JP2003323907A - 燃料電池装置 - Google Patents
燃料電池装置Info
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- JP2003323907A JP2003323907A JP2002128566A JP2002128566A JP2003323907A JP 2003323907 A JP2003323907 A JP 2003323907A JP 2002128566 A JP2002128566 A JP 2002128566A JP 2002128566 A JP2002128566 A JP 2002128566A JP 2003323907 A JP2003323907 A JP 2003323907A
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- cell device
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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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排水の問題を解決し、安定して良好な発電が
可能な燃料電池装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池ケース１０内に設けた燃料電池
セル１４の両側にアノード室１５とカソード室１６を形
成した燃料電池装置において、上記アノード室１５とカ
ソード室１６に繋がるように吸水性高分子材２８，２９
を収容したカートリッジ３０，３１を設けたものであ
る。
可能な燃料電池装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池ケース１０内に設けた燃料電池
セル１４の両側にアノード室１５とカソード室１６を形
成した燃料電池装置において、上記アノード室１５とカ
ソード室１６に繋がるように吸水性高分子材２８，２９
を収容したカートリッジ３０，３１を設けたものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池装置に係
り、特に燃料電池の排水を改良した燃料電池装置に関す
るものである。
り、特に燃料電池の排水を改良した燃料電池装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、パーフルオロスルフォン酸膜など
のイオン交換膜を固定高分子膜として用いる燃料電池で
は、発電により水が発生する。最適な湿度は発電のため
に不可欠であるが過剰となった水分はそのままではセル
内に結露し、発電の障害となる。
のイオン交換膜を固定高分子膜として用いる燃料電池で
は、発電により水が発生する。最適な湿度は発電のため
に不可欠であるが過剰となった水分はそのままではセル
内に結露し、発電の障害となる。
【０００３】従来の装置では、このような過剰な水は外
部に排出除去し、また一部は燃料ガスとともにセル内の
湿度維持のために再利用している。
部に排出除去し、また一部は燃料ガスとともにセル内の
湿度維持のために再利用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、パソコンや
携帯端末は取り扱う情報量の増大に伴って消費電力が増
加の一途をたどり、従来の一次電池や二次電池では十分
な時間使用することが困難になりつつある。これを解決
できる電池として、特開平９−２１３３５９号公報に開
示されているように携帯用の小型燃料電池が期待されて
いる。
携帯端末は取り扱う情報量の増大に伴って消費電力が増
加の一途をたどり、従来の一次電池や二次電池では十分
な時間使用することが困難になりつつある。これを解決
できる電池として、特開平９−２１３３５９号公報に開
示されているように携帯用の小型燃料電池が期待されて
いる。
【０００５】しかし、現在の燃料電池は、上述のように
排水の必要がある。携帯用では燃料電池外への排水は一
般には不可能で良好な発電をするためには、適度な湿度
を維持する必要もある。このため、原料の中に水分を混
ぜて供給しているが、この方法では原料の消費とともに
過剰な水分を残してしまうため、これも除去しなければ
ならない。単に水を除去するだけであれば、ドレインタ
ンクなどを設ければよいが、携帯用の燃料電池などでは
天地を転倒させて使用することも想定する必要がある。
液体となった水がセル部分に戻ると発電効率を低下させ
てしまうため、確実に水を取り除く方法が求められる。
排水の必要がある。携帯用では燃料電池外への排水は一
般には不可能で良好な発電をするためには、適度な湿度
を維持する必要もある。このため、原料の中に水分を混
ぜて供給しているが、この方法では原料の消費とともに
過剰な水分を残してしまうため、これも除去しなければ
ならない。単に水を除去するだけであれば、ドレインタ
ンクなどを設ければよいが、携帯用の燃料電池などでは
天地を転倒させて使用することも想定する必要がある。
液体となった水がセル部分に戻ると発電効率を低下させ
てしまうため、確実に水を取り除く方法が求められる。
【０００６】また、一般の燃料電池では、特開２０００
−３３１６９９号公報に開示されるように、酸化ガスと
カソード排ガスを水凝縮器で熱交換させてカソード排ガ
ス中の水分を凝集させ、その排ガスを吸水部材を通して
排気するとともに酸化ガスを吸水部材を通して加湿する
ようにしているが、装置が大きく携帯用に適さない問題
がある。
−３３１６９９号公報に開示されるように、酸化ガスと
カソード排ガスを水凝縮器で熱交換させてカソード排ガ
ス中の水分を凝集させ、その排ガスを吸水部材を通して
排気するとともに酸化ガスを吸水部材を通して加湿する
ようにしているが、装置が大きく携帯用に適さない問題
がある。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、上記の排水の問題を解決し、安定して良好な発電が
可能な燃料電池装置を提供することにある。
し、上記の排水の問題を解決し、安定して良好な発電が
可能な燃料電池装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、燃料電池ケース内に設けた燃料電
池セルの両側にアノード室とカソード室を形成した燃料
電池において、上記アノード室とカソード室に繋がるよ
うに吸水性高分子材を収容したカートリッジを設けた燃
料電池装置である。
に請求項１の発明は、燃料電池ケース内に設けた燃料電
池セルの両側にアノード室とカソード室を形成した燃料
電池において、上記アノード室とカソード室に繋がるよ
うに吸水性高分子材を収容したカートリッジを設けた燃
料電池装置である。
【０００９】請求項２の発明は、燃料電池ケースに、ア
ノード室とカソード室にそれぞれ繋がるように吸収性高
分子材を充填したカートリッジを着脱自在に設けた請求
項１記載の燃料電池装置である。
ノード室とカソード室にそれぞれ繋がるように吸収性高
分子材を充填したカートリッジを着脱自在に設けた請求
項１記載の燃料電池装置である。
【００１０】請求項３の発明は、アノード室とカソード
室の各排出口に吸収性高分子材を充填したカートリッジ
を着脱自在に設けた請求項１記載の燃料電池装置であ
る。
室の各排出口に吸収性高分子材を充填したカートリッジ
を着脱自在に設けた請求項１記載の燃料電池装置であ
る。
【００１１】請求項４の発明は、高分子吸収材がカルボ
キシルメチルセルロース系高分子からなる請求項１〜３
いずれかに記載の燃料電池装置である。
キシルメチルセルロース系高分子からなる請求項１〜３
いずれかに記載の燃料電池装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】図１において、１０は燃料電池ケースで、
中央に、固体高分子膜１１をアノード極１２とカソード
極１３で挟んで形成した燃料電池セル（ＭＥＡ）１４を
設けて、その両側にアノード室１５とカソード室１６と
を区画形成し、そのアノード室１５にアノードガスを供
給する水素カートリッジ１７とアノード排ガスを排出す
る排出口１８が接続され、カソード室１６に空気導入口
１９とカソード排ガス排出口２０が接続され、さらにア
ノード極１２とカソード極１３にリード線２１．２２が
接続されて燃料電池２３が構成される。
中央に、固体高分子膜１１をアノード極１２とカソード
極１３で挟んで形成した燃料電池セル（ＭＥＡ）１４を
設けて、その両側にアノード室１５とカソード室１６と
を区画形成し、そのアノード室１５にアノードガスを供
給する水素カートリッジ１７とアノード排ガスを排出す
る排出口１８が接続され、カソード室１６に空気導入口
１９とカソード排ガス排出口２０が接続され、さらにア
ノード極１２とカソード極１３にリード線２１．２２が
接続されて燃料電池２３が構成される。
【００１４】アノード室１５とカソード室１６には、そ
れぞれメッシュ２４，２５が設けられ、そのメッシュ２
４，２５で仕切られた室２６、２７と繋がるように、カ
ルボキシルメチルセルロース系などの吸水性高分子材２
８，２９が充填されたカートリッジ３０，３１が着脱可
能に取付られる。
れぞれメッシュ２４，２５が設けられ、そのメッシュ２
４，２５で仕切られた室２６、２７と繋がるように、カ
ルボキシルメチルセルロース系などの吸水性高分子材２
８，２９が充填されたカートリッジ３０，３１が着脱可
能に取付られる。
【００１５】図２は、本発明の他の実施形態（２）を示
したもので、図１の実施形態（１）との相違は、カート
リッジ３０，３１の取付位置を変更した点にある。
したもので、図１の実施形態（１）との相違は、カート
リッジ３０，３１の取付位置を変更した点にある。
【００１６】すなわち、図１の形態では、燃料電池セル
１４と平行になるよう燃料電池ケース１１にカートリッ
ジ３０，３１を設けたが、本実施形態においては、燃料
電池ケース１１とは別個に、アノード室１５の排出口１
８とカソード室１６の排出口２０に、吸水性高分子材２
８，２９が充填されたカートリッジ３０ａ、３１ｃをそ
れぞれ着脱可能に接続し、さらにそのカートリッジ３０
ａ、３１ｃに排出口３２，３２をそれぞれ接続した点に
ある。
１４と平行になるよう燃料電池ケース１１にカートリッ
ジ３０，３１を設けたが、本実施形態においては、燃料
電池ケース１１とは別個に、アノード室１５の排出口１
８とカソード室１６の排出口２０に、吸水性高分子材２
８，２９が充填されたカートリッジ３０ａ、３１ｃをそ
れぞれ着脱可能に接続し、さらにそのカートリッジ３０
ａ、３１ｃに排出口３２，３２をそれぞれ接続した点に
ある。
【００１７】次に本発明の作用を説明する。
【００１８】先ず、燃料電池セル（ＭＥＡ）１４の面積
は、約８０ｃｍ2 であり、水素カートリッジ１７から水
素を、空気導入口１９からカソード室１６に空気を導入
し、０．８Ａの電流を得た。また吸収性高分子材２８，
２９は、発生する水分に対して十分な１０ｇを使用し
た。
は、約８０ｃｍ2 であり、水素カートリッジ１７から水
素を、空気導入口１９からカソード室１６に空気を導入
し、０．８Ａの電流を得た。また吸収性高分子材２８，
２９は、発生する水分に対して十分な１０ｇを使用し
た。
【００１９】この時、１分間で約６ccの水素ガスを消費
した。発電により生じたと推定される水分は、すべて吸
水性高分子材２８，２９により除去されたと思われる。
またアノード側の吸水性高分子材２８には、あらかじめ
ある程度吸水させておき、燃料電池セル１４の乾燥を防
止した。
した。発電により生じたと推定される水分は、すべて吸
水性高分子材２８，２９により除去されたと思われる。
またアノード側の吸水性高分子材２８には、あらかじめ
ある程度吸水させておき、燃料電池セル１４の乾燥を防
止した。
【００２０】以上において、水素と酸素の電池反応によ
り発生した水は、アノード室１５及びカソード室１６に
繋がって接続した吸収性高分子材２８，２９が充填され
たカートリッジ３０，３１内に吸収除去される。このカ
ートリッジ３０，３１は、水素カートリッジ１７内の水
素量に見合って十分な保水力があり、また燃料電池装置
自体天地を逆にしても、保水した水が漏れ出すこともな
い。
り発生した水は、アノード室１５及びカソード室１６に
繋がって接続した吸収性高分子材２８，２９が充填され
たカートリッジ３０，３１内に吸収除去される。このカ
ートリッジ３０，３１は、水素カートリッジ１７内の水
素量に見合って十分な保水力があり、また燃料電池装置
自体天地を逆にしても、保水した水が漏れ出すこともな
い。
【００２１】この実施形態１，２と、従来の燃料電池の
電流値の経時変化を図３に示した。
電流値の経時変化を図３に示した。
【００２２】図３において、ａは図１に示した実施の形
態１の電流値の経時変化を、ｂは実施の形態２の電流値
の経時変化を、ｃは従来の燃料電池の電流の経時変化を
示している。
態１の電流値の経時変化を、ｂは実施の形態２の電流値
の経時変化を、ｃは従来の燃料電池の電流の経時変化を
示している。
【００２３】図３から分かるように、ｃの従来例におい
ては１０分過ぎからは電流値が低下し発電能力が低下し
てしまうが、ａ，ｂに示すように水分を除去した場合に
は経時変化はほとんどみられず、長時間８００ｍＡの電
流値を維持している。
ては１０分過ぎからは電流値が低下し発電能力が低下し
てしまうが、ａ，ｂに示すように水分を除去した場合に
は経時変化はほとんどみられず、長時間８００ｍＡの電
流値を維持している。
【００２４】上述の実施形態においては、吸収性高分子
材２８，２９は、約１０ｇとしたが、セットする吸収性
高分子材２８，２９の量は、同時にセットされる燃料の
量に応じて決定される。また、本実施の形態では、有効
性を示すため水素を燃料として用いたが、水素ボンベの
カートリッジはコンパクトと言えないが、燃料電池の改
質器の性能が向上すれば、メタンやプロパンなど液化が
可能なガスを使用できる状況となれば、ライター同様の
コンパクトなサイズとすることも可能である。
材２８，２９は、約１０ｇとしたが、セットする吸収性
高分子材２８，２９の量は、同時にセットされる燃料の
量に応じて決定される。また、本実施の形態では、有効
性を示すため水素を燃料として用いたが、水素ボンベの
カートリッジはコンパクトと言えないが、燃料電池の改
質器の性能が向上すれば、メタンやプロパンなど液化が
可能なガスを使用できる状況となれば、ライター同様の
コンパクトなサイズとすることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、アノード
やカソード排ガス中の水分を吸水性高分子吸収材で吸収
除去するようにしたので、長時間発電性能を維持するこ
ことが可能となる。
やカソード排ガス中の水分を吸水性高分子吸収材で吸収
除去するようにしたので、長時間発電性能を維持するこ
ことが可能となる。
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す概略図である。
【図３】本発明と従来例における発電性能の経時変化を
示す図である。
示す図である。
１０ 燃料電池ケース
１１ 燃料電池セル
１５ アノード室
１６ カソード室
２８，２９ 吸水性高分子材
３０，３１ カートリッジ
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料電池ケース内に設けた燃料電池セル
の両側にアノード室とカソード室を形成した燃料電池装
置において、上記アノード室とカソード室に繋がるよう
に吸水性高分子材を収容したカートリッジを設けたこと
を特徴とする燃料電池装置。 - 【請求項２】 燃料電池ケースに、アノード室とカソー
ド室にそれぞれ繋がるように吸収性高分子材を充填した
カートリッジを着脱自在に設けた請求項１記載の燃料電
池装置。 - 【請求項３】 アノード室とカソード室の各排出口に吸
収性高分子材を充填したカートリッジを着脱自在に設け
た請求項１記載の燃料電池装置。 - 【請求項４】 高分子吸収材がカルボキシルメチルセル
ロース系高分子からなる請求項１〜３いずれかに記載の
燃料電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002128566A JP3885653B2 (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002128566A JP3885653B2 (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 燃料電池装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003323907A true JP2003323907A (ja) | 2003-11-14 |
| JP3885653B2 JP3885653B2 (ja) | 2007-02-21 |
Family
ID=29542277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002128566A Expired - Fee Related JP3885653B2 (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3885653B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006049097A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池用電極 |
| JP2006054135A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Fujitsu Ltd | 燃料電池システム及び電気機器、並びに、燃料電池システムにおける発生水の回収方法 |
| JP2008311166A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Panasonic Corp | 燃料電池システム |
| JP2009038015A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-02-19 | Yamaha Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
-
2002
- 2002-04-30 JP JP2002128566A patent/JP3885653B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006049097A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池用電極 |
| JP2006054135A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Fujitsu Ltd | 燃料電池システム及び電気機器、並びに、燃料電池システムにおける発生水の回収方法 |
| JP4503394B2 (ja) * | 2004-08-13 | 2010-07-14 | 富士通株式会社 | 燃料電池システム及び電気機器、並びに、燃料電池システムにおける発生水の回収方法 |
| JP2008311166A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Panasonic Corp | 燃料電池システム |
| JP2009038015A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-02-19 | Yamaha Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3885653B2 (ja) | 2007-02-21 |
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