JP2002216823A - 燃料電池 - Google Patents
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池停止中に電解質膜の乾燥が防止で
き、特性の劣化が少なく長期にわたり安定して作動可能
な燃料電池の提供。 【解決手段】 燃料電池の空気極へ空気を供給する空気
供給ラインおよび前記空気極から空気を排出する空気排
出ラインに、燃料電池停止時に空気の流通を閉止する手
段を備える。前記空気の流通を閉止する手段が重力を利
用して空気の流通を閉止する開閉弁であると、燃料電池
が固体高分子形燃料電池の場合であっても燃料電池停止
中に固体高分子電解質膜の乾燥が防止できるとともに燃
料電池のシール漏れの問題がなくなるので好ましい。
き、特性の劣化が少なく長期にわたり安定して作動可能
な燃料電池の提供。 【解決手段】 燃料電池の空気極へ空気を供給する空気
供給ラインおよび前記空気極から空気を排出する空気排
出ラインに、燃料電池停止時に空気の流通を閉止する手
段を備える。前記空気の流通を閉止する手段が重力を利
用して空気の流通を閉止する開閉弁であると、燃料電池
が固体高分子形燃料電池の場合であっても燃料電池停止
中に固体高分子電解質膜の乾燥が防止できるとともに燃
料電池のシール漏れの問題がなくなるので好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば家庭用の小
型電源として好適な、特性の劣化が少なく長期にわたり
安定して作動可能な燃料電池に関するものである。
型電源として好適な、特性の劣化が少なく長期にわたり
安定して作動可能な燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来の燃料電池の１形態である
固体高分子形燃料電池の単セルの基本構成を示す分解断
面図である。固体高分子電解質膜１の両側の主面にそれ
ぞれ貴金属（主として白金）を含む空気極側触媒層２お
よび燃料極側触媒層３を接合してセルが構成される。空
気極側触媒層２および燃料極側触媒層３と対向して、そ
れぞれ空気極側ガス拡散層４および燃料極側ガス拡散層
５が配置される。これによりそれぞれ空気極６および燃
料極７が構成される。これらのガス拡散層４および５
は、それぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガスを通過させると
同時に、電流を外部に伝える働きをする。そして、セル
に面して反応ガス流通用のガス流路８を備え、相対する
主面に冷却水流通用の冷却水流路９を備えた導電性でか
つガス不透過性の材料よりなる一組のセパレータ１０に
より挟持して単セル１１が構成される。
固体高分子形燃料電池の単セルの基本構成を示す分解断
面図である。固体高分子電解質膜１の両側の主面にそれ
ぞれ貴金属（主として白金）を含む空気極側触媒層２お
よび燃料極側触媒層３を接合してセルが構成される。空
気極側触媒層２および燃料極側触媒層３と対向して、そ
れぞれ空気極側ガス拡散層４および燃料極側ガス拡散層
５が配置される。これによりそれぞれ空気極６および燃
料極７が構成される。これらのガス拡散層４および５
は、それぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガスを通過させると
同時に、電流を外部に伝える働きをする。そして、セル
に面して反応ガス流通用のガス流路８を備え、相対する
主面に冷却水流通用の冷却水流路９を備えた導電性でか
つガス不透過性の材料よりなる一組のセパレータ１０に
より挟持して単セル１１が構成される。
【０００３】図８は、固体高分子形燃料電池スタックの
基本構成を示す断面図である。多数の単セル１１を積層
し、集電板１２、電気絶縁と熱絶縁を目的とする絶縁板
１３ならびに荷重を加えて積層状態を保持するための締
付板１４によって挟持し、ボルト１５とナット１７によ
り締め付けられており、締め付け荷重は、皿バネ１６に
より加えられている。
基本構成を示す断面図である。多数の単セル１１を積層
し、集電板１２、電気絶縁と熱絶縁を目的とする絶縁板
１３ならびに荷重を加えて積層状態を保持するための締
付板１４によって挟持し、ボルト１５とナット１７によ
り締め付けられており、締め付け荷重は、皿バネ１６に
より加えられている。
【０００４】図９は、単セル１１へ燃料ガス（水素）、
酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給するシステムを
示す説明図である。燃料ガス（水素）は燃料供給ライン
１８から弁１９を経て燃料極７へ供給され、排燃料ガス
はライン２０から弁２１を経て排出される。排出された
排燃料ガスは例えば原燃料（天然ガス）を改質して水素
リッチなガスに改質するための図示しない改質器のバー
ナへ送られて燃焼して改質器の加熱用に用いられる。一
方、酸化剤ガス（空気）は空気供給ライン２２からファ
ン２３により取り込まれて空気極６へ供給され、排空気
は空気排出ライン２４から熱交換器２５で熱交換後、外
部へ排出される。また、水タンク２６中の冷却水（純
水）は循環ライン２７からポンプ２８により冷却水流路
９に供給された後、水タンク２６に循環して使用され
る。
酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給するシステムを
示す説明図である。燃料ガス（水素）は燃料供給ライン
１８から弁１９を経て燃料極７へ供給され、排燃料ガス
はライン２０から弁２１を経て排出される。排出された
排燃料ガスは例えば原燃料（天然ガス）を改質して水素
リッチなガスに改質するための図示しない改質器のバー
ナへ送られて燃焼して改質器の加熱用に用いられる。一
方、酸化剤ガス（空気）は空気供給ライン２２からファ
ン２３により取り込まれて空気極６へ供給され、排空気
は空気排出ライン２４から熱交換器２５で熱交換後、外
部へ排出される。また、水タンク２６中の冷却水（純
水）は循環ライン２７からポンプ２８により冷却水流路
９に供給された後、水タンク２６に循環して使用され
る。
【０００５】固体高分子電解質膜１は含水させることに
よりプロトン導電性電解質として機能するもので、固体
高分子形燃料電池においては、反応ガスに水蒸気を飽和
に含ませて各単セル１１に供給して運転する方法が採ら
れている。
よりプロトン導電性電解質として機能するもので、固体
高分子形燃料電池においては、反応ガスに水蒸気を飽和
に含ませて各単セル１１に供給して運転する方法が採ら
れている。
【０００６】燃料極７に水素を含む燃料ガス、空気極６
に酸素を含む酸化剤ガスを供給すると、燃料極７では、
水素分子を水素イオンと電子に分解する燃料極反応、空
気極６では、酸素と水素イオンと電子から水を生成する
以下の電気化学反応がそれぞれ行われ、燃料極から空気
極に向かって外部回路を移動する電子により電力が負荷
に供給されるとともに、空気極側に水が生成される。
に酸素を含む酸化剤ガスを供給すると、燃料極７では、
水素分子を水素イオンと電子に分解する燃料極反応、空
気極６では、酸素と水素イオンと電子から水を生成する
以下の電気化学反応がそれぞれ行われ、燃料極から空気
極に向かって外部回路を移動する電子により電力が負荷
に供給されるとともに、空気極側に水が生成される。
【０００７】 燃料極；Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- （燃料極反応） 空気極；２Ｈ+ ＋ (１／２) Ｏ2 ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ（空気極反応） 全体 ；Ｈ2 ＋ (１／２) Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池を停止
する場合、燃料ガス（水素）は弁１９および弁２１を閉
止して供給を止め、酸化剤ガス（空気）はファン２３を
停止して供給を止め、冷却水はポンプ２８を停止して循
環を止めるが、空気供給ライン２２−ファン２３−空気
極６−空気排出ライン２４−熱交換器２５の流路は大気
開放になっているため、停止期間がおよそ２〜３日ある
いはそれ以上となるような場合は、固体高分子電解質膜
１に含まれた水が揮散して乾燥してしまう問題があっ
た。
する場合、燃料ガス（水素）は弁１９および弁２１を閉
止して供給を止め、酸化剤ガス（空気）はファン２３を
停止して供給を止め、冷却水はポンプ２８を停止して循
環を止めるが、空気供給ライン２２−ファン２３−空気
極６−空気排出ライン２４−熱交換器２５の流路は大気
開放になっているため、停止期間がおよそ２〜３日ある
いはそれ以上となるような場合は、固体高分子電解質膜
１に含まれた水が揮散して乾燥してしまう問題があっ
た。
【０００９】固体高分子電解質膜１が一旦乾燥してしま
うと、水を吸収させようとしても短時間ではなかなか水
を吸収しなくなり特性を保持できなくなる。そのため燃
料電池の寿命を向上させるためには燃料電池停止中も固
体高分子電解質膜１に含水させておくことが必要であ
る。
うと、水を吸収させようとしても短時間ではなかなか水
を吸収しなくなり特性を保持できなくなる。そのため燃
料電池の寿命を向上させるためには燃料電池停止中も固
体高分子電解質膜１に含水させておくことが必要であ
る。
【００１０】りん酸形燃料電池の場合は、電解質のりん
酸に吸湿性、吸水性があるので空気供給ラインなどに電
磁弁を設置して、燃料電池停止時にこの電磁弁で密閉す
ることが必要であった。燃料電池停止時に前記電磁弁を
閉めると温度低下とともに圧力の急激な低下が発生す
る。燃料電池停止後減圧になったり、また加圧されたり
するとセルのシールが悪くなり、セルのシールにピンホ
ールができてシール漏れが発生する問題があった。固体
高分子形燃料電池の場合には電解質が吸水性でないため
に弁などで密閉する必要はないが、開放しておくと電解
質中の水分が揮散してしまうという問題があった。
酸に吸湿性、吸水性があるので空気供給ラインなどに電
磁弁を設置して、燃料電池停止時にこの電磁弁で密閉す
ることが必要であった。燃料電池停止時に前記電磁弁を
閉めると温度低下とともに圧力の急激な低下が発生す
る。燃料電池停止後減圧になったり、また加圧されたり
するとセルのシールが悪くなり、セルのシールにピンホ
ールができてシール漏れが発生する問題があった。固体
高分子形燃料電池の場合には電解質が吸水性でないため
に弁などで密閉する必要はないが、開放しておくと電解
質中の水分が揮散してしまうという問題があった。
【００１１】本発明の目的は、従来の上記問題を解決
し、固体高分子形燃料電池の場合であっても、燃料電池
停止中における固体高分子電解質膜１の乾燥を防止して
特性を保持して長寿命化を達成できるとともに、例えば
昼間は運転して夜間は停止するなどの間欠運転を行って
も、あるいは非常時のみ運転するような非常用電源とし
て使用しても特性の劣化が少なく長期にわたり安定して
作動可能な燃料電池を提供することである。
し、固体高分子形燃料電池の場合であっても、燃料電池
停止中における固体高分子電解質膜１の乾燥を防止して
特性を保持して長寿命化を達成できるとともに、例えば
昼間は運転して夜間は停止するなどの間欠運転を行って
も、あるいは非常時のみ運転するような非常用電源とし
て使用しても特性の劣化が少なく長期にわたり安定して
作動可能な燃料電池を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者等は前記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、空気供給ライン２２
および空気排出ライン２４に燃料電池停止時に空気の流
通を閉止する手段、好ましくは重力を利用して空気の流
通を閉止する開閉弁を設けることにより解決できること
を見出し、本発明を完成するに至った。
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、空気供給ライン２２
および空気排出ライン２４に燃料電池停止時に空気の流
通を閉止する手段、好ましくは重力を利用して空気の流
通を閉止する開閉弁を設けることにより解決できること
を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】すなわち、本発明の請求項１の燃料電池
は、燃料電池の空気極へ空気を供給する空気供給ライン
および前記空気極から空気を排出する空気排出ライン
に、燃料電池停止時に空気の流通を閉止する手段を備え
たことを特徴とする。
は、燃料電池の空気極へ空気を供給する空気供給ライン
および前記空気極から空気を排出する空気排出ライン
に、燃料電池停止時に空気の流通を閉止する手段を備え
たことを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項２の燃料電池は、請求項１
記載の燃料電池において、前記空気の流通を閉止する手
段が重力を利用して空気の流通を閉止する開閉弁である
ことを特徴とする。
記載の燃料電池において、前記空気の流通を閉止する手
段が重力を利用して空気の流通を閉止する開閉弁である
ことを特徴とする。
【００１５】本発明の請求項３の燃料電池は、請求項１
あるいは請求項２記載の燃料電池において、燃料電池の
空気極へ空気を供給するための空気供給手段と燃料電池
との間の空気供給ラインに前記空気の流通を閉止する手
段を備えたことを特徴とする。
あるいは請求項２記載の燃料電池において、燃料電池の
空気極へ空気を供給するための空気供給手段と燃料電池
との間の空気供給ラインに前記空気の流通を閉止する手
段を備えたことを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項４の燃料電池は、請求項１
から請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、前
記空気極から排出される空気の排熱を回収する排熱回収
手段と燃料電池との間の空気排出ラインあるいは前記排
熱回収手段の下流の空気排出ラインに前記空気の流通を
閉止する手段を備えるか、前記排熱回収手段がない場合
は前記空気極から空気を排出する出口ラインに前記空気
の流通を閉止する手段を備えたことを特徴とする。
から請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、前
記空気極から排出される空気の排熱を回収する排熱回収
手段と燃料電池との間の空気排出ラインあるいは前記排
熱回収手段の下流の空気排出ラインに前記空気の流通を
閉止する手段を備えるか、前記排熱回収手段がない場合
は前記空気極から空気を排出する出口ラインに前記空気
の流通を閉止する手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。図１〜４は、本発明の燃料電
池の単セル１１へ燃料ガス（水素）、酸化剤ガス（空
気）および冷却水を供給するシステムの実施形態を示す
説明図である。図１〜４において、図９に示した構成部
分と同じ構成部分には同一参照符号を付すことにより、
重複した説明を省略する。図１において、本発明の燃料
電池は、燃料電池の単セル１１の空気極６へ空気を供給
する空気供給手段（ファン２３）と空気極６との間の空
気供給ライン２２および空気極６から排出される空気の
排熱を回収する排熱回収手段（熱交換器２５）と空気極
６との間の空気排出ライン２４に、燃料電池停止時に空
気の流通を閉止する手段（開閉弁２９、３０）が、それ
ぞれ設けられている以外は図９に示した燃料電池と同様
になっている。
を用いて詳細に説明する。図１〜４は、本発明の燃料電
池の単セル１１へ燃料ガス（水素）、酸化剤ガス（空
気）および冷却水を供給するシステムの実施形態を示す
説明図である。図１〜４において、図９に示した構成部
分と同じ構成部分には同一参照符号を付すことにより、
重複した説明を省略する。図１において、本発明の燃料
電池は、燃料電池の単セル１１の空気極６へ空気を供給
する空気供給手段（ファン２３）と空気極６との間の空
気供給ライン２２および空気極６から排出される空気の
排熱を回収する排熱回収手段（熱交換器２５）と空気極
６との間の空気排出ライン２４に、燃料電池停止時に空
気の流通を閉止する手段（開閉弁２９、３０）が、それ
ぞれ設けられている以外は図９に示した燃料電池と同様
になっている。
【００１８】そして本発明の燃料電池を停止する場合、
燃料ガス（水素）は弁１９および弁２１を閉止して供給
を止め、酸化剤ガス（空気）はファン２３を停止して供
給を止めるとともに開閉弁２９、３０を閉め、冷却水は
ポンプ２８を停止して循環を止める。開閉弁２９、３０
が閉められたことにより、空気供給ライン２２−ファン
２３−空気極６−空気排出ライン２４−熱交換器２５の
流路は大気からクローズされるため、停止期間が２〜３
日あるいはそれ以上となるような場合でも固体高分子電
解質膜１に含まれた水が揮散して乾燥することがない。
燃料ガス（水素）は弁１９および弁２１を閉止して供給
を止め、酸化剤ガス（空気）はファン２３を停止して供
給を止めるとともに開閉弁２９、３０を閉め、冷却水は
ポンプ２８を停止して循環を止める。開閉弁２９、３０
が閉められたことにより、空気供給ライン２２−ファン
２３−空気極６−空気排出ライン２４−熱交換器２５の
流路は大気からクローズされるため、停止期間が２〜３
日あるいはそれ以上となるような場合でも固体高分子電
解質膜１に含まれた水が揮散して乾燥することがない。
【００１９】図２において、本発明の燃料電池は、燃料
電池の単セル１１の空気極６へ空気を供給する空気供給
手段（ファン２３）と空気極６との間の空気供給ライン
２２および空気極６から排出される空気の排熱を回収す
る排熱回収手段（熱交換器２５）の下流の空気排出ライ
ン２４に、燃料電池停止時に空気の流通を閉止する手段
（開閉弁２９、３０）が、それぞれ設けられている以外
は図９に示した燃料電池と同様になっている。そして本
発明の燃料電池を停止する場合、燃料ガス（水素）は弁
１９および弁２１を閉止して供給を止め、酸化剤ガス
（空気）はファン２３を停止して供給を止めるとともに
開閉弁２９、３０を閉め、冷却水はポンプ２８を停止し
て循環を止める。開閉弁２９、３０が閉められたことに
より、空気供給ライン２２−ファン２３−空気極６−空
気排出ライン２４−熱交換器２５の流路は大気からクロ
ーズされるため、停止期間が２〜３日あるいはそれ以上
となるような場合でも固体高分子電解質膜１に含まれた
水が揮散して乾燥することがない。
電池の単セル１１の空気極６へ空気を供給する空気供給
手段（ファン２３）と空気極６との間の空気供給ライン
２２および空気極６から排出される空気の排熱を回収す
る排熱回収手段（熱交換器２５）の下流の空気排出ライ
ン２４に、燃料電池停止時に空気の流通を閉止する手段
（開閉弁２９、３０）が、それぞれ設けられている以外
は図９に示した燃料電池と同様になっている。そして本
発明の燃料電池を停止する場合、燃料ガス（水素）は弁
１９および弁２１を閉止して供給を止め、酸化剤ガス
（空気）はファン２３を停止して供給を止めるとともに
開閉弁２９、３０を閉め、冷却水はポンプ２８を停止し
て循環を止める。開閉弁２９、３０が閉められたことに
より、空気供給ライン２２−ファン２３−空気極６−空
気排出ライン２４−熱交換器２５の流路は大気からクロ
ーズされるため、停止期間が２〜３日あるいはそれ以上
となるような場合でも固体高分子電解質膜１に含まれた
水が揮散して乾燥することがない。
【００２０】図３において、本発明の燃料電池は空気極
６から排出される空気の排熱を回収する排熱回収手段が
ないので、燃料電池の単セル１１の空気極６へ空気を供
給する空気供給手段（ファン２３）と空気極６との間の
空気供給ライン２２および空気極６から排出される空気
の出口ラインである空気排出ライン２４に、燃料電池停
止時に空気の流通を閉止する手段（開閉弁２９、３０）
が、それぞれ設けられている以外は図９に示した燃料電
池と同様になっている。そして本発明の燃料電池を停止
する場合、燃料ガス（水素）は弁１９および弁２１を閉
止して供給を止め、酸化剤ガス（空気）はファン２３を
停止して供給を止めるとともに開閉弁２９、３０を閉
め、冷却水はポンプ２８を停止して循環を止める。開閉
弁２９、３０が閉められたことにより、空気供給ライン
２２−ファン２３−空気極６−空気排出ライン２４−熱
交換器２５の流路は大気からクローズされるため、停止
期間が２〜３日あるいはそれ以上となるような場合でも
固体高分子電解質膜１に含まれた水が揮散して乾燥する
ことがない。
６から排出される空気の排熱を回収する排熱回収手段が
ないので、燃料電池の単セル１１の空気極６へ空気を供
給する空気供給手段（ファン２３）と空気極６との間の
空気供給ライン２２および空気極６から排出される空気
の出口ラインである空気排出ライン２４に、燃料電池停
止時に空気の流通を閉止する手段（開閉弁２９、３０）
が、それぞれ設けられている以外は図９に示した燃料電
池と同様になっている。そして本発明の燃料電池を停止
する場合、燃料ガス（水素）は弁１９および弁２１を閉
止して供給を止め、酸化剤ガス（空気）はファン２３を
停止して供給を止めるとともに開閉弁２９、３０を閉
め、冷却水はポンプ２８を停止して循環を止める。開閉
弁２９、３０が閉められたことにより、空気供給ライン
２２−ファン２３−空気極６−空気排出ライン２４−熱
交換器２５の流路は大気からクローズされるため、停止
期間が２〜３日あるいはそれ以上となるような場合でも
固体高分子電解質膜１に含まれた水が揮散して乾燥する
ことがない。
【００２１】図４において、本発明の燃料電池は、燃料
電池の単セル１１の空気極６へ空気を供給する空気供給
ライン２２を水タンク２６に連結し、水タンク２６の上
部から他の空気供給ライン２２Ａを経て空気極６へ空気
を供給するとともに、空気極６から排出される空気の排
熱を回収する排熱回収手段（熱交換器２５）と空気極６
との間の空気排出ライン２４に、燃料電池停止時に空気
の流通を閉止する手段（開閉弁３０）が設けられている
以外は図９に示した燃料電池と同様になっている。そし
て、本発明の燃料電池を停止する場合、燃料ガス（水
素）は弁１９および弁２１閉止して供給を止め、酸化剤
ガス（空気）はファン２３を停止して供給を止めるとと
もに開閉弁３０を閉め、冷却水はポンプ２８を停止して
循環を止める。空気供給ライン２２を水タンク２６に連
結し、水タンク２６の上部から他の空気供給ライン２２
Ａを経て空気極６へ空気を供給するようにしたので、空
気供給系流路は水タンク２６により大気からクローズさ
れる。また、開閉弁３０が閉められたことにより、空気
排出ライン２４−排熱回収手段（熱交換器２５）の流路
は大気からクローズされるため、停止期間が２〜３日あ
るいはそれ以上となるような場合でも固体高分子電解質
膜１に含まれた水が揮散して乾燥することがない。
電池の単セル１１の空気極６へ空気を供給する空気供給
ライン２２を水タンク２６に連結し、水タンク２６の上
部から他の空気供給ライン２２Ａを経て空気極６へ空気
を供給するとともに、空気極６から排出される空気の排
熱を回収する排熱回収手段（熱交換器２５）と空気極６
との間の空気排出ライン２４に、燃料電池停止時に空気
の流通を閉止する手段（開閉弁３０）が設けられている
以外は図９に示した燃料電池と同様になっている。そし
て、本発明の燃料電池を停止する場合、燃料ガス（水
素）は弁１９および弁２１閉止して供給を止め、酸化剤
ガス（空気）はファン２３を停止して供給を止めるとと
もに開閉弁３０を閉め、冷却水はポンプ２８を停止して
循環を止める。空気供給ライン２２を水タンク２６に連
結し、水タンク２６の上部から他の空気供給ライン２２
Ａを経て空気極６へ空気を供給するようにしたので、空
気供給系流路は水タンク２６により大気からクローズさ
れる。また、開閉弁３０が閉められたことにより、空気
排出ライン２４−排熱回収手段（熱交換器２５）の流路
は大気からクローズされるため、停止期間が２〜３日あ
るいはそれ以上となるような場合でも固体高分子電解質
膜１に含まれた水が揮散して乾燥することがない。
【００２２】本発明において、開閉弁２９、３０は開閉
可能な弁であればよく特に限定されない。しかし、図５
および図６に例示するような重力を利用して空気の流通
を閉止する開閉弁は好ましく使用できる。重力を利用し
て空気の流通を閉止する開閉弁を用いると、補機動力を
低減できる他、電磁弁を用いた場合のように電磁弁でし
っかり閉止されていないため固体高分子形燃料電池の場
合であっても前記のようなシール漏れの問題がない。
可能な弁であればよく特に限定されない。しかし、図５
および図６に例示するような重力を利用して空気の流通
を閉止する開閉弁は好ましく使用できる。重力を利用し
て空気の流通を閉止する開閉弁を用いると、補機動力を
低減できる他、電磁弁を用いた場合のように電磁弁でし
っかり閉止されていないため固体高分子形燃料電池の場
合であっても前記のようなシール漏れの問題がない。
【００２３】図５に示した例では、排気ダクト３１に挿
入して連結されている、重力の方向にほぼ直角な方向に
ほぼ水平に配設された空気排出ライン２４の先端部に重
力を利用して空気の流通を閉止する開閉弁３２が設けら
れている。排空気が矢印で示した方向から空気排出ライ
ン２４を経て送られると弁３２Ａが重力に逆らって持ち
上げられ、排空気はその開口を経て排気ダクト３１内へ
排出される。本発明の燃料電池を停止するため前記ファ
ン２３を停止して空気の供給を止めると、弁３２Ａは重
力により下方に移動し自然に閉止される。
入して連結されている、重力の方向にほぼ直角な方向に
ほぼ水平に配設された空気排出ライン２４の先端部に重
力を利用して空気の流通を閉止する開閉弁３２が設けら
れている。排空気が矢印で示した方向から空気排出ライ
ン２４を経て送られると弁３２Ａが重力に逆らって持ち
上げられ、排空気はその開口を経て排気ダクト３１内へ
排出される。本発明の燃料電池を停止するため前記ファ
ン２３を停止して空気の供給を止めると、弁３２Ａは重
力により下方に移動し自然に閉止される。
【００２４】図６に示した例では、重力の方向にほぼ平
行に配設された空気排出ライン２４の先端部に重力を利
用して空気の流通を閉止する開閉弁３３が設けられてい
る。排空気が矢印で示した方向から空気排出ライン２４
を経て送られると弁３３Ａが重力に逆らって持ち上げら
れ、排空気はその開口を経て上方へ排出される。本発明
の燃料電池を停止するために前記ファン２３を閉めて空
気の供給を止めると、弁３３Ａは重力により下方に落下
し自然に閉止される。
行に配設された空気排出ライン２４の先端部に重力を利
用して空気の流通を閉止する開閉弁３３が設けられてい
る。排空気が矢印で示した方向から空気排出ライン２４
を経て送られると弁３３Ａが重力に逆らって持ち上げら
れ、排空気はその開口を経て上方へ排出される。本発明
の燃料電池を停止するために前記ファン２３を閉めて空
気の供給を止めると、弁３３Ａは重力により下方に落下
し自然に閉止される。
【００２５】なお、上記実施形態の説明は、本発明を説
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本
発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範
囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本
発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範
囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明の請求項１の燃料電池は、燃料電
池の空気極へ空気を供給する空気供給ラインおよび前記
空気極から空気を排出する空気排出ラインに、燃料電池
停止時に空気の流通を閉止する手段を備えたので、燃料
電池停止中における電解質の乾燥を防止して特性を保持
して長寿命化を達成できるとともに、例えば昼間は運転
して夜間は停止するなどの間欠運転を行ってもあるいは
非常時のみ運転するような非常用電源として使用しても
特性の劣化が少なく長期にわたり安定して作動可能であ
るという顕著な効果を奏する。
池の空気極へ空気を供給する空気供給ラインおよび前記
空気極から空気を排出する空気排出ラインに、燃料電池
停止時に空気の流通を閉止する手段を備えたので、燃料
電池停止中における電解質の乾燥を防止して特性を保持
して長寿命化を達成できるとともに、例えば昼間は運転
して夜間は停止するなどの間欠運転を行ってもあるいは
非常時のみ運転するような非常用電源として使用しても
特性の劣化が少なく長期にわたり安定して作動可能であ
るという顕著な効果を奏する。
【００２７】本発明の請求項２の燃料電池は、請求項１
記載の燃料電池において、前記空気の流通を閉止する手
段が重力を利用して空気の流通を閉止する開閉弁である
ので請求項１記載の燃料電池と同様な効果を奏するとと
もに、補機動力を低減できる効果がある他、固体高分子
形燃料電池の場合であっても燃料電池停止中に固体高分
子電解質膜の乾燥が防止でき、また前記シール漏れの問
題がないという顕著な効果を奏する。
記載の燃料電池において、前記空気の流通を閉止する手
段が重力を利用して空気の流通を閉止する開閉弁である
ので請求項１記載の燃料電池と同様な効果を奏するとと
もに、補機動力を低減できる効果がある他、固体高分子
形燃料電池の場合であっても燃料電池停止中に固体高分
子電解質膜の乾燥が防止でき、また前記シール漏れの問
題がないという顕著な効果を奏する。
【００２８】本発明の請求項３の燃料電池は、請求項１
あるいは請求項２記載の燃料電池において、燃料電池の
空気極へ空気を供給するための空気供給手段と燃料電池
との間の空気供給ラインに前記空気の流通を閉止する手
段を備えたので、請求項１記載の燃料電池と同様な効果
を奏するとともに、燃料電池停止中に空気供給手段から
外部の空気が空気供給ラインに入って電解質膜を乾燥さ
せることがなくなり、より効果的に電解質膜の乾燥が防
止できるという顕著な効果を奏する。
あるいは請求項２記載の燃料電池において、燃料電池の
空気極へ空気を供給するための空気供給手段と燃料電池
との間の空気供給ラインに前記空気の流通を閉止する手
段を備えたので、請求項１記載の燃料電池と同様な効果
を奏するとともに、燃料電池停止中に空気供給手段から
外部の空気が空気供給ラインに入って電解質膜を乾燥さ
せることがなくなり、より効果的に電解質膜の乾燥が防
止できるという顕著な効果を奏する。
【００２９】本発明の請求項４の燃料電池は、請求項１
から請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、前
記空気極から排出される空気の排熱を回収する排熱回収
手段と燃料電池との間の空気排出ラインあるいは前記排
熱回収手段の下流の空気排出ラインに前記空気の流通を
閉止する手段を備えるか、前記排熱回収手段がない場合
は前記空気極から空気を排出する出口ラインに前記空気
の流通を閉止する手段を備えたので、請求項１記載の燃
料電池と同様な効果を奏するとともに、より効果的に電
解質膜の乾燥が防止できるという顕著な効果を奏する。
から請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、前
記空気極から排出される空気の排熱を回収する排熱回収
手段と燃料電池との間の空気排出ラインあるいは前記排
熱回収手段の下流の空気排出ラインに前記空気の流通を
閉止する手段を備えるか、前記排熱回収手段がない場合
は前記空気極から空気を排出する出口ラインに前記空気
の流通を閉止する手段を備えたので、請求項１記載の燃
料電池と同様な効果を奏するとともに、より効果的に電
解質膜の乾燥が防止できるという顕著な効果を奏する。
【図１】本発明の燃料電池の単セルへ燃料ガス（水
素）、酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給するシス
テムの一実施形態を示す説明図である。
素）、酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給するシス
テムの一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の燃料電池の単セルへ燃料ガス（水
素）、酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給する他の
システムを示す説明図である。
素）、酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給する他の
システムを示す説明図である。
【図３】本発明の燃料電池の単セルへ燃料ガス（水
素）、酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給する他の
システムを示す説明図である。
素）、酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給する他の
システムを示す説明図である。
【図４】本発明の燃料電池の単セルへ燃料ガス（水
素）、酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給する他の
システムを示す説明図である。
素）、酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給する他の
システムを示す説明図である。
【図５】本発明で用いる重力を利用して空気の流通を閉
止する開閉弁の一実施形態を示す説明図である。
止する開閉弁の一実施形態を示す説明図である。
【図６】本発明で用いる重力を利用して空気の流通を閉
止する他の開閉弁を示す説明図である。
止する他の開閉弁を示す説明図である。
【図７】固体高分子形燃料電池の単セルの基本構成を示
す分解断面図である。
す分解断面図である。
【図８】固体高分子形燃料電池スタックの基本構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図９】従来の燃料電池の単セルへ燃料ガス（水素）、
酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給するシステムを
示す説明図である。
酸化剤ガス（空気）および冷却水を供給するシステムを
示す説明図である。
１ 固体高分子電解質膜 ２ 空気極側触媒層 ３ 燃料極側触媒層 ４ 空気極側ガス拡散層 ５ 燃料極側ガス拡散層 ６ 空気極 ７ 燃料極 ８ ガス流路 ９ 冷却水流路 １０ セパレータ １１ 単セル ２２ 空気供給ライン ２２Ａ 空気供給ライン ２３ ファン ２４ 空気排出ライン ２５ 熱交換器 ２９、３０ 開閉弁 ３２、３３ 重力を利用して空気の流通を閉止する開閉
弁
弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑山 龍次 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 湯川 竜司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 5H027 AA06 MM03 MM08
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料電池の空気極へ空気を供給する空気
供給ラインおよび前記空気極から空気を排出する空気排
出ラインに、燃料電池停止時に空気の流通を閉止する手
段を備えたことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】 前記空気の流通を閉止する手段が重力を
利用して空気の流通を閉止する開閉弁であることを特徴
とする請求項１記載の燃料電池。 - 【請求項３】 燃料電池の空気極へ空気を供給するため
の空気供給手段と燃料電池との間の空気供給ラインに前
記空気の流通を閉止する手段を備えたことを特徴とする
請求項１あるいは請求項２記載の燃料電池。 - 【請求項４】 前記空気極から排出される空気の排熱を
回収する排熱回収手段と燃料電池との間の空気排出ライ
ンあるいは前記排熱回収手段の下流の空気排出ラインに
前記空気の流通を閉止する手段を備えるか、前記排熱回
収手段がない場合は前記空気極から空気を排出する出口
ラインに前記空気の流通を閉止する手段を備えたことを
特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃
料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005783A JP2002216823A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005783A JP2002216823A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002216823A true JP2002216823A (ja) | 2002-08-02 |
Family
ID=18873779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001005783A Pending JP2002216823A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002216823A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005536851A (ja) * | 2002-08-21 | 2005-12-02 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | 燃料電池システムのための端部電池熱疎隔 |
| JP2008091045A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2008204942A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-09-04 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| US7618733B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-11-17 | Nec Corporation | Fuel cell |
| JP2011066011A (ja) * | 2010-11-25 | 2011-03-31 | Nec Corp | 燃料電池および燃料電池の運転方法 |
| JP2011249151A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH09180747A (ja) * | 1995-12-27 | 1997-07-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源装置 |
-
2001
- 2001-01-12 JP JP2001005783A patent/JP2002216823A/ja active Pending
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