JP2007257891A - Steam exchange film, humidifier, and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は水蒸気交換膜、ならびにそれを使用した加湿器及び燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a water vapor exchange membrane, and a humidifier and a fuel cell system using the same.
加湿器は、加熱方式、超音波方式、気化方式、バブラ方式、水蒸気交換方式等種々の方式がある。そのうち水蒸気交換方式による加湿器は、湿潤ガスに含有している水分を微細孔を有する高分子膜である水蒸気交換膜により吸水し乾燥ガスに水分を供給するものであり、例えば燃料電池内の湿度を確保するための加湿器として実用化されている。 There are various types of humidifiers such as a heating method, an ultrasonic method, a vaporization method, a bubbler method, and a water vapor exchange method. Among them, a humidifier using a water vapor exchange system absorbs moisture contained in a wet gas by a water vapor exchange membrane, which is a polymer membrane having fine pores, and supplies moisture to the dry gas. For example, humidity in a fuel cell It has been put to practical use as a humidifier to ensure
一般的に、燃料電池は、電解質膜、燃料極(アノード極)、空気極(カソード極)及び外部回路を有し、燃料電池の発電時には、燃料極に供給する燃料ガスを水素ガス、空気極に供給する酸化性ガスを空気とした場合、燃料極側では、水素イオンと電子とにする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中を空気極側に移動し、電子は外部回路を通じて空気極に到達し、空気極側では、水素イオン、電子及び酸素が反応して水を生成する反応が行われ、エネルギを放出する。 In general, a fuel cell has an electrolyte membrane, a fuel electrode (anode electrode), an air electrode (cathode electrode), and an external circuit. When the fuel cell generates power, the fuel gas supplied to the fuel electrode is hydrogen gas, air electrode When the oxidizing gas supplied to the air is air, the fuel electrode side reacts with hydrogen ions and electrons, the hydrogen ions move through the electrolyte membrane to the air electrode side, and the electrons pass through the external circuit to the air electrode. In the air electrode side, hydrogen ions, electrons and oxygen react to generate water, and energy is released.
燃料電池は、イオン伝導性を維持するために、電解質膜を適度に加湿しておく必要がある。従って、乾燥ガスとしての燃料電池供給ガス(燃料ガス、酸化性ガスの少なくともどちらか一方を意味する。)を加湿するために加湿器が設けられている。水蒸気交換方式の加湿器による燃料電池供給ガスへの加湿は、例えば燃料電池の発電反応によって生成した水分を含有する湿潤ガスとしての燃料電池オフガス(燃料電池反応によって排出される燃料オフガス、酸化性オフガスの少なくともどちらか一方を意味する。)から水蒸気交換膜によって吸水された水分を乾燥ガスとしての燃料電池供給ガスに供給することにより行われる。 In the fuel cell, it is necessary to appropriately humidify the electrolyte membrane in order to maintain ionic conductivity. Therefore, a humidifier is provided to humidify the fuel cell supply gas (meaning at least one of fuel gas and oxidizing gas) as a dry gas. Humidification of the fuel cell supply gas by the steam exchange type humidifier is, for example, a fuel cell off-gas as a wet gas containing moisture generated by a power generation reaction of the fuel cell (a fuel off-gas discharged by the fuel cell reaction, an oxidizing off-gas) The water content absorbed by the water vapor exchange membrane is supplied to the fuel cell supply gas as a dry gas.
しかし燃料電池の低負荷発電から高負荷発電への過渡期において、従来の水蒸気交換方式による加湿器(以下加湿器)に使用されている水蒸気交換膜では、その水蒸気交換膜の吸水性能が低く燃料電池オフガスからの吸水量を充分に確保することができず、燃料電池供給ガスの供給量の増加に対する加湿器による燃料電池供給ガスの加湿不足により、電解質膜が乾燥され、電解質膜のイオン伝導性を維持できずに発電性能が低下する問題がある。 However, in the transition period from low load power generation to high load power generation of fuel cells, the water vapor exchange membrane used in conventional humidifiers (hereinafter referred to as “humidifiers”) has a low water absorption performance. The electrolyte membrane is dried due to insufficient humidification of the fuel cell supply gas by the humidifier against the increase in the supply amount of the fuel cell supply gas due to insufficient water absorption from the battery off gas, and the ionic conductivity of the electrolyte membrane There is a problem that the power generation performance is lowered without maintaining the power.
一方、特許文献1には、加湿器に用いられる水蒸気交換膜の表面に保水層を設けることにより、水分を含有した酸化性オフガス中の水分を効率よく水蒸気交換膜内に取り込み、酸化性ガスを加湿する加湿器が提案されている。
On the other hand, in
しかし、特許文献1では、燃料電池の低負荷発電から高負荷発電への過渡期において、水蒸気交換膜の表面が保水層で覆われているため、かえって水蒸気交換膜内部の水分の移動を阻害してしまい、酸化性ガスの加湿が十分に行われないという問題がある。
However, in
本発明は、加湿器に使用される水蒸気交換膜において、乾燥ガスの加湿不足を改善する水蒸気交換膜、ならびにそれを使用した加湿器及び燃料電池システムを提供する。 The present invention provides a water vapor exchange membrane for improving deficiency of dry gas in a water vapor exchange membrane used in a humidifier, and a humidifier and a fuel cell system using the same.
本発明は、湿潤ガスと乾燥ガスとの間で水蒸気交換を行う加湿器に使用される水蒸気交換膜であって、前記水蒸気交換膜の内部に前記水蒸気交換膜より吸水性の高い吸水性材料を分散させたものである。 The present invention is a water vapor exchange membrane used in a humidifier that performs water vapor exchange between a wet gas and a dry gas, and a water absorbent material having higher water absorption than the water vapor exchange membrane is provided inside the water vapor exchange membrane. It is dispersed.
また、前記湿潤ガスが燃料電池オフガスであり、前記乾燥ガスが燃料電池供給ガスであることが好ましい。 The wet gas is preferably a fuel cell off gas, and the dry gas is preferably a fuel cell supply gas.
また、本発明は、湿潤ガスを通過させる湿潤ガス通路と乾燥ガスを通過させる乾燥ガス通路と前記湿潤ガス通路を通る前記湿潤ガスから水分を吸水し前記乾燥ガス通路を通る前記乾燥ガスに前記水分を供給する水蒸気交換膜とを有する加湿器であって、前記水蒸気交換膜の内部に前記水蒸気交換膜より吸水性の高い吸水性材料を分散させた水蒸気交換膜を有する。 The present invention also provides a wet gas passage through which the wet gas passes, a dry gas passage through which the dry gas passes, and moisture from the wet gas that passes through the wet gas passage, and the moisture into the dry gas that passes through the dry gas passage. And a water vapor exchange membrane in which a water absorbing material having a higher water absorption than the water vapor exchange membrane is dispersed inside the water vapor exchange membrane.
燃料電池供給ガスを供給することによって発電し燃料電池オフガスを排出する燃料電池スタックと、前記燃料電池オフガスを通過させる湿潤ガス通路と前記燃料電池供給ガスを通過させる乾燥ガス通路と前記湿潤ガス通路を通る前記燃料電池オフガスから水分を吸水し前記乾燥ガス通路を通る前記燃料電池供給ガスに前記水分を供給する水蒸気交換膜を有する加湿器とを有する燃料電池システムであって、前記水蒸気交換膜の内部に前記水蒸気交換膜より吸水性の高い吸水性材料を分散させた水蒸気交換膜を有する。 A fuel cell stack for generating power by supplying fuel cell supply gas and discharging fuel cell off gas; a wet gas passage for passing the fuel cell off gas; a dry gas passage for passing the fuel cell supply gas; and the wet gas passage. A fuel cell system comprising a humidifier having a water vapor exchange membrane that absorbs water from the fuel cell off-gas passing therethrough and supplies the water to the fuel cell supply gas passing through the dry gas passage, And a water vapor exchange membrane in which a water absorbing material having higher water absorption than the water vapor exchange membrane is dispersed.
本発明に係る水蒸気交換膜では、水蒸気交換膜の内部に吸水性材料を分散させることにより、乾燥ガスの加湿不足を改善することができる。 In the water vapor exchange membrane according to the present invention, the lack of humidification of the dry gas can be improved by dispersing the water absorbing material inside the water vapor exchange membrane.
本発明に係る加湿器では、水蒸気交換膜の内部に吸水性材料を分散させた水蒸気交換膜を有することにより、乾燥ガスの加湿不足を改善することができる。 In the humidifier according to the present invention, by having the water vapor exchange membrane in which the water-absorbing material is dispersed inside the water vapor exchange membrane, dampening of the dry gas can be improved.
本発明に係る燃料電池システムでは、水蒸気交換膜内に吸水性材料を分散させた水蒸気交換膜を有することにより、乾燥ガスとしての燃料電池供給ガスの加湿不足を改善することができる。 In the fuel cell system according to the present invention, the lack of humidification of the fuel cell supply gas as the dry gas can be improved by having the water vapor exchange membrane in which the water absorbing material is dispersed in the water vapor exchange membrane.
本発明の実施の形態について以下説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、本発明の実施形態に係る水蒸気交換膜を有する加湿器の一例を示す概略断面図である。加湿器1は、水蒸気交換膜10と、水蒸気交換膜10の一方の面を湿潤ガスが通過するための湿潤ガス通路12と、水蒸気交換膜10のもう一方の面を乾燥ガスが通過するための乾燥ガス通路14と、外枠材18とを備えている。湿潤ガス通路12と乾燥ガス通路14は、外枠材18に溝を形成することによって、確保されている。図1に示した外枠材18に形成された溝は、櫛形状であるがこれに限定されるものではなく、湿潤ガス通路12及び乾燥ガス通路14の通路が確保されるものであればよい。また水蒸気交換膜10は、水蒸気交換膜10内に吸水性材料16を含む。ここで湿潤ガスとは、乾燥ガスよりも水蒸気を多く含むガスである。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a humidifier having a water vapor exchange membrane according to an embodiment of the present invention. The
図1により、本発明の実施形態に係る水蒸気交換膜10を有する加湿器1の水蒸気交換の機能について説明する。入口から湿潤ガス通路12に入った湿潤ガスが、水蒸気交換膜10の一方の面(湿潤ガス通路12側)に接触し、湿潤ガス中の水分が水蒸気交換膜10内に吸水される。水蒸気交換膜10内には吸水性材料16が分散されているため、湿潤ガス中の水分は効率的に水蒸気交換膜10内に吸水され、蓄えられる。一方、入り口から乾燥ガス通路14に入った乾燥ガスが、水蒸気交換膜10のもう一方の面(乾燥ガス通路14側)に接触することによって、水蒸気交換膜10内に蓄えられている水分が乾燥ガスに供給される。水分が乾燥ガスに供給されることによって、乾燥ガス通路14側の水蒸気交換膜10内の水分濃度が減少し濃度勾配が生じるため、図1破線矢印で示した方向に水蒸気交換膜10内の水分が移動し、湿潤ガスと乾燥ガスとの間で継続して水蒸気交換が行われる。
With reference to FIG. 1, the function of water vapor exchange of the
水蒸気交換膜10は、膜の一方の面からもう一方の面にかけて水蒸気を透過することができるものであれば特に制限されるものではないが、耐熱性、耐強度性、耐薬品性及び吸水性材料16を水蒸気交換膜10内に分散し易いものが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂の多孔質体と、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエンカビニリデン、ポリエステル等の多孔質体と、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体と、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂の多孔質体と、フッ素系スルホン酸高分子イオン交換膜、例えばジャパンゴアテックス(株)のゴアセレクト(Goreselect、登録商標)、デュポン社(Du Pont社)のナフィオン(Nafion、登録商標)と、多孔質中空糸膜等とが使用できる。
The water
水蒸気交換膜10の微細孔の平均孔径は、吸水性材料16を保持することができるものであれば特に制限されるものではない。平均孔径が小さいと、吸水性材料16の分散が困難となり、平均孔径が大きいと吸水性材料16の保持が困難となる場合がある。また平均空孔率が小さいと透湿度の低下により、水蒸気交換膜10内の水分移動効率が低下し、平均空孔率が大きいと水蒸気交換膜10の強度が低下する場合がある。さらに膜厚が薄いと水蒸気交換膜10の強度が低下し、厚いと透湿度の低下により、水蒸気交換膜10内の水分移動率が低下する場合がある。
The average pore diameter of the fine pores of the water
本発明に用いる吸水性材料16は、水蒸気交換膜10より吸水性の高いものであれば特に制限されるものではない。吸水性材料16として、具体的にはポリアクリル酸ナトリウム架橋体、アクリル酸メチル−酢酸ビニル共重合ケン化物、デンプン−アクリル酸グラフト重合体、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体のいずれか一つまたはこれら複数の混合物であることが好ましい。
The
外枠材18は、湿潤ガス及び乾燥ガスに対して不透過性を有するものであり、湿潤ガス通路12及び乾燥ガス通路14の通路を確保するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、金属板、ラミネートフィルム、樹脂等が挙げられる。
The
加湿器1は、水蒸気交換膜10と外枠材18を一体形成されているものが好ましい。また加湿器1を1セルとし、複数層積層したものであってもよい。
The
水蒸気交換膜10より吸水性の高い吸水性材料16を水蒸気交換膜10内に分散させることにより、湿潤ガス中の水分を効率よく水蒸気交換膜10内に取り込み、乾燥ガスに水分を供給し、安定した水蒸気交換を行うことを可能とする。このような機能を持つ本実施形態に係る水蒸気交換膜10を有する加湿器1は、乾燥ガスの流量が急激に増加した場合でも、安定な水蒸気交換が要求される装置にも使用することが可能である。例えば上記で述べたように燃料電池に使用される電解質膜のイオン伝導性を維持するために、燃料電池供給ガスを適度に加湿しておく必要があるが、燃料電池の低出力から高出力発電への過渡期には、燃料電池に供給される燃料電池供給ガス量が増大し、従来の加湿器では反応ガスの加湿不足が生じやすく、電解質膜の乾燥による発電反応の低下を引き起こす問題がある。しかし本発明の実施形態に係る水蒸気交換膜10を有する加湿器1を燃料電池に備えることにより、燃料電池の低出力から高出力発電への過渡期に生じる、燃料電池供給ガスの加湿不足を改善することができる。
By dispersing the
図2に、本発明の実施形態に係る水蒸気交換膜を有する加湿器を備えた燃料電池システムの一例の概略を示し、以下説明する。 FIG. 2 shows an outline of an example of a fuel cell system provided with a humidifier having a water vapor exchange membrane according to an embodiment of the present invention, which will be described below.
本発明の実施形態に係る水蒸気交換膜を有する加湿器を備えた燃料電池システム3は、燃料電池スタック20と、高圧ガスタンク22(高圧水素タンク)と、エアブロワ28と、加湿器2a,2bと配管類とを有する。
A
燃料電池スタック20は、燃料電池セルを1個又は複数個、例えば100個積層して形成される。燃料電池セルは、固体高分子電解質膜と、それを挟持する空気極(カソード極)と燃料極(アノード極)と各電極の外側に配置されたセパレータとを有する固体高分子型燃料電池である。
The
図2に示すように、配管類は燃料電池スタック20のアノード極側では、高圧ガスタンク22の出口と加湿器2aのガス供給口(図示せず)とを接続する燃料ガス供給路24aと、加湿器2aのガス排出口(図示せず)と燃料電池スタック20の燃料ガス入口とを接続する燃料ガス供給路24bと、燃料電池スタック20の燃料ガス出口と加湿器2aのオフガス供給口(図示せず)とを接続する燃料ガス排出路26aと、加湿器2aのオフガス排出口(図示せず)から燃料電池システム3外に排出される燃料ガス排出路26bと、を有する。一方、燃料電池スタック20のカソード極側では、エアブロワ28の吐出側と加湿器2bのガス供給口(図示せず)を接続する酸化性ガス供給路30aと、加湿器2bのガス排出口(図示せず)と燃料電池スタック20の酸化性ガス入口とを接続する酸化性ガス供給路30bと、燃料電池スタック20の酸化性ガス出口と加湿器2bのオフガス供給口(図示せず)とを接続する酸化性ガス排出路32aと、加湿器2bのオフガス排出口(図示せず)から燃料電池システム3外に排出される酸化性ガス排出路32bと、を有する。
As shown in FIG. 2, on the anode side of the
次に、図2により燃料電池スタック20の発電時における燃料電池供給ガスの流れを説明する。燃料ガスは、高圧ガスタンク22から供給される燃料ガスが燃料ガス供給路24aを通り、ガス供給口から加湿器2aに導入され、加湿器2aによって加湿された燃料ガス(加湿方法については後述する)がガス排出口から排出され、燃料ガス供給路24bを通り燃料ガス入口から燃料電池スタック20に供給され燃料電池スタック20の発電に利用される。発電に利用された燃料ガスの残留分は、燃料オフガスとして燃料ガス出口から排出され、燃料ガス排出路26aを通り、オフガス供給口から加湿器2aに導入される。加湿器2aに導入された燃料オフガス中の水分は燃料ガスに供給され、燃料オフガスはオフガス排出口から燃料ガス排出路26bを通り燃料電池システム3外に排出される。一方、酸化性ガスは、エアブロワ28から供給される酸化性ガスが酸化性ガス供給路30aを通り、ガス供給口から加湿器2bに導入され、加湿器2bによって加湿された酸化性ガス(加湿方法については後述する)がガス排出口から排出され、酸化性ガス供給路30bを通り酸化性ガス入口から燃料電池スタック20に供給され燃料電池スタック20の発電に利用される。発電に利用された酸化性ガスの残留分は、酸化性オフガスとして酸化性ガス出口から排出され、酸化性ガス排出路32aを通り、オフガス供給口から加湿器2bに導入される。加湿器2bに導入された酸化性オフガス中の水分は酸化性ガスに供給され、酸化性オフガスはオフガス排出口から酸化性排ガス路32bを通り燃料電池システム3外に排出される。
Next, the flow of the fuel cell supply gas during power generation of the
本実施形態に係る水蒸気交換膜を有する加湿器2a,2bを備える燃料電池システム3はこれに限定されるものではなく、例えば燃料オフガスは、循環経路を備えることにより再び燃料ガスとして利用されるものであっても良い。また、例えば酸化性オフガスは、酸化性ガス排出路32bを通り、燃料電池システム3外に排出されるのが好ましいが、酸化性ガス排出路32bを通る酸化性オフガスがエアブロワ28に供給されるものであっても良い。さらに、加湿器2a,2bを必ずしも両方備える必要はなく、どちらか一方であってもよい。
The
図3に燃料電池システム3に使用される加湿器2a,2bの一例を示す。
FIG. 3 shows an example of the
加湿器2a,2bは、図1に示した加湿器1と同様の構造を有するものであり、水蒸気交換膜34と、水蒸気交換膜34の一方の面を燃料電池オフガスが通過する湿潤ガス通路36と、水蒸気交換膜34のもう一方の面を燃料電池供給ガスが通過する乾燥ガス通路38と、外枠材42と、を備えている。湿潤ガス通路36と乾燥ガス通路38の通路は、外枠材42に溝を形成することによって、確保されている。図3に示した外枠材42に形成された溝は、櫛形状であるがこれに限定されるものではなく、湿潤ガス通路36及び乾燥ガス通路38の通路が確保されるものであればよい。また水蒸気交換膜34は、水蒸気交換膜34内に吸水性材料40を有する。なお燃料電池供給ガスとは、燃料ガス、酸化性ガスの少なくともどちらか一方を意味し、また燃料電池オフガスとは、燃料オフガス、酸化性オフガスの少なくともどちらか一方を意味する。
The
燃料電池スタック20において発電反応により水が生成されるため、燃料ガス排出路26a及び酸化性ガス排出路32aを通る燃料電池オフガスは、オフガス供給口から水分を含んだ状態で加湿器2a,2bの湿潤ガス通路36に導入される。導入された燃料電池オフガスは、加湿器2a,2bの内部に備えられた水蒸気交換膜34面(湿潤ガス通路36側)に接触し、水蒸気交換膜34により燃料電池オフガス中の水分が吸水され、燃料電池オフガスはオフガス排出口から燃料ガス排出路26b及び酸化性ガス排出路32bに排出される。水蒸気交換膜34内に吸水性材料40が分散されているため、燃料電池オフガス中の水分は効率的に水蒸気交換膜34内に吸水され、蓄えられる。一方、燃料ガス供給路24a及び酸化性ガス供給路30aを通る燃料電池供給ガスは、加湿器2a,2bの乾燥ガス通路38に導入される。導入された燃料電池供給ガスは、ガス供給口から加湿器2a,2bの内部に備えられた水蒸気交換膜34の面(乾燥ガス通路38側)に接触し、水蒸気交換膜34内に蓄えられた水分によって加湿され、加湿された燃料電池供給ガスはガス排出口から燃料ガス供給路24b及び酸化性ガス供給路30bに排出される。このように加湿された燃料電池供給ガスは、燃料電池スタック20に供給され、電解質膜を加湿することによって、電解質膜のイオン伝導性が維持される。
Since water is generated by the power generation reaction in the
水蒸気交換膜34は、膜の一方の面からもう一方の面にかけて水蒸気を透過することができるものであれば特に制限されるものではなく、上記水蒸気交換膜10と同様のものでよい。
The water
水蒸気交換膜34の微細孔の平均孔径は、吸水性材料40を保持することができれば特に制限されるものではなく、上記水蒸気交換膜10の微細孔の平均孔径と同様とするものでよいが、平均孔径が小さいと、吸水性材料40の分散が困難となり、平均孔径が大きいと吸水性材料40の保持が困難となる場合がある。また平均空孔率においても、上記水蒸気交換膜10の平均空孔率と同様とするものでよいが、平均空孔率が小さいと透湿度の低下により、水蒸気交換膜10内の水分の移動が低下する場合があり、燃料電池スタック20の低出力から高出力発電への過渡期で、燃料電池供給ガスに安定して水分を供給することが困難となる場合がある。また、平均空孔率が大きいと水蒸気交換膜34の強度の低下により、水蒸気交換膜34の破壊が起こると、加湿器2a,2bの機能が低下するばかりでなく、燃料電池スタック20の発電性能にも支障をきたす場合がる。さらに膜厚についても、上記水蒸気交換膜10の膜厚と同様とするものでよいが、特に燃料電池システム3に使用される場合、膜厚が薄いと水蒸気交換膜34の強度の低下により、上記と同様の問題を引き起こし、膜厚が厚いと透湿度の低下により、上記と同様の問題を引き起こす場合がある。
The average pore diameter of the micropores of the water
吸水性材料40は、水蒸気交換膜34より吸水性の高いものであれば特に制限されるものではなく、上記吸水性材料16と同様とするものでよいが、特に燃料電池システム3に使用される場合、燃料電池スタック20の低出力発電から高出力発電への過渡期でも、燃料電池供給ガスに安定して水分を供給することが必要とされる。吸水性材料40の粒径は、上記吸水性材料16と同様とするものでよい。また吸水性材料40の含有量が小さいと、燃料電池オフガスから効率的な吸水が行われず、含有率が大きいと水蒸気交換膜34間の水分の移動を阻害するため、燃料電池スタック20の低出力から高出力発電への過渡期では、安定して燃料電池供給ガスに水分を供給することが出来ない。
The water-absorbing
外枠材42は、燃料電池供給ガス及び燃料電池オフガスに対して不透過性を有するものであり、湿潤ガス通路36及び乾燥ガス通路38を確保するものであれば特に制限されるものでなく、例えば、金属板、ラミネートフィルム、樹脂等が挙げられる。
The
加湿器2a,2bは、水蒸気交換膜34と外枠材42を一体化させ、形成されるものが好ましい。また加湿器2a,2bを1セルとし、複数セル積層したものであってもよい。
The
以上のように、本発明の実施形態に係る水蒸気交換膜を有する加湿器は、水蒸気交換膜内に吸水性材料を分散させた水蒸気交換膜を有することにより、湿潤ガス中の水分は効率的に水蒸気交換膜内に吸水され、蓄えられ、安定した水蒸気交換を行うことを可能とする。特に燃料電池システムに使用された場合において、燃料電池の低出力から高出力発電への過渡期でも、安定した水蒸気交換を行うことができるため、燃料電池供給ガスの加湿不足を防ぎ、電解質膜の乾燥による燃料電池の発電反応の低下を防止することができる。 As described above, the humidifier having the water vapor exchange membrane according to the embodiment of the present invention has the water vapor exchange membrane in which the water-absorbing material is dispersed in the water vapor exchange membrane, so that moisture in the wet gas is efficiently contained. Water is absorbed and stored in the water vapor exchange membrane, enabling stable water vapor exchange. In particular, when used in a fuel cell system, stable steam exchange can be performed even during a transition period from low output to high output power generation of the fuel cell, preventing insufficient humidification of the fuel cell supply gas, A decrease in power generation reaction of the fuel cell due to drying can be prevented.
また、上記これらの実施形態に係る水蒸気交換膜を有する加湿器は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等として使用されている燃料電池用の加湿器として用いることができる。 Further, the humidifier having a water vapor exchange membrane according to the above-described embodiments is, for example, for a fuel cell used as a small power source for mobile devices such as a mobile phone and a portable personal computer, a power source for automobiles, a household power source, etc. It can be used as a humidifier.
1,2a,2b 加湿器、3 燃料電池システム、10,34 水蒸気交換膜、12,36 湿潤ガス通路、14,38 乾燥ガス通路、16,40 吸水性材料、18,42 外枠材、20 燃料電池スタック、22 高圧ガスタンク(高圧水素タンク)、24a,24b 燃料ガス供給路、26a,26b 燃料ガス排出路、28 エアブロワ、30a,30b 酸化性ガス供給路、32a,32b 酸化性ガス排出路。 1, 2a, 2b Humidifier, 3 Fuel cell system, 10, 34 Water vapor exchange membrane, 12, 36 Wet gas passage, 14, 38 Dry gas passage, 16, 40 Water absorbing material, 18, 42 Outer frame material, 20 Fuel Battery stack, 22 High pressure gas tank (high pressure hydrogen tank), 24a, 24b Fuel gas supply path, 26a, 26b Fuel gas discharge path, 28 Air blower, 30a, 30b Oxidative gas supply path, 32a, 32b Oxidative gas discharge path.
Claims (4)
前記水蒸気交換膜の内部に前記水蒸気交換膜より吸水性の高い吸水性材料を分散させたものであることを特徴とする水蒸気交換膜。 A steam exchange membrane used in a humidifier that performs steam exchange between a wet gas and a dry gas,
A water vapor exchange membrane, wherein a water absorbing material having a higher water absorption than the water vapor exchange membrane is dispersed inside the water vapor exchange membrane.
前記水蒸気交換膜の内部に前記水蒸気交換膜より吸水性の高い吸水性材料を分散させた水蒸気交換膜を有することを特徴とする加湿器。 A wet gas passage for passing a wet gas, a dry gas passage for passing a dry gas, and a water vapor exchange membrane for absorbing moisture from the wet gas passing through the wet gas passage and supplying the moisture to the dry gas passing through the dry gas passage A humidifier comprising:
A humidifier comprising a water vapor exchange membrane in which a water absorbing material having a higher water absorption than the water vapor exchange membrane is dispersed inside the water vapor exchange membrane.
前記水蒸気交換膜の内部に前記水蒸気交換膜より吸水性の高い吸水性材料を分散させた水蒸気交換膜を有することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell stack that generates electric power by supplying a fuel cell supply gas and discharges the fuel cell off gas; a wet gas passage that passes the fuel cell off gas; a dry gas passage that passes the fuel cell supply gas; and the wet gas passage. A fuel cell system comprising a humidifier having a water vapor exchange membrane that absorbs moisture from the fuel cell off-gas passing therethrough and supplies the moisture to the fuel cell supply gas passing through the dry gas passage,
A fuel cell system comprising a water vapor exchange membrane in which a water absorbing material having higher water absorption than the water vapor exchange membrane is dispersed inside the water vapor exchange membrane.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105895565A (en) * | 2016-06-12 | 2016-08-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | Wet etching equipment |
JP2017160421A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-14 | 三洋化成工業株式会社 | Moisture feed material |
-
2006
- 2006-03-20 JP JP2006077620A patent/JP2007257891A/en active Pending
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JP2017160421A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-14 | 三洋化成工業株式会社 | Moisture feed material |
CN105895565A (en) * | 2016-06-12 | 2016-08-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | Wet etching equipment |
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