JP2000058092A - 固体高分子型燃料電池システム - Google Patents

固体高分子型燃料電池システム

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JP2000058092A
JP2000058092A JP10227916A JP22791698A JP2000058092A JP 2000058092 A JP2000058092 A JP 2000058092A JP 10227916 A JP10227916 A JP 10227916A JP 22791698 A JP22791698 A JP 22791698A JP 2000058092 A JP2000058092 A JP 2000058092A
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hydrogen
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

(57)【要約】 【課題】信頼性の向上、純水を貯えておく容器,タンク
の数の低減、加湿水、貯留水と冷却水を同時に純化して
コスト低減を図ることを課題とする。 【解決手段】燃料電池31に水素ガス,酸素ガスを供給す
る供給ライン34,37と、この供給ライン34,37に設けら
れた,水素ガス及び酸素ガスの加湿器33,38と、前記燃
料電池31を冷却する放熱器48とを有する固体高分子型燃
料電池システムにおいて、前記水素ガス,酸素ガスの加
湿器33,36内の加湿水,貯留水をに注入することによ
り、燃料電池31から排出される水素ガス,酸素ガスを吸
引する吸引器39,43と、吸引器39,44から排出される水
素ガス,酸素ガス及び水分(加湿水、貯留水)を加湿器
33,36に戻す循環ライン40,45とを具備することを特徴
とする固体高分子型燃料電池システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料の持つ化学エ
ネルギーを、直接電気エネルギーに変換して、発電を行
うことのできる固体高分子型燃料電池から排出される残
存水素若しくは残存酸素を、循環ポンプ若しくはコンプ
レッサを使用することなく、再度固体高分子型燃料電池
に循環させることのできる固体高分子型燃料電池システ
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、図1に示すよ
うに、水素ガスの電極反応で生成する水素イオンと電子
のうち、水素イオンのみを通過させる特性を持つ電解質
1に、例えば、スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン
交換膜等の高分子イオン交換膜を用い、電解質1の両側
に例えば白金系触媒等を用い、酸化あるいは還元反応を
起こさせる触媒電極2,3を夫々配置し、さらに触媒電
極2,3を担持させる多孔質のカーボン電極4,5を夫
々備えた電極接合体6構造をしている。
【0003】こうした構成の固体高分子型燃料電池にお
いて、触媒電極(アノード極)2側に供給された加湿燃
料水素ガス中の水素は、触媒電極2上で水素イオン化さ
れ、その水素イオンは電解質1中を水の介在のもとH+
・xH2 Oの形で、触媒電極(カソード)3側へ水と共
に移動する。移動した水素イオンは、触媒電極3上で酸
化剤ガス中の酸素及び外部回路7を流通してきた電子と
反応して水を生成する。その生成水は触媒電極3,5よ
り残存酸化剤ガスに搬送されて燃料電池外へ排出される
ことになる。
【0004】この時、外部回路7を流通した電子流れを
直流の電気エネルギーとして利用できる。なお、電解質
1となる高分子イオン交換膜において、前述のような水
素イオン透過性を実現させるためには、この膜を常に充
分なる保水状態に保持しておく必要があり、通常、燃料
水素ガスまたは酸化剤ガスに電池の運転温度(常温〜1
00℃程度)近辺相当の飽和水蒸気を含ませて、即ち加
湿して燃料水素ガス及び酸化剤ガスを電極接合体6に供
給し、膜の保水状態を保つようにしている。図2は、従
来の固体高分子型燃料電池システムの一例を示す。
【0005】図中の符番11は燃料電池を示す。この燃料
電池11には、燃料供給装置12が水素加湿器13を介装した
水素ガス供給ライン14を介して接続されている。また、
燃料電池本体11には、酸化剤供給装置15が酸素加湿器16
を介装した酸素ガス供給ライン17を介して接続されてい
る。前記燃料電池11と、燃料電池11・水素加湿器13を結
ぶ水素ガス供給ライン14間は、水蒸気水分離器18,コン
プレッサ19及び水素逆止弁20を順次介装したライン21に
より接続されている。前記燃料電池11と、燃料電池11・
酸素加湿器16を結ぶ酸素ガス供給ライン17間は、酸素気
水分離器22,コンプレッサ23及び水素逆止弁24を順次介
装したライン25により接続されている。前記燃料電池11
には、放熱器26,冷却水タンク27及び冷却水ポンプ28を
順次介装した冷却ライン29が設けられている。
【0006】こうした構成の固体高分子型燃料電池シス
テムの動作は、次の通りである。まず、燃料としての水
素ガス,酸化剤としての酸素ガスは、夫々燃料供給装置
12,酸化剤供給装置15より供給され、燃料電池11に導入
される前に、加温,加湿するために水素加湿器13,酸素
加湿器16に導入される。水素ガス又は酸素ガスは、ここ
で所定の温度,加湿状態に調整され、燃料電池11へと導
入される。
【0007】燃料電池11内で発電に利用されずに残った
水素ガス又は酸素ガスは、残存水素ガス又は残存酸素ガ
スとして電池反応に伴って生成された水分,及び加湿水
分と共に燃料電池11外に排出される。燃料電池11外に排
出された残存水素ガスは、水蒸気水分離器18,コンプレ
ッサ19,水素逆止弁20を介して燃料電池11へ通ずる水素
ガス供給ライン14に戻され、循環利用される。また、燃
料電池11外に排出された残存酸素ガスは、酸素水分離器
22,コンプレッサ23,酸素逆止弁24を介して燃料電池11
へ通ずる酸素水素ガス供給ライン17に戻され、循環利用
される。
【0008】燃料電池11の冷却は、冷却水タンク27の冷
却水を冷却水ポンプ28により燃料電池11に送水し、燃料
電池11の発熱を吸熱後、燃料電池外に排出されるように
なっている。温度上昇した冷却水は、放熱器26にて放熱
して降温した後、再び冷却水タンク27に戻され、循環利
用されるようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固体高分子型燃料電池システムは、以下に述べる問題点
を有していた。
【0010】(1) コンプレッサ19入口の水素ガス又はコ
ンプレッサ23入口の酸素ガス圧力が、燃料電池の負荷変
動による燃料電池排出水素ガス量又は酸素ガス量の変化
に伴って大きく変動しやすい。これにより、コンプレッ
サの入口ガス流量、ガス圧力が激しく変動し、コンプレ
ッサに機械的応力が働き、コンプレッサ部品が破損しや
すく信頼性を下げていた。
【0011】また、水素ガス又は酸素ガスを循環させる
ためにコンプレッサで加圧するが、この時ガス温度が上
昇しコンプレッサ自身の温度が上昇して熱によりコンプ
レッサ部品が破損しやすくなり信頼性を下げていた。
【0012】さらに、負荷静定状態においても、コンプ
レッサ19(又は23)の作動脈流により水素ガス又は酸素
ガス圧力が振動し、燃料電池の出力が不安定となる傾向
にあった。
【0013】(2) 燃料電池11外に排出された残存水素ガ
ス又は残存酸素ガスを循環利用することにより、その循
環ライン中に不純物ガスが蓄積し、循環ライン中ガス圧
力が上昇して、コンプレッサの作動不良、破損さらに燃
料電池の出力低下を招いたいた。
【0014】(3) 加湿器、貯水器と冷却水タンクのよう
な容器、タンクの数が多くなる。また、加湿器、貯水器
中の加湿水、貯留水と冷却水タンク中の冷却水の純度維
持のために、それぞれの水用に純水器が必要となる。
【0015】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、コンプレッサ又は循環ポンプを不要として部品
の破損等が無くなり信頼性を向上できるとともに、純水
を貯えておく容器,タンクの数を減らすことができ、さ
らに加湿水、貯留水と冷却水を同時に純化してコスト低
減を図ることができる固体高分子型燃料電池システムを
提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、燃料
電池に水素ガス及び酸素ガスを供給する供給ラインと、
この供給ラインに設けられた,水素ガス及び酸素ガスの
加湿器と、前記燃料電池を冷却する冷却手段とを有する
固体高分子型燃料電池システムにおいて、水素ガス又は
酸素ガスの少なくとも一方の加湿器内の加湿水,貯留水
を注入することにより、燃料電池から排出される少なく
とも水素ガスと酸素ガスのどちらか一方のガスを吸引す
る吸引器と、前記吸引器から排出される少なくとも水素
ガスと酸素ガスのどちらか一方のガス及び水分(加湿
水,貯留水)を加湿器に戻すラインとを具備することを
特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
【0017】本願第2の発明は、前記燃料電池に水素ガ
ス及び酸素ガスを供給する供給ラインと、この供給ライ
ンに設けられた,水素ガス及び酸素ガスの加湿器と、前
記燃料電池を冷却する冷却手段とを有する固体高分子型
燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出される冷
却水を注入して、燃料電池から排出される少なくとも水
素ガスと酸素ガスのどちらか一方のガスを吸引する吸引
器を具備し、前記加湿器に貯えられた加湿水、貯留水を
循環ポンプにより循環させる循環ライン上に燃料電池を
配置し、加湿水、貯留水を燃料電池の冷却水として利用
するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池
システムである。
【0018】本発明において、前記加湿器には具体的に
は水素加湿器と酸素加湿器とがある。ここで、水素加湿
器は、燃料供給装置から送られてくる水素ガスを加湿,
加温する機能と燃料電池で生成された水を貯留する機能
を有する。また、酸素加湿器は、酸化剤供給装置から送
られてくる酸素ガスを加湿、加温する機能と燃料電池で
生成された水を貯留する機能を有する。
【0019】本発明において、前記燃料電池へつながる
水素ガス又は酸素ガス供給ラインにより燃料電池に供給
される水素ガス又は酸素ガスも前記吸引器を稼働させて
循環水,貯留水と共に前記加湿器に送気するようにする
ことも可能である。
【0020】また、加湿器に貯えられた加湿水、貯留水
を循環ポンプにより循環させる循環ライン上に燃料電池
を配置し、加湿水、貯留水を燃料電池の冷却水として利
用するようにすることも可能である。
【0021】更に、加湿器に貯えられた加湿水、貯留水
を循環ポンプにより循環させ循環ライン上に、金属イオ
ン等の不純物を除去する純水器を設けることも可能であ
る。
【0022】さらには、残存水素ガス又は残存酸素ガス
が循環される循環ライン上にガスパージ弁を設け、循環
ライン内に不純物ガスが蓄積したとき、必要に応じガス
パージ弁と開けて不純物ガスを払い出す構成にすること
が好ましい。ここで、循環ライン上に不純物ガス検知器
又は圧力検出器を設け、不純物ガス濃度が一定値を越え
たとき又は循環ライン中ガス圧力が一定値を越えたとき
ガスパージ弁を開放するようにすることが可能である。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例に係る固
体高分子型燃料電池システムについて図面を参照して説
明する。
【0024】(実施例1)図3を参照する。図中の付番
31は燃料電池を示す。この燃料電池31には、燃料供給装
置32が水素加湿器33を介装した水素ガス供給ライン34を
介して接続されている。また、燃料電池31には、酸化剤
供給装置35が酸素加湿器36を介装した酸素ガス供給ライ
ン37を介して接続されている。前記水素加湿器33には、
水素加湿水循環ポンプ38及び水素加湿水アスピレータ39
を介装した循環ライン40が設けられている。ここで、こ
の循環ライン40は、水素加湿器33に貯えられた加湿水を
水素加湿水循環ポンプ38により外部に一度抜き出し、再
び水素加湿器33に戻す働きをする。また、加湿水の循環
により水素加湿水アスピレータ39が稼働され、燃料電池
31より排出された残存水素ガスを吸引し、加湿水と共に
水素加湿器33に再循環させ、残存水素ガスを燃料電池31
にて再循環利用できるようにしている。前記燃料電池31
と水素加湿水アスピレータ39とは、水素逆止弁41を介装
したライン42により接続されている。
【0025】前記酸素加湿器36には、酸素加湿水循環ポ
ンプ43及び酸素加湿水アスピレータ44を介装した循環ラ
イン45が設けられている。ここで、この循環ライン45
は、酸素加湿器36に貯えられた加湿水を酸素加湿水循環
ポンプ43により外部に一度抜き出し、再び酸素加湿器36
に戻す働きをする。また、加湿水の循環により酸素加湿
水アスピレータ44が稼働され、燃料電池31より排出され
た残存酸素ガスを吸引し、加湿水と共に酸素加湿器36に
再循環させ、残存酸素ガスを燃料電池31にて再循環利用
できるようにしている。前記燃料電池31と酸素加湿水ア
スピレータ44とは、酸素逆止弁46を介装したライン47に
より接続されている。前記燃料電池31には、冷却手段と
しての放熱器48,冷却水タンク49及び冷却水ポンプ50を
順次介装した循環ライン51が設けられている。なお、加
湿水,冷却水を循環させる循環ライン上に、金属イオン
等の不純物を除去するために、夫々のラインに純水器を
設けることがある。
【0026】こうした構成の固体高分子型燃料電池シス
テムの動作は、次の通りである。まず、燃料としての水
素ガス,酸化剤としての酸素ガスは、夫々燃料供給装置
32,酸化剤供給装置35より供給され、燃料電池31に導入
される前に、加温,加湿するために水素加湿器33,酸素
加湿器36に導入される。水素ガス又は酸素ガスは、ここ
で所定の温度,加湿状態に調整され、燃料電池31へと導
入される。
【0027】燃料電池31内で発電に利用されずに残った
水素ガス又は酸素ガスは残存水素ガス又は残存酸素ガス
として電池反応に伴って生成された水分,及び加湿水分
とともに燃料電池31外に排出される。
【0028】前記循環ライン40では、水素加湿器33に貯
えられた加湿水が水素加湿水循環ポンプ38により外部に
一度抜き出され、再び水素加湿器33に戻る。また、加湿
水の循環により水素加湿水アスピレータ39が稼働され、
燃料電池31より排出された残存水素ガスを吸引し、加湿
水と共に水素加湿器33に再循環され、残存水素ガスを燃
料電池31にて再循環利用できるようになっている。
【0029】他方の前記循環ライン45では、酸素加湿器
36に貯えられた加湿水が酸素加湿循環ポンプ43により外
部に一度抜き出され、再び酸素加湿器36に戻る。また、
加湿水の循環により酸素加湿水アスピレータ44が稼働さ
れ、燃料電池31より排出された残存酸素ガスを吸引し、
加湿水と共に酸素加湿器36に再循環させ、残存酸素ガス
を燃料電池31にて再循環利用できるようになっている。
【0030】燃料電池31の冷却は、冷却水タンク49の冷
却水を冷却水ポンプ50により燃料電池31に送水し、燃料
電池31の発熱を吸熱後、燃料電池外に排出されるように
なっている。温度上昇した冷却水は、放熱器48にて放熱
して降温後、再び冷却水タンク49に戻され、循環利用さ
れるようになっている。
【0031】実施例1によれば、燃料電池31へつながる
水素ガス又は酸素ガス供給ライン上に設けられた水素加
湿器33,酸素加湿器36で、これら加湿器に貯えられた加
湿水,貯留水を水素加湿水循環ポンプ38,酸素加湿水循
環ポンプ43により外部に一度抜き出し、再び水素加湿器
33,酸素加湿器36に戻す循環ライン40,45を水素加湿器
33,酸素加湿器36に設け、さらにその循環ライン40,45
上に水素加湿水アスピレータ39,酸素加湿水アスピレー
タ44を設け、加湿水,貯留水の循環によりこれらアスピ
レータを稼働させて、燃料電池31より排出された残存水
素ガス又は残存酸素ガスを吸引し、加湿水,貯留水と共
に残存水素ガス又は残存酸素ガスを燃料電池31にて循環
利用できる。これにより、水素循環ポンプ(又はコンプ
レッサ),酸素循環ポンプ(又はコンプレッサ)が不要
となり、部品の破損等がなくなり、ガス循環システムと
しての信頼性を向上できる。
【0032】なお、実施例1において、加湿水、冷却水
を循環させる循環ライン上に、金属イオン等の不純物を
除去するために夫々の循環ラインに純水器を設けても良
い。
【0033】(実施例2)図4を参照する。但し、図3
と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例2
のシステムは、燃料供給装置32を直接水素加湿水アスピ
レータ39に、酸化剤供給装置35を直接酸素加湿水アスピ
レータ44に夫々接続させたことを特徴とするもので、こ
れにより燃料供給装置32より供給される水素ガスを水素
加湿水アスピレータ39により吸引するとともに、酸化剤
供給装置35より供給される酸素ガスを酸素加湿水アスピ
レータ44により吸引して、水素ガス,酸素ガスを夫々水
素加湿器33,酸素加湿器36に供給するようにしたもので
ある。
【0034】実施例2によれば、実施例1と同様な効果
を有する。
【0035】(実施例3)図5を参照する。但し、図3
と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例3
は、水素加湿器33,酸素加湿器36に貯えられた加湿水、
貯留水を循環ポンプにより循環させる循環ライン上に燃
料電池31を配置し、加湿水、貯留水を燃料電池31の冷却
水として利用するようにしたことを特徴とする。
【0036】即ち、図5において、水素加湿器33と燃料
電池31とは、水素加湿水アスピレータ39を介装したライ
ン53、及び水素加湿水循環ポンプ38を介装したライン54
により夫々接続されている。また、酸素加湿器36と燃料
電池31とは、酸素加湿水アスピレータ44を介装したライ
ン55、酸素加湿水循環ポンプ43を介装したライン56によ
り夫々接続されている。前記放熱器48は、前記水素加湿
水アスピレータ39,酸素加湿水アスピレータ44,燃料電
池31に夫々接続されている。
【0037】こうした構成のシステムにおいて、水素ガ
ス,酸素ガスは夫々燃料供給装置32,酸化剤供給装置35
より供給され、燃料電池31へつながる水素ガス供給ライ
ン34,酸素ガス供給ライン37上に設けられた水素加湿器
33,酸素加湿器36に導入され、加温,加湿された後、燃
料電池31に導入される。
【0038】燃料電池31内で発電に利用されずに残った
水素ガス又は酸素ガスは残存水素ガス又は残存酸素ガス
として電池反応に伴って生成された水分,及び加湿水分
とともに燃料電池31外に排出される。
【0039】水素加湿器33,酸素加湿器36には、加湿器
に貯えられた加湿水を水素加湿水循環ポンプ38,酸素加
湿水循環ポンプ43により外部に一度抜き出し、燃料電池
31に送水され、燃料電池31の発熱を吸熱後、燃料電池外
に排出される。ここで、加湿水は燃料電池31の冷却水と
して利用される。温度上昇した加湿水は、放熱器48にて
放熱して降温後、水素加湿水アスピレータ39,酸素加湿
水アスピレータ44に夫々導入され、残存水素ガスまたは
残存酸素ガスを吸引後、加湿水と共に水素加湿器33,酸
素加湿器36に再循環利用される。
【0040】実施例3によれば、水素加湿器33,酸素加
湿器36に貯えられた加湿水、貯留水を水素加湿水循環ポ
ンプ38,酸素加湿水循環ポンプ43により循環させる循環
ライン上に燃料電池31を配置し、加湿水、貯留水を燃料
電池31の冷却水として利用する構成となっている。従っ
て、純水を貯えておく容器,タンクの数を減らすことが
でき、コスト低減を実現できる。
【0041】(実施例4)図6を参照する。但し、図5
と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例4
のシステムは、図5の変形型であり、燃料供給装置32を
水素加湿水アスピレータ39に直接接続させるとともに、
酸化剤供給装置35を酸素加湿水アスピレータ44に直接接
続させた構成にしたことを特徴とし、水素加湿器33,酸
素加湿器36に貯えられた加湿水、貯留水を循環ポンプ3
8,43により循環させる循環ライン上に燃料電池31を具
備し、加湿水、貯留水を燃料電池31の冷却水として利用
したものである。
【0042】実施例4によれば、実施例3と同様な効果
を有する。
【0043】(実施例5)図7を参照する。但し、図3
と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例5
のシステムは、水素加湿器33の加湿水を循環させる循環
ライン61に水素加湿水循環ポンプ38,純水器62,燃料電
池31,放熱器48,水素加湿水アスピレータ39を設け、酸
素加湿器36の加湿水を循環させる循環ライン45には純水
器63,酸素加湿水アスピレータ44を設けたことを特徴と
している。ここで、前記純水器62,63は、金属イオン等
の不純物を除去するため機能を有している。
【0044】実施例5によれば、水素加湿器33の加湿水
を循環させる循環ライン61,酸素加湿器36の加湿水を循
環させる循環ラインに純水器62,63を夫々設けること
で、加湿水,貯留水と冷却水とを同時に純化することが
可能となり、燃料電池の長寿命化、コスト低減が図れ
る。
【0045】(実施例6)図8を参照する。但し、図
3,図5と同部材は同符号を付して説明を省略する。本
実施例6のシステムは、図5のシステムにおいて、燃料
電池31から水素加湿水アスピレータ39を通過し水素加湿
器33に至るライン53の中途に不純物ガス検知機71,水素
ガスパージ弁72を夫々設けるとともに、燃料電池31と酸
素加湿水アスピレータ44を通過し酸素加湿器36に至るラ
イン55の中途に不純物ガス検知機73,酸素ガスパージ弁
74を夫々設け、更に前記不純物ガス検知機71,73、水素
ガスパージ弁72,酸素ガスパージ弁74に制御装置75を電
気的に接続させた構成となっている。
【0046】つまり、残存水素ガス,残存酸素ガスの循
環ライン上に水素ガスパージ弁72,酸素ガスパージ弁74
を設けるとともに、同ライン上に設けられた不純物ガス
検知機71,72を設け、不純物ガス検知機71,72にて循環
ライン中の不純物ガス濃度が一定値を越えたとき、水素
ガスパージ弁72,酸素ガスパージ弁74を開放し、不純物
ガス濃度を下げるようにしたことを特徴とする。
【0047】実施例6によれば、残存水素ガス又は残存
酸素ガスが循環される循環ライン上に水素ガスパージ弁
72,酸素ガスパージ弁74とともにを設け、同ライン上に
不純物ガス検知機71,72を設けた構成となっているた
め、循環ライン内に不純物が蓄積したとき、前記ガスパ
ージ弁72,74を開けて不純物ガスを払い出すことができ
る。従って、不純物ガス濃度の低減,循環ライン中ガス
圧力を一定に保つことが可能となり、水素加湿水循環ポ
ンプ38,酸素加湿水循環ポンプ43の作動不良、破損、さ
らに燃料電池の出力の低下を防ぐことができる。
【0048】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、以
下に述べる効果を有する。
【0049】(1) 燃料電池へつながる水素ガス又は酸素
ガス供給ライン上に設けられた加湿器で、加湿器に貯え
られた加湿水,貯留水を循環ポンプにより外部に一度抜
き出し、再び加湿器に戻す循環ラインを加湿器に設け、
さらにその循環ライン上にエジェクタ−(又はアスピレ
ータ)を設け、加湿水,貯留水の循環によりエジェクタ
−(又はアスピレータ)を稼働させて、燃料電池より排
出された残存水素ガス又は残存酸素ガスを吸引し、加湿
水,貯留水と共に残存水素ガス又は残存酸素ガスを燃料
電池にて循環利用できるようにした。これにより、水素
循環ポンプ(又はコンプレッサ),酸素循環ポンプ(又
はコンプレッサ)が不要となり、部品の破損等がなくな
り、ガス循環システムとしての信頼性を向上できる。
【0050】(2) 加湿器に貯えられた加湿水,貯留水を
循環ポンプにより循環させる循環ライン上に燃料電池を
具備し、加湿水,貯留水を燃料電池の冷却水として利用
することで、純水を貯えておく容器,タンクの数を減ら
すことが可能となると共に、循環ライン上に純水器を設
けることで、加湿水,貯留水と冷却水とを同時に純化す
ることが可能となり、燃料電池の長寿命化、コスト低減
が図れる。
【0051】(3) 残存水素ガス又は残存酸素ガスが循環
される循環ライン上にパージ弁を設け、循環ライン内に
不純物が蓄積したとき、パージ弁を開けて不純物ガスを
払い出すことができるようにすることで、不純物ガス濃
度の低減,循環ライン中ガス圧力を一定に保つことが可
能となり、循環ポンプ又はコンプレッサの作動不良、破
損、さらに燃料電池の出力の低下を防ぐことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】固体高分子型燃料電池の発電原理を示す説明
図。
【図2】従来の固体高分子型燃料電池システムの説明
図。
【図3】本発明の実施例1に係る固体高分子型燃料電池
システムの説明図。
【図4】本発明の実施例2に係る固体高分子型燃料電池
システムの説明図。
【図5】本発明の実施例3に係る固体高分子型燃料電池
システムの説明図。
【図6】本発明の実施例3の変形例に係る固体高分子型
燃料電池システムの説明図。
【図7】本発明の実施例4に係る固体高分子型燃料電池
システムの説明図。
【図8】本発明の実施例5に係る固体高分子型燃料電池
システムの説明図。
【符号の説明】
31…燃料電池、 32…燃料供給装置、 33…水素加湿器、 34…水素ガス供給ライン、 35…酸化剤供給装置、 36…酸素加湿器、 37…酸素ガス供給ライン、 38…水素加湿水循環ポンプ、 39…水素加湿水アスピレータ、 41…水素逆止弁、 43…酸素加湿水循環ポンプ、 44…酸素加湿水アスピレータ、 46…酸素逆止弁、 48…放熱器(冷却手段)、 49…冷却水タンク、 50…冷却水ポンプ、 62,63…純水器、 71,73…不純物ガス検知機、 72…水素ガスパージ弁、 74…酸素ガスパージ弁、 75…制御装置。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料電池に水素ガス及び酸素ガスを供給
    する供給ラインと、この供給ラインに設けられた,水素
    ガス及び酸素ガスの加湿器と、前記燃料電池を冷却する
    冷却手段とを有する固体高分子型燃料電池システムにお
    いて、 水素ガス又は酸素ガスの少なくとも一方の加湿器内の加
    湿水,貯留水を注入することにより、燃料電池から排出
    される少なくとも水素ガスと酸素ガスのどちらか一方の
    ガスを吸引する吸引器と、前記吸引器から排出される少
    なくとも水素ガスと酸素ガスのどちらか一方のガス及び
    水分(加湿水,貯留水)を加湿器に戻すラインとを具備
    することを特徴とする固体高分子型燃料電池システム。
  2. 【請求項2】 前記燃料電池へつながる水素ガス又は酸
    素ガス供給ラインにより燃料電池に供給される水素ガス
    又は酸素ガスも前記吸引器を稼働させて循環水,貯留水
    と共に前記加湿器に送気するようにしたことを特徴とす
    る請求項1記載の固体高分子型燃料電池システム。
  3. 【請求項3】 前記燃料電池に水素ガス及び酸素ガスを
    供給する供給ラインと、この供給ラインに設けられた,
    水素ガス及び酸素ガスの加湿器と、前記燃料電池を冷却
    する冷却手段とを有する固体高分子型燃料電池システム
    において、 燃料電池から排出される冷却水を注入して、燃料電池か
    ら排出される少なくとも水素ガスと酸素ガスのどちらか
    一方のガスを吸引する吸引器を具備し、前記加湿器に貯
    えられた加湿水、貯留水を循環ポンプにより循環させる
    循環ライン上に燃料電池を配置し、加湿水、貯留水を燃
    料電池の冷却水として利用するようにしたことを特徴と
    する固体高分子型燃料電池システム。
  4. 【請求項4】 前記燃料電池へつながる水素ガス又は酸
    素ガス供給ラインにより、燃料電池に供給される水素ガ
    ス又は酸素ガスも前記吸引器を稼働させて、冷却水とと
    もに前記加湿器に送気するようにしたことを特徴とする
    請求項3記載の固体高分子型燃料電池システム。
  5. 【請求項5】 加湿器に貯えられた加湿水、貯留水を循
    環ポンプにより循環させる循環ライン上に、金属イオン
    等の不純物を除去する純水器を設けたことを特徴とする
    請求項1〜4いずれか記載の固体高分子型燃料電池シス
    テム。
  6. 【請求項6】 残存水素ガス又は残存酸素ガスが循環さ
    れる循環ライン上にガスパージ弁を設け、循環ライン内
    に不純物ガスが蓄積したとき、必要に応じガスパージ弁
    を開けて不純物ガスを払い出す構成にしたことを特徴と
    する請求項1〜5いずれか記載の固体高分子型燃料電池
    システム。
  7. 【請求項7】 循環ライン上に不純物ガス検知器又は圧
    力検出器を設け、不純物ガス濃度が一定値を越えたとき
    又は循環ライン中ガス圧力が一定値を越えたときガスパ
    ージ弁を開放するようにしたことを特徴とする請求項6
    記載の固体高分子型燃料電池システム。
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