JP2004199897A - Air supply device for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池の空気供給装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池自動車等に搭載される燃料電池としては、例えば固体高分子型燃料電池(PEMFC)などが知られている。この燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されたスタックからなり、アノード電極に燃料ガス(例えば、水素ガス)を供給し、カソード電極に酸化剤ガスを供給することによって発電する。この発電電力を燃料電池自動車の駆動モータや、燃料電池を稼働させるのに必要な補機類(例えば燃料電池へ空気を供給するエアコンプレッサや冷却水を循環させるウォータポンプなど)に供給する。
この燃料電池では、酸化剤ガスとして空気中の酸素を用いるのが一般的であり、大気から空気を取り込んで燃料電池に圧送している。ところで、大気中には塵埃が含まれているので、燃料電池のカソード電極に供給する前に空気中の塵埃を除去する必要があり、従来は濾過式のフィルタによって塵埃を除去していた(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−94200号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料電池の構造上、燃料電池に供給された空気はカソード電極において流速が遅くなるため、微細な塵埃を含む空気が供給されると、この微細な塵埃がカソード電極に付着して目詰まりを起こし、酸素の供給量が減少するとともに反応面積が減って燃料電池の出力が低下する場合がある。特に、空気中に存在するシリカは微細であり、カソード電極に付着し易いことが実験的に確認されている。
このような事態を回避するには、フィルタの目を細かくして微細な塵埃も除去できるようにすればよいが、フィルタの目を細かくすると圧力損失が大きくなるため、コンプレッサにも大きな出力が要求されるようになり、その結果、燃料電池を稼働させるために必要なエネルギ(寄生電力)が大きくなって、エネルギ効率が低下してしまう。
【0005】
また、フィルタの圧力損失を低減するためにフィルタの肉厚を薄くする方法もあるが、大量の空気供給が必要とされ、且つ、供給流量に変化がある燃料電池では、フィルタの耐久性が不足する懸念がある。
そこで、この発明は、圧力損失が小さく、微細な塵埃も除去可能で、エネルギ効率がよい燃料電池の空気供給装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、カソード電極(例えば、後述する実施の形態におけるカソード電極2c)に酸化剤としての空気が供給されアノード電極(例えば、後述する実施の形態におけるアノード電極2b)に燃料ガスが供給されて発電をする燃料電池(例えば、後述する実施の形態における燃料電池2)と、前記燃料電池のカソード電極に空気を供給する空気供給路(例えば、後述する実施の形態における空気供給路6)と、前記空気供給路に設けられ、捕集対象である塵埃の持つ電荷に対して逆の極性に帯電させることで該塵埃を捕集する静電捕集手段(例えば、後述する実施の形態における静電捕集装置20)と、を備えたことを特徴とする燃料電池の空気供給装置(例えば、後述する実施の形態における空気供給装置1)である。
このように構成することにより、シリカのように大気中に含まれる電荷を持つ微細な塵埃を静電捕集手段で除去することができる。また、静電捕集手段は圧力損失が小さいので、燃料電池へ空気を供給するために必要なエネルギ(寄生電力)が小さくて済む。
【0007】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記静電捕集手段は、摩擦体(例えば、後述する実施の形態における摩擦体24,31)と、該摩擦体に接触したときの摩擦によって帯電する静電捕集体(例えば、後述する実施の形態における静電捕集体25,32)とを備え、前記摩擦体と前記静電捕集体のいずれか一方が前記空気供給路を流通する空気を動力源として運動せしめられることで前記摩擦体および前記静電捕集体を帯電させ、前記塵埃を前記摩擦体または前記静電捕集体のいずれかで捕集することを特徴とする。
このように構成することにより、空気供給路を流れる空気が動力源となって摩擦体あるいは静電捕集体が運動し、この運動によって摩擦体と静電捕集体が摺動し、その際の摩擦によって摩擦体と静電捕集体が帯電する。したがって、空気流以外の動力なしに摩擦体および静電捕集体を帯電させることができる。
【0008】
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の発明において、前記摩擦体または前記静電捕集体のいずれか一方(例えば、後述する実施の形態における摩擦体24)は前記空気供給路を流通する空気によって回転せしめられるように該空気供給路内に回転可能に取り付けられており、他方(例えば、後述する実施の形態における静電捕集体25)は前記空気供給路内に固定されており、前記摩擦体および前記静電捕集体は互いに接触可能に設けられていることを特徴とする。
このように構成することにより、空気供給路を流れる空気に駆動されて摩擦体または前記静電捕集体のいずれか一方が他方に摺動しながら回転するので、その際の摩擦によって摩擦体および静電捕集体が帯電する。
【0009】
請求項4に係る発明は、請求項2に記載の発明において、前記摩擦体または静電捕集体のいずれか一方(例えば、後述する実施の形態における静電捕集体32)は前記空気供給路を流通する空気によってなびく糸状をなし、他方(例えば、後述する実施の形態における摩擦体31)は前記空気供給路内に設けられた突起で構成されており、前記摩擦体および前記静電捕集体は互いに接触可能に設けられていることを特徴とする。
このように構成することにより、空気供給路を流れる空気によって前記摩擦体または静電捕集体のいずれか一方がなびいて他方を摺動し、その際の摩擦によって摩擦体および静電捕集体が帯電する。
【0010】
請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の発明において、前記静電捕集手段の下流の前記空気供給路に濾過式のフィルタ(例えば、後述する実施の形態における濾過フィルタ50)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、電荷を持つ微細な塵埃は上流の静電捕集手段で除去されるため、下流の濾過式のフィルタでは大きな塵埃を除去できればよく、該フィルタの目を粗くすることができ、該フィルタの圧力損失を小さくすることができる。また、静電捕集手段に捕集された電荷を持つ塵埃が互いの分子間力によって引き付け合い凝集して大きな塊(凝集塊)になって静電捕集手段から離脱すると、この凝集塊も下流の濾過式のフィルタに捕集される。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る燃料電池の空気供給装置の実施の形態を図1から図4の図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は、燃料電池自動車に搭載される燃料電池の空気供給装置の態様である。
〔第1の実施の形態〕
初めに、この発明に係る空気供給装置の第1の実施の形態を図1および図2の図面を参照して説明する。
図1は空気供給装置1を備えた燃料電池システムの概略構成図である。
燃料電池2は、固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜2aをアノード電極2bとカソード電極2cとで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されたスタック(図1では単セルのみ示す)からなり、アノード電極2bに燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード電極2cに酸化剤としての酸素を含む空気を供給すると、アノード電極2bで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜2aを通過してカソード電極2cまで移動して、カソード電極2cで酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。
【0012】
図示しない水素タンクから供給される水素ガスは、水素ガス供給路3を通って燃料電池2のアノード電極2bに供給され、消費されなかった未反応の水素ガスは燃料電池2からアノード電極2bオフガスとして水素ガス循環路4に排出され、さらに水素ガス供給路3に戻されて循環利用される。
大気から取り込んだ空気はコンプレッサ5によって加圧され、空気供給路6を介して燃料電池2のカソード電極2cに供給される。空気供給路6には空気中の塵埃を除去する空気浄化装置10が設けられており、空気浄化装置10によって清浄にされた空気が燃料電池2のカソード電極2cに供給される。燃料電池2に供給された空気は発電に供された後、燃料電池2からカソードオフガスとして空気排出路7に排出され、背圧弁8を介して大気に放出される。
【0013】
次に、図2を参照して、空気浄化装置10について詳述する。
空気浄化装置10は、空気供給路6を構成する円筒状の管体11に設けられており、上流側(コンプレッサ5に近い側)に設置された静電捕集装置(静電捕集手段)20と、下流側(燃料電池2に近い側)に設置された濾過式のフィルタ(以下、濾過フィルタという)50とから構成されている。
静電捕集装置20は、管体11に軸受け21を介して回転自在に支持された円環状の枠体22を備え、軸中心を枠体22の軸中心に一致させたプロペラ23がその各羽根の端部を枠体22に固定して取り付けられている。なお、管体11と枠体22の間を空気が流通することができないように所定のシール構造(図示せず)が施されており、管体11を流通する空気は必ず枠体22の内部を流通するようになっている。したがって、管体11に空気を流通させると、この空気の流れがプロペラ23を回転駆動し、プロペラ23と一体化されている枠体22が回転する。
【0014】
この枠体22の下流側端部には、ナイロン製の不織布で形成された円板状の摩擦体24が枠体22に対して電気的に絶縁されて固定されている。
また、静電捕集装置20は、摩擦体24の下流側に、円板状の静電捕集体25を備えている。静電捕集体25はポリエチレン製の不織布からなり、管体11に電気的に絶縁されて固定されている。静電捕集体25は、摩擦体24の下流側端面が静電捕集体25の上流側端面に接触するように配置されている。
静電捕集装置20の下流に設置されている濾過フィルタ50は一般的な濾過式のフィルタであって、比較的に目の粗いものが使用されている。
【0015】
このように構成された空気浄化装置10では、大気から吸い込まれた空気がコンプレッサ5により加圧されて空気供給路6を燃料電池2に向かって流れると、前述の如く静電捕集装置20の枠体22がプロペラ23によって回転せしめられ、枠体22と一体となって回転する摩擦体24が静電捕集体25を摺動する。このときに摩擦体24と静電捕集体25との摩擦によって、摩擦体24と静電捕集体25が互いに逆の極性に帯電するので、空気中に存在する電荷を持った微細な塵埃が摩擦体24および静電捕集体25のいずれかに引き付けられ、捕集される。
特に、この実施の形態においては、摩擦体24がナイロン製で、静電捕集体25がポリエチレン製であり、また、シリカとポリエチレンは互いに逆の極性に帯電し易いことから、空気中に存在する微細なシリカを静電捕集体25によって効率よく捕集することができ、空気中のシリカを高効率で除去することができる。
【0016】
そして、静電捕集装置20では除去できなかった大きな塵埃および電荷を持たない塵埃は下流の濾過フィルタ50によって捕集される。また、静電捕集体25に捕集された塵埃が互いの分子間力によって引き付け合い凝集して大きな塊(凝集塊)になって静電捕集体25から離脱すると、この凝集塊も下流の濾過フィルタ50に捕集される。
このように、この空気浄化装置10によれば、電荷を持つ微細な塵埃は上流側の静電捕集装置20によって捕集することができ、大きな塵埃と電荷を持たない塵埃と静電捕集装置20から離脱した凝集塊は下流側の濾過フィルタ50によって捕集することができるので、塵埃を除去された清浄な空気を燃料電池2のカソード電極2cに供給することができる。その結果、カソード電極2cが塵埃の付着によって目詰まりすることがなくなり、電極の目詰まりに起因する燃料電池2の出力低下を防止することができる。特に、静電捕集装置20によって空気中のシリカが高効率で除去されるので、シリカがカソード電極2cに付着して目詰まりを起こすのを防止することができる。
【0017】
微細な塵埃を捕集する上流側の静電捕集装置20はその構造上、圧力損失が小さく、大きな塵埃を捕集する下流側の濾過フィルタ50は目が粗いので圧力損失が小さい。したがって、空気浄化装置10全体としての圧力損失を小さくすることができ、且つ、微細な塵埃も除去することができる。
よって、燃料電池2の出力変動に伴う風量変化に起因する空気浄化装置10における圧力変化が小さく、空気浄化装置10の耐久性を高めることができる。
また、静電捕集装置20の帯電用駆動源は、コンプレッサ5が燃料電池2に空気を供給するために発生させた空気流であるので、新たなエネルギ源が不要であり、装置構成を簡単化することができる。
また、空気浄化装置10の圧力損失が小さいので、コンプレッサ5に必要とされる出力も小さくて済み、燃料電池2で発電した電力のうちコンプレッサ5で消費される割合を小さくすることができて効率が向上し、ひいては、燃料電池自動車の駆動出力の増大や航続距離の延伸が可能となる。
【0018】
〔第2の実施の形態〕
次に、この発明に係る空気供給装置の第2の実施の形態を図3および図4の図面を参照して説明する。
第2の実施の形態における空気浄化装置10が第1の実施の形態のものと相違する点は、乱流発生部40を備える点と、静電捕集装置20の構成にある。
以下、第2の実施の形態における空気浄化装置10を図3の断面図を参照して説明する。
【0019】
静電捕集装置(静電捕集手段)20は、管体11において濾過フィルタ50の上流に設置されており、静電捕集装置20の上流に乱流発生部40が設置されている。
乱流発生部40は、管体11の内周面に設置され先端を管体11の中央に向かって突出させた多数の突起体41で構成されている。
静電捕集装置20は、管体11の内周面に取り付けられた多数の摩擦体31と多数の静電捕集体32とから構成されている。摩擦体31は硬直なナイロン繊維で形成され、基端が管体11の内周面に固定され先端を管体11の中央に向かって延ばした突起で構成されている。静電捕集体32はしなやかなポリエチレン繊維で形成されて糸状をなし、基端が管体11の内周面に固定され先端が自由端にされている。
摩擦体31と静電捕集体32は、乱流発生部40より下流の所定領域に混在して設けられており、静電捕集体32が風になびくと摩擦体31に接触するように静電捕集体32の長さが設定されている。
【0020】
このように構成された空気浄化装置10によれば、管体11を流れてきた空気が乱流発生部40を通過すると乱流が発生し、この空気の乱れによって静電捕集体32が激しくなびいて、摩擦体31に接触し摺動する。このときの摩擦によって摩擦体31と静電捕集体32が互いに逆の極性に帯電するので、空気中に存在する電荷を持った微細な塵埃が摩擦体31および静電捕集体32のいずれかに引き付けられ、捕集される。特に、空気に乱流を起こしているので、空気中の粒子である塵埃が摩擦体31と静電捕集体32に衝突し易くなっているので、捕集効果が大きい。
この実施の形態においても、摩擦体31がナイロン製で、静電捕集体32がポリエチレン製であり、また、シリカとポリエチレンは互いに逆の極性に帯電し易いことから、空気中に存在する微細なシリカを静電捕集体32によって効率よく捕集することができ、空気中のシリカを高効率で除去することができる。
【0021】
そして、静電捕集装置20では除去できなかった大きな塵埃および電荷を持たない塵埃は下流の濾過フィルタ50によって捕集される。また、摩擦体31と静電捕集体32に捕集された塵埃は、摩擦体31と静電捕集体32の接触により掻き落とされるものもあるが、それらは互いの分子間力によって引き付け合い凝集して大きな塊(凝集塊)となって、下流の濾過フィルタ50に捕集される。
このように、第2の実施の形態の空気浄化装置10によっても、電荷を持つ微細な塵埃は上流側の静電捕集装置20によって捕集することができ、大きな塵埃と電荷を持たない塵埃と静電捕集装置20から離脱した凝集塊は下流側の濾過フィルタ50によって捕集することができるので、塵埃を除去された清浄な空気を燃料電池2のカソード電極2cに供給することができる。その結果、カソード電極2cが塵埃の付着によって目詰まりすることがなくなり、電極の目詰まりに起因する燃料電池2の出力低下を防止することができる。特に、静電捕集装置20によって空気中のシリカが高効率で除去されるので、シリカがカソード電極2cに付着して目詰まりを起こすのを防止することができる。
【0022】
微細な塵埃を捕集する上流側の静電捕集装置20はその構造上、圧力損失が小さく、大きな塵埃を捕集する下流側の濾過フィルタ50は目が粗いので圧力損失が小さい。したがって、空気浄化装置10全体としての圧力損失を小さくすることができ、且つ、微細な塵埃も除去することができる。
よって、燃料電池2の出力変動に伴う風量変化に起因する空気浄化装置10における圧力変化が小さく、空気浄化装置10の耐久性を高めることができる。
また、静電捕集装置20の帯電用駆動源は、コンプレッサ5が燃料電池2に空気を供給するために発生させた空気流であるので、新たなエネルギ源が不要であり、装置構成を簡単化することができる。
また、空気浄化装置10の圧力損失が小さいので、コンプレッサ5に必要とされる出力も小さくて済み、燃料電池2で発電した電力のうちコンプレッサ5で消費される割合を小さくすることができて効率が向上し、ひいては、燃料電池自動車の駆動出力の増大や航続距離の延伸が可能となる。
【0023】
なお、第2の実施の形態における空気浄化装置10の乱流発生部40は、図4に示すように、サイクロン42で構成することも可能である。サイクロン42は、空気に乱流を起こす機能だけでなく、旋回流を利用した遠心分離器としても機能するので、このサイクロン42で空気中の大きな塵埃を除去することができ、濾過フィルタ50の負荷を軽減することができる。
【0024】
〔他の実施の形態〕
なお、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、静電捕集手段は電荷を持つ塵埃を捕集することができれば構造上の限定はなく、摩擦によって摩擦体および静電捕集体を帯電させるもの以外に、静電捕集手段に電荷をかけるものも好適に利用することができる。
また、シリカを捕集する静電捕集手段を構成する摩擦体と静電捕集体の材質はナイロンとポリエチレンの組み合わせが好適に利用することができるが、これに限るものではなく、捕集対象の塵埃の持つ電荷によって適宜の材質を採用することが可能である。
また、第1の実施の形態では静電捕集体が空気供給路に固定され、摩擦体が空気供給路を流通する空気によって回転するように取り付けられて構成しているが、これと逆に、摩擦体を固定し、静電捕集体を空気によって回転するように構成してもよい。
また、第2の実施の形態では摩擦体を硬直に形成し、静電捕集体が糸状で空気供給路を流通する空気によってなびくように構成しているが、これと逆に、静電捕集体を硬直に形成して空気供給路に固定し、摩擦体を糸状にして空気になびくように構成してもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項1に係る発明によれば、シリカのように大気中に含まれる電荷を持つ微細な塵埃を静電捕集手段で除去することができるので、これら塵埃が燃料電池のカソード電極に供給されるのを防止することができ、塵埃付着による燃料電池の出力低下を防止することができるという優れた効果が奏される。また、静電捕集手段は圧力損失が小さいので、燃料電池へ空気を供給するために必要なエネルギが小さくて済み、燃料電池のエネルギ効率が向上するという効果もある。
請求項2から請求項4に係る発明によれば、空気流以外の動力なしに摩擦体および静電捕集体を帯電させることができるので、新たなエネルギ源が不要であり、装置構成が簡単になるという効果がある。
請求項5に係る発明によれば、電荷を持つ微細な塵埃は上流の静電捕集手段で除去され、また、静電捕集手段に捕集された電荷を持つ塵埃が互いの分子間力によって引き付け合い凝集して大きな塊(凝集塊)になって静電捕集手段から離脱すると、この凝集塊も下流の濾過式のフィルタに捕集されるため、下流の濾過式のフィルタでは大きな塵埃を除去できればよく、該フィルタの目を粗くすることができ、該フィルタの圧力損失を小さくすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る空気供給装置を備えた燃料電池システムの第1の実施の形態における構成図である。
【図2】前記実施の形態における空気供給装置の要部断面図である。
【図3】第2の実施の形態における空気供給装置の要部断面図である。
【図4】前記第2の実施の形態における空気供給装置の変形例の要部断面図である。
【符号の説明】
1 空気供給装置
2 燃料電池
2b アノード電極
2c カソード電極
6 空気供給路
20 静電捕集装置(静電捕集手段)
24 摩擦体
25 静電捕集体
31 摩擦体
32 静電捕集体
50 濾過フィルタ(濾過式のフィルタ)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell air supply device.
[0002]
[Prior art]
As a fuel cell mounted on a fuel cell vehicle or the like, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) is known. This fuel cell is composed of a stack formed by stacking a plurality of cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode, and supplying a fuel gas (for example, hydrogen gas) to the anode electrode. Then, power is generated by supplying an oxidizing gas to the cathode electrode. This generated power is supplied to a drive motor of a fuel cell vehicle, and to auxiliary equipment necessary for operating the fuel cell (for example, an air compressor that supplies air to the fuel cell, a water pump that circulates cooling water, and the like).
In this fuel cell, oxygen in the air is generally used as an oxidizing gas, and air is taken in from the atmosphere and pumped to the fuel cell. By the way, since dust is contained in the atmosphere, it is necessary to remove dust in the air before supplying the dust to the cathode electrode of the fuel cell. Conventionally, dust has been removed by a filtration type filter (for example, And Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-94200
[Problems to be solved by the invention]
However, due to the structure of the fuel cell, the air supplied to the fuel cell has a slow flow rate at the cathode electrode. Therefore, when air containing fine dust is supplied, the fine dust adheres to the cathode electrode and becomes clogged. This may cause a decrease in the supply amount of oxygen, a decrease in the reaction area, and a decrease in output of the fuel cell. In particular, it has been experimentally confirmed that silica present in air is fine and easily adheres to the cathode electrode.
In order to avoid such a situation, the filter should be made finer so that fine dust can be removed.However, the finer filter increases the pressure loss, so a large output is also required for the compressor. As a result, the energy (parasitic power) required to operate the fuel cell increases, and the energy efficiency decreases.
[0005]
There is also a method of reducing the thickness of the filter in order to reduce the pressure loss of the filter, but a large amount of air supply is required, and the durability of the filter is insufficient in a fuel cell in which the supply flow rate changes. There is a concern.
Therefore, the present invention provides an air supply device for a fuel cell, which has a small pressure loss, can remove fine dust, and has high energy efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to
With this configuration, fine dust having a charge contained in the atmosphere, such as silica, can be removed by the electrostatic collection means. Further, since the electrostatic collection means has a small pressure loss, energy (parasitic power) required for supplying air to the fuel cell can be small.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the electrostatic collection unit is in contact with a friction body (for example,
With this configuration, the air flowing through the air supply path acts as a power source to move the friction body or the electrostatic collector, and the movement causes the friction body and the electrostatic collector to slide. Thereby, the friction body and the electrostatic collector are charged. Therefore, the friction body and the electrostatic trap can be charged without power other than the air flow.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, either one of the frictional body and the electrostatic collector (for example, a
With this configuration, either the friction member or the electrostatic collector rotates while sliding on the other by being driven by the air flowing through the air supply path, and the friction at that time causes the friction member and the static collector to rotate. The collector is charged.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, one of the friction body and the electrostatic collecting body (for example, an
With this configuration, one of the friction member and the electrostatic collector is swept by the air flowing through the air supply path and slides on the other, and the friction at that time charges the friction member and the electrostatic collector. I do.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, a filtration type filter (for example, an embodiment described later) is provided in the air supply path downstream of the electrostatic collecting means. In which the filter 50) is provided.
With this configuration, since fine dust having electric charge is removed by the upstream electrostatic collecting means, it is sufficient that a large amount of dust can be removed by the downstream filtration type filter. And the pressure loss of the filter can be reduced. Further, when the dust having the electric charge collected by the electrostatic collecting means is attracted and aggregated by the mutual molecular force to form a large lump (agglomerated lump), and separated from the electrostatic collecting means, the aggregated lump is also formed. It is collected in a downstream filtration type filter.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an air supply device for a fuel cell according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. This embodiment is an embodiment of a fuel cell air supply device mounted on a fuel cell vehicle.
[First Embodiment]
First, a first embodiment of an air supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system including the
The
[0012]
Hydrogen gas supplied from a hydrogen tank (not shown) is supplied to the
The air taken in from the atmosphere is pressurized by the
[0013]
Next, the
The
The
[0014]
At the downstream end of the
Further, the
The
[0015]
In the
In particular, in this embodiment, the
[0016]
Then, large dust and dust having no charge that cannot be removed by the
As described above, according to the
[0017]
The upstream
Therefore, a pressure change in the
Further, since the charging drive source of the
In addition, since the pressure loss of the
[0018]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the air supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
The
Hereinafter, the
[0019]
The electrostatic collection device (electrostatic collection means) 20 is installed upstream of the
The
The
The
[0020]
According to the
Also in this embodiment, the
[0021]
Then, large dust and dust having no charge that cannot be removed by the
As described above, also with the
[0022]
The upstream
Therefore, a pressure change in the
Further, since the charging drive source of the
In addition, since the pressure loss of the
[0023]
The
[0024]
[Other embodiments]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, the electrostatic collection means is not limited in structure as long as it can collect charged dust. In addition to charging the frictional body and the electrostatic collection body by friction, the electrostatic collection means can charge the electrostatic collection means. The one to be applied can also be suitably used.
Further, the material of the friction body and the electrostatic collector constituting the electrostatic collecting means for collecting the silica can be preferably a combination of nylon and polyethylene, but is not limited thereto. An appropriate material can be adopted depending on the electric charge of the dust.
Further, in the first embodiment, the electrostatic collector is fixed to the air supply path, and the friction body is mounted so as to be rotated by air flowing through the air supply path. The friction body may be fixed, and the electrostatic collector may be rotated by air.
Further, in the second embodiment, the friction body is formed to be rigid, and the electrostatic collecting body is formed in a string shape so as to flutter by the air flowing through the air supply path. May be formed rigidly and fixed to the air supply path, and the friction body may be formed in a thread shape so as to flow into the air.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, fine dust having a charge contained in the atmosphere, such as silica, can be removed by the electrostatic collecting means. Of the fuel cell can be prevented from being supplied to the cathode electrode, and the output of the fuel cell can be prevented from lowering due to dust adhesion. Further, since the electrostatic collection means has a small pressure loss, the energy required for supplying air to the fuel cell can be reduced, and the energy efficiency of the fuel cell is improved.
According to the second to fourth aspects of the present invention, the friction body and the electrostatic collector can be charged without power other than the air flow, so that a new energy source is not required and the apparatus configuration is simplified. It has the effect of becoming.
According to the fifth aspect of the present invention, fine dust having electric charges is removed by the upstream electrostatic collecting means, and the dust having electric charges collected by the electrostatic collecting means is separated from each other by the intermolecular force. When the particles are attracted and aggregated to form a large lump (agglomerated lump) and separate from the electrostatic collecting means, the lump is also collected by the downstream filtration type filter. Can be removed, and the mesh of the filter can be coarsened, and the pressure loss of the filter can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram in a first embodiment of a fuel cell system including an air supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the air supply device in the embodiment.
FIG. 3 is a sectional view of a main part of an air supply device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a modification of the air supply device according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
24
Claims (5)
前記燃料電池のカソード電極に空気を供給する空気供給路と、
前記空気供給路に設けられ、捕集対象である塵埃の持つ電荷に対して逆の極性に帯電させることで該塵埃を捕集する静電捕集手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池の空気供給装置。A fuel cell in which air as an oxidant is supplied to a cathode electrode and fuel gas is supplied to an anode electrode to generate power,
An air supply path for supplying air to the cathode electrode of the fuel cell,
Provided in the air supply path, electrostatic collection means for collecting the dust by charging the opposite polarity to the charge of the dust to be collected,
An air supply device for a fuel cell, comprising:
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