JP2002008693A - コンパクトな水セパレータを有する燃料電池システム - Google Patents
コンパクトな水セパレータを有する燃料電池システムInfo
- Publication number
- JP2002008693A JP2002008693A JP2001162280A JP2001162280A JP2002008693A JP 2002008693 A JP2002008693 A JP 2002008693A JP 2001162280 A JP2001162280 A JP 2001162280A JP 2001162280 A JP2001162280 A JP 2001162280A JP 2002008693 A JP2002008693 A JP 2002008693A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- fuel cell
- reservoir
- inlet
- outlet
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い分離効率を有し、圧力降下が低い、コン
パクトなセパレータを提供する。 【解決手段】 水を乗せたシステムの流れから液体水を
分離するためのコンパクトで低圧力降下の高効率水セパ
レータ５０を有する燃料電池システムに関する。サイク
ロン式のセパレータ５０は、水を収集する貯水室７０、
該貯水室７０から水を取り、それをリザーバー４２に向
けるための排水管８０、排水管８０からの流れを制御す
るため排水管と連係された閉止バルブ７８、及び、該バ
ルブ７８の開閉を制御する水レベルスイッチ７６を備え
る。このスイッチ７６は、排水管８０を通ってガスが逃
げることを防止する水シールを提供するため、貯水室７
０が空になる前にバルブ７８の閉止をトリガーする。
パクトなセパレータを提供する。 【解決手段】 水を乗せたシステムの流れから液体水を
分離するためのコンパクトで低圧力降下の高効率水セパ
レータ５０を有する燃料電池システムに関する。サイク
ロン式のセパレータ５０は、水を収集する貯水室７０、
該貯水室７０から水を取り、それをリザーバー４２に向
けるための排水管８０、排水管８０からの流れを制御す
るため排水管と連係された閉止バルブ７８、及び、該バ
ルブ７８の開閉を制御する水レベルスイッチ７６を備え
る。このスイッチ７６は、排水管８０を通ってガスが逃
げることを防止する水シールを提供するため、貯水室７
０が空になる前にバルブ７８の閉止をトリガーする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に係り、より詳しくは、該システムのための水セパレー
タに関する。
に係り、より詳しくは、該システムのための水セパレー
タに関する。
【０００２】
【従来技術】燃料電池一般、特に、ＰＥＭ燃料電池は、
多数の用途の間でとりわけ、内燃エンジンに取って代わ
る電力プラントとして使用するために提案されてきた。
ＰＥＭ燃料電池は当該技術分野で周知されており、薄い
陽子透過性の固体ポリマー膜電極を含む「膜電極アセン
ブリ（別称ＭＥＡ）」を備える。この固体ポリマー膜電
極は、その一方の表面にアノード、反対側の表面にカソ
ードを有する。固体ポリマー電解質は、典型的には、ペ
ルフルオレスルホン酸（perfluoronated sulfonic aci
d）などのイオン交換樹脂から作られる。アノード／カ
ソードは、典型的には、陽子伝達性樹脂と混ぜられた、
細かく分割された触媒粒子（しばしば炭素粒子上に担持
される）を含む。ＭＥＡは、電流コレクター及び電極の
表面に亘って燃料電池のガス状反応物を分配するための
手段の両方として役立つ一対の導電性エレメントの間に
挟持されている。そのようなＰＥＭ電池では、水素がア
ノード反応物（即ち燃料）である、酸素（即ち、空気か
らの）がカソード反応物（即ち酸化剤）である。それら
は、一緒に反応して電流及び水を生成する。カソード／
空気流れ（及び時折アノード／Ｈ2流れ）は、イオン交
換膜が乾燥しないように典型的に湿らされている。
多数の用途の間でとりわけ、内燃エンジンに取って代わ
る電力プラントとして使用するために提案されてきた。
ＰＥＭ燃料電池は当該技術分野で周知されており、薄い
陽子透過性の固体ポリマー膜電極を含む「膜電極アセン
ブリ（別称ＭＥＡ）」を備える。この固体ポリマー膜電
極は、その一方の表面にアノード、反対側の表面にカソ
ードを有する。固体ポリマー電解質は、典型的には、ペ
ルフルオレスルホン酸（perfluoronated sulfonic aci
d）などのイオン交換樹脂から作られる。アノード／カ
ソードは、典型的には、陽子伝達性樹脂と混ぜられた、
細かく分割された触媒粒子（しばしば炭素粒子上に担持
される）を含む。ＭＥＡは、電流コレクター及び電極の
表面に亘って燃料電池のガス状反応物を分配するための
手段の両方として役立つ一対の導電性エレメントの間に
挟持されている。そのようなＰＥＭ電池では、水素がア
ノード反応物（即ち燃料）である、酸素（即ち、空気か
らの）がカソード反応物（即ち酸化剤）である。それら
は、一緒に反応して電流及び水を生成する。カソード／
空気流れ（及び時折アノード／Ｈ2流れ）は、イオン交
換膜が乾燥しないように典型的に湿らされている。
【０００３】燃料電池システムの中には、燃料電池に燃
料供給するため、加圧された、即ち液体の水素燃料を使
用するものがある。他の燃料電池は、熱分解可能な水素
化物として化学的に水素を蓄え、或いは、適切な吸着剤
（例えばカーボンナノファイバーなど）上に熱解放可能
な吸着作用によって物理化学的に水素を蓄える。しか
し、車両の用途に対しては、燃料電池により使用される
水素を、それらを車両上に蓄えることができるその容易
さの故に、例えばガソリン、メタノールなどの水素を含
む液体を解離することが望ましい。特に、ガソリンは、
ガソリン用の全国的な供給設備の存在の故に特に望まし
い。それらの水素を解放するため、水素を含む液体は、
いわゆる「燃料プロセッサ」内で解離される。
料供給するため、加圧された、即ち液体の水素燃料を使
用するものがある。他の燃料電池は、熱分解可能な水素
化物として化学的に水素を蓄え、或いは、適切な吸着剤
（例えばカーボンナノファイバーなど）上に熱解放可能
な吸着作用によって物理化学的に水素を蓄える。しか
し、車両の用途に対しては、燃料電池により使用される
水素を、それらを車両上に蓄えることができるその容易
さの故に、例えばガソリン、メタノールなどの水素を含
む液体を解離することが望ましい。特に、ガソリンは、
ガソリン用の全国的な供給設備の存在の故に特に望まし
い。それらの水素を解放するため、水素を含む液体は、
いわゆる「燃料プロセッサ」内で解離される。
【０００４】水素を形成するためガソリンを解離するた
めの一つの知られた燃料プロセッサは、「自家熱改質器
（auto thermal reformer）」としばしば称される２段
階化学反応器である。自家熱改質器では、ガソリン及び
水蒸気（即ち，スチーム）が空気と混合され、２反応区
分、即ち、第１の「部分酸化」（ＰＯＸ）区分及び第２
の「蒸気改質」（ＳＲ）区分を順次通過する。ＰＯＸ区
分では、ガソリンは、準化学量論通りの量の空気と発熱
反応して一酸化炭素、水素及びより低次の炭化水素（例
えばメタン）を生成する。高温ＰＯＸ反応の生産物は、
ＳＲ区分内に至り、そこで、より低次の炭化水素が蒸気
と反応して主要には水素、二酸化炭素、一酸化炭素及び
窒素を含む改質ガスを生成する。ＳＲ反応は、吸熱性で
あるが、ＰＯＸ流出物によってＰＯＸ区分からＳＲ区分
へと前方に運ばれる熱から、その必要とする熱を得る。
そのような自家熱改質器の一つが、１９９８年３月５日
に公開された国際特許公開番号ＷＯ９８／０８７７１号
で説明されている。メタノールから水素を生成するプロ
セスは、ＰＯＸ工程が無くなり、且つ、メタノールが蒸
気改質器に直接配給されてＨ2、ＣＯ2及びＣＯを含む改
質物を生成するため蒸気と反応するという点を除いてガ
ソリンに対して使用されるそれと類似している。メタノ
ールを解離するための一つの既知の燃料プロセッサは、
ヴァンデルボルグに付与された米国特許４，６５０，７
２７号に記載されているような蒸気改質器である。
めの一つの知られた燃料プロセッサは、「自家熱改質器
（auto thermal reformer）」としばしば称される２段
階化学反応器である。自家熱改質器では、ガソリン及び
水蒸気（即ち，スチーム）が空気と混合され、２反応区
分、即ち、第１の「部分酸化」（ＰＯＸ）区分及び第２
の「蒸気改質」（ＳＲ）区分を順次通過する。ＰＯＸ区
分では、ガソリンは、準化学量論通りの量の空気と発熱
反応して一酸化炭素、水素及びより低次の炭化水素（例
えばメタン）を生成する。高温ＰＯＸ反応の生産物は、
ＳＲ区分内に至り、そこで、より低次の炭化水素が蒸気
と反応して主要には水素、二酸化炭素、一酸化炭素及び
窒素を含む改質ガスを生成する。ＳＲ反応は、吸熱性で
あるが、ＰＯＸ流出物によってＰＯＸ区分からＳＲ区分
へと前方に運ばれる熱から、その必要とする熱を得る。
そのような自家熱改質器の一つが、１９９８年３月５日
に公開された国際特許公開番号ＷＯ９８／０８７７１号
で説明されている。メタノールから水素を生成するプロ
セスは、ＰＯＸ工程が無くなり、且つ、メタノールが蒸
気改質器に直接配給されてＨ2、ＣＯ2及びＣＯを含む改
質物を生成するため蒸気と反応するという点を除いてガ
ソリンに対して使用されるそれと類似している。メタノ
ールを解離するための一つの既知の燃料プロセッサは、
ヴァンデルボルグに付与された米国特許４，６５０，７
２７号に記載されているような蒸気改質器である。
【０００５】蒸気改質器から出た改質物の一酸化炭素濃
度は、改質物にとって非常に高すぎて有害な影響を被る
ことなく燃料電池で使用することはできない。従って、
ＣＯ濃度は、燃料電池に有害でない非常に低いレベルに
まで減少しなければならない。ＳＲ反応器の下流に配置
されたＷＧＳ反応器で発生する所謂「水−ガス−シフト
反応（ＷＧＳ）」にそれを係らせることによって、改質
物をＣＯから浄化できることが知られている。ＷＧＳ反
応では、水（即ち蒸気）は、次の理想的なシフト反応に
従って一酸化炭素と吸熱反応する。
度は、改質物にとって非常に高すぎて有害な影響を被る
ことなく燃料電池で使用することはできない。従って、
ＣＯ濃度は、燃料電池に有害でない非常に低いレベルに
まで減少しなければならない。ＳＲ反応器の下流に配置
されたＷＧＳ反応器で発生する所謂「水−ガス−シフト
反応（ＷＧＳ）」にそれを係らせることによって、改質
物をＣＯから浄化できることが知られている。ＷＧＳ反
応では、水（即ち蒸気）は、次の理想的なシフト反応に
従って一酸化炭素と吸熱反応する。
【０００６】ＣＯ＋Ｈ2Ｏ −＞ ＣＯ2＋Ｈ2 ＣＯの中には、水−ガス−シフト反応を生き残るものも
あり、このようなＣＯは、改質物を燃料電池に送ること
ができる前に、更に減少されなければならない（即ち、
約２０ｐｐｍ以下）。Ｈ2の豊富な改質物のＣＯ含有成
分を所謂ＰｒＯｘ（即ち優先酸化）反応で酸素（即ち空
気として）と選択的に反応させることによって、該ＣＯ
含有成分を更に減少させることが知られている。この反
応は、水−ガス−シフト反応器の下流側に配置された触
媒ＰｒＯｘ反応器内で実行される。ＰｒＯｘ反応は発熱
性であり、以下のように進行する。
あり、このようなＣＯは、改質物を燃料電池に送ること
ができる前に、更に減少されなければならない（即ち、
約２０ｐｐｍ以下）。Ｈ2の豊富な改質物のＣＯ含有成
分を所謂ＰｒＯｘ（即ち優先酸化）反応で酸素（即ち空
気として）と選択的に反応させることによって、該ＣＯ
含有成分を更に減少させることが知られている。この反
応は、水−ガス−シフト反応器の下流側に配置された触
媒ＰｒＯｘ反応器内で実行される。ＰｒＯｘ反応は発熱
性であり、以下のように進行する。
【０００７】ＣＯ＋1/2Ｏ2 −＞ ＣＯ2 ＷＧＳ反応とこれに続くＰｒＯｘ反応との組み合わせ
は、通常、燃料電池内で使用することができるのに十分
な改質物を浄化するのに足りる。
は、通常、燃料電池内で使用することができるのに十分
な改質物を浄化するのに足りる。
【０００８】システムの排気ガスから水素を取り除き、
及び、システム内の他の箇所で使用するための熱を提供
するため、例えば、（１）メタノール改質器を加熱し、
又は、（２）システム内で使用するため液体燃料及び水
を蒸発させるため、燃料電池から出たカソード及びアノ
ードテイルガスを燃焼器内で燃焼させることが知られて
いる。その上、車両用途（即ち、自動車、トラック、バ
ス等）のため使用されるべき燃料電池システムの水管理
は、考慮すべき重要なポイントである。この点に関し、
燃料電池により生成された水を収集し、システム内の他
の箇所（例えば、燃料プロセッサ、水ガスシフト反応器
又は加湿器）で再利用することが望ましい。当該箇所で
は、そのようなシステムの必要性のため、車上で水の過
剰供給された水を蓄えるというよりむしろ必要とされ
る。その上、様々なシステムの流れにおいて液体水量を
最小化して、該流れが供給される反応器に有害な影響を
及ぼさないようにすることが望ましい。従って、例え
ば、液体水は、燃料電池テイルガス、特にカソードテイ
ルガスから無くさなければならない。該液体水は、燃焼
器の触媒を押し流さないように、或いは、別の状況で
は、該燃焼器内でのテイルガスの燃焼を抑制しないよう
に燃焼器に供給される。同様に、燃料電池のアノード及
び／又はカソードに供給されるＨ2の豊富な燃料ガスに
は、触媒を押し流したり、或いは、燃料電池に溢れたり
することのいずれかによって、燃料電池の効率を減少さ
せ得る液体水がほとんど無いか或いは存在しない。同様
に排気システムからの水をシステムの燃焼器から再捕獲
することが望ましい。従って、様々なガスの流れから液
体水を取り除き、それを水収集箇所に差し向けるため、
システム内の様々な箇所において１つ又はそれ以上の機
械的水分離手段を提供することが知られている。このプ
ラクティスは、システムに追加の設備を追加する。この
追加の設備は、特に車両用途にとっては望ましくない。
これまでのところ使用されてきた水分離手段は大きく、
非効率で、及び／又は、システムエネルギーを浪費する
あまりに大き過ぎる圧力降下を持っていたからである。
及び、システム内の他の箇所で使用するための熱を提供
するため、例えば、（１）メタノール改質器を加熱し、
又は、（２）システム内で使用するため液体燃料及び水
を蒸発させるため、燃料電池から出たカソード及びアノ
ードテイルガスを燃焼器内で燃焼させることが知られて
いる。その上、車両用途（即ち、自動車、トラック、バ
ス等）のため使用されるべき燃料電池システムの水管理
は、考慮すべき重要なポイントである。この点に関し、
燃料電池により生成された水を収集し、システム内の他
の箇所（例えば、燃料プロセッサ、水ガスシフト反応器
又は加湿器）で再利用することが望ましい。当該箇所で
は、そのようなシステムの必要性のため、車上で水の過
剰供給された水を蓄えるというよりむしろ必要とされ
る。その上、様々なシステムの流れにおいて液体水量を
最小化して、該流れが供給される反応器に有害な影響を
及ぼさないようにすることが望ましい。従って、例え
ば、液体水は、燃料電池テイルガス、特にカソードテイ
ルガスから無くさなければならない。該液体水は、燃焼
器の触媒を押し流さないように、或いは、別の状況で
は、該燃焼器内でのテイルガスの燃焼を抑制しないよう
に燃焼器に供給される。同様に、燃料電池のアノード及
び／又はカソードに供給されるＨ2の豊富な燃料ガスに
は、触媒を押し流したり、或いは、燃料電池に溢れたり
することのいずれかによって、燃料電池の効率を減少さ
せ得る液体水がほとんど無いか或いは存在しない。同様
に排気システムからの水をシステムの燃焼器から再捕獲
することが望ましい。従って、様々なガスの流れから液
体水を取り除き、それを水収集箇所に差し向けるため、
システム内の様々な箇所において１つ又はそれ以上の機
械的水分離手段を提供することが知られている。このプ
ラクティスは、システムに追加の設備を追加する。この
追加の設備は、特に車両用途にとっては望ましくない。
これまでのところ使用されてきた水分離手段は大きく、
非効率で、及び／又は、システムエネルギーを浪費する
あまりに大き過ぎる圧力降下を持っていたからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、（１）車両
のエンジン車室内に多くの空間を消費しないほどコンパ
クトであり、（２）水の除去及び収集の高い度合いを確
実にするような高い分離効率を有し、（３）圧力降下が
低い、セパレータを提供することによって、車両用途の
ための燃料電池システムにおける機械的水セパレータの
望ましくない影響を軽減する。
のエンジン車室内に多くの空間を消費しないほどコンパ
クトであり、（２）水の除去及び収集の高い度合いを確
実にするような高い分離効率を有し、（３）圧力降下が
低い、セパレータを提供することによって、車両用途の
ための燃料電池システムにおける機械的水セパレータの
望ましくない影響を軽減する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、水を乗せたシ
ステムの流れから液体水滴を取り除くためのコンパクト
で効率的な、低圧力降下の水セパレータを有する燃料電
池システムに関する。本発明は、燃料電池、該燃料電池
のための燃料流れを提供するＨ2の豊富な燃料ガス源
と、該燃料電池内で該Ｈ2の豊富な燃料と電気化学的に
反応するための酸素（例えば空気）の源と、システム内
の至る所（例えば、燃料プロセッサ又は、Ｈ2及び／又
はＯ2の流れのための加湿器）で再利用するための様々
なシステムの流れから分離された水を収集するためのリ
ザーバーと、を含む全ての燃料電池システムに適用可能
である。幅広く云えば、本発明は、（１）燃料電池、
（２）該燃料電池のための燃料流れを提供するＨ2の豊
富な燃料ガス源、（３）該燃料電池内で該Ｈ2の豊富な
燃料と電気化学的に反応するための酸化剤流れを提供す
る酸素源、（４）該燃料電池から出た、Ｈ2を使い果た
した該燃料ガスを含むアノード排気流れ、（５）該燃料
電池から出た、水、酸素及び窒素を含むカソード排気流
れ、（６）液体水を乗せたシステムの流れのうちの一つ
から水を取り除くための少なくとも１つの水セパレー
タ、及び、（７）システム内の再利用のため前記水を乗
せた流れから取り除かれた水を収集するためのリザーバ
ーを含む。より詳しくは、本発明は、該セパレータが、
水を乗せた流れが通って流れるところの収集チャンバー
を画成する内側円柱壁を有する収集チューブを備えたサ
イクロン式セパレータである燃料電池システムに関す
る。この収集チューブは、水を乗せた流れが通って該チ
ャンバーに入るところの入口及び分離された水が該チャ
ンバーから出るところの出口を有する。収集チューブへ
の入口に設けられた渦巻き器は、チャンバーに入る水を
乗せた流れに渦巻き運動を分与し、これによって、水を
乗せた流れ内から外へ水を壁上に遠心力で押し付け、該
水を壁に沿って出口に向かって押しやる。本発明の一実
施形態によれば、渦巻き器は、収集チューブへの入口に
配置された複数のアーチ形ベーンを含む。その代わり
に、渦巻き器は、水を乗せた流れを収集チューブの接線
方向に導入するように構成及び配置された、収集チュー
ブへの入口を含んでいてもよい。貯水室が、壁に沿って
出口に移動した水を収集するため出口の下方にある。出
口と貯水室との間にあるバッフルは、貯水室内の水が該
貯水室から逃げてセパレータを通過する流れに戻ること
を防止すると共に、該水を該貯水室に入れるため役立
つ。排水管は、貯水室からの水をリザーバーに排水する
ため該貯水室と連通する。排水管と作動的に連係された
バルブは、セパレータを通過する流れが排水管を介して
セパレータから逃げることを防止する水シールを提供す
るため貯水室内の水の十分なレベルを維持するように貯
水室からの排水を制御する。液体レベルスイッチは、水
のレベルがあまりにも低すぎて水シールを維持すること
ができなくなる前にバルブの閉止をトリガーするため貯
水室と連係される。セパレータは、該セパレータから水
を使い果たした蒸気の流れを排出するための排出チュー
ブを有する。排出チューブは、（１）セパレータを通過
して水を使い果たした流れを収集チャンバーから受け入
れるため収集チューブの円柱壁の径方向中央寄りにあっ
て収集チューブと実質的に同軸である、一端部に設けら
れた流入口と、（２）セパレータから水を使い果たした
蒸気流れを吐出するための排出端部と、を有する。
ステムの流れから液体水滴を取り除くためのコンパクト
で効率的な、低圧力降下の水セパレータを有する燃料電
池システムに関する。本発明は、燃料電池、該燃料電池
のための燃料流れを提供するＨ2の豊富な燃料ガス源
と、該燃料電池内で該Ｈ2の豊富な燃料と電気化学的に
反応するための酸素（例えば空気）の源と、システム内
の至る所（例えば、燃料プロセッサ又は、Ｈ2及び／又
はＯ2の流れのための加湿器）で再利用するための様々
なシステムの流れから分離された水を収集するためのリ
ザーバーと、を含む全ての燃料電池システムに適用可能
である。幅広く云えば、本発明は、（１）燃料電池、
（２）該燃料電池のための燃料流れを提供するＨ2の豊
富な燃料ガス源、（３）該燃料電池内で該Ｈ2の豊富な
燃料と電気化学的に反応するための酸化剤流れを提供す
る酸素源、（４）該燃料電池から出た、Ｈ2を使い果た
した該燃料ガスを含むアノード排気流れ、（５）該燃料
電池から出た、水、酸素及び窒素を含むカソード排気流
れ、（６）液体水を乗せたシステムの流れのうちの一つ
から水を取り除くための少なくとも１つの水セパレー
タ、及び、（７）システム内の再利用のため前記水を乗
せた流れから取り除かれた水を収集するためのリザーバ
ーを含む。より詳しくは、本発明は、該セパレータが、
水を乗せた流れが通って流れるところの収集チャンバー
を画成する内側円柱壁を有する収集チューブを備えたサ
イクロン式セパレータである燃料電池システムに関す
る。この収集チューブは、水を乗せた流れが通って該チ
ャンバーに入るところの入口及び分離された水が該チャ
ンバーから出るところの出口を有する。収集チューブへ
の入口に設けられた渦巻き器は、チャンバーに入る水を
乗せた流れに渦巻き運動を分与し、これによって、水を
乗せた流れ内から外へ水を壁上に遠心力で押し付け、該
水を壁に沿って出口に向かって押しやる。本発明の一実
施形態によれば、渦巻き器は、収集チューブへの入口に
配置された複数のアーチ形ベーンを含む。その代わり
に、渦巻き器は、水を乗せた流れを収集チューブの接線
方向に導入するように構成及び配置された、収集チュー
ブへの入口を含んでいてもよい。貯水室が、壁に沿って
出口に移動した水を収集するため出口の下方にある。出
口と貯水室との間にあるバッフルは、貯水室内の水が該
貯水室から逃げてセパレータを通過する流れに戻ること
を防止すると共に、該水を該貯水室に入れるため役立
つ。排水管は、貯水室からの水をリザーバーに排水する
ため該貯水室と連通する。排水管と作動的に連係された
バルブは、セパレータを通過する流れが排水管を介して
セパレータから逃げることを防止する水シールを提供す
るため貯水室内の水の十分なレベルを維持するように貯
水室からの排水を制御する。液体レベルスイッチは、水
のレベルがあまりにも低すぎて水シールを維持すること
ができなくなる前にバルブの閉止をトリガーするため貯
水室と連係される。セパレータは、該セパレータから水
を使い果たした蒸気の流れを排出するための排出チュー
ブを有する。排出チューブは、（１）セパレータを通過
して水を使い果たした流れを収集チャンバーから受け入
れるため収集チューブの円柱壁の径方向中央寄りにあっ
て収集チューブと実質的に同軸である、一端部に設けら
れた流入口と、（２）セパレータから水を使い果たした
蒸気流れを吐出するための排出端部と、を有する。
【００１１】好ましい実施形態によれば、本発明は、
（１）燃料電池、（２）メタノール又は炭化水素などの
水素含有燃料を、該燃料電池に燃料供給するためのＣＯ
を含むＨ2の豊富な燃料ガスに転化させるための燃料プ
ロセッサ、（３）該ＣＯを含むＨ2の豊富な燃料ガスの
Ｈ2含有量を増加させ、ＣＯ含有量を減少させるように
該ＣＯを含むＨ2の豊富な燃料ガスを蒸気と反応させる
ため該燃料プロセッサの下流側にある水ガスシフト反応
器、（４）該燃料電池から出た水を乗せた流出物（例え
ば、カソードテイルガス）から水を取り除くため該燃料
電池の下流側にある水セパレータ、及び、（５）燃料プ
ロセッサ及び／又は水ガスシフト反応器で再利用するた
め該流出物から取り除かれた水を収集するためのリザー
バーを含む。より詳しくは、好ましい燃料電池システム
は、水を運ぶガスの損失無しに流出物から水を機械的に
分離するサイクロン式の水及びガスの分離器を有する。
セパレータは、水を乗せた流れが通って流れ且つ（水及
び搬送ガスへと）分離されるところの収集チャンバーを
画成する内側円柱壁を有する収集チューブを含む。収集
チューブは、水を乗せたガスが通って該チャンバーに入
るところの入口及び該水が該チャンバーから出るところ
の出口を有する。入口に配置された渦巻き器は、ガスに
渦巻き運動を分与し、これによって、（１）水を円柱壁
上に遠心力で押し付け、（２）壁上に形成された水の層
を出口に向かって押しやる。貯水室は、渦巻いたガスに
よって壁に沿って出口まで押された水を収集するため集
中チューブの出口の下方に配置される。出口と貯水室と
の間にあるバッフルは、貯水室内の水が該貯水室から逃
げて搬送ガスに再度流入することを防止すると共に、該
水を該貯水室に入れるため役立つ。そのようなバッフル
の好ましい例は、その中に複数の開口を有し、該開口を
通って水が貯水室に入る。最も好ましくは、バッフル
は、収集チューブの出口を取り囲む。貯水室は、貯水室
内に貯留した水を排水するための排水管を有する。排水
管は、配水管を通過する流れのオンオフを制御する閉止
バルブを備え、該バルブは、配水管を通って搬送ガスが
逃げることを防止する液体シールを提供するのに十分な
水が貯水室内にまだ存在する間に、貯水室からの水の流
出を防止するため閉じる。バルブの開閉は、貯水室内の
水のレベルを決定するスイッチ（例えばフロートスイッ
チ）により制御され、貯水室内の水のレベルがあまりに
も低すぎて配水管を通って搬送ガスが逃げることを防止
することができなくなる前に、バルブの閉止をトリガー
する。セパレータは、収集チューブの壁の径方向中央寄
りにあって該収集チューブと実質的に同軸である、一端
部に設けられた流入口を有する排出チューブを更に備え
る。排出チューブの流入口は、チャンバーの長手方向中
央領域から水を使い果たした搬送ガスを受け入れる。こ
の流入口の反対側の排出チューブの他端部に設けられた
排出端部は、セパレータから水を使い果たした搬送ガス
を例えば燃焼器に吐出する。本発明の最も好ましい実施
形態では、燃料電池がＰＥＭ燃料電池であり、本システ
ムは、カソードの空気流れを加湿するためリザーバーか
ら水を受け取る、燃料電池の上流側に配置された加湿器
を更に備える。水は、同様に、リザーバーから、燃料プ
ロセッサ又は水ガスシフト反応器へと向けることができ
る。
（１）燃料電池、（２）メタノール又は炭化水素などの
水素含有燃料を、該燃料電池に燃料供給するためのＣＯ
を含むＨ2の豊富な燃料ガスに転化させるための燃料プ
ロセッサ、（３）該ＣＯを含むＨ2の豊富な燃料ガスの
Ｈ2含有量を増加させ、ＣＯ含有量を減少させるように
該ＣＯを含むＨ2の豊富な燃料ガスを蒸気と反応させる
ため該燃料プロセッサの下流側にある水ガスシフト反応
器、（４）該燃料電池から出た水を乗せた流出物（例え
ば、カソードテイルガス）から水を取り除くため該燃料
電池の下流側にある水セパレータ、及び、（５）燃料プ
ロセッサ及び／又は水ガスシフト反応器で再利用するた
め該流出物から取り除かれた水を収集するためのリザー
バーを含む。より詳しくは、好ましい燃料電池システム
は、水を運ぶガスの損失無しに流出物から水を機械的に
分離するサイクロン式の水及びガスの分離器を有する。
セパレータは、水を乗せた流れが通って流れ且つ（水及
び搬送ガスへと）分離されるところの収集チャンバーを
画成する内側円柱壁を有する収集チューブを含む。収集
チューブは、水を乗せたガスが通って該チャンバーに入
るところの入口及び該水が該チャンバーから出るところ
の出口を有する。入口に配置された渦巻き器は、ガスに
渦巻き運動を分与し、これによって、（１）水を円柱壁
上に遠心力で押し付け、（２）壁上に形成された水の層
を出口に向かって押しやる。貯水室は、渦巻いたガスに
よって壁に沿って出口まで押された水を収集するため集
中チューブの出口の下方に配置される。出口と貯水室と
の間にあるバッフルは、貯水室内の水が該貯水室から逃
げて搬送ガスに再度流入することを防止すると共に、該
水を該貯水室に入れるため役立つ。そのようなバッフル
の好ましい例は、その中に複数の開口を有し、該開口を
通って水が貯水室に入る。最も好ましくは、バッフル
は、収集チューブの出口を取り囲む。貯水室は、貯水室
内に貯留した水を排水するための排水管を有する。排水
管は、配水管を通過する流れのオンオフを制御する閉止
バルブを備え、該バルブは、配水管を通って搬送ガスが
逃げることを防止する液体シールを提供するのに十分な
水が貯水室内にまだ存在する間に、貯水室からの水の流
出を防止するため閉じる。バルブの開閉は、貯水室内の
水のレベルを決定するスイッチ（例えばフロートスイッ
チ）により制御され、貯水室内の水のレベルがあまりに
も低すぎて配水管を通って搬送ガスが逃げることを防止
することができなくなる前に、バルブの閉止をトリガー
する。セパレータは、収集チューブの壁の径方向中央寄
りにあって該収集チューブと実質的に同軸である、一端
部に設けられた流入口を有する排出チューブを更に備え
る。排出チューブの流入口は、チャンバーの長手方向中
央領域から水を使い果たした搬送ガスを受け入れる。こ
の流入口の反対側の排出チューブの他端部に設けられた
排出端部は、セパレータから水を使い果たした搬送ガス
を例えば燃焼器に吐出する。本発明の最も好ましい実施
形態では、燃料電池がＰＥＭ燃料電池であり、本システ
ムは、カソードの空気流れを加湿するためリザーバーか
ら水を受け取る、燃料電池の上流側に配置された加湿器
を更に備える。水は、同様に、リザーバーから、燃料プ
ロセッサ又は水ガスシフト反応器へと向けることができ
る。
【００１２】燃料電池システム内での直列設置に適合さ
れたセパレータの一実施形態では、収集チューブ及び排
出チューブは、収集チューブへの入口が、排出チューブ
の流入口と対面し、排出チューブの排出端部と整列され
るよう、共通軸線に沿って互いに整列される。別の実施
形態では、排出チューブの流入口は、収集チューブと同
じ長手方向軸線上にあるが、排出チューブの排出端部
は、収集チューブの長手方向軸線に対し鋭角（例えば９
０°）をなす、異なる軸線に沿って配置される。この後
者の実施形態では、収集チューブは、一端部に設けられ
た入口、その反対側端部に設けられた出口、及び、該出
口に隣接した端部壁を有すると共に排出チューブの流入
口が該端部壁に対面し、これによって、ガスは、（ａ）
入口から端部壁に向かって収集チューブの壁に沿って略
第１の方向に流れ、及び、（ｂ）収集チューブの中央部
を通って略第１の方向とは反対の略第２の方向に排出チ
ューブの流入口へと流れるよう端部壁から偏向される。
この後者の実施形態は、非直列設置に対して特に有用で
ある。
れたセパレータの一実施形態では、収集チューブ及び排
出チューブは、収集チューブへの入口が、排出チューブ
の流入口と対面し、排出チューブの排出端部と整列され
るよう、共通軸線に沿って互いに整列される。別の実施
形態では、排出チューブの流入口は、収集チューブと同
じ長手方向軸線上にあるが、排出チューブの排出端部
は、収集チューブの長手方向軸線に対し鋭角（例えば９
０°）をなす、異なる軸線に沿って配置される。この後
者の実施形態では、収集チューブは、一端部に設けられ
た入口、その反対側端部に設けられた出口、及び、該出
口に隣接した端部壁を有すると共に排出チューブの流入
口が該端部壁に対面し、これによって、ガスは、（ａ）
入口から端部壁に向かって収集チューブの壁に沿って略
第１の方向に流れ、及び、（ｂ）収集チューブの中央部
を通って略第１の方向とは反対の略第２の方向に排出チ
ューブの流入口へと流れるよう端部壁から偏向される。
この後者の実施形態は、非直列設置に対して特に有用で
ある。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、幾つかの図面と連係し
て以下に与えられる本発明の幾つかの実施形態の次の詳
細な説明に鑑みて考慮されるとき、より良く理解されよ
う。
て以下に与えられる本発明の幾つかの実施形態の次の詳
細な説明に鑑みて考慮されるとき、より良く理解されよ
う。
【００１４】図１は、上述した型式の自家熱改質器２を
有するＰＥＭ燃料電池システムを表している。この改質
器は、（１）メタン、水素、窒素、一酸化炭素及び二酸
化炭素を含む流出物を形成するためライン６から化学量
論通りの量の空気で、ライン４からのガソリンを部分的
に酸化させるためのＰＯＸ区分と、（２）より多くの水
素、二酸化炭素及び一酸化炭素を形成するためライン８
からの流れとＰＯＸ生成メタンとを反応させるためＰＯ
Ｘ区分の下流にあるＳＲ区分と、を有する。改質物、即
ち、自家熱反応器２からの流出物は、流れ１０を介して
自家熱改質器２を出て、水ガスシフト反応器１２に入
り、そこで該改質物中のＣＯを水素及びＣＯ2に転化さ
せるため該改質物はライン１４からの流れと反応され
る。ＯＣが浄化された改質物は、流れ１６を介して水ガ
スシフト反応器から出て、ＰＲＯｘ反応器１８に入り、
そこで、該改質物は、上述したように、酸素（空気とし
て）との反応によってＣＯを更に浄化される。ＣＯ浄化
改質物は、流れ２０を介してＰＲＯＸ反応器１８から出
て、ＰＥＭ燃料電池２２のアノード側に入る。燃料電池
２２内で反応した後、水素が使い果たされた改質物（別
称、「アノードテイルガス」）は、流れ２４を介して燃
料電池２２のアノード側から出て、燃焼器２６に入り、
そこで該ガスは燃焼され、残余のＨ2を消費し、システ
ム内の至るところ（例えば自家熱改質器１２又は蒸発器
２８など）で使用するための熱を生成する。
有するＰＥＭ燃料電池システムを表している。この改質
器は、（１）メタン、水素、窒素、一酸化炭素及び二酸
化炭素を含む流出物を形成するためライン６から化学量
論通りの量の空気で、ライン４からのガソリンを部分的
に酸化させるためのＰＯＸ区分と、（２）より多くの水
素、二酸化炭素及び一酸化炭素を形成するためライン８
からの流れとＰＯＸ生成メタンとを反応させるためＰＯ
Ｘ区分の下流にあるＳＲ区分と、を有する。改質物、即
ち、自家熱反応器２からの流出物は、流れ１０を介して
自家熱改質器２を出て、水ガスシフト反応器１２に入
り、そこで該改質物中のＣＯを水素及びＣＯ2に転化さ
せるため該改質物はライン１４からの流れと反応され
る。ＯＣが浄化された改質物は、流れ１６を介して水ガ
スシフト反応器から出て、ＰＲＯｘ反応器１８に入り、
そこで、該改質物は、上述したように、酸素（空気とし
て）との反応によってＣＯを更に浄化される。ＣＯ浄化
改質物は、流れ２０を介してＰＲＯＸ反応器１８から出
て、ＰＥＭ燃料電池２２のアノード側に入る。燃料電池
２２内で反応した後、水素が使い果たされた改質物（別
称、「アノードテイルガス」）は、流れ２４を介して燃
料電池２２のアノード側から出て、燃焼器２６に入り、
そこで該ガスは燃焼され、残余のＨ2を消費し、システ
ム内の至るところ（例えば自家熱改質器１２又は蒸発器
２８など）で使用するための熱を生成する。
【００１５】空気は、ＰＥＭ燃料電池２２のポリマー電
解質膜に必要となる湿気を提供するため加湿器３２内で
加湿された後、流れ３０を介して燃料電池２２のカソー
ド側に供給される。燃料電池２２は、副産物として水を
生成し、それをカソードの空気流れ３４（別称、「カソ
ードテイルガス」）に戻す。カソードテイルガスは、適
切な量の水、即ち流れに乗って運ばれた水滴及び排気パ
イプの壁の膜、を含むガスとして燃料電池から出る。ラ
イン３４内のカソードテイルガスが液体水を積んだ燃焼
器２６には入るべき場合、水は燃焼器の触媒を浸漬さ
せ、及び／又は、その中に続いている燃焼を冷まし、実
質的に燃焼器２６の効率を減少させる。本発明によれ
ば、水セパレータ３６は、ライン３４内のカソードテイ
ルガスから液体水を分離させるため燃料電池２２及び燃
焼器２６の間に介設される。水を使い果たしたカソード
テイルガスは、流れ３８を介してセパレータから出る。
その一方で、テイルガスから分離された水は排水管４０
を介してセパレータ３６から出、一時的な貯蔵及び必要
とされるときのシステム内での引き続く再使用のためリ
ザーバー４２に運搬される。図１に示された実施形態で
は、その再使用は、リザーバー４２から、内部での蒸発
のための蒸発器２８及び／又は水ガスシフト反応器１
２、並びに、加湿器３２に水を運搬し、引き続いてライ
ン８を介して例えば自家熱改質器２へ配送する工程を含
む。
解質膜に必要となる湿気を提供するため加湿器３２内で
加湿された後、流れ３０を介して燃料電池２２のカソー
ド側に供給される。燃料電池２２は、副産物として水を
生成し、それをカソードの空気流れ３４（別称、「カソ
ードテイルガス」）に戻す。カソードテイルガスは、適
切な量の水、即ち流れに乗って運ばれた水滴及び排気パ
イプの壁の膜、を含むガスとして燃料電池から出る。ラ
イン３４内のカソードテイルガスが液体水を積んだ燃焼
器２６には入るべき場合、水は燃焼器の触媒を浸漬さ
せ、及び／又は、その中に続いている燃焼を冷まし、実
質的に燃焼器２６の効率を減少させる。本発明によれ
ば、水セパレータ３６は、ライン３４内のカソードテイ
ルガスから液体水を分離させるため燃料電池２２及び燃
焼器２６の間に介設される。水を使い果たしたカソード
テイルガスは、流れ３８を介してセパレータから出る。
その一方で、テイルガスから分離された水は排水管４０
を介してセパレータ３６から出、一時的な貯蔵及び必要
とされるときのシステム内での引き続く再使用のためリ
ザーバー４２に運搬される。図１に示された実施形態で
は、その再使用は、リザーバー４２から、内部での蒸発
のための蒸発器２８及び／又は水ガスシフト反応器１
２、並びに、加湿器３２に水を運搬し、引き続いてライ
ン８を介して例えば自家熱改質器２へ配送する工程を含
む。
【００１６】図２は、本発明に係る水セパレータ５０の
一実施形態の側断面図である。当該実施形態は、水セパ
レータにより接続されるシステム構成部品が、互いに直
接的にはライン接続されないようにシステムが配管され
ており、即ち、それらが、水を乗せた流れが第１の方向
に流れてセパレータに入り、該第１の方向と鋭角をなす
第２の方向に流れてセパレータから出るよう配位されて
いる状況で特に有用である。より詳しくは、図２は、水
を乗せた燃料電池システムの流れをセパレータ５０内に
入れるための入口５４と、水が収集チューブ５２から通
って出るところの出口５６とを有する収集チューブ５２
を含む水セパレータ５０を示している。この収集チュー
ブ５２は、収集チャンバー６０を画成する内側円柱壁５
８を有する。出口５６に隣接した端部壁６２は、チュー
ブ５２を閉鎖する。入口５４は、チューブ５２に入る水
を乗せた流れが、急速渦巻き運動で壁５８に沿って流れ
させられるようにチューブ５２に対し接線方向に配置さ
れる。この渦巻き運動によって、チューブ５２に入る流
れに含まれた水は、遠心力により壁５８に対して押し付
けられる。収集チューブ５２の入口端部５４の近傍に配
置された湾曲排出チューブ６４は、収集チャンバーの中
央部から水を使い果たした流れを受け入れるため一端部
に形成された流入口６６と、セパレータ５０から水を使
い果たした流れを（例えば、図１の燃焼器２６に）吐出
するための排出端部６８と、を有する。従って、本実施
形態では、排出チューブ６４の流入口６６の中心及び収
集チューブ５２の中心線は、共通軸Ａ−Ａ上にあり、排
出端部の中心は、軸Ａ−Ａから鋭角をなす別の軸Ｂ−Ｂ
上にある。
一実施形態の側断面図である。当該実施形態は、水セパ
レータにより接続されるシステム構成部品が、互いに直
接的にはライン接続されないようにシステムが配管され
ており、即ち、それらが、水を乗せた流れが第１の方向
に流れてセパレータに入り、該第１の方向と鋭角をなす
第２の方向に流れてセパレータから出るよう配位されて
いる状況で特に有用である。より詳しくは、図２は、水
を乗せた燃料電池システムの流れをセパレータ５０内に
入れるための入口５４と、水が収集チューブ５２から通
って出るところの出口５６とを有する収集チューブ５２
を含む水セパレータ５０を示している。この収集チュー
ブ５２は、収集チャンバー６０を画成する内側円柱壁５
８を有する。出口５６に隣接した端部壁６２は、チュー
ブ５２を閉鎖する。入口５４は、チューブ５２に入る水
を乗せた流れが、急速渦巻き運動で壁５８に沿って流れ
させられるようにチューブ５２に対し接線方向に配置さ
れる。この渦巻き運動によって、チューブ５２に入る流
れに含まれた水は、遠心力により壁５８に対して押し付
けられる。収集チューブ５２の入口端部５４の近傍に配
置された湾曲排出チューブ６４は、収集チャンバーの中
央部から水を使い果たした流れを受け入れるため一端部
に形成された流入口６６と、セパレータ５０から水を使
い果たした流れを（例えば、図１の燃焼器２６に）吐出
するための排出端部６８と、を有する。従って、本実施
形態では、排出チューブ６４の流入口６６の中心及び収
集チューブ５２の中心線は、共通軸Ａ−Ａ上にあり、排
出端部の中心は、軸Ａ−Ａから鋭角をなす別の軸Ｂ−Ｂ
上にある。
【００１７】貯水室７０は、収集チューブ５２の出口端
部５６の下に配置され、収集チューブ５２の長さ方向に
移動する渦巻く搬送ガスの作用によって、最初に壁５８
に対して押し付けられ、次に貯水室７０に向かって壁５
８に沿って移動された水を収集するため役立つ。周辺部
上に複数の開口７４を有する半円形バッフル７２は、貯
水室７０を覆い、水が貯水室７０に行くことを可能にす
る一方で、それと同時に、貯水室内の水がチャンバー６
０を通って排出チューブ６４の流入口６６に移動して水
を使い果たした流れ内に再度乗るように至ることを防止
する。フロートスイッチ７６は、貯水室７０内の水のレ
ベル（高さ）を検知し、図１のリザーバー４２へと導く
排水パイプ８０内に配置された閉止バルブ７８の開閉の
指令信号を出力する。この点に関し、スイッチ７６は、
貯水室７０が完全に空になる前に、より詳しくは、セパ
レータ５０を通過する搬送ガスが排水パイプ８０を通っ
てセパレータ５０を逃げることを防止する水シールを提
供するため貯水室７０内に十分な水が残っている間に、
バルブ７８の閉止をトリガーするためセットされる。
部５６の下に配置され、収集チューブ５２の長さ方向に
移動する渦巻く搬送ガスの作用によって、最初に壁５８
に対して押し付けられ、次に貯水室７０に向かって壁５
８に沿って移動された水を収集するため役立つ。周辺部
上に複数の開口７４を有する半円形バッフル７２は、貯
水室７０を覆い、水が貯水室７０に行くことを可能にす
る一方で、それと同時に、貯水室内の水がチャンバー６
０を通って排出チューブ６４の流入口６６に移動して水
を使い果たした流れ内に再度乗るように至ることを防止
する。フロートスイッチ７６は、貯水室７０内の水のレ
ベル（高さ）を検知し、図１のリザーバー４２へと導く
排水パイプ８０内に配置された閉止バルブ７８の開閉の
指令信号を出力する。この点に関し、スイッチ７６は、
貯水室７０が完全に空になる前に、より詳しくは、セパ
レータ５０を通過する搬送ガスが排水パイプ８０を通っ
てセパレータ５０を逃げることを防止する水シールを提
供するため貯水室７０内に十分な水が残っている間に、
バルブ７８の閉止をトリガーするためセットされる。
【００１８】図３乃至図５は、本発明に係る水セパレー
タの好ましい実施形態を表している。この実施形態は、
水セパレータにより接続されたシステム構成部品が直接
互いにライン接続されるよう配管された水搭載燃料電池
システムの流れ内における配置に特に適合されている。
より詳しくは、図３乃至図５は、（１）水を乗せた流れ
の入口８６及び水出口８８を備えた収集チューブ８４、
（２）収集チューブ８４から液体水を使い果たした蒸気
流れを受け入れるための流入口９２及びセパレータから
（例えば、燃焼器に）水を使い果たした蒸気／搬送ガス
を排出するための排出端部９４を備えた排出チューブ９
０、及び、（３）出口８８を取り囲むハウジング９６を
有する水セパレータ８２を示している。ハウジング９６
の径方向内側に配置された、貫通シリンダー又はスクリ
ーン９８は、出口８８も取り囲んでおり、水が下方に置
かれた貯水室１００にそこを通って通過することを可能
にし、その一方で貯水室１００に入った水がセパレータ
８２を通過する蒸気流れに再び乗るようになることを防
止するバッフルとして役立つ。渦巻き器（swirler）１
０２は、収集チューブ８４への入口８６内に配置され、
入ってきた水を乗せた流れをサイクロンのように渦巻か
せ、収集チューブ８４の内側壁１０６に対して、その中
のあらゆる水滴を放出させる複数のアーチ形ベーン１０
４を含む。これと同時に、出口８８に向かって壁に沿う
搬送ガスの流れは、壁１０６に被覆した水を、それが開
口１０８を通って貯水室１００へと通過するところから
出口８８に向かって押しやる。収集チューブ８４の中央
部における水を使い果たした搬送ガス／蒸気は、排出チ
ューブ９０の流入口９２に入り、排出端部９４を通って
排出チューブ９０から出る。フロートスイッチ１１０
は、貯水室１００内の水のレベルを検知し、図１のリザ
ーバー４２へと導く排水パイプ１１４に配置された閉止
バルブ１１２の開閉の指令信号を出力する。図２のスイ
ッチ７６のように、フロートスイッチ１１０は、貯水室
１００が完全に空になる前に、水セパレータ８２を通過
する搬送ガスが排水パイプ１１４を通って水セパレータ
８２を逃げることを防止する水シールを提供するため貯
水室８２内に十分な水が残っている間に、バルブ１１２
の閉止をトリガーするためセットされる。本実施形態で
は、水セパレータは、互いにライン接続されているシス
テム構成要素の間に設置されるよう適合され、従って、
収集チューブ８４及び排出チューブ９０は、共通の中心
軸Ｃ−Ｃを共有する。
タの好ましい実施形態を表している。この実施形態は、
水セパレータにより接続されたシステム構成部品が直接
互いにライン接続されるよう配管された水搭載燃料電池
システムの流れ内における配置に特に適合されている。
より詳しくは、図３乃至図５は、（１）水を乗せた流れ
の入口８６及び水出口８８を備えた収集チューブ８４、
（２）収集チューブ８４から液体水を使い果たした蒸気
流れを受け入れるための流入口９２及びセパレータから
（例えば、燃焼器に）水を使い果たした蒸気／搬送ガス
を排出するための排出端部９４を備えた排出チューブ９
０、及び、（３）出口８８を取り囲むハウジング９６を
有する水セパレータ８２を示している。ハウジング９６
の径方向内側に配置された、貫通シリンダー又はスクリ
ーン９８は、出口８８も取り囲んでおり、水が下方に置
かれた貯水室１００にそこを通って通過することを可能
にし、その一方で貯水室１００に入った水がセパレータ
８２を通過する蒸気流れに再び乗るようになることを防
止するバッフルとして役立つ。渦巻き器（swirler）１
０２は、収集チューブ８４への入口８６内に配置され、
入ってきた水を乗せた流れをサイクロンのように渦巻か
せ、収集チューブ８４の内側壁１０６に対して、その中
のあらゆる水滴を放出させる複数のアーチ形ベーン１０
４を含む。これと同時に、出口８８に向かって壁に沿う
搬送ガスの流れは、壁１０６に被覆した水を、それが開
口１０８を通って貯水室１００へと通過するところから
出口８８に向かって押しやる。収集チューブ８４の中央
部における水を使い果たした搬送ガス／蒸気は、排出チ
ューブ９０の流入口９２に入り、排出端部９４を通って
排出チューブ９０から出る。フロートスイッチ１１０
は、貯水室１００内の水のレベルを検知し、図１のリザ
ーバー４２へと導く排水パイプ１１４に配置された閉止
バルブ１１２の開閉の指令信号を出力する。図２のスイ
ッチ７６のように、フロートスイッチ１１０は、貯水室
１００が完全に空になる前に、水セパレータ８２を通過
する搬送ガスが排水パイプ１１４を通って水セパレータ
８２を逃げることを防止する水シールを提供するため貯
水室８２内に十分な水が残っている間に、バルブ１１２
の閉止をトリガーするためセットされる。本実施形態で
は、水セパレータは、互いにライン接続されているシス
テム構成要素の間に設置されるよう適合され、従って、
収集チューブ８４及び排出チューブ９０は、共通の中心
軸Ｃ−Ｃを共有する。
【００１９】図６は、本発明の燃料電池システムの別の
実施形態の概略を示している。この実施形態では、流れ
１１８を介してＰＥＭ燃料電池１１６に供給されたカソ
ード空気が、最初に加湿器１２０により加湿される。水
を乗せたカソードテイルガスの流れ１２２は、水セパレ
ータ１２４に入り（即ち、図３乃至５を見よ）、該水セ
パレータでは、その中に同伴した水は、そこから剥ぎ取
られ、リザーバー１２６に回送され、従って加湿器１２
０に再び戻される。液体水を使い果たしたカソードテイ
ルガスの流れ１２８は、燃焼器１３０に回送され、そこ
で、それはカソードテイルガスの流れ１３２内のＨ2と
共に燃焼される。アノード燃料の流れは、上述したよう
に、様々な源から供給されることができ、本文中では、
Ｈ2貯蔵室１３４から供給されるものとして示されてい
る。
実施形態の概略を示している。この実施形態では、流れ
１１８を介してＰＥＭ燃料電池１１６に供給されたカソ
ード空気が、最初に加湿器１２０により加湿される。水
を乗せたカソードテイルガスの流れ１２２は、水セパレ
ータ１２４に入り（即ち、図３乃至５を見よ）、該水セ
パレータでは、その中に同伴した水は、そこから剥ぎ取
られ、リザーバー１２６に回送され、従って加湿器１２
０に再び戻される。液体水を使い果たしたカソードテイ
ルガスの流れ１２８は、燃焼器１３０に回送され、そこ
で、それはカソードテイルガスの流れ１３２内のＨ2と
共に燃焼される。アノード燃料の流れは、上述したよう
に、様々な源から供給されることができ、本文中では、
Ｈ2貯蔵室１３４から供給されるものとして示されてい
る。
【００２０】図７及び図８は、本発明の別の実施形態を
示している。本実施形態は、図２に示された実施形態と
類似しているが、排出パイプ１３６は、出口端部１３８
を有し、この出口端部の中心線は、入口１４８の中心線
から僅かにオフセットされている。しかし、そうでなけ
れば、一般には出口端部１３８は入口１４８とライン接
続される。
示している。本実施形態は、図２に示された実施形態と
類似しているが、排出パイプ１３６は、出口端部１３８
を有し、この出口端部の中心線は、入口１４８の中心線
から僅かにオフセットされている。しかし、そうでなけ
れば、一般には出口端部１３８は入口１４８とライン接
続される。
【００２１】本発明は、その幾つかの特定の実施形態の
観点で説明されたが、本発明は、これらに限定されるも
のではなく、請求の範囲に記載された範囲によってのみ
限定される。従って、本発明のセパレータは、燃焼器の
下流側を含む、燃料電池システム内の任意の位置に配置
することができる。その上、例えば燃焼器などの追加の
設備部品を、更なる水の除去のため、水セパレータの直
ぐ上流側に配置してもよい。
観点で説明されたが、本発明は、これらに限定されるも
のではなく、請求の範囲に記載された範囲によってのみ
限定される。従って、本発明のセパレータは、燃焼器の
下流側を含む、燃料電池システム内の任意の位置に配置
することができる。その上、例えば燃焼器などの追加の
設備部品を、更なる水の除去のため、水セパレータの直
ぐ上流側に配置してもよい。
【図１】図１は、本発明に係る一つの燃料電池システム
の概略図である。
の概略図である。
【図２】図２は、本発明に係る燃料電池システムで有用
な水セパレータの一実施形態の側断面図である。
な水セパレータの一実施形態の側断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る燃料電池システムで有用
な水セパレータの別の実施形態の斜視図である。
な水セパレータの別の実施形態の斜視図である。
【図４】図４は、図３の方向４−４における端図であ
る。
る。
【図５】図５は、図４の方向５−５に沿って取られた側
断面図である。
断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る別の燃料電池システムの
概略図である。
概略図である。
【図７】図７は、本発明の更に別の実施形態に係る水セ
パレータの斜視図である。
パレータの斜視図である。
【図８】図８は、図７の水セパレータの側断面図であ
る。
る。
４２ リザーバー ５０ 水セパレータ ５２ 収集チューブ ５４ 入口 ５６ 出口 ５８ 内側円柱壁 ６０ 収集チャンバー ６２ 端部壁 ６４ 排出チューブ ６６ 流入口 ６８ 排出端部 ７０ 貯水室 ７２ バッフル ７４ 開口 ７６ フロートスイッチ ７８ 閉止バルブ ８０ 排水パイプ
フロントページの続き (72)発明者 トレバー・ティー・グローバー アメリカ合衆国ニューヨーク州14544，ラ ッシュビル，ウォーレン・ストリート ９ (72)発明者 ジェームソン・アール・フォルテ アメリカ合衆国ニューヨーク州14580，ウ ェブスター，シャーボーン・ロード 473 (72)発明者 エリック・ケイ・ジェンセン アメリカ合衆国ニューヨーク州14559，ス ペンサーポート，ディーン・ロード 161 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CX06 CX10 HH03 5H027 AA06 BA01 BA05 MM02 MM14
Claims (14)
- 【請求項１】 燃料電池、該燃料電池のための燃料流れ
を提供するＨ2の豊富な燃料ガス源、該燃料電池内で該
Ｈ2の豊富な燃料と電気化学的に反応するための酸化剤
流れを提供する酸素源、Ｈ2を使い果たした該燃料ガス
を含む排気流れ、該燃料電池から出た、水、酸素及び窒
素を含むカソード排気流れ、前記水を乗せた前記流れの
うちの一つから水を取り除くための少なくとも１つの水
セパレータ、及び、システム内の再利用のため前記水を
乗せた流れから取り除かれた水を収集するためのリザー
バーを含む燃料電池システムにおいて、 前記セパレータは、 前記水を乗せた流れが通って流れるところの収集チャン
バーを画成する内側円柱壁を有し、且つ、該水を乗せた
流れが通って該チャンバーに入るところの入口及び該水
が該チャンバーから出るところの出口を有する、収集チ
ューブと、 前記チャンバー内で前記水を乗せた流れに渦巻き運動を
分与し、これによって、前記水を乗せた流れ内から外へ
水を前記壁上に遠心力で押し付け、該水を前記壁に沿っ
て前記出口に向かって押しやる、前記入口に設けられた
渦巻き器と、 前記壁に沿って前記出口に移動した水を収集するため前
記出口の下方にある貯水室と、 前記貯水室内の水が該貯水室から逃げて前記少なくとも
１つの流れに戻ることを防止すると共に、該水を該貯水
室に入れるため前記出口と該貯水室との間にあるバッフ
ルと、 前記貯水室からの水を前記リザーバーに排水するため該
貯水室と連通する排水管と、 前記水を乗せた流れが前記排水管を介して前記セパレー
タから逃げることを防止する水シールを提供するため前
記貯水室内の水の十分なレベルを維持するように排水を
制御するため前記排水管と作動的に連係されたバルブ
と、 前記レベルに到達したとき、前記バルブの閉止をトリガ
ーするため前記貯水室と連係するスイッチと、 前記チャンバーから水を使い果たした前記少なくとも１
つの流れを受け入れるため前記壁の中央寄りにあって前
記収集チューブと実質的に同軸である、一端部に設けら
れた流入口、及び、前記セパレータから水を使い果たし
た前記少なくとも１つの流れを吐出するための排出端部
を有する、排出チューブと、 を含むサイクロン式セパレータであることを特徴とす
る、燃料電池システム。 - 【請求項２】 前記水を乗せた流れは前記燃料電池の上
流にある、請求項１に記載の燃料電池システム。 - 【請求項３】 前記水を乗せた流れは前記燃料電池の下
流にある、請求項１に記載の燃料電池システム。 - 【請求項４】 前記水を乗せた流れは前記カソード排気
流れである、請求項３に記載の燃料電池システム。 - 【請求項５】 燃料電池、該燃料電池に燃料供給するた
めのＨ2の豊富な燃料ガス源、該燃料電池内で該Ｈ2の豊
富な燃料と電気化学的に反応するための酸素の源、該燃
料電池から出た搬送ガスから水を取り除くため該燃料電
池の下流側にある水セパレータ、及び、システム内の再
利用のため該搬送ガスから取り除かれた水を収集するた
めのリザーバーを含む燃料電池システムにおいて、 前記セパレータは、 前記搬送ガスが通って流れるところの収集チャンバーを
画成する内側円柱壁を有し、且つ、該搬送ガスが通って
該チャンバーに入るところの入口及び該水が該チャンバ
ーから出るところの出口を有する、収集チューブと、 前記チャンバー内で前記搬送ガスに渦巻き運動を分与
し、これによって、該搬送ガス内から外へ水を前記壁上
に遠心力で押し付け、該水を前記壁に沿って前記出口に
向かって押しやる、前記入口に設けられた渦巻き器と、 前記壁に沿って前記出口に移動した水を収集するため前
記出口の下方にある貯水室と、 前記貯水室内の水が該貯水室から逃げて前記搬送ガスに
再度流入することを防止すると共に、該水を該貯水室に
入れるため前記出口と該貯水室との間にあるバッフル
と、 前記貯水室からの水を前記リザーバーに排水するため該
貯水室と連通する排水管と、 前記搬送ガスが前記排水管を介して前記セパレータから
逃げることを防止する水シールを提供するため前記貯水
室内の水の十分なレベルを維持するように排水を制御す
るため前記排水管と作動的に連係されたバルブと、 前記レベルに到達したとき、前記バルブの閉止をトリガ
ーするため前記貯水室と連係するスイッチと、 前記チャンバーから水を使い果たした前記搬送ガスを受
け入れるため前記壁の中央寄りにあって前記収集チュー
ブと実質的に同軸である、一端部に設けられた流入口、
及び、前記セパレータから前記水を使い果たした搬送ガ
スを吐出するための排出端部を有する、排出チューブ
と、 を含むサイクロン式セパレータであることを特徴とす
る、燃料電池システム。 - 【請求項６】 燃料電池、水素含有液体を該燃料電池に
燃料供給するためのＣＯを含むＨ2の豊富な燃料ガスに
転化させる燃料プロセッサ、該ＣＯを含むＨ2の豊富な
燃料ガスのＨ2含有量を増加させ、ＣＯ含有量を減少さ
せるように該ＣＯを含むＨ2の豊富な燃料ガスを蒸気と
反応させるため該燃料プロセッサの下流側にある水ガス
シフト反応器、該燃料電池から出た搬送ガスから水を取
り除くため該燃料電池の下流側にある水セパレータ、及
び、前記燃料プロセッサ及び前記水ガスシフト反応器に
引き続いて分配するため前記搬送ガスから取り除かれた
水を収集するためのリザーバーを含む燃料電池システム
において、 前記セパレータは、 前記搬送ガスが通って流れるところの収集チャンバーを
画成する内側円柱壁を有し、且つ、該搬送ガスが通って
該チャンバーに入るところの入口及び該水が該チャンバ
ーから出るところの出口を有する、収集チューブと、 前記チャンバー内で前記搬送ガスに渦巻き運動を分与
し、これによって、該搬送ガス内から外へ水を前記壁上
に遠心力で押し付け、該水を前記壁に沿って前記出口に
向かって押しやる、前記入口に設けられた渦巻き器と、 前記壁に沿って前記出口に移動した水を収集するため前
記出口の下方にある貯水室と、 前記貯水室内の水が該貯水室から逃げて前記搬送ガスに
再度流入することを防止すると共に、該水を該貯水室に
入れるため前記出口と該貯水室との間にあるバッフル
と、 前記貯水室からの水を前記リザーバーに排水するため該
貯水室と連通する排水管と、 前記搬送ガスが前記排水管を介して前記セパレータから
逃げることを防止する水シールを提供するため前記貯水
室内の水の十分なレベルを維持するように排水を制御す
るため前記排水管と作動的に連係されたバルブと、 前記レベルに到達したとき、前記バルブの閉止をトリガ
ーするため前記貯水室と連係するスイッチと、 前記チャンバーから水を使い果たした前記搬送ガスを受
け入れるため前記壁の中央寄りにあって前記収集チュー
ブと実質的に同軸である、一端部に設けられた流入口、
及び、前記セパレータから前記水を使い果たした搬送ガ
スを吐出するための排出端部を有する、排出チューブ
と、 を含むサイクロン式セパレータであることを特徴とす
る、燃料電池システム。 - 【請求項７】 前記燃料電池はＰＥＭ燃料電池であり、
前記システムは、加湿器を更に備え、該加湿器は、前記
Ｈ2の豊富な燃料ガスが前記燃料電池に入る前に該Ｈ2の
豊富な燃料ガスを加湿し、前記リザーバーが該加湿器に
水を供給する、請求項６に記載の燃料電池システム。 - 【請求項８】 前記収集チューブ及び前記排出端部は、
前記入口が前記流入口と対面するように共通軸線に沿っ
て互いに整列されている、請求項６に記載の燃料電池シ
ステム。 - 【請求項９】 前記流入口及び前記収集チューブは、共
通軸線に沿って置かれ、前記排出端部は、該共通軸線に
対し鋭角をなす別の軸線に沿って置かれている、請求項
６に記載の燃料電池システム。 - 【請求項１０】 前記バッフルは、その中に複数の開口
を有し、該開口を通って前記水が前記貯水室に入る、請
求項６に記載の燃料電池システム。 - 【請求項１１】 前記バッフルは、前記出口を取り囲む
と共に、その中に複数の開口を備え、該開口を通って前
記液体が前記貯水室に入る、請求項８に記載の燃料電池
システム。 - 【請求項１２】 前記渦巻き器は、前記入口内に配置さ
れた複数のアーチ形ベーンを含む、請求項６に記載の燃
料電池システム。 - 【請求項１３】 前記渦巻き器は、前記収集チューブの
接線方向に前記搬送ガスを導入するよう構成及び配置さ
れた前記入口を含む、請求項６に記載の燃料電池システ
ム。 - 【請求項１４】 前記収集チューブは、一端部に設けら
れた前記入口、その反対側端部に設けられた前記出口、
及び、該出口に隣接した端部壁を有すると共に、前記排
出チューブの流入口が該端部壁に対面し、これによっ
て、前記ガスは、（ａ）前記入口から前記端部壁に向か
って前記壁に沿って略第１の方向に流れ、及び、（ｂ）
前記収集チューブの中央部を通って前記略第１の方向と
は反対の略第２の方向に前記流入口へと流れるよう前記
端部壁から偏向される、請求項６に記載の燃料電池シス
テム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/584,065 US6579637B1 (en) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | Fuel cell system having a compact water separator |
| US09/584065 | 2000-05-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002008693A true JP2002008693A (ja) | 2002-01-11 |
Family
ID=24335788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001162280A Pending JP2002008693A (ja) | 2000-05-31 | 2001-05-30 | コンパクトな水セパレータを有する燃料電池システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6579637B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002008693A (ja) |
| CA (1) | CA2339587A1 (ja) |
| DE (1) | DE10120018A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002204982A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-07-23 | Kojima Press Co Ltd | 気液分離器 |
| WO2006013917A1 (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| JP2006302655A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| US7615296B2 (en) | 2004-08-06 | 2009-11-10 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
| JP2010503955A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | ガス流の加湿装置 |
| US7727315B2 (en) | 2007-07-26 | 2010-06-01 | Hyundai Motor Company | Condensed water discharged apparatus for fuel cell system |
| KR101000584B1 (ko) | 2007-07-20 | 2010-12-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 차량용 워터트랩 장치 |
| JP2021504889A (ja) * | 2017-11-28 | 2021-02-15 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 気体成分から少なくとも１つの液体成分を分離する気液分離器 |
Families Citing this family (52)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6558826B1 (en) * | 2000-07-31 | 2003-05-06 | Plug Power Inc. | Fuel cell system fluid recovery |
| US20020090329A1 (en) * | 2000-08-11 | 2002-07-11 | Marten Ternan | Apparatus for a fuel processing system |
| US6875246B2 (en) * | 2001-07-20 | 2005-04-05 | General Motors Corporation | Water vapor transfer device for fuel cell reformer |
| DE10205981B4 (de) * | 2002-02-14 | 2014-01-09 | Mann + Hummel Gmbh | Schaltbare Zyklone zum Abscheiden von Partikeln oder Tropfen aus einem Fluidstrom |
| US20040197622A1 (en) | 2003-04-04 | 2004-10-07 | Texaco Inc. | Method and apparatus for separating liquid from a gas stream |
| JP2007503296A (ja) * | 2003-08-26 | 2007-02-22 | ハイドロジェニクス コーポレイション | 電気化学セルスタックの処理ガスストリームから液体を分離する装置 |
| JP2007503295A (ja) * | 2003-08-26 | 2007-02-22 | ハイドロジェニクス コーポレイション | 流体分離器と一体化したエネルギー及び／又は質量交換器 |
| WO2005028077A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-03-31 | Hydrogenics Corporation | Separator for removing liquid from fluid |
| TWI276654B (en) * | 2004-02-18 | 2007-03-21 | Ind Tech Res Inst | Proton exchange membrane (PEM) with different molecular permeation rates |
| US7250075B1 (en) | 2004-06-16 | 2007-07-31 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Water outlet control mechanism for fuel cell system operation in variable gravity environments |
| US20060228734A1 (en) * | 2005-03-18 | 2006-10-12 | Applera Corporation | Fluid processing device with captured reagent beads |
| GB2427682B (en) * | 2005-03-18 | 2009-08-05 | Honeywell Normalair Garrett | Apparatus for extracting condensate |
| US7477505B2 (en) * | 2005-10-18 | 2009-01-13 | General Hydrogen Corporation | Capacitor bank for electrical generator |
| US20070087239A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | General Hydrogen Corporation | Fuel cell fluid management system |
| US20070087232A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | Robin Curtis M | Capacitor hybrid fuel cell power generator |
| US20070087241A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | General Hydrogen Corporation | Fuel cell power pack |
| US20070218326A1 (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-20 | Honeywell International, Inc. | Approach of solving humidification device turndown ratio for proton exchange membrane fuel cells |
| WO2008090430A1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Nissan Motor Co., Ltd. | Drainage apparatus for fuel cell system generation water |
| US8236456B2 (en) * | 2007-07-19 | 2012-08-07 | GM Global Technology Operations LLC | Bidirectional water separator |
| DE102007048321A1 (de) | 2007-10-09 | 2009-04-16 | Daimler Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit aus einem Gasstrom sowie Brennstoffzellensystem |
| EP2235775B1 (en) * | 2007-12-26 | 2014-07-16 | United Technologies Corporation | Fuel cell and bipolar plate for limiting leakage |
| US20090241515A1 (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-01 | Denso International America, Inc. | Exhaust condensation separator |
| DE102008016373A1 (de) * | 2008-03-29 | 2009-10-01 | Daimler Ag | Brennstoffzellensystem und Kraftfahrzeug mit einem derartigen Brennstoffzellensystem |
| US8309259B2 (en) | 2008-05-19 | 2012-11-13 | Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University | Electrochemical cell, and particularly a cell with electrodeposited fuel |
| US8491763B2 (en) * | 2008-08-28 | 2013-07-23 | Fluidic, Inc. | Oxygen recovery system and method for recovering oxygen in an electrochemical cell |
| US20100205953A1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | Bettin Leonard A | Case Drain Line Pressure Switch With Automatic Fan Drive Motor Shutdown |
| US8273501B2 (en) * | 2009-07-30 | 2012-09-25 | Ford Global Technologies, Llc | System and method for hydrating a proton exchange membrane fuel cell |
| EP2486622B1 (en) * | 2009-10-08 | 2014-07-23 | Fluidic, Inc. | Rechargeable metal-air cell with flow management system |
| US8431278B2 (en) * | 2010-02-08 | 2013-04-30 | GM Global Technology Operations LLC | Passive water drain |
| DE102010008209A1 (de) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | Daimler AG, 70327 | Katalytischer Brenner |
| EP2586092B1 (en) | 2010-06-24 | 2017-01-04 | Fluidic, Inc. | Electrochemical cell with stepped scaffold fuel anode |
| CN105206789B (zh) | 2010-09-16 | 2018-09-07 | 流体公司 | 具有渐进析氧电极/燃料电极的电化学电池系统 |
| EP2966722B1 (en) | 2010-10-20 | 2018-08-29 | Fluidic, Inc. | Battery resetting process for scaffold fuel electrode |
| AT511054A1 (de) * | 2010-10-27 | 2012-08-15 | Vaillant Group Austria Gmbh | Kondensatabscheider |
| JP5908251B2 (ja) | 2010-11-17 | 2016-04-26 | フルイディック，インク．Ｆｌｕｉｄｉｃ，Ｉｎｃ． | 階層型アノードのマルチモード充電 |
| EP2740174B1 (en) * | 2011-08-03 | 2018-11-07 | TVS Motor Company Limited | Fuel cell system |
| DE102011120536A1 (de) * | 2011-12-08 | 2013-06-13 | Daimler Ag | Flüssigkeitsabscheider für ein Brennstoffzellensystem |
| US9077004B2 (en) * | 2012-04-18 | 2015-07-07 | GM Global Technology Operations LLC | Extended valve orifice for fuel cell |
| US9269979B2 (en) * | 2013-03-12 | 2016-02-23 | Ford Global Technologies, Llc | Centrifugal water separator for a fuel cell system |
| US9853303B2 (en) | 2013-06-21 | 2017-12-26 | Ford Global Technologies, Llc | Centrifugal water separator for a fuel cell system |
| US10256496B2 (en) * | 2014-07-01 | 2019-04-09 | General Electric Company | Power generation systems and methods utilizing cascaded fuel cells |
| AU2017298994B2 (en) | 2016-07-22 | 2019-09-12 | Nantenergy, Inc. | Moisture and carbon dioxide management system in electrochemical cells |
| DE102017220633A1 (de) | 2017-11-17 | 2019-05-23 | Volkswagen Ag | Befeuchtungssystem und Brennstoffzellensystem mit einem Befeuchtungssystem |
| DE102017221309A1 (de) * | 2017-11-28 | 2019-05-29 | Robert Bosch Gmbh | Gas-Flüssigkeitsabscheider zum Abscheiden von zumindest einem flüssigen Bestandteil von einem gasförmigen Bestandteil |
| US10258917B1 (en) | 2018-02-09 | 2019-04-16 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | System for removing water and particulates from engine exhaust |
| CN110013173A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-16 | 海南立昇净水科技实业有限公司 | 饮水机及其水汽分离出水嘴 |
| US11251476B2 (en) | 2019-05-10 | 2022-02-15 | Form Energy, Inc. | Nested annular metal-air cell and systems containing same |
| DE102019215498A1 (de) * | 2019-10-10 | 2021-04-15 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Abscheiden eines flüssigen Mediums, insbesondere Wasser, für ein Brennstoffzellensystem |
| WO2022051960A1 (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-17 | Robert Bosch Gmbh | Gas-liquid separator and fuel cell system comprising the same |
| JP7310769B2 (ja) * | 2020-09-23 | 2023-07-19 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| AT525805B1 (de) * | 2022-02-10 | 2023-08-15 | Avl List Gmbh | Abscheidevorrichtung für ein Brennstoffzellensystem |
| AT525561B1 (de) * | 2022-02-10 | 2023-05-15 | Avl List Gmbh | Separiervorrichtung zum Separieren von flüssigem Wasser aus einem Abgas in einem Abgasabschnitt eines Brennstoffzellensystems |
-
2000
- 2000-05-31 US US09/584,065 patent/US6579637B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-03-07 CA CA002339587A patent/CA2339587A1/en not_active Abandoned
- 2001-04-24 DE DE10120018A patent/DE10120018A1/de not_active Withdrawn
- 2001-05-30 JP JP2001162280A patent/JP2002008693A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002204982A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-07-23 | Kojima Press Co Ltd | 気液分離器 |
| WO2006013917A1 (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| US7615296B2 (en) | 2004-08-06 | 2009-11-10 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
| JP2006302655A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2010503955A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | ガス流の加湿装置 |
| KR101000584B1 (ko) | 2007-07-20 | 2010-12-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 차량용 워터트랩 장치 |
| US7727315B2 (en) | 2007-07-26 | 2010-06-01 | Hyundai Motor Company | Condensed water discharged apparatus for fuel cell system |
| JP2021504889A (ja) * | 2017-11-28 | 2021-02-15 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 気体成分から少なくとも１つの液体成分を分離する気液分離器 |
| JP7093411B2 (ja) | 2017-11-28 | 2022-06-29 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 気体成分から少なくとも１つの液体成分を分離する気液分離器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2339587A1 (en) | 2001-11-30 |
| US6579637B1 (en) | 2003-06-17 |
| DE10120018A1 (de) | 2001-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002008693A (ja) | コンパクトな水セパレータを有する燃料電池システム | |
| JP4782331B2 (ja) | 燃料電池パワープラント用運転システム | |
| JP5011673B2 (ja) | 燃料電池発電システム | |
| CA2307971C (en) | Method for driving a fuel cell vehicle and fuel cell vehicle | |
| US8426071B2 (en) | Method and apparatus for separating liquid from a gas stream | |
| KR20010071571A (ko) | 연료 전지 파워 플랜트용 매스 및 열 회복 시스템, 및연료 전지 파워 플랜트의 동작 방법 | |
| EP1062024A2 (en) | Process gas purification and fuel cell system | |
| US20130130134A1 (en) | Solid oxide fuel cell steam reforming power system | |
| CA2521404C (en) | Integrated fuel processor apparatus and enclosure and methods of using same | |
| US7537738B2 (en) | Fuel processing system having a membrane separator | |
| US20090068512A1 (en) | Hydrogen refueling station | |
| JP4264875B2 (ja) | 凝縮水排水システム及び燃料電池システム | |
| JPH0757758A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4625585B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池システム | |
| KR20070075040A (ko) | 개질기용 물공급장치를 갖는 연료전지 시스템 | |
| JP2004213975A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP5324073B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2004530271A (ja) | 燃料電池電力設備 | |
| JP5239994B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
| JP2002355523A (ja) | ガス分離モジュール | |
| JP2002124281A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2005085534A (ja) | 燃料電池システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050426 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060811 |