JP2004047154A - Reactive gas supplying method for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応ガスを加湿する加湿器と燃料電池とを配管で連結し、前記加湿器をバイパスするバイパス回路を開閉して前記燃料電池に供給される前記反応ガスの加湿制御を行う燃料電池の反応ガス供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電極を対設した電解質(電解質膜)・電極接合体を、セパレータによって挟持することにより構成されている。この種の燃料電池は、通常、電解質・電極接合体およびセパレータを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【0003】
この燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)は、触媒電極上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう)が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【0004】
通常、アノード側電極およびカソード側電極に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスは、電解質を加湿するために水蒸気を含む流体として燃料電池スタックに設けられた反応ガス流路に導入されている。具体的には、例えば、反応ガスを加湿する加湿器と燃料電池とを配管で連結するとともに、前記加湿器をバイパスするバイパス回路を備えた加湿機構を介し、前記反応ガスを加湿制御して前記燃料電池に供給する燃料電池用加湿システムが知られている(特開2001−216984号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特に燃料電池スタックを高出力運転する際、燃料電池スタック端部の燃料電池に電圧低下現象が発生し易く、所望の高出力化を図ることができない場合がある。すなわち、加湿器から配管に投入される反応ガスに含まれる水分が、燃料電池スタックに到達する前に結露してしまい、結露水が燃料電池スタック端部の燃料電池内に集中して導入され易いからである。これにより、燃料電池スタック端部の燃料電池は、良好に発電することができず、燃料電池スタックの発電能力を十分に発揮させることができないという問題がある。
【0006】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、加湿器と燃料電池とを連結する配管内で加湿水が結露することを確実に阻止し、所望の発電能力を有効に発揮させることが可能な燃料電池の反応ガス供給方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る燃料電池の反応ガス供給方法では、反応ガスを加湿する加湿器と燃料電池とを連結する配管の内壁温度と、前記配管内の反応ガスの露点とが検出され、この内壁温度と前記反応ガスの露点とが比較される。そして、内壁温度が反応ガスの露点よりも高くなるように、加湿器をバイパスするバイパス回路を開閉制御する。
【0008】
具体的には、反応ガスの露点が内壁温度よりも高い際には、バイパス回路を開放して前記反応ガスの加湿量を減少させる。このため、反応ガスの露点が低下して内壁温度よりも低くなり、前記反応ガスに含まれる水分が配管内壁で結露することを阻止できる。これにより、特に配管の近傍に配置された燃料電池に結露水が導入されることがなく、この燃料電池の電圧低下現象を阻止して所望の発電能力を有効に発揮させることが可能になる。
【0009】
また、本発明の請求項2に係る燃料電池の反応ガス供給方法では、配管の外部の外気温度が検出され、この外気温度が内壁温度よりも低い際に、バイパス回路を開閉制御して反応ガスの加湿量が調整される。このため、外気温度が低下することにより配管内壁に結露が発生することを有効に阻止することができる。
【0010】
その際、外気温度と内壁温度との関係を予めマップ化しておくと、急激な外気温度の変化に対しても、常に、内壁温度が反応ガスの露点よりも高くなる関係を維持することが可能である。
【0011】
さらに、本発明の請求項3に係る燃料電池の反応ガス供給方法では、前記燃料電池が固体高分子型燃料電池であり、結露水の発生が阻止されることによって、良好な発電性能を維持することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池の反応ガス供給方法を実施するための燃料電池システム10の概略構成説明図である。
【0013】
燃料電池システム10は、燃料電池スタック12と、反応ガス、例えば、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給源14と、前記酸化剤ガス供給源14から供給される前記酸化剤ガスを加湿する加湿機構16と、前記燃料電池スタック12と前記加湿機構16との間に配設されて該燃料電池スタック12に供給される酸化剤ガスの加湿状態を調整する制御部18とを備える。
【0014】
燃料電池スタック12は、矢印A方向に積層される複数の燃料電池20を備える。図2に示すように、燃料電池20は、電解質膜・電極接合体22と、例えば、金属板材で形成されて前記電解質膜・電極接合体22を挟持する第1および第2セパレータ24、26とを設ける。電解質膜・電極接合体22と第1および第2セパレータ24、26との間には、後述する連通孔の周囲および電極面(発電面)の外周を覆って、ガスケット等のシール部材28が介装されている。
【0015】
燃料電池20の矢印B方向(図2中、水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔30a、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔32b、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔34bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
【0016】
燃料電池20の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔34a、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔32a、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔30bが、矢印C方向に配列して設けられる。
【0017】
電解質膜・電極接合体22は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸されてなる固体高分子電解質膜36と、該固体高分子電解質膜36を挟持するアノード側電極38およびカソード側電極40とを備える。
【0018】
アノード側電極38およびカソード側電極40は、カーボンペーパー等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されてなる電極触媒層とをそれぞれ有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜36を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜36の両面に接合されている。
【0019】
シール部材28の中央部には、アノード側電極38およびカソード側電極40に対応して開口部45が形成されている。なお、シール部材28に代替して、第1および第2セパレータ24、26にシールを焼き付け等によって設けてもよい。
【0020】
第1セパレータ24の電解質膜・電極接合体22側の面24aには、例えば、矢印B方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路46が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路46は、酸化剤ガス供給連通孔30aと酸化剤ガス排出連通孔30bとに連通する。
【0021】
第2セパレータ26の電解質膜・電極接合体22側の面26aには、燃料ガス供給連通孔34aと燃料ガス排出連通孔34bとに連通する燃料ガス流路48が形成される。この燃料ガス流路48は、矢印B方向に延在する複数本の溝部を備えている。第2セパレータ26の面26bには、冷却媒体供給連通孔32aと冷却媒体排出連通孔32bとに連通する冷却媒体流路50が形成される。この冷却媒体流路50は、矢印B方向に延在する複数本の溝部を備えている。
【0022】
図1に示すように、加湿機構16は、加湿器52を備えており、この加湿器52と酸化剤ガス供給源14とが配管54aにより接続されるとともに、前記加湿器52と燃料電池スタック12の酸化剤ガス供給連通孔30aとが配管54bにより接続される。配管54a、54bには、加湿器52を迂回してバイパス回路56が連通し、このバイパス回路56に電磁バルブ58が配置される。
【0023】
加湿器52は、図3に示すように、中空糸膜モジュール60を備え、この中空糸膜モジュール60を構成するハウジング62内には、水透過性の中空糸膜を束ねて構成された中空糸膜束64が収容される。中空糸膜は、開口径が数nmの微細な毛管を多数有しており、毛管中では蒸気圧が低下して水分の凝縮が惹起され、この凝縮した水分が、毛管現象により吸い出されて水が中空糸膜を透過するように構成されている。
【0024】
ハウジング62の長手方向(矢印D方向)の一端縁部には、低加湿の酸化剤ガスをこのハウジング62内に導入する複数の酸化剤ガス流入口66aが形成される。ハウジング62の長手方向他端縁部には、加湿された酸化剤ガスを導出するための複数の酸化剤ガス流出口66bが形成される。ハウジング62内には、中空糸膜束64の長手方向両端に位置して、酸化剤ガス流入口66aの近傍にポッティング部68aが設けられ、酸化剤ガス流出口66bの近傍にポッティング部68bが設けられる。
【0025】
ポッティング部68bの外側には、加湿ガス流入口70aが形成される一方、ポッティング部68aの外側には、加湿ガス流出口70bが形成される。加湿ガス流入口70aには、湿潤気体、例えば、オフガス(反応後の排出反応ガス)が供給されるものであり、この加湿ガス流入口70aは、例えば、燃料電池スタック12の酸化剤ガス排出連通孔30bに連通している。
【0026】
図1に示すように、制御部18は、配管54bの内壁に設置される湿度センサ72並びに第1乃至第3温度センサ74a、74bおよび74cと、前記配管54bの外部に配置される外気温度検出用の第4温度センサ74dと、前記湿度センサ72および前記第1乃至第4温度センサ74a〜74dからの計測結果が導入されるとともに、電磁バルブ58の開閉制御を行うコントロールユニット76とを備える。
【0027】
なお、本実施形態では、酸化剤ガス供給源14と燃料電池スタック12との間に加湿機構16および制御部18が設けられているが、燃料ガス供給源(図示せず)側にも同様に加湿機構および制御部を設けてもよい。
【0028】
このように構成される燃料電池システム10の動作について、本実施形態に係る反応ガス供給方法との関連で、以下に説明する。
【0029】
まず、燃料電池20では、図2に示すように、燃料ガス供給連通孔34aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス供給連通孔30aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔32aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【0030】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔30aから第1セパレータ24の酸化剤ガス流路46に導入され、電解質膜・電極接合体22を構成するカソード側電極40に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔34aから第2セパレータ26の燃料ガス流路48に導入され、電解質膜・電極接合体22を構成するアノード側電極38に沿って移動する。
【0031】
従って、各電解質膜・電極接合体22では、カソード側電極40に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極38に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【0032】
次いで、アノード側電極38に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔34bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、カソード側電極40に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔30bに沿って矢印A方向に排出される。
【0033】
また、冷却媒体供給連通孔32aに供給された冷却媒体は、第2セパレータ26の冷却媒体流路50に導入された後、矢印B方向に沿って流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極接合体22を冷却した後、冷却媒体排出連通孔32bから排出される。
【0034】
ところで、図1に示すように、酸化剤ガス供給源14から燃料電池スタック12に供給される酸化剤ガスは、配管54a、54b間に配置されている加湿器52で加湿されている。具体的には、図3に示すように、低加湿の酸化剤ガスは、酸化剤ガス流入口66aからハウジング62内に流入され、中空糸膜束64を構成する各中空糸膜の外側を矢印D1方向に流通する。一方、燃料電池スタック12から排出される加湿された酸化剤ガス(以下、オフガスともいう)は、加湿ガス流入口70aに供給され、ポッティング部68bから各中空糸膜の内側を矢印D2方向に流通する。
【0035】
このため、中空糸膜の内側を流通するオフガスから分離された水分が、この中空糸膜を透過して外側に移動し、前記中空糸膜の外側を流通する低加湿の酸化剤ガスを加湿する。この加湿された酸化剤ガスは、酸化剤ガス流出口66bから配管54bに導入され、燃料電池スタック12に供給される。
【0036】
次いで、制御部18による加湿制御について、図4に示すフロチャートに沿って以下に説明する。
【0037】
図1に示すように、配管54bの内壁には、加湿器52から燃料電池スタック12に向かって、湿度センサ72、第1乃至第3温度センサ74a、74bおよび74cが、順次、設置されている。
【0038】
そこで、湿度センサ72は、加湿器52から導出された酸化剤ガスの湿度(露点)を計測し、この計測結果がコントロールユニット76に送られる。第1乃至第3温度センサ74a、74bおよび74cは、それぞれ配管54bの内壁温度を検出し、その検出結果をコントロールユニット76に伝達する(ステップS1)。
【0039】
コントロールユニット76では、第1乃至第3温度センサ74a、74bおよび74cから検出された内壁温度の最小値と、加湿器52から導出される酸化剤ガスの露点とが比較され、内壁温度>ガス露点の関係にあるか否かが判断される(ステップS2)。そして、内壁温度がガス露点よりも高い温度であれば(ステップS2中、YES)、配管54b内での結露が発生することがないため、加湿器52による酸化剤ガスの加湿が継続して行われ、燃料電池スタック12に加湿された酸化剤ガスが供給される。
【0040】
一方、内壁温度がガス露点よりも小さい(低温である)と判断されると(ステップS2中、NO)、ステップS3に進んで、電磁バルブ58の開閉制御が行われる。その際、コントロールユニット76には、内壁温度とガス露点の差に応じた電磁バルブ58の開度がマップとして記憶されており、このマップに沿って前記電磁バルブ58の開度制御が行われる。
【0041】
この場合、電磁バルブ58が開放されると、酸化剤ガス供給源14から供給される低加湿の酸化剤ガスの一部がバイパス回路56を通って配管54bに導入される。このため、加湿器52により加湿される酸化剤ガスの加湿量が減少し、酸化剤ガス全体の露点が低くなる。一方、電磁バルブ58が閉じられると、酸化剤ガスが加湿器52を介して十分に加湿されるために加湿量が増加し、この酸化剤ガスの露点が高くなる。
【0042】
これにより、配管54b内では、常に、内壁温度>ガス露点の関係が維持され、燃料電池スタック12に供給される酸化剤ガス中に水が混入することを確実に阻止することができるという効果が得られる。従って、例えば、高出力運転時において、特に燃料電池スタック12の端部側に配設された燃料電池20に電圧低下現象が惹起されることがなく、前記燃料電池スタック12の発電能力を十分に発揮することが可能になる。
【0043】
また、本実施形態では、コントロールユニット76により、第4温度センサ74dを介して外気温度(雰囲気温度)が計測されている。コントロールユニット76は、この外気温度と第1乃至第3温度センサ74a、74bおよび74cから検出される内壁温度とを比較し、内壁温度>外気温度となる際に、電磁バルブ58の開閉制御が行われる。
【0044】
具体的には、例えば、図5に示すように、内壁温度と外気温度との温度差Δtによる加湿量の変化が、予めマップにより記憶されており、外気温度が低下した際に、加湿量の調整が行われる。その際、種々の内壁温度(例えば、50℃、60℃、70℃…)に応じて異なるマップが予め作成されている。これにより、急激な外気温度の変化に対しても、内壁温度の変化を予想して、常に、内壁温度>ガス露点の関係を維持することができ、配管54bの内壁で加湿水が結露することを確実に防止することが可能になる。
【0045】
なお、本実施形態では、加湿器52として中空糸膜モジュール60を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図6に示す平膜型加湿器80を用いてもよい。
【0046】
この平膜型加湿器80は、供給板82と水透過膜84とを交互に配設して構成されている。供給板82には、一方の面に蛇行する反応ガス通路86が形成されるとともに、他方の面に蛇行する加湿用水路88が形成される。水透過膜84を挟んで互いに対向する供給板82は、前記水透過膜84の両側に反応ガス通路86と加湿用水路88とが対向して配置される。
【0047】
平膜型加湿器80の下部一端側には、加湿用水路88に加湿水(またはオフガス)を供給するための加湿水導入口90が設けられるとともに、前記平膜型加湿器80の下部他端側には、反応ガス、例えば、酸化剤ガスを反応ガス通路86に導入するための酸化剤ガス導入口92が設けられる。平膜型加湿器80の上部一端側には、加湿水(またはオフガス)を外部に導出するための加湿水導出口94と、加湿後の酸化剤ガスを図示しない燃料電池に送り出すための酸化剤ガス導出口96とが設けられる。
【0048】
このように構成される平膜型加湿器80では、酸化剤ガス導入口92に低加湿の酸化剤ガスが供給されると、この酸化剤ガスは反応ガス通路86に導入され、蛇行しながら反重力方向に移動する。一方、加湿水導入口90に供給された加湿水(またはオフガス)は、加湿用水路88に導入され、蛇行しながら反重力方向に移動する。
【0049】
このため、加湿用水路88に供給された加湿水(またはオフガス中の水分)が、水透過膜84を透過して反応ガス通路86に移動する。従って、この反応ガス通路86に供給された酸化剤ガスが加湿され、加湿された酸化剤ガスが酸化剤ガス導出口96から燃料電池20(図1および図2参照)に供給される。
【0050】
従って、平膜型加湿器80は、酸化剤ガス(および/または燃料ガス)を確実に加湿することができ、中空糸膜モジュール60と同様の機能を達成することが可能になる。
【0051】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池の反応ガス供給方法では、反応ガスを加湿する加湿器と燃料電池とを連結する配管の内壁温度が、反応ガスの露点よりも高くなるように制御されるため、前記反応ガスに含まれる水分が配管内壁で結露することがない。これにより、特に配管の近傍に配置された燃料電池に結露水が導入されることがなく、この燃料電池の電圧低下現象を阻止して所望の発電能力を有効に発揮させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池の反応ガス供給方法を実施するための燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図2】燃料電池システムを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。
【図3】前記燃料電池システムを構成する加湿器の一部断面説明図である。
【図4】前記反応ガス供給方法を説明するフロチャートである。
【図5】内壁温度と外気温度の温度差と、加湿量との関係を示すマップの一例を示す図である。
【図6】平膜型加湿器の一部断面説明図である。
【符号の説明】
10…燃料電池システム 12…燃料電池スタック
14…酸化剤ガス供給源 16…加湿機構
18…制御部 20…燃料電池
22…電解質膜・電極接合体 24、26…セパレータ
30a…酸化剤ガス供給連通孔 30b…酸化剤ガス排出連通孔
32a…冷却媒体供給連通孔 32b…冷却媒体排出連通孔
34a…燃料ガス供給連通孔 34b…燃料ガス排出連通孔
36…固体高分子電解質膜 38…アノード側電極
40…カソード側電極 46…酸化剤ガス流路
48…燃料ガス流路 50…冷却媒体流路
52…加湿器 54a、54b…配管
56…バイパス回路 58…電磁バルブ
60…中空糸膜モジュール 72…湿度センサ
74a〜74d…温度センサ 76…コントロールユニット
80…平膜型加湿器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a fuel cell in which a humidifier for humidifying a reaction gas and a fuel cell are connected by a pipe and a bypass circuit for bypassing the humidifier is opened and closed to control humidification of the reaction gas supplied to the fuel cell. And a method for supplying a reaction gas.
[0002]
[Prior art]
For example, a polymer electrolyte fuel cell has an electrolyte (electrolyte membrane) -electrode assembly in which an anode electrode and a cathode electrode are respectively provided on both sides of an electrolyte membrane composed of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). Is sandwiched between separators. This type of fuel cell is usually used as a fuel cell stack by laminating a predetermined number of electrolyte-electrode assemblies and separators.
[0003]
In this fuel cell, a fuel gas supplied to the anode side electrode, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter, also referred to as a hydrogen-containing gas), has hydrogen ionized on the catalyst electrode and passes through the electrolyte to the cathode side. Move to the electrode side. The electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as DC electric energy. Since an oxidant gas, for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas) is supplied to the cathode side electrode, hydrogen ions, electrons, And oxygen react to produce water.
[0004]
Usually, the fuel gas and the oxidizing gas supplied to the anode electrode and the cathode electrode are introduced into a reaction gas flow channel provided in the fuel cell stack as a fluid containing water vapor to humidify the electrolyte. Specifically, for example, a humidifier for humidifying the reaction gas and a fuel cell are connected by a pipe, and the humidifier is provided with a bypass circuit for bypassing the humidifier. A fuel cell humidification system for supplying a fuel cell is known (see JP-A-2001-216784).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, particularly when the fuel cell stack is operated at high output, a voltage drop phenomenon is likely to occur in the fuel cell at the end of the fuel cell stack, and a desired high output may not be achieved. That is, the moisture contained in the reaction gas supplied from the humidifier to the pipes forms dew before reaching the fuel cell stack, and condensed water tends to be concentrated and introduced into the fuel cell at the end of the fuel cell stack. Because. As a result, the fuel cell at the end of the fuel cell stack cannot generate power satisfactorily, and there is a problem that the power generation capability of the fuel cell stack cannot be sufficiently exhibited.
[0006]
The present invention solves this kind of problem, and in a simple process, reliably prevents humidification water from condensing in piping connecting a humidifier and a fuel cell, and effectively achieves a desired power generation capacity. It is an object of the present invention to provide a reaction gas supply method for a fuel cell that can be exerted.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the method for supplying a reaction gas for a fuel cell according to claim 1 of the present invention, the inner wall temperature of a pipe connecting the humidifier for humidifying the reaction gas and the fuel cell and the dew point of the reaction gas in the pipe are detected, The inner wall temperature is compared with the dew point of the reaction gas. Then, the bypass circuit that bypasses the humidifier is opened and closed so that the inner wall temperature becomes higher than the dew point of the reaction gas.
[0008]
Specifically, when the dew point of the reaction gas is higher than the inner wall temperature, the humidification amount of the reaction gas is reduced by opening the bypass circuit. For this reason, the dew point of the reaction gas decreases and becomes lower than the inner wall temperature, and it is possible to prevent the moisture contained in the reaction gas from being condensed on the inner wall of the pipe. As a result, dew condensation water is not introduced into the fuel cell disposed particularly in the vicinity of the pipe, and it is possible to prevent a voltage drop phenomenon of the fuel cell and effectively exhibit a desired power generation capacity.
[0009]
In the method for supplying a reaction gas for a fuel cell according to the second aspect of the present invention, the outside gas temperature outside the pipe is detected, and when the outside air temperature is lower than the inner wall temperature, the bypass circuit is opened and closed to control the reaction gas. Is adjusted. Therefore, it is possible to effectively prevent the occurrence of dew condensation on the inner wall of the pipe due to a decrease in the outside air temperature.
[0010]
At this time, if the relationship between the outside air temperature and the inside wall temperature is mapped in advance, it is possible to always maintain the relationship that the inside wall temperature is higher than the dew point of the reaction gas even if the outside air temperature changes suddenly. It is.
[0011]
Furthermore, in the method for supplying a reaction gas for a fuel cell according to
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
One end of the
[0016]
At the other end of the
[0017]
The electrolyte membrane /
[0018]
The anode-
[0019]
An
[0020]
On the
[0021]
A fuel
[0022]
As shown in FIG. 1, the
[0023]
As shown in FIG. 3, the
[0024]
A plurality of oxidizing
[0025]
A
[0026]
As shown in FIG. 1, the
[0027]
In this embodiment, the
[0028]
The operation of the
[0029]
First, in the
[0030]
For this reason, the oxidizing gas is introduced into the oxidizing
[0031]
Therefore, in each of the electrolyte membrane /
[0032]
Next, the fuel gas supplied to the
[0033]
The cooling medium supplied to the cooling medium
[0034]
As shown in FIG. 1, the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply source 14 to the
[0035]
For this reason, the moisture separated from the off gas flowing inside the hollow fiber membrane passes through the hollow fiber membrane and moves outward, and humidifies the low humidification oxidant gas flowing outside the hollow fiber membrane. . The humidified oxidant gas is introduced from the oxidant gas outlet 66b into the
[0036]
Next, the humidification control by the
[0037]
As shown in FIG. 1, a
[0038]
Therefore, the
[0039]
In the control unit 76, the minimum value of the inner wall temperature detected from the first to
[0040]
On the other hand, when it is determined that the inner wall temperature is lower than the gas dew point (low temperature) (NO in step S2), the process proceeds to step S3, and the opening / closing control of the
[0041]
In this case, when the
[0042]
Thus, the relationship of the inner wall temperature> the gas dew point is always maintained in the
[0043]
Further, in the present embodiment, the outside air temperature (ambient temperature) is measured by the control unit 76 via the
[0044]
Specifically, for example, as shown in FIG. 5, the change in the humidification amount due to the temperature difference Δt between the inner wall temperature and the outside air temperature is stored in advance in a map, and when the outside air temperature decreases, the humidification amount Adjustments are made. At this time, different maps are created in advance according to various inner wall temperatures (for example, 50 ° C., 60 ° C., 70 ° C.,...). Thereby, even if the outside air temperature changes rapidly, the relationship of the inside wall temperature> the gas dew point can be always maintained by anticipating the change of the inside wall temperature, and the humidified water is condensed on the inside wall of the
[0045]
In addition, in this embodiment, although the hollow fiber membrane module 60 was demonstrated as the
[0046]
The
[0047]
At one lower end of the
[0048]
In the flat
[0049]
Therefore, the humidification water (or the water in the off-gas) supplied to the humidification water passage 88 passes through the water
[0050]
Therefore, the
[0051]
【The invention's effect】
In the method for supplying a reaction gas for a fuel cell according to the present invention, the inner wall temperature of the pipe connecting the humidifier for humidifying the reaction gas and the fuel cell is controlled so as to be higher than the dew point of the reaction gas. The moisture contained in the gas does not condense on the inner wall of the pipe. As a result, dew condensation water is not introduced into the fuel cell disposed particularly in the vicinity of the pipe, and it is possible to prevent a voltage drop phenomenon of the fuel cell and effectively exhibit a desired power generation capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view of a fuel cell system for carrying out a method for supplying a reaction gas of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a fuel cell constituting the fuel cell system.
FIG. 3 is a partially sectional explanatory view of a humidifier constituting the fuel cell system.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the reaction gas supply method.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a map showing a relationship between a temperature difference between an inner wall temperature and an outside air temperature and a humidification amount.
FIG. 6 is a partially sectional explanatory view of a flat membrane humidifier.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記配管の内壁温度を検出する工程と、
前記配管内の前記反応ガスの露点を検出する工程と、
検出された前記内壁温度と前記反応ガスの露点とを比較する工程と、
検出された前記内壁温度が前記反応ガスの露点よりも高くなるように、前記バイパス回路を開閉制御する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池の反応ガス供給方法。A humidifier for humidifying the reaction gas and a fuel cell are connected by a pipe, and a bypass circuit for bypassing the humidifier is opened and closed to supply a reaction gas for the fuel cell for controlling humidification of the reaction gas supplied to the fuel cell. The method,
Detecting the inner wall temperature of the pipe,
Detecting a dew point of the reaction gas in the pipe,
Comparing the detected inner wall temperature and the dew point of the reaction gas;
Controlling the opening and closing of the bypass circuit so that the detected inner wall temperature is higher than the dew point of the reaction gas;
A reaction gas supply method for a fuel cell, comprising:
前記外気温度が前記内壁温度よりも低い際、前記バイパス回路を開閉制御して前記反応ガスの加湿量を調整する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池の反応ガス供給方法。The method for supplying a reaction gas for a fuel cell according to claim 1, wherein a step of detecting an outside air temperature outside the pipe;
When the outside air temperature is lower than the inner wall temperature, the opening and closing control of the bypass circuit to adjust the humidification amount of the reaction gas,
A reaction gas supply method for a fuel cell, comprising:
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---|---|---|---|---|
JP2005337539A (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Honda Motor Co Ltd | Humidifying device |
KR100653674B1 (en) | 2005-07-07 | 2006-12-05 | (주)오선텍 | An apparatus for controlling humidity of gas for fuel cell and method thereof |
-
2002
- 2002-07-09 JP JP2002199808A patent/JP2004047154A/en active Pending
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