CN112797737A - 燃料单电池的干燥方法和燃料单电池的干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及燃料单电池的干燥方法和燃料单电池的干燥装置，燃料单电池的干燥方法具备：以预先决定好的角度保持在表面露出隔板的燃料单电池；和相对于被以上述预先决定好的角度保持的上述燃料单电池的上述隔板的表面在5°以上85°以下的范围内吹送空气。

Description

燃料单电池的干燥方法和燃料单电池的干燥装置
技术领域
本公开涉及燃料单电池的干燥方法和燃料单电池的干燥装置。
背景技术
在日本特开2016-85869中公开有向燃料电池组供给燃料气体、氧化剂气体、冷却水来进行燃料单电池的发电检查、和使用在检查中合格的燃料单电池来制造燃料电池组。对于完成了发电检查的燃料单电池而言，冷却水附着于表面即隔离件表面。在将燃料单电池作为修补部件出厂、销售的情况下，优选将隔离件表面的水干燥。在日本特开2019-66139中公开有将工件加热来使其干燥的技术。
然而，可以认为在将燃料单电池加热来使其干燥的情况下，处于隔离件之间的电解质膜因加热而受到影响。另外，根据干燥方法，有时也颇为耗时。因此，期望不对燃料单电池的发电产生影响就使燃料单电池的水适当干燥的方法。
发明内容
本公开的第1形态涉及燃料单电池的干燥方法。上述燃料单电池的干燥方法具备：以预先决定好的角度保持在表面露出隔板的燃料单电池；和相对于被以上述预先决定好的角度保持的上述燃料单电池的上述隔板的表面在5°以上85°以下的范围内吹送空气。根据上述第1形态，通过用空气吹跑附着于燃料单电池的水，从而不对电解质膜产生影响就能够使附着于燃料单电池的水适当地干燥。
也可以构成为：在上述第1形态的基础上，上述预先决定好的角度是上述隔板的表面与水平方向形成的角度为0°以外的角度的角度，上述燃料单电池以如下方式倾斜，即：向上述燃料单电池吹送空气的空气吹送部所处的上述燃料单电池的部位高于上述燃料单电池的其他部位。根据上述第1形态，在吹跑附着于燃料单电池的水时，能够利用重力。
也可以构成为：在上述形态的基础上，上述预先决定好的角度是上述隔板的表面与水平方向形成的角度为5°以上45°以下的角度的角度。根据上述结构，若隔板的表面与水平方向形成的角度为5°以上，则在吹跑附着于燃料单电池的水时，容易利用重力。若是45°以下，则不是通过夹住来保持燃料单电池，而能够通过载置来保持。
也可以构成为：在上述形态的基础上，朝向上述燃料单电池吹送空气的角度是相对于上述预先决定好的角度在5°以上45°以下的范围的角度。根据上述结构，若朝向燃料单电池吹送空气的角度是5°以上45°以下的范围，则能够更容易地吹跑水。
也可以构成为：在上述第1形态的基础上，朝向上述燃料单电池吹送空气的角度是相对于上述预先决定好的角度10°以上30°以下的范围的角度。根据上述结构，若朝向燃料单电池吹送空气的角度是10°以上30°以下的范围，则能更容易地吹跑水。
也可以构成为：在上述第1形态的基础上，存在上述燃料电池在上述隔板的接触空气的面具有存在凹凸的冷却水流路的情况，在上述情况下，沿着上述冷却水流路向上述燃料单电池的上述隔板吹送空气。根据上述结构，能够沿着冷却水流路吹跑附着于燃料单电池的水。
本公开的第2形态涉及燃料单电池的干燥装置。上述燃料单电池的干燥装置具备：保持装置，构成为以预先决定好的角度保持在表面露出隔板的燃料单电池；和空气吹送部，构成为相对于被以上述预先决定好的角度保持的燃料单电池的上述隔板的表面在5°以上85°以下的范围内吹送空气。
也可以构成为，在上述形态的基础上，上述保持装置构成为：以上述隔板的表面与水平方向形成的角度为0°以外的角度的角度，并且以向上述燃料单电池吹送空气的空气吹送部所处的上述燃料单电池的部位高于上述燃料单电池的其他部位的方式倾斜地保持上述燃料单电池。
也可以构成为，在上述形态的基础上，上述保持装置构成为：以上述隔板的表面与水平方向形成的角度为5°以上45°以下的角度的角度保持上述燃料单电池。
也可以构成为，在上述形态的基础上，上述空气吹送部构成为：相对于上述预先决定好的角度在5°以上45°以下的范围内朝向上述燃料单电池吹送空气。
也可以构成为，在上述形态的基础上，上述空气吹送部构成为：相对于上述预先决定好的角度在10°以上30°以下的范围内朝向上述燃料单电池吹送空气。
也可以构成为：在上述形态的基础上，上述隔板在空气接触的面具有存在凹凸的冷却水流路。也可以构成为，上述保持装置构成为：以沿着上述冷却水流路向上述燃料单电池吹送空气的方式保持上述燃料单电池。
附图说明
以下参考附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，其中，
图1是第1实施方式中的燃料单电池的干燥装置的俯视图。
图2是第1实施方式中的燃料单电池的干燥装置的侧视图。
图3是第2实施方式中的燃料单电池的干燥装置的侧视图。
图4是第3实施方式中的燃料单电池的干燥装置的俯视图。
具体实施方式
第1实施方式
图1是第1实施方式中的燃料单电池100的干燥装置20的俯视图。图2是第1实施方式中的燃料单电池100的干燥装置20的侧视图。干燥装置20具备空气吹送装置200、和燃料单电池保持装置300(以下称为“保持装置300”)。通过将燃料单电池100载置于保持装置300上而保持于保持装置300。
如图2所示，燃料单电池具备电解质膜110、树脂框架120、以及两张隔板130、140。电解质膜110由示出质子传导性的离子交换树脂膜、例如具有磺酸基(-SO3H)作为离子交换基的氟树脂系的离子交换树脂膜构成。在电解质膜110的两面涂覆有催化剂层111、112。催化剂层111、112分别具有担载了催化剂(例如白金)的碳、和例如具有磺酸基的离聚物。在催化剂层111、112上分别配置有气体扩散层113、114。气体扩散层113、114由碳纸、碳无纺布形成。也将电解质膜110、催化剂层111、112以及气体扩散层113、114一并称为膜电极气体扩散层接合体MEGA。树脂框架120从外缘支承电解质膜110。
隔板130、140配置为夹着膜电极气体扩散层接合体MEGA和树脂框架120。隔板130具备6个开口131～136。隔板140、树脂框架120也相同，具备6个开口。其中，在图2中，在隔板130、隔板140、树脂框架120中，分别仅图示了两个开口131、132、141、142、121、122。开口131、121、141连通而形成燃料气体供给歧管。其他开口也在隔板130、树脂框架120、隔板140的重叠方向上连通，形成燃料气体排出歧管、氧化剂气体供给歧管、氧化剂气体排出歧管、冷却水供给歧管、冷却水排出歧管。
燃料单电池100依次层叠为隔板130、与另一燃料单电池100的隔板140重叠，由此形成燃料电池组。在燃料电池组的发电检查时，冷却水在各燃料单电池100的隔板130、和与该燃料单电池100邻接的燃料单电池100的隔板140形成的冷却水流路中流动。因此，在发电检查后，若将燃料电池组分解并取出燃料单电池100，则在燃料单电池100的表面、即隔板130、140的与膜电极气体扩散层接合体MEGA相反的一侧的露出的面附着有水400。此外，也可以在燃料单电池100的冷却中使用水400以外的制冷剂、例如燃料电池用的冷却剂。在该情况下，在隔板130、140的与膜电极气体扩散层接合体MEGA相反的一侧的面附着有该制冷剂。
保持装置300具备基台310、和载置部320、330、340、350。基台310具有大致平板形状，在基台310上设置有载置部320、330、340、350。载置部320、330、340、350具有柱形状，并且是相同的高度。载置部320、330、340、350分别在顶部具备凹部321、331、341、351。保持装置300通过在载置部320、330、340、350的凹部321、331、341、351载置燃料单电池100，从而相对于水平方向以预先决定好的角度保持燃料单电池100。在图1、图2所示的例子中，从基台310到凹部321、331、341、351的高度是相同的高度。因此，预先决定好的角度为0°，燃料单电池100的接触空气的面不相对于水平方向倾斜。
空气吹送装置200具备空气罐210、主截止阀220、空气供给管230、空气过滤器240、流量调整阀250、空气吹送部260、以及喷嘴270。空气罐210是储藏向燃料单电池100吹送的空气的罐。作为空气，也可以使用氮气。另外，也可以代替空气罐210而使用压缩泵。在使用压缩泵的情况下，不需要主截止阀220。主截止阀220是进行空气罐210的开闭的阀。空气供给管230将主截止阀220与空气吹送部260之间连结。在空气供给管230上设置有空气过滤器240和流量调整阀250。空气过滤器240除去空气中的尘埃。能够省略空气过滤器240。流量调整阀250调整空气的流量。空气吹送部260具有多个喷嘴270，从多个喷嘴270将空气朝向燃料单电池100吹送。多个喷嘴270在与空气的吹送方向垂直的方向上排列。将燃料单电池100中的吹送空气的对象称为“空气吹送对象280”。空气吹送对象280具有与空气的吹送方向垂直的带形状。喷嘴270的内径例如是2～3mm，并以10mm间隔来设置。此外，也可以是不具备喷嘴270，而在空气吹送部260以10mm间隔设置内径2～3mm的孔，从孔朝向燃料单电池100吹送空气的结构。
对于从喷嘴270排出的空气与燃料单电池100接触时的空气的吹送方向、与燃料单电池100的表面形成的角度θ1，下限侧为5°以上。另外上限侧为85°以下。角度θ1为5°以上85°以下，因此空气斜着与燃料单电池100的表面接触，空气不会从开口121、123进入于燃料单电池100的内部。因此，能够抑制使电解质膜110等干燥。另外，水400向下风侧的一个方向吹跑，因此难以飞散。因此，优选角度θ1为5°以上，更优选为10°以上。另外，优选角度θ1为85°以下，更优选为45°以下，进一步优选为30°以下。
优选从喷嘴270排出的空气与燃料单电池100接触时的风速v1为5m/s以上，更优选为10m/s以上。另外，优选空气与燃料单电池100接触时的风速v1为30m/s以下，更优选为20m/s以下。若风速v1在该范围内，则被吹跑的水400不会在大范围内飞散，能够容易地吹跑水400。此外，风速v1也可以不进入至5m/s以上30m/s以下的范围内。
优选从喷嘴270排出的空气与燃料单电池100接触为止的距离L1为0.1m以上，更优选0.15m以上。另外，优选距离L1为0.3m以下，更优选0.25m以下。若将距离L1设为0.1m以上，则空气在宽度方向上适当地扩展，从而用少数的喷嘴270即可。此外，距离L1也可以不在0.1m以上0.3m以下的范围。
在第1实施方式中，在空气的吹送方向上，不改变空气吹送部260、喷嘴270与燃料单电池100的距离，并以速度v2使空气吹送部260、喷嘴270移动。由此，能够在空气的吹送方向上依次吹跑水400。优选速度v2为0.01m/s以上，更优选0.015m/s以上，另外，优选速度v2为0.03m/s以下，更优选0.02m/s以下。若速度v2是0.01m/s以上0.03m/s以下，则能够以短时间并且1次移动吹跑所有的水400。此外，速度v2也可以不在0.01m/s以上0.03m/s以下的范围。
对于燃料单电池100而言，在隔板140表面也附着有水400。将燃料单电池100的上下颠倒而载置于保持装置300，从而能够与吹跑隔板130表面的水400相同地吹跑隔板140表面的水400。
以上，根据第1实施方式，具备：保持装置300，相对于水平方向以作为预先决定好的角度的0°来保持燃料单电池100；和空气吹送部260，相对于预先决定好的角度在5°以上85°以下的范围内朝向燃料单电池100吹送空气，因此空气不与电解质膜110接触就能够吹跑附着于燃料单电池100的水400。因此，能够避免空气对电解质膜产生影响地使燃料单电池100适当地干燥。另外，不对燃料单电池100进行加热等，因此电解质膜110不受到热的影响。
若朝向燃料单电池100吹送空气的角度θ1相对于预先决定好的角度在5°以上45°以下的范围内，则能够更容易地吹跑水400。若角度θ1在10°以上30°以下的范围内，则能够进一步容易地吹跑水400。
第2实施方式
图3是第2实施方式中的燃料单电池的干燥装置22的侧视图。以下，对与第1实施方式的干燥装置20不同的点进行说明。第2实施方式中的燃料单电池的干燥装置22在保持装置302中的载置部322、332、342、352的高度与第1实施方式的保持装置300中的载置部320、330、340、350的高度不同的点上不同。即，第1实施方式的保持装置300中的载置部320、330、340、350的高度相同。与此相对地，在第2实施方式的保持装置302中，载置部322、342是相同的高度，载置部332、352是相同的高度，但载置部322、342高于载置部332、352。因此，载置于保持装置302的燃料单电池100以载置部322、342侧高于载置部332、352的方式倾斜。因此，隔板的表面与水平方向形成的角度θ2为0°以外的角度。此外，在图3中，载置部342、352隐藏于载置部322、332，因此没有图示。角度θ2优选成为5°以上45°以下的角度的角度。若角度θ2在该角度的范围内，则在吹跑水400时能够利用重力，并通过将燃料单电池100载置于载置部322、332、342、352上，从而能够容易地保持。
另外，空气吹送部260配置于燃料单电池100较高的一侧、即燃料单电池100的载置部322、342侧，并朝向载置部332、352吹送空气。即，燃料单电池100倾斜为向燃料单电池100吹送空气的空气吹送部260存在的燃料单电池100的部位高于燃料单电池100的其他部位。
在干燥装置22中，角度θ2以外的参数与干燥装置20相同。例如，在干燥装置22中，空气吹送部260和喷嘴270朝向燃料单电池100吹送空气的角度θ1、与干燥装置20中的空气吹送部260和喷嘴270朝向燃料单电池100吹送空气的角度θ1相同。对于从喷嘴270排出的空气与燃料单电池100接触时的风速v1、从喷嘴270排出的空气与燃料单电池100接触为止的距离L1、空气吹送部260与喷嘴270的移动的速度v2，也相同。
以上，根据第2实施方式，在第1实施方式的效果的基础上，朝向燃料单电池100的下方吹送空气，因此在吹跑附着于燃料单电池100的水400时能够利用重力。
第3实施方式
图4是第3实施方式中的燃料单电池的干燥装置20的俯视图。第3实施方式与第1实施方式的不同点是载置于保持装置300的燃料单电池101。燃料单电池101为了使冷却水向隔板130的表面流动，具备向与电解质膜110相反的一侧突出的凸部137。隔板130在表面具有存在凹凸的冷却水流路138。对于隔板140也相同。
在第3实施方式中，将燃料单电池101载置于保持装置300，使得将从空气吹送部260和喷嘴270排出的空气沿着冷却水流路138向燃料单电池101吹送。若这样将燃料单电池101载置于保持装置300，则在第1实施方式的效果的基础上，能够沿着冷却水流路138吹跑附着于燃料单电池101的水400。
此外，在第3实施方式中，优选凸部137的间距Pm与喷嘴270的间距Pn相等。这样，容易将附着于冷却水流路138的凹部的水400吹跑。
在第3实施方式中，也可以与第2实施方式相同地将燃料单电池101倾斜地载置于保持装置302。这样，在吹跑附着于燃料单电池101的水400时，能够利用重力。
在上述方式中，喷嘴270在与空气吹送方向垂直的方向上排列，但也可以在与空气吹送方向平行的方向上排列，并二维地配置。这样，也可以不使空气吹送部260移动。另外，在二维地配置喷嘴的情况下，也可以从空气吹送方向的上风侧向下风侧依次切换排出空气的喷嘴270。
在上述方式中，未对空气的温度进行说明，但优选室温，但只要在室温±10℃的范围内即可。这是因为，若在室温±10℃的范围内，则不会对电解质膜110产生影响。
在上述第2实施方式中，保持装置302斜着保持燃料单电池100，空气吹送部260和喷嘴270相对于隔板130的表面向下吹送空气。也可以构成为：保持装置302以吹送方向变高的方式斜着配置燃料单电池100，并且空气吹送部260和喷嘴270朝上吹送空气。
在上述第2实施方式中，保持装置302以相对于空气的吹送方向燃料单电池100的近前侧较高的方式保持燃料单电池100。也可以构成为：保持装置302以相对于空气的吹送方向右侧或者左侧较高那样的倾斜来保持燃料单电池100。
本公开并不局限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，为了解决上述的课题的一部分或者全部，或者为了实现上述的效果的一部分或者全部，与在发明的概要栏中记载的各形态中的技术特征对应的实施方式的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，只要未说明为其技术特征在本说明书中是必须的，就能够适当地删除。

Claims (12)

1.一种燃料单电池的干燥方法，其特征在于，
所述燃料单电池的干燥方法具备：
以预先决定好的角度保持在表面露出隔板的燃料单电池；和
相对于被以所述预先决定好的角度保持的所述燃料单电池的所述隔板的表面在5°以上85°以下的范围内吹送空气。
2.根据权利要求1所述的燃料单电池的干燥方法，其特征在于，
所述预先决定好的角度是所述隔板的表面与水平方向形成的角度为0°以外的角度的角度，
所述燃料单电池以如下方式倾斜，即：向所述燃料单电池吹送空气的空气吹送部所处的所述燃料单电池的部位高于所述燃料单电池的其他部位。
3.根据权利要求2所述的燃料单电池的干燥方法，其特征在于，
所述预先决定好的角度是所述隔板的表面与水平方向形成的角度为5°以上45°以下的角度的角度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料单电池的干燥方法，其特征在于，
朝向所述燃料单电池吹送空气的角度是相对于所述预先决定好的角度在5°以上45°以下的范围的角度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料单电池的干燥方法，其特征在于，
朝向所述燃料单电池吹送空气的角度是相对于所述预先决定好的角度在10°以上30°以下的范围的角度。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料单电池的干燥方法，其特征在于，
在所述燃料单电池在所述隔板的接触空气的面具有存在凹凸的冷却水流路的情况下，沿着所述冷却水流路向所述燃料单电池的所述隔板吹送空气。
7.一种燃料单电池的干燥装置，其特征在于，
所述燃料单电池的干燥装置具备：
保持装置，构成为以预先决定好的角度保持在表面露出隔板的燃料单电池；和
空气吹送部，构成为相对于被以所述预先决定好的角度保持的燃料单电池的所述隔板的表面在5°以上85°以下的范围内吹送空气。
8.根据权利要求7所述的燃料单电池的干燥装置，其特征在于，
所述保持装置构成为：以所述隔板的表面与水平方向形成的角度为0°以外的角度的角度，并且以向所述燃料单电池吹送空气的空气吹送部所处的所述燃料单电池的部位高于所述燃料单电池的其他部位的方式倾斜地保持所述燃料单电池。
9.根据权利要求8所述的燃料单电池的干燥装置，其特征在于，
所述保持装置构成为：以所述隔板的表面与水平方向形成的角度为5°以上45°以下的角度的角度保持所述燃料单电池。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的燃料单电池的干燥装置，其特征在于，
所述空气吹送部构成为：相对于所述预先决定好的角度在5°以上45°以下的范围内朝向所述燃料单电池吹送空气。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的燃料单电池的干燥装置，其特征在于，
所述空气吹送部构成为：相对于所述预先决定好的角度在10°以上30°以下的范围内朝向所述燃料单电池吹送空气。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的燃料单电池的干燥装置，其特征在于，
所述隔板在空气接触的面具有存在凹凸的冷却水流路，
所述保持装置构成为：以沿着所述冷却水流路向所述燃料单电池吹送空气的方式保持所述燃料单电池。
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