解質膜を介して空気極に移動して酸素として排出される。
【０００６】
電気化学セルの両側には、それぞれ分離板が積層されることができ、一側の分離板に形成された燃料チャネルを介して電気化学セルに燃料が供給されることができる。しかし、従来の電気化学セルは、燃料チャネルの上流での反応性が燃料チャネルの下流での反応性より高いため、ほとんどの電気化学的反応が燃料チャネルの入口付近に集中し、それによって電気化学セルの安定性が低下して電気化学セルの劣化を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
韓国公開特許公報第１０－２０２３－００４５４６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、電気化学セルに供給される燃料を均一に分散させて供給することができる電気化学セルの燃料供給制御装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態による電気化学セルの燃料供給制御装置は、電気化学セルの一側に配置され、燃料入口、燃料出口、及び上記燃料入口と上記燃料出口との間に配列された複数の燃料チャネルを備えた分離板と、上記分離板と上記電気化学セルとの間に積層され、上記燃料チャネルの長さ方向に沿って配列された複数のスリットを備えた燃料供給制御板と、を含み、上記燃料チャネルのチャネル幅は上記燃料チャネルの長さ方向に沿って変化することができる。
【００１０】
各燃料チャネルにおいて区分された複数の区間のうち少なくとも二つ以上は、互いに異なるチャネル幅を有し、上記チャネル幅は段階的に変化することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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