JP2005032718A

JP2005032718A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2005032718A
Application number: JP2004179447A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Sato; 裕輔佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2005-02-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell capable of contriving miniaturization and high efficiency. <P>SOLUTION: The fuel cell 19 formed by arranging a cathode 17 on both surfaces of an anode 15 receiving fuel from a fuel supply means is located in an air flow passage 5 arranged in a case, and air in the air flow passage 15 is made to flow by a blasting means 39. A water absorbing member 13 is arranged at an inside face of an outflow passage 9 communicated with the air flow passage 5, and heat is exchanged between the air flowing out from the outflow passage 9 and the air flowing into the air flow passage 5. Water absorbed in the water absorbing member 13 is collected in a tank 33 lined with a porous member, and the collected water is made to flow back into a mixing tank 23, and mixed to the fuel supplied from a fuel tank 31. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池は、電解質膜の一方の面に燃料極（アノード）を、他方の面に空気極（カソード）を配置し、上記アノードとカソードによって前記電解質膜を挟み込んだ状態に接合した電極電解質膜接合体（ＭＥＡ）を、導電性のセパレータで挟み込んだ構成である。 The fuel cell has a fuel electrode (anode) disposed on one surface of the electrolyte membrane and an air electrode (cathode) disposed on the other surface, and is joined in a state where the electrolyte membrane is sandwiched between the anode and the cathode. The body (MEA) is sandwiched between conductive separators.

前記カソードに対して酸化剤として空気を供給する場合、拡散による場合と、前記セパレータに形成したサーペンタイン流路に対して、ポンプによって空気を送り込む場合とがある（例えば特許文献１，２）。
特開２０００−５８０７２号公報特開２００３−８６２３０号公報 When supplying air as an oxidant to the cathode, there are a case of diffusion and a case of sending air by a pump to a serpentine channel formed in the separator (for example, Patent Documents 1 and 2).
JP 2000-58072 A JP 2003-86230 A

燃料電池におけるカソードに対して拡散によって空気の供給を行う方法においては、空気を強制的に送るポンプが不要なため、小型化が可能である。しかし、カソードに対する空気（酸素）の供給量が充分でなく、また放熱が大きいので、燃料電池を適正温度に維持することが難しく、発電効率が悪くなり、燃料電池の出力が小さい、という問題がある。 In the method of supplying air by diffusion to the cathode in the fuel cell, it is possible to reduce the size because a pump for forcibly sending air is unnecessary. However, the supply amount of air (oxygen) to the cathode is not sufficient and the heat dissipation is large, so that it is difficult to maintain the fuel cell at an appropriate temperature, the power generation efficiency is deteriorated, and the output of the fuel cell is small. is there.

また、セパレータに形成したサーペンタイン流路に対してポンプによって空気を供給する構成においては、空気流量を多くして燃料電池の出力を大きくすることが可能である。しかし、前記サーペンタイン流路は流路抵抗により圧力損失が大きく、ポンプの出力を大きくする必要があるので、電力消費、騒音が大きくなり、燃料電池の出力が小さい、小型化が図れない、という問題がある。 Moreover, in the structure which supplies air with a pump with respect to the serpentine flow path formed in the separator, it is possible to increase the output of the fuel cell by increasing the air flow rate. However, since the serpentine channel has a large pressure loss due to the channel resistance, and it is necessary to increase the output of the pump, power consumption and noise increase, the output of the fuel cell is small, and the size cannot be reduced. There is.

本発明は、このような事情を鑑みてされたもので、燃料電池システムの高出力化と共に、小型化を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to increase the output of the fuel cell system and reduce the size thereof.

上記目的を達成するために、本発明に係る燃料電池システムは、
燃料供給手段から燃料の供給を受けるアノードの両面に電解質膜を介してカソードを配置した燃料電池と、前記燃料電池を囲繞するように設けられ、内部が空気流の流路をなすケースと、前記ケースに空気を流入するための流入路と、前記ケースから空気を流出するための流出路と、を備えていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a fuel cell system according to the present invention comprises:
A fuel cell in which cathodes are arranged on both sides of an anode that receives supply of fuel from a fuel supply means via an electrolyte membrane, a case that is provided so as to surround the fuel cell, and the inside forms a flow path for airflow; An inflow path for inflowing air into the case and an outflow path for outflowing air from the case are provided.

また、本発明に係る燃料電池システムは、燃料供給手段から燃料の供給を受けるアノードの片面に電解質膜を介してカソードを配置した燃料電池と、内部が空気流の流路をなすケースと、前記ケースに空気を流入するための流入路と、前記ケースから空気を排出するための流出路と、を備え、前記アノードが前記ケースの内面に支持されたことを特徴とするものである。 A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell in which a cathode is disposed on one side of an anode that receives supply of fuel from a fuel supply means via an electrolyte membrane, a case in which an air flow path is formed inside, An inflow path for allowing air to flow into the case and an outflow path for discharging air from the case are provided, and the anode is supported on the inner surface of the case.

本発明によれば、燃料電池システムの高出力化と共に、小型化を図ることができるものである。 According to the present invention, it is possible to reduce the size as well as increase the output of the fuel cell system.

図１を参照するに、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１は、周囲を囲繞して直線状の断熱空間５を形成した筒状のケース７を備えている。ケース７の少なくとも一部には、断熱材又は断熱層等よりなる断熱手段３を設けることが好ましい。断熱材としては、発泡樹脂、セラミックス、グラスウールなどを用いることができる。断熱層としては、真空の空間や二酸化炭素またはキセノン等の断熱効果のある気体を封入した空間などをもちいることができる。上記ケース７における前記断熱空間５は、両端側が開口してあって、酸化剤としての空気が流れる流路をなすものであり、その断面形状は、図１においての上下方向の寸法よりも紙面に対して垂直な方向の寸法が大きい又は等しい矩形状に形成してある。なお、断面形状は、矩形に限定されず、任意の形状でもかまわない。 Referring to FIG. 1, a fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention includes a cylindrical case 7 that surrounds the periphery and forms a linear heat insulating space 5. At least a part of the case 7 is preferably provided with a heat insulating means 3 made of a heat insulating material or a heat insulating layer. As the heat insulating material, foamed resin, ceramics, glass wool, or the like can be used. As the heat insulating layer, a vacuum space or a space filled with a gas having a heat insulating effect such as carbon dioxide or xenon can be used. The heat insulating space 5 in the case 7 is open at both ends and forms a flow path through which air as an oxidant flows, and the cross-sectional shape thereof is smaller than the vertical dimension in FIG. On the other hand, it is formed in a rectangular shape whose dimension in the direction perpendicular to it is large or equal. The cross-sectional shape is not limited to a rectangle, and any shape may be used.

前記断熱空間（空気の流路）５から空気が流出する流出路９の断面積は前記断熱空間５の断面積よりも小さく形成してあり、この流出路９の外周面には、例えば放熱フィン等よりなる熱交換手段１１が備えられている。また、前記流出路９の内周面には、例えばウイック等よりなる吸水部材１３が備えられている。 The cross-sectional area of the outflow path 9 through which air flows out from the heat insulating space (air flow path) 5 is formed smaller than the cross-sectional area of the heat insulating space 5. The heat exchange means 11 which consists of etc. is provided. A water absorbing member 13 made of, for example, a wick is provided on the inner peripheral surface of the outflow passage 9.

前記ケース７の内部には、燃料供給手段から燃料の供給を受けるアノード（燃料極）１５の両面に電解質膜２１を介してカソード（空気極）１７を配置した燃料電池１９が配置してある。ここで、アノード１５には、導電体で形成された燃料の流路があり、燃料は流路を介して、カソード１７全面に供給される。カソード１７には図示していない集電体が設けられており、図示していない電線により、電力を燃料電池外部に取り出す構成になっている。 Inside the case 7 is disposed a fuel cell 19 in which a cathode (air electrode) 17 is disposed on both surfaces of an anode (fuel electrode) 15 that receives fuel supplied from a fuel supply means via an electrolyte membrane 21. Here, the anode 15 has a fuel flow path formed of a conductor, and the fuel is supplied to the entire surface of the cathode 17 through the flow path. A current collector (not shown) is provided on the cathode 17, and power is taken out of the fuel cell by an electric wire (not shown).

そして、前記アノード１５側へ燃料を供給するために、ポンプＰ１を介して混合タンク２３に接続した例えばパイプ等のごとき供給路２５は前記流出路９を通過して前記アノード１５に接続してあり、前記アノード１５から前記混合タンク２３への戻り路２７と前記供給路２５は、熱交換器２９に接続してある。すなわち、供給路２５を経て前記混合タンク２３から前記アノード１５へ供給される燃料と、前記戻り路２７内を戻る流体との間で熱交換が行われる構成である。 In order to supply fuel to the anode 15 side, a supply path 25 such as a pipe connected to the mixing tank 23 via the pump P 1 passes through the outflow path 9 and is connected to the anode 15. The return path 27 from the anode 15 to the mixing tank 23 and the supply path 25 are connected to a heat exchanger 29. In other words, heat is exchanged between the fuel supplied from the mixing tank 23 to the anode 15 via the supply path 25 and the fluid returning in the return path 27.

前記混合タンク２３にはポンプＰ２を介して原燃料としてのメタノールを収容した燃料タンク３１が接続してあると共に、ポンプＰ３を介して水タンク３３が接続してある。さらに前記混合タンク２３には、気体を外部へ排気するための排気路３５が接続してある。前記水タンク３３内には水を貯留するために例えばスポンジ等のごとき多孔質部材が内装されており、かつ水を吸引するために、水タンク３３は接続路３７を介して前記流出路９の内面に、すなわち前記吸水部材１３に接続してある。 A fuel tank 31 containing methanol as a raw fuel is connected to the mixing tank 23 via a pump P2, and a water tank 33 is connected to the mixing tank 23 via a pump P3. Further, an exhaust passage 35 for exhausting gas to the outside is connected to the mixing tank 23. In order to store water, a porous member such as a sponge is provided in the water tank 33, and in order to suck water, the water tank 33 is connected to the outflow passage 9 via a connection passage 37. It is connected to the inner surface, that is, the water absorbing member 13.

カソード１７に対して空気を供給するために、前記断熱空間５の入口側には送風手段の一例としてのファン３９が配置してある。発電の際に、カソード１７に供給される空気に含まれる酸素が、酸化剤として用いられる。このファン３９の吸引口側に接続した空気路４１（流入路）の開口部４３は、前記熱交換手段１１を囲繞した状態に設けられている。 In order to supply air to the cathode 17, a fan 39 as an example of a blowing unit is disposed on the inlet side of the heat insulating space 5. During power generation, oxygen contained in the air supplied to the cathode 17 is used as an oxidant. An opening 43 of the air passage 41 (inflow passage) connected to the suction port side of the fan 39 is provided so as to surround the heat exchange means 11.

上記構成により、ポンプＰ１を駆動して混合タンク２３内の燃料をアノード１５へ供給し、ファン３９を駆動してカソード１７へ空気を供給することにより、燃料電池１９において発電が行われるものである。前述のごとく燃料電池１９において発電が行われると、燃料電池１９自体が発熱する。この際、前記燃料電池１９は、断熱手段３によって周囲を囲繞された直線状の断熱空間５内に収納されているので、燃料電池システム周囲への放熱を低減させることができる。したがって、前記燃料電池１９の温度を発電に適した温度に容易に維持可能であり、発電効率を向上することができるものである。 With the above configuration, the fuel cell 19 generates power by driving the pump P1 to supply the fuel in the mixing tank 23 to the anode 15, and driving the fan 39 to supply air to the cathode 17. . As described above, when power generation is performed in the fuel cell 19, the fuel cell 19 itself generates heat. At this time, since the fuel cell 19 is housed in the linear heat insulating space 5 surrounded by the heat insulating means 3, heat radiation to the periphery of the fuel cell system can be reduced. Therefore, the temperature of the fuel cell 19 can be easily maintained at a temperature suitable for power generation, and the power generation efficiency can be improved.

前記ファン３９によって前記燃料電池１９へ供給される空気は、開口部４３から空気路４１に吸引されるとき、前記燃料電池１９を経て流出路９から排気される高温の空気と熱交換手段１１を介して熱交換され、加温された状態となる。したがって、前記燃料電池１９へ供給される空気は温度が上昇した状態にあり、前記燃料電池１９の冷却が抑制されることとなる。よって、前記燃料電池１９の適正温度維持がより容易になるものである。 When the air supplied to the fuel cell 19 by the fan 39 is sucked into the air passage 41 from the opening 43, the heat exchange means 11 and the hot air exhausted from the outflow passage 9 through the fuel cell 19. The heat exchange is performed and the state is heated. Therefore, the temperature of the air supplied to the fuel cell 19 is raised, and the cooling of the fuel cell 19 is suppressed. Therefore, the proper temperature maintenance of the fuel cell 19 becomes easier.

前記流出路９から流出される空気は、前述のごとく熱交換を行うことにより冷却され、前記燃料電池１９において発生した水分が凝縮されて、吸水部材１３に吸収されることになる。そして、吸水部材１３に吸収された水分は、ポンプＰ３が水タンク３３の水を混合タンク２３へ供給するとき、前記水タンク３３が負圧になり、水タンク３３に吸引されることになる。 The air flowing out from the outflow passage 9 is cooled by performing heat exchange as described above, and the water generated in the fuel cell 19 is condensed and absorbed by the water absorbing member 13. The water absorbed in the water absorbing member 13 is sucked into the water tank 33 when the pump P3 supplies the water in the water tank 33 to the mixing tank 23.

既に理解されるように、燃料電池１９において発生した水分を回収し、燃料タンク３１の原燃料と混合タンク２３において混合してメタノール水溶液とするものであるから、燃料タンク３１内のメタノールを高濃度（例えば１００％メタノール）とすることができ、燃料タンク３１の小容量化を図ることができる。また、燃料電池１９において発生した水分を利用することにより、水タンク３３の小容量化を図ることができ、全体的構成としての小型化を図ることができる。 As already understood, the water generated in the fuel cell 19 is recovered and mixed with the raw fuel in the fuel tank 31 in the mixing tank 23 to form an aqueous methanol solution. (For example, 100% methanol), and the capacity of the fuel tank 31 can be reduced. Further, by utilizing the water generated in the fuel cell 19, the capacity of the water tank 33 can be reduced, and the overall configuration can be reduced in size.

前述のごとく、ポンプＰ１によって燃料をアノード１５へ供給するとき、アノード１５へ供給される燃料と、戻り路２７を経て燃料電池１９から戻る未反応のメタノール水溶液や発生した炭酸ガス等を含む排出物との間で、熱交換器２９において熱交換が行われる。すなわち、アノード１５へ供給される燃料は加温されて供給されることになる。したがって、前記燃料電池１９の温度低下を抑制でき、燃料電池１９を適正温度に保持することが容易であり、発電効率の向上を図ることができる。 As described above, when the fuel is supplied to the anode 15 by the pump P1, the fuel is supplied to the anode 15, and the exhaust gas includes the unreacted aqueous methanol solution that returns from the fuel cell 19 through the return path 27, the generated carbon dioxide gas, and the like. Heat exchange is performed in the heat exchanger 29. That is, the fuel supplied to the anode 15 is heated and supplied. Therefore, the temperature drop of the fuel cell 19 can be suppressed, the fuel cell 19 can be easily maintained at an appropriate temperature, and the power generation efficiency can be improved.

また、前記構成においては、前記断熱空間５は直線的に構成してあり、ファン３９によって送られる空気は断熱空間５の入口から前記流出路９へ至る過程において、空気流の阻害となるのは主として前記燃料電池１９であるので、前記断熱空間５内においての圧力損失は小さなものである。したがって、ファン３９の小型化を図ることができると共にファン３９による消費電力を抑制できる。よって、全体的構成の小型化と全体としての高出力化を図ることができるものである。 Moreover, in the said structure, the said heat insulation space 5 is comprised linearly, In the process from the inlet_port | entrance of the heat insulation space 5 to the said outflow path 9, the air sent by the fan 39 becomes obstruction | occlusion of an air flow. Since the fuel cell 19 is mainly used, the pressure loss in the heat insulating space 5 is small. Accordingly, it is possible to reduce the size of the fan 39 and to suppress power consumption by the fan 39. Therefore, the overall configuration can be downsized and the overall output can be increased.

本実施形態では、開口部４３から空気路４１を通し、吸気を行う構成であるが、空気路４１がない構成でもよい。 In the present embodiment, the air passage 41 is passed through the opening 43 and intake is performed. However, the air passage 41 may be omitted.

また、流出路９における水回収を行わず、発電に必要な水を別途供給する構成でもよい。 Moreover, the structure which supplies the water required for an electric power generation separately without performing the water recovery in the outflow channel 9 may be sufficient.

また、熱交換器２９が無い構成でもよい。 Moreover, the structure without the heat exchanger 29 may be sufficient.

また、ファン３９による送風量は一定であってもよく、燃料電池１９の温度を制御する、もしくは送風された空気がもちさる水分量を制御する等の目的のために、必要に応じて変化させてもよい。 The amount of air blown by the fan 39 may be constant, and may be changed as necessary for the purpose of controlling the temperature of the fuel cell 19 or controlling the amount of water that the blown air has. May be.

図２は、本発明の第２の実施形態を示すもので、前述した第１の実施形態における構成と同一機能を奏する構成部分には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。 FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to components having the same functions as those in the first embodiment described above, and redundant description is omitted.

この第２の実施の形態においては、前記燃料電池１９における一方のカソード１７を省略して、燃料電池１９を断熱空間５に設けた構成である。カソード１７を省略したことにより、燃料電池１９の一方の面はカソード１７、他方の面はアノード１５が露出した状態となる。露出したアノード１５は、必要に応じて断熱空間５の内面に支持されている。アノード１５は、例えば図２に示すように断熱空間５の内面に装着、または支持部材等（図示せず）を用いて支持することが好ましい。 In the second embodiment, one of the cathodes 17 in the fuel cell 19 is omitted, and the fuel cell 19 is provided in the heat insulating space 5. By omitting the cathode 17, the cathode 17 is exposed on one surface of the fuel cell 19, and the anode 15 is exposed on the other surface. The exposed anode 15 is supported on the inner surface of the heat insulating space 5 as necessary. The anode 15 is preferably mounted on the inner surface of the heat insulating space 5 as shown in FIG. 2 or supported by using a support member or the like (not shown).

この構成によれば、前記実施形態と同様の効果を奏し得ると共にケース７をより薄くすることができ、全体的構成の薄型化を図ることができる。 According to this configuration, the same effects as those of the above embodiment can be obtained, and the case 7 can be made thinner, so that the overall configuration can be reduced.

図３は、第３の実施形態を示すもので、前述した実施形態と同一機能を奏する構成部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。この第３の実施形態においては、ケース７における断熱空間５の内部に複数の燃料電池１９を適宜間隔を保持して積層するように配置してある。そして、図示例においては、上部の燃料電池１９の戻り路を下側の燃料電池１９に対す供給路として燃料の流路を直列に接続してある。なお、複数の燃料電池１９に対する燃料の供給は、図４に示すように、マニホールド４５を介して各燃料電池１９に対して燃料の供給を行うように、すなわち各燃料電池１９に対する燃料の流路を、並列に接続することも可能である。 FIG. 3 shows a third embodiment. Components having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the third embodiment, a plurality of fuel cells 19 are arranged inside the heat insulating space 5 in the case 7 so as to be stacked at appropriate intervals. In the illustrated example, the flow path of the fuel is connected in series with the return path of the upper fuel cell 19 serving as a supply path to the lower fuel cell 19. As shown in FIG. 4, the fuel is supplied to each fuel cell 19 via the manifold 45, that is, the fuel flow path to each fuel cell 19 is supplied to the plurality of fuel cells 19, as shown in FIG. Can also be connected in parallel.

上記構成によれば燃料電池の高出力化を図ることができるものである。 According to the above configuration, the output of the fuel cell can be increased.

図５は、本発明の第５の実施形態を示すもので、前述した実施形態と同一機能を奏する構成部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。 FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. Components having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

この第５の実施形態においては、前記燃料電池１９のアノードにおいてのアノード電極反応で消費される分のメタノール，水及び前記アノードからカソード側へ透過する分のメタノール，水を、燃料として前記アノードに対して供給（送液）する構成としたものである。そして、前記アノード電極反応で発生したＣＯ_２は、燃料電池１９における電極電解質膜接合体（ＭＥＡ）の端部に備えた気液分離膜（図示省略）を介して流出路９へ排出する構成である。 In the fifth embodiment, methanol and water consumed for the anode electrode reaction at the anode of the fuel cell 19 and methanol and water permeated from the anode to the cathode are used as fuel for the anode. On the other hand, it is configured to supply (liquid feed). The CO ₂ generated by the anode electrode reaction is discharged to the outflow passage 9 via a gas-liquid separation membrane (not shown) provided at the end of the electrode electrolyte membrane assembly (MEA) in the fuel cell 19. is there.

上記構成においては、燃料電池１９で消費される分だけのメタノールと水とを、燃料（メタノール水溶液）として供給する構成であるから、燃料電池１９からの戻り路を省略することができ、構成の簡素化及びより一層の小型化を図ることができる。 In the above configuration, since methanol and water corresponding to the amount consumed by the fuel cell 19 are supplied as fuel (methanol aqueous solution), the return path from the fuel cell 19 can be omitted, and the configuration Simplification and further miniaturization can be achieved.

また、前記構成においては、前記燃料電池１９において消費される分の割合でメタノールと水とを混合したメタノール水溶液を燃料タンク３１ｂに予め充填すればよいものであり、燃料電池システムの全体的構成の簡素化，小型化がより容易になる。 Moreover, in the said structure, what is necessary is just to fill the fuel tank 31b beforehand with the methanol aqueous solution which mixed methanol and water in the ratio consumed in the said fuel cell 19, and the whole structure of a fuel cell system is sufficient. Simplification and miniaturization become easier.

図６は、第６の実施形態を示すもので、前述した第５の実施形態の変更形態である。前記第５の実施形態においては、燃料電池１９に対してポンプＰ１を使用して燃料の送液を行う構成であるのに対して、第６の実施形態においては、毛管力を利用して燃料の送液を行う構成である。したがって、第６の実施形態においては、メタノール水溶液を貯留した燃料タンク３１ｂと燃料電池１９のアノード１５は、例えばスポンジ等のごとき適宜の多孔体５１を介して接続してある。 FIG. 6 shows a sixth embodiment, which is a modification of the fifth embodiment described above. In the fifth embodiment, the fuel is fed to the fuel cell 19 by using the pump P1, whereas in the sixth embodiment, the fuel is utilized by utilizing the capillary force. It is the structure which performs liquid feeding. Therefore, in the sixth embodiment, the fuel tank 31b storing the aqueous methanol solution and the anode 15 of the fuel cell 19 are connected via an appropriate porous body 51 such as a sponge.

上記構成によれば、燃料を供給するためのポンプを省略することができ、全体的構成のより一層の簡素化，小型化を図ることができると共に消費電力を抑制して出力向上を図ることができる。 According to the above configuration, the pump for supplying the fuel can be omitted, the overall configuration can be further simplified and miniaturized, and the power consumption can be suppressed to improve the output. it can.

図７は、第７の実施形態を示すものである。この第７の実施形態は、前記第６の実施形態において、図１に示した構成に準じて、燃料電池１９において発生した水分を回収して、燃料タンク３１の原燃料と水タンク３３に回収した水とを混合タンク２３において混合する構成である。 FIG. 7 shows a seventh embodiment. In the seventh embodiment, in the sixth embodiment, the water generated in the fuel cell 19 is recovered according to the configuration shown in FIG. 1 and recovered in the raw fuel and the water tank 33 of the fuel tank 31. In this configuration, the mixed water is mixed in the mixing tank 23.

上記構成によれば、図１に示した実施形態とほぼ同様の効果を奏し得ると共に第５の実施形態に準じた効果を奏し得るものである。すなわち、上記構成によれば、燃料タンク３１内のメタノールを高濃度として燃料タンク３１の小型化を図ることができると共に水タンク３３及び混合タンク２３の小型化を図ることができる。また、燃料を供給するためのポンプ及び戻り路を省略することができ、構成の簡素化を図ることができる。 According to the above configuration, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained, and the effect according to the fifth embodiment can be obtained. That is, according to the above configuration, the concentration of methanol in the fuel tank 31 can be increased to reduce the size of the fuel tank 31, and the water tank 33 and the mixing tank 23 can be reduced in size. Further, the pump and the return path for supplying the fuel can be omitted, and the configuration can be simplified.

ところで、前述した熱交換器２９の構成としては、次のごとき構成とすることが望ましい。すなわち、図８（Ａ）に示すように、供給路２５と戻り路２７とを、交換器本体５３に熱伝導度の高い材質の隔壁５３Ａを介して区画した構成とする。そして、前記交換器本体５３の外周面を、適宜の断熱材によって被覆する。 By the way, as a structure of the heat exchanger 29 mentioned above, it is desirable to set it as the following structures. That is, as shown in FIG. 8 (A), the supply path 25 and the return path 27 are separated from the exchanger main body 53 via a partition wall 53A made of a material having high thermal conductivity. And the outer peripheral surface of the said exchanger main body 53 is coat | covered with a suitable heat insulating material.

なお、交換器本体５３に形成する供給路２５，戻り路２７の断面形状は四角形状に限ることなく円形など、適宜の形状とすることができる。また、前記隔壁５３Ａとしては、供給路２５，戻り路２７内の流体との接触面積を広くするために、例えば波形の構成とすることも可能である。 In addition, the cross-sectional shape of the supply path 25 and the return path 27 formed in the exchanger main body 53 is not limited to a quadrangular shape but may be an appropriate shape such as a circular shape. Further, the partition wall 53A may have, for example, a waveform configuration in order to increase the contact area with the fluid in the supply path 25 and the return path 27.

また、熱交換器２９の構成としては、図８（Ｂ）に示すように、供給路２５の配管の内部に戻り路２７の配管を配置した二重管の構成とし、供給路２５の配管の外周面に適宜の断熱材を被覆した構成とすることも可能である。この構成においては、戻り路２７の配管の全外周面において熱交換が行われることとなり、熱交換が効果的に行われ得るものである。 Further, as shown in FIG. 8B, the heat exchanger 29 has a double pipe configuration in which the return path 27 is arranged inside the supply path 25, and the supply path 25 has a pipe configuration. It is also possible to have a configuration in which an appropriate heat insulating material is coated on the outer peripheral surface. In this configuration, heat exchange is performed on the entire outer peripheral surface of the piping of the return path 27, and the heat exchange can be effectively performed.

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の概念的な説明図である。1 is a conceptual explanatory diagram of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory view of a fuel cell according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory view of a fuel cell according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第４の実施形態に係る燃料電池の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory view of a fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第５の実施形態に係る燃料電池の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory view of a fuel cell according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第６の実施形態に係る燃料電池の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory view of a fuel cell according to a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第７の実施形態に係る燃料電池の概念的な説明図である。FIG. 10 is a conceptual explanatory diagram of a fuel cell according to a seventh embodiment of the present invention. 熱交換器の構成を概略的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the heat exchanger roughly.

Explanation of symbols

１燃料電池システム
３断熱手段
５断熱空間
７ケース
９流出路
１１熱交換手段
１３吸水部材
１５アノード
１７カソード
１９燃料電池
２１ＭＥＡ
２３混合タンク
２５供給路
２７戻り路
２９熱交換器
３１燃料タンク
３３水タンク
３５排気路
３７接続路
３９ファン
４１空気路
４３開口部
４５マニホールド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 3 Heat insulation means 5 Heat insulation space 7 Case 9 Outflow path 11 Heat exchange means 13 Water absorption member 15 Anode 17 Cathode 19 Fuel cell 21 MEA
23 Mixing tank 25 Supply path 27 Return path 29 Heat exchanger 31 Fuel tank 33 Water tank 35 Exhaust path 37 Connection path 39 Fan 41 Air path 43 Opening 45 Manifold

Claims

A fuel cell in which cathodes are disposed on both sides of an anode that receives supply of fuel from fuel supply means via an electrolyte membrane;
A case which is provided so as to surround the fuel cell, and the inside forms a flow path of the air flow;
An inflow path for flowing air into the case;
A fuel cell system comprising: an outflow path for allowing air to flow out of the case.

A fuel cell in which a cathode is disposed on one side of an anode that receives supply of fuel from a fuel supply means via an electrolyte membrane;
A case where the interior forms a flow path for the air flow;
An inflow path for flowing air into the case;
An outflow passage for exhausting air from the case,
A fuel cell system, wherein the anode is supported on an inner surface of the case.

3. The fuel cell system according to claim 1, further comprising air blowing means for flowing air into the case. 4.

4. The fuel cell system according to claim 1, further comprising a water absorbing member inside the case.

5. The fuel cell system according to claim 1, further comprising a heat exchanging unit configured to exchange heat between the air flowing out from the outflow passage of the case and the air flowing in from the inflow passage of the case. A fuel cell system characterized by comprising:

6. The fuel cell system according to claim 4, wherein a tank that collects the water absorbed by the water absorbing member, and a mixing tank that mixes the water collected in the tank and the fuel supplied to the anode. A fuel cell system comprising:

7. The fuel cell system according to claim 1, wherein methanol and water that are consumed by the anode reaction of the fuel cell and permeated from the anode side to the cathode side of the fuel cell are used as the fuel. A fuel cell system, wherein liquid is fed to the anode.

8. The fuel cell system according to claim 1, wherein fuel supply to the anode is performed through a porous body connecting the anode and the mixing tank.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 8,
A fuel cell system comprising a heat exchanger for exchanging heat between the fuel supplied to the anode and an exhaust containing unreacted fuel discharged from the anode.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 9,
A fuel cell system comprising a heat insulating means in at least a part of the case.