JP2001102081A - 燃料電池システムおよびこれの使用方法 - Google Patents

燃料電池システムおよびこれの使用方法

Info

Publication number
JP2001102081A
JP2001102081A JP28010599A JP28010599A JP2001102081A JP 2001102081 A JP2001102081 A JP 2001102081A JP 28010599 A JP28010599 A JP 28010599A JP 28010599 A JP28010599 A JP 28010599A JP 2001102081 A JP2001102081 A JP 2001102081A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
hydrogen gas
plate
cell system
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28010599A
Other languages
English (en)
Inventor
Harumichi Nakanishi
治通 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP28010599A priority Critical patent/JP2001102081A/ja
Publication of JP2001102081A publication Critical patent/JP2001102081A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギ効率的に有利に燃料電池に酸素ガス
および水素ガスを供給することができ、燃料電池の正極
部において生じた水を効果的に除去できるようにする。 【解決手段】 水素ガス供給源と、燃料電池10(燃料
電池スタック1)と、を備え、かつ燃料電池10が、負
極部と、正極部と、電解部と、負極部に隣接して配置さ
れた第1のプレートPy (yは2から6の整数)と、正
極部に隣接して配置され第2のプレートPy-1 と、を有
する燃料電池システムにおいて、燃料電池スタック1
を、全体として円柱状に形成するとともに、その周方向
に回転可能とし、正極部に空気を供給するために各プレ
ートP2 〜P6 に設けられた空気供給用溝部におけるプ
レートP2 〜P6 の周縁側の端縁13aを外部に開放さ
せ、この端縁13aもしくはその近傍に、空気供給用溝
部への空気の取り込みを助長するための羽根Tを突出形
成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガスと酸素ガ
スとの反応を利用して電気エネルギを取り出す燃料電池
システムおよびこれの使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は、負極活物質としての水素
を、プラチナ(白金)などの触媒と接触させて電子と水
素イオンに解離した後、この水素イオンを正極活物質と
しての酸素と反応させて水が得られるという反応機構に
基づいている。すなわち、燃料電池では、水素から放出
された電子の移動により起電力が生じるようになされて
いる。このような原理に基づけば、化学的エネルギ変化
を直接的に電気エネルギに変換できるため、燃料電池で
は、他の発電方式に比べて極めてエネルギ効率が高い。
このことは、カルノーサイクルに基づく内燃機関に比べ
て燃料電池はエネルギロスが少なく、内燃機関の代替手
段である電気自動車用のモータ用の電力源としても有用
であることを意味している。そして、燃料電池では、排
気ガスが主として水蒸気であり、内燃機関のように窒素
化合物、炭化水素、一酸化炭素といった有害ガスが排出
されることもないため、環境保護の観点からも燃料電池
を電力源とした電気自動車の実用化が望まれている。
【0003】ここで、従来より採用されている燃料電池
システムの概略構成を、図7に示す。同図に示した燃料
電池システム9は、水素ガス供給源90、空気供給源9
1、燃料電池92、および外部回路93を備えて大略構
成されている。この燃料電池システム9では、水素ガス
供給源90からの水素ガスが燃料電池92の負極部に供
給され、この水素ガスが水素イオンと電子に解離され
る。水素イオンは、電解部を移動して負極部に達し、電
子は外部回路93を経由して負極部に供給される。一
方、空気供給源91からは、燃料電池92の正極部に空
気が供給され、この空気中の酸素ガスが水素イオンおよ
び電子と反応して水が生成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の燃料電池システム9では、燃料電池92の正極部に
おいて生じた水が、燃料電池92に空気を供給する流路
内に凝縮することから、これを除去する必要が生じる。
空気供給源91としては、たとえばエアコンプレッサが
使用されるが、流路内の凝縮水を除去しつつ、空気を供
給するためには、相当の動力を要することから、エアコ
ンプレッサなどの空気供給源91を使用する方法は、燃
料電池システム9全体としてのエネルギ効率的を悪化
し、とくに自動車用に小型化された燃料電池システム9
では、エネルギ的に大きなロスとなる。
【0005】また、水素ガス供給源91としては、たと
えば水素ガスや液化水素を充填した水素ボンベが使用さ
れる。水素ボンベでは、ボンベ内に水素ガスを充填する
のに相当のエベルギを要するから、エネルギ効率的に不
利である。このため、水素吸蔵合金に水素ガスを吸蔵さ
せ、これを水素ガス供給源91とする構成も考えられて
いる。しかしながら、水素吸蔵合金は、最大吸蔵量が大
きなものであっても、その重量の数%に相当する重量の
水素ガスしか吸蔵できない。燃料電池システム9を動力
源とした電気自動車においては、たとえば500kmの
距離を走行するためには約3kgの水素ガスが必要であ
ると言われている。このため、500km走行を可能と
するだけの水素ガスを自動車に搭載するためには、使用
すべき水素吸蔵合金の重量を、100〜150kgに設
定する必要がある。これでは、自動車電体としての重量
が大きくなり、燃料電池システム9において得られた電
力の消費効率が悪化し、自動車全体としてのエネルギ効
率的にも不利である。
【0006】本発明は、上記した事情のもとで考え出さ
れたものであって、エネルギ効率的に有利に燃料電池に
酸素ガスおよび水素ガスを供給することができ、燃料電
池の正極部において生じた水を効果的に除去できるよう
にすることをその課題としている。
【0007】
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本発明で
は、次の技術的手段を講じている。
【0008】すなわち、本発明の第1の側面により提供
される燃料電池システムは、水素ガス供給源と、燃料電
池と、を備え、かつ上記燃料電池が、水素ガスを水素イ
オンと電子に解離する負極部と、空気中の酸素ガスを水
素イオンおよび電子と反応させて水を生成する正極部
と、上記負極部と上記正極部との間に配置されるととも
に、上記負極部から上記正極部への水素イオンの移動を
許容する電解部と、上記負極部に隣接して配置され、か
つ上記負極部に対面するようにして水素ガス供給用溝部
が形成された第1のプレートと、上記正極部に隣接して
配置され、かつ上記正極部に対面するようにして空気供
給用溝部が形成された第2のプレートと、を有する燃料
電池システムであって、上記燃料電池は、全体として円
柱状に形成されているとともに、その周方向に回転可能
とされており、かつ、上記空気供給用溝部は、上記第2
のプレートの周縁と中心部との間に延びるとともに、上
記第2のプレートの周縁において外部に開放する第1線
状溝部を有し、上記第1線状溝部における上記第2のプ
レートの周縁側の端縁(以下、適宜「第1開放端」とい
う)もしくはその近傍には、上記第1線状溝部への空気
(酸素ガス)の取り込みを助長するための羽根が突出形
成されていることを特徴としている。
【0009】上記構成の燃料電池システムでは、燃料電
池が、その周方向に回転することにより、第2のプレー
トの第1線状溝部の第1開放端から空気が取り込まれ
る。そして、本発明では、第1開放端もしくはその近傍
に羽根が突出形成されているため、燃料電池を回転させ
れば、羽根に衝突した空気が第1線状溝部へ効率良く取
り込まれるようになっている。したがって、本発明の燃
料電池システムでは、エアコンプレッサなどの動力源に
より燃料電池に空気(酸素ガス)を供給せずとも燃料電
池に対して空気を供給できるようになる。
【0010】本発明の好ましい実施の形態においては、
上記羽根は、その先端部が上記燃料電池の回転方向側に
曲がっている。
【0011】上記構成では、燃料電池の回転時に羽根に
衝突した空気のの向きが、第1開放端側に効果的に変え
られるため、さらに効率良く第1線状溝部内に空気を取
り込むことができる。
【0012】本発明の好ましい実施の形態においてはさ
らに、上記第1線状溝部は、上記第2のプレートの周縁
側の部位が上記燃料電池の回転方向側に向けて曲がって
いる。
【0013】上記構成では、第1線状溝部が燃料電池の
回転方向側に向けて曲がっていることから、燃料電池を
回転させれば、第2線状溝部には第2のプレートの中心
部側に向けた空気の流れやすい。すなわち、第1線状溝
部では、第2のプレートの中心部側よりも第1開放端側
のほうが圧力が高くなり、先に説明した羽根の効果が相
まって、第1線状部内には効果的に空気が取り込まれる
こととなる。
【0014】本発明の好ましい実施の形態においてはさ
らに、上記空気供給用溝部は、上記第2のプレートの周
縁と中心部との間に延びるとともに、上記第2のプレー
トの周縁において外部に開放(以下、この開放部位を適
宜「第2開放端」という)する第2線状溝部をさらに有
しており、上記第1線状溝部および上記第2線状溝部
は、上記第2のプレートの中央部において繋がってい
る。
【0015】上記構成では、空気供給用溝部が第2のプ
レートの周縁から中央部を迂回して再び周縁に達する一
連の溝とされている。このため、第1開放端から取り込
まれた空気は、中央部を迂回して第2開放端から放出さ
れる。このため、正極部において生じた水が空気供給用
溝部において凝縮したとしても、この凝縮水が空気流れ
に乗って大気中に放出されやすい。
【0016】本発明の好ましい実施の形態においてはさ
らに、上記第2線状溝部は、上記第2のプレートの周縁
側の部位が上記燃料電池の回転方向の逆方向に向けて曲
がっている。
【0017】上記構成では、第2線状溝部が燃料電池の
回転方向の逆方向に向けて曲がっていることから、第2
線状溝部の空気には、第2のプレートの中心部から周縁
に向けて流れるように遠心力が作用し、第2線状溝部か
らの空気ないし凝縮水の放出が助長される。そして、第
1線状溝部は、第2線状溝部と繋げられて空気供給用溝
部を形成していることから、第2線状溝部内における空
気流れにより、第1線状溝部内での中心部に向けた空気
の移動、ひいては第1開放端における空気の取り込みが
助長される。
【0018】本発明の好ましい実施の形態においてはさ
らに、上記水素ガス供給用溝部には、上記第1のプレー
トの中央部から水素ガスが供給されるとともに、上記水
素ガス供給用溝部は、上記第1のプレートの中央部から
周縁部に向けて水素ガスを流通させる形態に形成されて
いる。
【0019】上記構成では、水素ガス供給用溝部が、第
1のプレートの中心部から周縁部に向けて延びる形態と
されている。このため、水素ガス供給用溝部に供給され
た水素ガスは、第1のプレートの中心部から周縁部に向
けて流れることとなる。そして、燃料電池を回転させた
場合には、その遠心力によって、プレートの周縁部に向
かうほど酸素ガスに、より大きな力が作用する。このた
め、水素ガス供給用流路の隅々まで水素ガスを良好に行
き渡らせることができる。すなわち、第1のプレートの
中心部から離れた部位ほど、その部位に至るまでの圧力
損出が大きいために水素ガスが行き渡りにくいが、燃料
電池を回転させれば、その遠心力の作用により、水素ガ
スに推進力が与えられ、また、中心から距離が大きいほ
ど、より大きな推進力が付与されることから、水素ガス
を水素ガス供給用流路の隅々まで行き渡らせることが可
能となる。
【0020】水素ガス供給用溝部の形態としては、たと
えば第1のプレートの中心部から周縁に向けて延びる線
状の溝部が、放射状に複数形成されたもの、あるいは中
心部から周縁に向けて渦巻き状に一連に延びるものなど
が挙げられる。
【0021】本発明の好ましい実施の形態においてはさ
らに、上記水素ガス供給源は、カーボンナノチューブに
水素ガスを吸蔵させた構成とされている。
【0022】カーボンナノチューブには、大きな動力を
作用させることなく、水素ガスを吸蔵させることができ
るため、水素ガスが充填された水素ボンベを水素ガス供
給源として使用する方法に比べてエベルギ効率的に有利
である。また、3kgの水素ガスを吸蔵させるために
は、水素吸蔵合金では100〜150kgの重量を要し
たが、カーボンナノチューブでは25リットル程度(3
0kg)で良いため、カーボンナノチューブを利用した
水素ガス供給源を使用すれば、自動車などの輸送機械の
電力源として使用しても、輸送機械全体としての重量が
さほど大きくなることもない。
【0023】本発明の好ましい実施の形態においてはさ
らに、自動車の電力源として使用されるとともに、上記
水素ガス供給源が自動車の車輪内に組み込まれている。
【0024】先にも触れたように、電気自動車において
500km走行を可能とするためには約3kgの水素ガ
スが必要であり、これだけの水素ガスを吸蔵するために
はカーボンナノチューブでは25リットル程度の容量が
必要である。この程度の量のカーボンナノチューブであ
れば、たとえばドーナッツ状の容器内に収容して水素ガ
ス供給源を構成し、これを車輪のタイヤチューブ内など
に組み込むことが可能である。そして、自動車の車輪内
に水素ガス供給源を組み込めば、自動車の本体(エンジ
ンルールやトランクルーム内など)に水素ガス供給源用
のスペースを確保する必要がなくなり、自動車内の空間
を有効に利用することができる。
【0025】また、本発明の第2の側面においては、上
述した本発明の第1の側面に記載したいずれかの燃料電
池システムを自動車の電力源として構築し、これを使用
する方法であって、上記自動車における回転部材に上記
燃料電池を一体化または連結し、上記回転部材ととも
に、または上記回転部材の回転に連動して上記燃料電池
を回転させることを特徴とする、燃料電池システムの使
用方法が提供される。
【0026】このような方法では、自動車における既存
の部材を利用して燃料電池を回転させるため、燃料電池
を回転させるための動力を別途確保する必要もなく、燃
料電池システムを運転するためのエネルギ効率的にも有
利となる。
【0027】本発明のその他の特徴および利点は、以下
に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図1ないし図6を参照して具体的に説明する。な
お、図1は本発明に係る燃料電池システムを自動車に適
用した例を表す模式図、図2は図1の燃料電池システム
において採用された燃料電池の一例を表す全体斜視図、
図3は図2のIII −III 線に沿う断面図、図4は図3に
おいて実線で囲んだ領域の拡大図、図5および図6は図
1に示した燃料電池を構成するプレートの平面図であ
る。
【0029】上記燃料電池システムXは、図1に示した
ように燃料電池スタック1、および水素ガス供給源6を
備えて大略構成されている。
【0030】燃料電池スタック1は、図1および図2に
示したように全体として円柱状に形成されており、車輪
70どうしを繋ぐ車軸7に対して一体的に取り付けられ
ている。このため、燃料電池スタック1は、車輪70の
回転とともに、その周方向(図2において矢印Aで示し
た方向)に回転可能とされている。図2および図3に示
したように、燃料電池スタック1は、隣り合うものどう
しで一枚のプレートP x (xは2から5の整数)を共用
する複数の燃料電池10が直列的に並べられた構成とさ
れている。これらの燃料電池10は、複数のボルトBお
よびナットNを利用して、2枚のエンドプレート1A,
1Bの間に挟持されている。
【0031】各燃料電池10は、図3に良く表れている
ように2枚のプレートPm ,Pm+1(mは1から5の整
数)と、これらのプレートPm ,Pm+1 の間に介在する
電解部としてのイオン交換膜2と、このイオン交換膜2
と各プレートPn (nは1から6の整数、以下同様)と
の間に介在する負極部3または正極部4と、上記した各
部材の中央部を貫通する水素ガス供給用のパイプ5と、
を備えて大略構成されている。
【0032】各プレートPn は、図3、図5および図6
に示したように、チタンやステンレス鋼などの導体によ
って全体が円板状に形成されているとともに、その中央
部には、厚み方向に貫通する貫通孔16が設けられてい
る。また、その周縁部には、周方向に一定間隔隔てて並
ぶようにして複数のボルト穴11が設けられている。
【0033】図2および図3における右端に位置するプ
レートP1 には、図5に良く表れているように、一面P
a側に空気供給用溝部13が設けられている。空気供給
用溝部13は、複数の個別溝部13′からなり、各個別
溝部13′は、第1線状溝部13Aおよび第2線状溝部
13Bを有している。第1線状溝部13Aは、プレート
1 周縁側の端縁13aが外部に開放しているととも
に、この端縁13a側が燃料電池スタック1の回転方向
(図中の矢印A方向)に曲がっている。第2線状溝部1
3Bは、プレートP1 周縁側の端縁13bが外部に開放
しているとともに、この端縁13b側が燃料電池スタッ
ク1の回転方向(図中の矢印A方向)とは逆方向に曲が
っている。そして、第1線状溝部13Aと第2線状溝部
13Bとは、貫通孔12の近傍において繋げられてお
り、各個別溝部13′は、プレートP 1 の周縁から中央
部を迂回して再び周縁に戻るようにして一連に延びてい
る。
【0034】図2および図3における左端に位置するプ
レートP6 には、図6に良く表れているように、他面P
b側に燃料電池スタック1の回転方向(図中の矢印A方
向)の反対方向に渦を巻いた形態の水素ガス供給用溝部
14が設けられている。この水素ガス供給用溝部14
は、始端14aが貫通孔16に繋がるとともに、終端1
4bが閉塞されている。なお、燃料電池10の状態で
は、プレートP1 とプレートP6 とは、各々の溝部1
3,14どうしが対向した状態で固定される。
【0035】その他のプレートP2 〜P5 は、隣り合う
燃料電池10どうしで共用するものであり、一面Pa側
に、図5に示した形態の空気供給用溝部13が設けら
れ、他面Pb側に、図6に示した形態の水素ガス供給用
溝部14が設けられている。
【0036】各プレートPn の周面には、図2、図5お
よび図6に示したように一定間隔隔てて複数の羽根Tが
設けられている。各羽根Tは、先端部側が燃料電池スタ
ック1の回転方向Aとは逆方向に曲がっており、各羽根
Tは、端縁13aを覆うようにして設けられている。
【0037】イオン交換膜2は、全体として円形シート
状とされており、図3および図4に示したように中央部
にパイプ5が挿通される貫通孔20が設けられ、周縁部
には各ボルトBが挿通されるボルト穴21が複数設けら
れている。このイオン交換膜2は、プロトン導電性を示
すものであり、水素イオンを選択的に通過させるもので
ある。このようなイオン交換膜2としては、たとえばポ
リスチレン系の陽イオン交換膜であるペルフルオロスル
ホン酸ポリマーが採用される。このポリマーは、水によ
り湿潤した場合に導電性を示し、水素イオンが水和した
状態で通過する。
【0038】図3および図4に示したように、負極部3
は、負極集電体3aおよび負極触媒層3bからなり、正
極部4は、正極集電体4aおよび正極触媒層4bからな
る。負極集電体3aおよび正極集電体4aは、たとえば
導体粒を固めた多孔質体として形成されており、負極触
媒層3bおよび正極触媒層4bは、たとえば炭素粒から
なる多孔質マトリクスに、プラチナなどの適宜の触媒粉
末を担持させたものとして形成されている。負極部3お
よび正極部4は、図3に良く表れているように、その周
縁部をガスケット34に囲まれた状態で燃料電池10を
構成している。これらのガスケット34には、ボルトB
が挿通されるボルト穴34aが複数形成されている。
【0039】パイプ5は、プレートP2 〜P6 の水素ガ
ス供給用溝部14の始端14a(図6参照)に水素ガス
を供給するためのものであり、図1に示したように車軸
7内に保持されている。パイプ5の周面には、図3およ
び図4に良く表れているように、水素ガス供給用溝部1
4の始端14aに対応して複数の貫通孔50が形成され
ており、パイプ5内を流通する水素ガスが、貫通孔50
および始端14aを介して、水素ガス供給用溝部14に
供給される。
【0040】水素ガス供給源6は、たとえばドーナッツ
状とされた中空容器内に、水素ガスを吸蔵したカーボン
ナノチューブを収容した構成とされている。カーボンナ
ノチューブは、水素ガス吸蔵能に優れており、電気自動
車の500km走行を可能とするのに必要な約3kgの
水素ガスを、25リットルの容積で吸蔵することができ
る。水素ガス供給源6は、図1に示したようにパイプ5
の一端部51と繋げられており、水素ガス供給源6から
の水素ガスは、パイプ5を介して燃料電池スタック1に
供給される。また、パイプ5の他端部52を、たとえば
水素ガス吸蔵部60に繋げ、燃料電池スタック1におい
て反応しなかった水素ガスを水素ガス吸蔵部60に保存
し、再利用してもよい。もちろん、未反応の水素ガスを
パイプ5における一端部51側にリサイクルしてもよ
い。
【0041】以上の構成とされた燃料電池システムX
は、自動車の走行時(先進時)における車輪70の回転
により、車軸7とともに燃料電池スタック1を周方向
(図2などにおいて符号Aで示した矢印方向)に回転さ
せて使用する。
【0042】図1、図3、および図4に示したように、
水素ガス供給源6からパイプ5の一端部51に導入され
た水素ガスは、パイプ5の貫通孔50を介して、各プレ
ートP2 〜P6 の水素ガス供給用溝部14に、この溝部
14の始端14aから供給される。水素ガス用溝部14
は、図6に示したように渦巻き状の形態とされているこ
とから、当該溝部14に供給された水素ガスは、プレー
トP2 〜P6 の中心部から周縁部に向けて流れる。そし
て、燃料電池スタック1が回転させられていることか
ら、水素ガスには遠心力が付与され、周縁部側への水素
ガスの移動が助長される。しかも、プレートP2 〜P6
の中心からの距離が大きな部位ほど、より大きな遠心力
が付与されるから、各プレートP2 〜P6 の中心から比
較的に離れた部位にまで、水素ガスを良好に行き渡らせ
ることができる。水素ガス供給用溝部14の水素ガス
は、図3および図4に示したように負極集電体3aを通
過し、負極触媒層3bにまで達する。この負極触媒層2
0では、水素ガスが水素イオンと電子に解離される。そ
して、当該溝部14の水素ガスが消費されれば、水素ガ
スの圧力(溝部14内の圧力)が低くなるから、消費さ
れた分だけ当該溝部14の水素ガスが供給されることに
なる。
【0043】この反応の際に生じた電子は、負極集電体
3aに集められるが、この電子は、通常、当該負極集電
体3aを共用する隣りの燃料電池10の正極集電体4a
に供給される(図3参照)。また、負極触媒層3bにお
ける反応の際に生じた水素イオンは、水和状態でイオン
交換膜2を通過し、同一燃料電池10の正極触媒層4b
に移動する。
【0044】一方、空気供給用溝部13(各個別溝部1
3′)には、各プレートP1 〜P5の各第1線状溝部1
3Aの端縁13aを介して大気中の空気が直接的に取り
込まれる。すなわち、図2および図5に示したように、
各プレートP1 〜P5 の周面には、外部に開放する各第
1線状溝部13Aの端縁13aを覆うようにして羽根T
が設けられていることから、燃料電池スタック1を回転
させれば、羽根Tに衝突した空気が各第1直線状溝部1
3Aの端縁13a側に向きを変え、当該端縁13aから
空気が取り込まれる。第1直線状溝部13Aは、その端
縁13a側が燃料電池スタック1の回転方向に曲がって
いることから、燃料電池スタック1を回転させれば、第
1線状溝部13AにはプレートP1 〜P5 の中心部側に
向けた空気の流れができる。すなわち、第1線状溝部1
3Aでは、プレートP1 〜P5 の中心部側よりも端縁1
3a側のほうが圧力が高くなり、先に説明した羽根Tの
効果が相まって、第1線状部13A内には効果的に空気
が取り込まれることとなる。第1線状溝部13A内に取
り込まれた空気は、第2線状溝部13Bを通過して端縁
13bから外部に放出される。第2線状溝部13Bは、
その端縁13b側が燃料電池スタック1の回転方向とは
逆方向に曲がっていることから、燃料電池スタック1の
回転により、第2線状溝部13BにはプレートP1 〜P
5 の中央部から周縁側に向けた空気の流れが促進され
る。
【0045】このようにして各個別溝部13′を流れる
空気中の酸素ガスは、その流れ過程において、正極集電
体4aを通過して正極触媒層4bに達する。この正極触
媒層4bにはさらに、プレートP2 〜P5 を共用する隣
の燃料電池10の負極集電体3aないし燃料電池スタッ
ク1の外部から電子が供給され、またイオン交換膜2を
介して、負極集電体3aにおいて解離された水素イオン
が供給される。このようにして酸素ガス、電子および水
素イオンが供給された正極触媒層4bでは、これらが反
応して水が生成する。
【0046】以上に説明したように、上記構成の燃料電
池スタック1では、1の燃料電池10の負極集電体3に
集められた電子は、通常、同一のプレートP2 〜P5
共用する隣の燃料電池10の正極集電体4に供給され
る。そして、プレートP6 に隣接する負極集電体3に集
められた電子は、プレートP6 から外部回路(図示略)
を経由して、プレートP1 を介してこれに隣接する正極
集電体4に供給される。すなわち、燃料電池スタック1
内においては、電子が全体として一定の方向(プレート
1 からプレートP6 側)に向けて流れ、最下流の燃料
電池10から最上流の燃料電池10には、外部回路を経
由して電子が循環させられるようになされている。この
とき、外部回路においてエネルギを取り出して利用する
ようになされている。
【0047】なお、本発明の技術思想は、上述した実施
形態には限定されず種々に設計変更可能である。たとえ
ば、各プレートに形成された空気供給用溝部は、第1線
状溝部または第2線状溝部の少なくも一方を直線状とし
てもよく、また第1線状溝部および第2線状溝部の少な
くとも一方を複数設けて各個別溝部を構成してしてもよ
い。また、水素ガス供給用溝部は、一連に延びた形態に
限らず、複数の個別溝部からなるもの、たとえば各個別
溝部がプレートの中心部から周縁に向けて直線状の延
び、水素ガス供給用溝部全体として放射状とされたも
の、あるいは放射状の水素供給用溝部において、各個別
溝部を、燃料電池スタックの回転方向とは逆方向にプレ
ートの周縁側の端部が曲がった曲線状に延びる形態とし
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料電池システムを自動車に適用
した例を表す模式図である。
【図2】図1の燃料電池システムにおいて採用された燃
料電池の一例を表す全体斜視図である。
【図3】図2のIII −III 線に沿う断面図である。
【図4】図3において実線で囲んだ領域の拡大図であ
る。
【図5】図1に示した燃料電池を構成するプレートの平
面図である。
【図6】図1に示した燃料電池を構成するプレートの平
面図である。
【図7】従来の燃料電池システムの一例を表す概念図で
ある。
【符号の説明】
1 燃料電池スタック 10 燃料電池 13 空気供給用溝部 13A 第1線状溝部(個別溝部の) 13a 端縁(第1線状溝部の) 13B 第2線状溝部(個別溝部の) 13b 端縁(第2線状溝部の) 2 イオン交換膜(電解部としての) 3 負極部 4 正極部 T 羽根 P1 〜P6 プレート

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素ガス供給源と、燃料電池と、を備
    え、かつ上記燃料電池が、水素ガスを水素イオンと電子
    に解離する負極部と、空気中の酸素ガスを水素イオンお
    よび電子と反応させて水を生成する正極部と、上記負極
    部と上記正極部との間に配置されるとともに、上記負極
    部から上記正極部への水素イオンの移動を許容する電解
    部と、上記負極部に隣接して配置され、かつ上記負極部
    に対面するようにして水素ガス供給用溝部が形成された
    第1のプレートと、上記正極部に隣接して配置され、か
    つ上記正極部に対面するようにして空気供給用溝部が形
    成された第2のプレートと、を有する燃料電池システム
    であって、 上記燃料電池は、全体として円柱状に形成されていると
    ともに、その周方向に回転可能とされており、かつ、 上記空気供給用溝部は、上記第2のプレートの周縁と中
    心部との間に延びるとともに、上記第2のプレートの周
    縁において外部に開放する第1線状溝部を有し、上記第
    1線状溝部における上記第2のプレートの周縁側の端縁
    もしくはその近傍には、上記第1線状溝部への空気の取
    り込みを助長するための羽根が突出形成されていること
    を特徴とする、燃料電池システム。
  2. 【請求項2】 上記羽根は、その先端部が上記燃料電池
    の回転方向側に曲がっている、請求項1に記載の燃料電
    池システム。
  3. 【請求項3】 上記第1線状溝部は、上記第2のプレー
    トの周縁側の部位が上記燃料電池の回転方向側に向けて
    曲がっている、請求項1または2に記載の燃料電池シス
    テム。
  4. 【請求項4】 上記空気供給用溝部は、上記第2のプレ
    ートの周縁と中心部との間に延びるとともに、上記第2
    のプレートの周縁において外部に開放する第2線状溝部
    をさらに有しており、上記第1線状溝部および上記第2
    線状溝部は、上記第2のプレートの中央部において繋が
    っている、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の燃
    料電池システム。
  5. 【請求項5】 上記第2線状溝部は、上記第2のプレー
    トの周縁側の部位が上記燃料電池の回転方向の逆方向に
    向けて曲がっている、請求項4に記載の燃料電池システ
    ム。
  6. 【請求項6】 上記水素ガス供給用溝部には、上記第1
    のプレートの中央部から水素ガスが供給されるととも
    に、上記水素ガス供給用溝部は、上記第1のプレートの
    中央部から周縁部に向けて水素ガスを流通させる形態に
    形成されている、請求項1ないし5のいずれか1つに記
    載の燃料電池システム。
  7. 【請求項7】 上記水素ガス供給用溝部は、上記第1の
    プレートの中心部から周縁部に向けて一連に延びる渦巻
    き状に形成されている、請求項6に記載の燃料電池シス
    テム。
  8. 【請求項8】 上記水素ガス供給源は、カーボンナノチ
    ューブに水素ガスを吸蔵させた構成とされている、請求
    項1ないし7のいずれか1つに記載の燃料電池システ
    ム。
  9. 【請求項9】 自動車の電力源として使用されるととも
    に、上記水素ガス供給源が自動車の車輪内に組み込まれ
    ている、請求項8に記載の燃料電池システム。
  10. 【請求項10】 請求項1ないし9のいずれか1つに記
    載した燃料電池システムを自動車の電力源として構築
    し、これを使用する方法であって、上記自動車における
    回転部材に上記燃料電池を一体化または連結し、上記回
    転部材とともに、または上記回転部材の回転に連動して
    上記燃料電池を回転させることを特徴とする、燃料電池
    システムの使用方法。
JP28010599A 1999-09-30 1999-09-30 燃料電池システムおよびこれの使用方法 Pending JP2001102081A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28010599A JP2001102081A (ja) 1999-09-30 1999-09-30 燃料電池システムおよびこれの使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28010599A JP2001102081A (ja) 1999-09-30 1999-09-30 燃料電池システムおよびこれの使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001102081A true JP2001102081A (ja) 2001-04-13

Family

ID=17620397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28010599A Pending JP2001102081A (ja) 1999-09-30 1999-09-30 燃料電池システムおよびこれの使用方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001102081A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002009217A2 (de) * 2000-07-20 2002-01-31 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zum betreiben einer brennstoffzelle
EP1641064A1 (de) * 2004-09-15 2006-03-29 Airbus Deutschland GmbH Brennstoffzellensystem
WO2007087772A1 (de) * 2006-02-01 2007-08-09 Forschungszentrum Jülich GmbH Brennstoffzellensystem und verfahren zum betreiben desselben
JP2008257889A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
JP2009081036A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Casio Comput Co Ltd 通気装置、発電ユニット及び電子機器
JP2010055995A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック及びその設置方法
US7807315B2 (en) 2004-09-15 2010-10-05 Airbus Deutschland Gmbh Rotable fuel cell system
KR20210104333A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 동명대학교산학협력단 회전형 연료전지
KR102507195B1 (ko) * 2022-09-14 2023-03-08 한국자동차연구원 연료 전지 장치

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002009217A2 (de) * 2000-07-20 2002-01-31 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zum betreiben einer brennstoffzelle
WO2002009217A3 (de) * 2000-07-20 2002-12-05 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zum betreiben einer brennstoffzelle
EP1641064A1 (de) * 2004-09-15 2006-03-29 Airbus Deutschland GmbH Brennstoffzellensystem
US7807315B2 (en) 2004-09-15 2010-10-05 Airbus Deutschland Gmbh Rotable fuel cell system
WO2007087772A1 (de) * 2006-02-01 2007-08-09 Forschungszentrum Jülich GmbH Brennstoffzellensystem und verfahren zum betreiben desselben
JP2008257889A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
JP2009081036A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Casio Comput Co Ltd 通気装置、発電ユニット及び電子機器
JP2010055995A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック及びその設置方法
KR20210104333A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 동명대학교산학협력단 회전형 연료전지
KR102312048B1 (ko) * 2020-02-17 2021-10-13 동명대학교산학협력단 회전형 연료전지
KR102507195B1 (ko) * 2022-09-14 2023-03-08 한국자동차연구원 연료 전지 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hong et al. Recent advances in fuel cell electric vehicle technologies of Hyundai
US7226675B2 (en) Very low emission hybrid electric vehicle incorporating an integrated propulsion system including a fuel cell and a high power nickel metal hydride battery pack
Appleby The electrochemical engine for vehicles
US20030207156A1 (en) Very low emission hybrid electric vehicle incorporating an integrated propulsion system including a fuel cell and a high power nickel metal hydride battery pack
JP2006019302A (ja) 水素貯蔵ベースの再充電可能な燃料電池システム及び方法
JPH11501378A (ja) 触媒コンバータを加熱してエミッションを低減するための方法及び装置
KR100812403B1 (ko) 전기화학 디바이스 및 그 제조방법
JP2001102081A (ja) 燃料電池システムおよびこれの使用方法
EP1661199A2 (en) Hydrogen storage-based rechargeable fuel cell system
US20040226830A1 (en) Method for producing and transporting hydrogen
Center Fuel Cell Electric Vehicles
JP2005272856A (ja) アンモニア合成装置、アンモニア合成方法および燃焼装置を含むシステム
Wang et al. Heterogeneous assembling 3D free-standing Co@ carbon membrane enabling efficient fluid and flexible zinc-air batteries
JP5297251B2 (ja) 水素供給方法及び水素供給装置
US9728795B2 (en) Complex fuel cell stack with hydrogen storage unit
US20040018632A1 (en) Hydrogen processing unit for fuel cell storage systems
JP2000348753A (ja) 燃料電池およびこれの使用方法
US7014952B2 (en) Hydrogen-storing carbonaceous material and method for producing the same, hydrogen-stored carbonaceous material and method for producing the same and battery and fuel cell using hydrogen-stored carbonaceous material
JP4645006B2 (ja) 車載燃料電池システム
JP2001093545A (ja) 燃料電池からの水分除去方法および燃料電池システム
JP2004192820A (ja) 燃料電池自動車
US7037622B2 (en) Carbonaceous material for hydrogen storage and method for preparation thereof, carbonaceous material having hydrogen absorbed therein and method for preparation thereof, cell and fuel cell using carbonaceous material having hydrogen absorbed therein
US7014951B2 (en) Carbonaceous material for hydrogen storage, and method for preparation thereof, carbonaceous material having hydrogen absorbed therein and method for preparation thereof, cell and fuel cell using carbonaceous material having hydrogen absorbed therein
JP2004231468A (ja) 水素ガス生成装置
JP2001102073A (ja) 燃料電池システム