JP2006185895A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 水素と酸素の電気化学反応により発電を行う固体高分子型燃料電池システム101において、アノード極に水素を供給する水素発生部103と、電気化学反応により発生した水を水素の圧力により回収する回収手段とを備え、電気化学反応で発生した水を内部エネルギーにより安定して排出する。
【選択図】 図1
Description
102 発電部
103 水素発生部
104 カソード極
105 MEA
106 アノード極
107 カソードエンドプレート
108 アノードエンドプレート
109、143 アノード室
110、145、188 導水路
111 供給口
112 水素発生物質
113 第1の容器
114 水素発生促進物質
115 第2の容器
116 ノズル
117 管
118 中空ボルト
119 ナット
120 管口
121、160、192 逆止弁
122 排出口
123 貫通孔
124 膜体
131 電解質層
132 アノード極触媒層
133、136 ガス拡散層
134 アノード極集電材
135 カソード極触媒層
137 カソード極集電材
138 集電材押さえ
139 カソード極リード
140 発電素子
141 アノード極パッキン
142 カソード極パッキン
144 燃料ガス供給口
146、169 冷却部
147 伝導熱緩衝材
148 板状フィン
150 燃料電池システム
151 燃料電池
152 触媒水溶液
153 液体タンク
154 金属水素化物
155 反応器
156、176 貯水槽
157 送液管
158 ガス供給管
159 導水管
161、177 半透膜
162 触媒水溶液
165、187 貯水部
167、172 断熱層
170 押さえ部材
182 水素発生部
183 水素吸蔵合金
184 ボンベ
185 バルブ
186 接続管
Claims (17)
- 水素と酸素の電気化学反応により発電を行う燃料電池システムにおいて、
アノード極に水素を供給する水素供給手段と、
電気化学反応により発生した水を内部エネルギーにより回収する水回収手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1において、水回収手段は、少なくともアノードの水を回収することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1または2において、
水素供給手段は、閉鎖系の水素貯留部位を備え、水素貯留部位に存在する水を回収する水回収手段を備え、系内で水を回収することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
水素供給手段は、加水分解反応によって発生させた水素を供給することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1において、
水素供給手段は、水素吸蔵合金を用いて水素を供給すると共に、水回収手段は水素の供給圧力により水を外部に排出して回収することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項3または4のいずれかにおいて、
水を回収する内部エネルギーは、半透膜を用いた浸透圧により水を移動させるエネルギーであることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項3〜5のいずれかにおいて、
水を回収する内部エネルギーは、発電による状態差に基づく温度勾配を用いた温度差により水を移動させるエネルギーであることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項3または4のいずれかにおいて、
水を回収する内部エネルギーは、発電による状態差に基づくアノード極に供給される水素の圧力状態に応じて水を移動させるエネルギーであることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜4のいずれかにおいて、
水を回収する内部エネルギーは、発電による状態差に基づくアノード極に供給される水素の圧力状態と、発電による状態差に基づく温度勾配を用いた温度差とにより水を移動させるエネルギーであることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜4のいずれかにおいて、
内部エネルギーは、発電による状態差に基づくアノード極に供給される水素の圧力状態と、半透膜を用いた浸透圧とにより水を移動させるエネルギーであることを特徴とする燃料電池システム。 - 触媒水溶液を貯留する触媒槽と、
燃料電池によって生成された生成水を貯留する貯水槽と、
前記触媒槽と前記貯水槽の間に設けられ浸透圧により前記生成水を前記触媒槽から前記貯水槽へ移動させる半透膜とからなる液体タンクと、
水素を発生させる反応器と、
前記液体タンクと前記反応器を接続し、前記触媒水溶液を前記反応器に送る送液管と、
前記水素により発電を行う固体高分子型燃料電池と、
前記反応器と前記燃料電池とを接続し、前記水素を前記燃料電池に供給するガス供給管と、
前記燃料電池と前記貯水タンクとを接続し、前記燃料電池で生成した前記生成水を前記燃料電池から前記貯水槽への一方向に送り、前記生成水の逆流を防止する逆止弁を有する導水管と
を有することを特徴とする燃料電池システム。 - 発電素子としてプロトン導電性の樹脂からなる電解質層の一方の面にアノード極と他方の面にカソード極を有する固体高分子型燃料電池において、
前記アノード極もしくは前記カソード極は前記電解質層側から順に、触媒層、ガス拡散層、集電体を有し、
前記アノード極に水素が供給されるアノード室を備え、
前記アノード室を構成する部材の一部に冷却部を設け、
前記冷却部と前記発電素子の間に温度勾配をもたせたことを特徴とする燃料電池システム。 - プロトン導電性を有する樹脂からなる電解質、前記電解質の両面に配置される触媒層からなる膜電極接合体と、それぞれガス拡散層、集電体層からなるアノード極及びカソード極とから構成される発電部と、
前記発電部と接続され、該発電部に導入される水素ガスを供給する水素供給手段と
を備えた固体高分子型燃料電池システムにおいて、
前記水素供給手段が、前記アノード極の内部圧力状態と水素供給系の圧力状態との差によって水素を供給する受動型水素発生機構を具備し、
前記受動型水素発生機構により発生した水素ガスのガス圧により、発電によって生じた水を前記アノード極に備えられた排出口からアノード極の外部に排出する水排出機構を具備することを特徴とする燃料電池システム。 - プロトン導電性を有する樹脂からなる電解質、前記電解質の両面に配置される触媒層からなる膜電極接合体と、
それぞれガス拡散層、集電体層からなるアノード極及びカソード極とから構成される発電部と、
発電部と接続され、発電部に導入する水素ガスを発生し、触媒水溶液を貯留する触媒槽と金属水素化物を貯蔵し、触媒水溶液と反応させて水素を発生させる反応器から構成される水素発生部とを備えた固体高分子型燃料電池システムにおいて、
発電部外部に設置され発電部のアノード極と接続された貯水部と、
前記貯水部と水素発生部の触媒槽と接続する導水路と、
前記導水路に設置された逆止弁と、
前記触媒槽に設置された圧調整構造と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項14において、
発電部の外部に設置された貯水部を冷却する冷却手段と、
発電部のアノード極/カソード極の少なくともいずれかから貯水部へ水あるいは水蒸気を排出する排出路と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項14または15において、
前記アノード極から貯水部にいたる水あるいは水蒸気の排出路が断熱構造であることを特徴とする燃料電池システム。 - プロトン導電性を有する樹脂からなる電解質、前記電解質の両面に配置される触媒層からなる膜電極接合体と、
それぞれガス拡散層、集電体層からなるアノード極及びカソード極とから構成される発電部と、
発電部と接続され、発電部に導入する水素ガスを発生し、触媒水溶液を貯留する触媒槽と金属水素化物を貯蔵し、触媒水溶液と反応させて水素を発生させる反応器から構成される水素発生部とを備えた固体高分子型燃料電池システムにおいて、
発電部外部に設置され発電部のアノード極と接続された貯水部と、
発電部のアノード極/カソード極の少なくともいずれかから貯水部へ水あるいは水蒸気を排出する排出路と、
前記貯水部から移送された水が溜められる、前記触媒槽と隣接して設置される貯水槽と、
触媒槽と貯水槽の間に設けられ浸透圧により生成水を貯水槽から触媒槽へ移動させる半透膜と、
前記排出路に設けられた逆止弁とを備え、
前記貯水部と発電部に温度勾配が保持される
ことを特徴とする燃料電池システム。
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