JP2009224264A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は燃料電池システムに関する。更に、具体的には、燃料として炭化水素系の燃料が用いられるアルカリ型の燃料電池を用いる燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system. More specifically, the present invention relates to a fuel cell system using an alkaline fuel cell in which a hydrocarbon fuel is used as the fuel.
従来、燃料電池としては、アルカリ型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子型などが知られている。このうち、アルカリ型燃料電池は、アノード極には燃料として水素又は水素の原料となる燃料が供給され、カソード極には酸素や大気等が酸化剤として供給される。アノード極では供給された燃料から水素原子が生成され、この水素原子がカソード極側から電解液を透過してアノード極に到達した水酸化物イオンと反応することで水が生成される。また、燃料としてエタノール等の炭化水素系の燃料を用いる場合、アノード極では燃料から水素原子が取り出される反応の過程で二酸化炭素が発生する。従って、アノード極から排出される排燃料には、未反応の燃料に加えて、水や二酸化炭素が混入することとなる。従って、排燃料を循環させて排燃料中の未反応の燃料を有効に利用するためには、排燃料中に含まれる水や二酸化炭素を除去できるシステムが望まれる。 Conventionally, alkaline, phosphoric acid, molten carbonate, solid electrolyte, solid polymer, and the like are known as fuel cells. Among these, in the alkaline fuel cell, hydrogen or a fuel that is a raw material of hydrogen is supplied to the anode electrode as a fuel, and oxygen, air, or the like is supplied to the cathode electrode as an oxidant. In the anode electrode, hydrogen atoms are generated from the supplied fuel, and the hydrogen atoms pass through the electrolytic solution from the cathode electrode side and react with hydroxide ions that have reached the anode electrode, thereby generating water. Further, when a hydrocarbon fuel such as ethanol is used as the fuel, carbon dioxide is generated at the anode electrode in the course of the reaction in which hydrogen atoms are extracted from the fuel. Therefore, the exhausted fuel discharged from the anode electrode contains water and carbon dioxide in addition to unreacted fuel. Therefore, in order to circulate the exhaust fuel and effectively use the unreacted fuel in the exhaust fuel, a system that can remove water and carbon dioxide contained in the exhaust fuel is desired.
この点、例えば、下記特許文献1には、プロトン伝導型の燃料電池の排燃料に混入する二酸化炭素を除去する装置を設けた燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムにおいては、排燃料中から二酸化炭素が除去された後、燃料水溶液を再循環させて燃料電池に供給している。 In this regard, for example, Patent Document 1 below discloses a fuel cell system provided with a device for removing carbon dioxide mixed in the exhaust fuel of a proton conduction type fuel cell. In this fuel cell system, after carbon dioxide is removed from the exhausted fuel, the aqueous fuel solution is recirculated and supplied to the fuel cell.
しかし、アルカリ型燃料電池ではアノード極において水が生成される。このため水溶性の燃料を用いて、上記従来技術のように二酸化炭素を除去した燃料水溶液を循環利用しようとした場合、排燃料から取り出される燃料水溶液中の生成水量は次第に増加し、燃料の濃度が次第に低下することとなる。燃料濃度の低下が進むと、燃料電池の発電効率が低下し、ひいては必要な電力を取り出すことができない事態を生じ得る。このため燃料を循環利用しつつ、高い発電性能を維持するためには、循環利用される燃料中の燃料濃度をある程度高く維持することが望まれる。 However, in an alkaline fuel cell, water is generated at the anode electrode. For this reason, when an aqueous fuel solution from which carbon dioxide has been removed is circulated and reused using a water-soluble fuel, the amount of water produced in the aqueous fuel solution taken out from the exhausted fuel gradually increases and the concentration of the fuel increases. Will gradually decrease. As the fuel concentration decreases, the power generation efficiency of the fuel cell decreases, which may result in a situation where necessary power cannot be extracted. For this reason, in order to maintain high power generation performance while circulating and using fuel, it is desirable to maintain the fuel concentration in the fuel that is recycled and used to be high to some extent.
一方、アルカリ型燃料電池のカソード極には、一般に酸化剤として大気や酸素等が導入されるため、水酸化物イオンの生成のためには水が必要とされる。また、電解質膜やその電解質溶液に触媒粒子を混入させて形成される電極は、ある程度の湿潤状態に保たれることが望ましい。しかし、カソード極側は酸化ガスの流入による乾燥が起きやすい上、アルカリ型燃料電池のカソード極側では水が生成されないため、カソード極では水分が不足する事態となりやすい。このため、燃料電池の高い発電性能を確保するためには、カソード極を十分に加湿し、必要な水分を供給することが望まれる。 On the other hand, since air, oxygen, or the like is generally introduced as an oxidant to the cathode electrode of an alkaline fuel cell, water is required to generate hydroxide ions. In addition, it is desirable that the electrode formed by mixing catalyst particles in the electrolyte membrane or the electrolyte solution thereof is kept in a certain wet state. However, the cathode electrode side tends to dry due to the inflow of oxidizing gas, and water is not generated on the cathode electrode side of the alkaline fuel cell, so that the cathode electrode tends to run out of moisture. For this reason, in order to ensure the high power generation performance of the fuel cell, it is desired to sufficiently humidify the cathode electrode and supply necessary moisture.
従ってこの発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アノード極側から排出される排燃料中の燃料と水とを分離すると共に、カソード極側を十分に加湿をすることができるよう改良された燃料電池システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and separates fuel and water in the exhausted fuel discharged from the anode side and sufficiently humidifies the cathode side. An object of the present invention is to provide a fuel cell system improved so that
第1の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池システムであって、
陰イオンを伝導する電解質膜と、該電解質膜の両側に配置された一対の電極であるアノード極とカソード極とを有し、炭化水素系の燃料が用いられるアルカリ型燃料電池と、
前記アルカリ型燃料電池から排出された排燃料から、未反応の燃料と水とを分離する分離手段と、を備え、
前記分離手段において分離された水を、前記カソード極の加湿に用いることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a fuel cell system,
An alkaline fuel cell having an electrolyte membrane that conducts anions, and an anode electrode and a cathode electrode that are a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte membrane, and a hydrocarbon-based fuel is used;
Separation means for separating unreacted fuel and water from the exhausted fuel discharged from the alkaline fuel cell,
The water separated in the separation means is used for humidifying the cathode electrode.
ここで、分離手段による未反応の燃料と水との分離には、100%の純度で燃料と水とが分離される場合に限らず、排燃料からある程度高い濃度で燃料を分離するものも含む。また、排燃料から分離された燃料と水とには、排燃料中に含まれる他の物質が含まれる場合もある。 Here, the separation of the unreacted fuel and water by the separation means is not limited to the case where the fuel and water are separated with a purity of 100%, but also includes that which separates the fuel from the exhausted fuel to a certain degree. . In addition, the fuel and water separated from the exhausted fuel may contain other substances contained in the exhausted fuel.
第2の発明は、第1の発明において、
前記カソード極に供給される酸化剤を加湿する加湿手段と、
前記分離手段において分離された水を、前記加湿手段に導入するための経路と、
を、更に備えることを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
Humidifying means for humidifying the oxidant supplied to the cathode electrode;
A path for introducing the water separated in the separation means into the humidification means;
Is further provided.
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記分離手段において分離された水から、二酸化炭素を除去する除去手段を、更に備えることを特徴とする。 According to a third invention, in the first or second invention, the apparatus further comprises a removing means for removing carbon dioxide from the water separated in the separating means.
第4の発明は、第1から第3のいずれかの発明において、前記分離手段と、前記アルカリ型燃料電池に燃料を導入するための燃料供給路とを接続し、前記分離手段において分離された燃料を前記燃料供給路に流入させる循環経路を、更に備えることを特徴とする。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the separation means and a fuel supply path for introducing fuel into the alkaline fuel cell are connected and separated by the separation means. A circulation path for allowing fuel to flow into the fuel supply path is further provided.
第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明において、前記分離手段は、パーベーパレーション膜を用いることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the separation means uses a pervaporation film.
第1の発明によれば、燃料電池システムは、排燃料から、未反応の燃料と水とを分離する分離手段を備えると共に、分離手段において分離された水をカソード極に供給される酸化剤の加湿に用いることができる。これにより、アルカリ型燃料電池を用いる場合においても、高い燃料濃度を維持しつつ、燃料の循環利用による燃料の有効利用を図ることができる。また、排燃料から分離した水をカソード極の加湿に用いることができるため、外部からの水分の導入等を行うことなく、カソード極に必要な水分を十分供給することができる。 According to the first invention, the fuel cell system includes a separation unit that separates unreacted fuel and water from the exhaust fuel, and the oxidant that is supplied to the cathode electrode by the water separated in the separation unit. Can be used for humidification. Thereby, even when an alkaline fuel cell is used, it is possible to effectively use the fuel by circulating the fuel while maintaining a high fuel concentration. Further, since water separated from the exhausted fuel can be used for humidifying the cathode electrode, sufficient water can be supplied to the cathode electrode without introducing moisture from the outside.
第2の発明によれば、酸化剤を加湿する加湿手段に、排燃料から分離された水を導入することができる。これにより、加湿手段に十分な水を導入することでき、酸化剤をより確実に加湿して、カソード極に十分な水分を供給することができる。 According to the second invention, water separated from the exhausted fuel can be introduced into the humidifying means for humidifying the oxidant. As a result, sufficient water can be introduced into the humidifying means, and the oxidant can be more reliably humidified to supply sufficient water to the cathode electrode.
第3の発明によれば、排燃料から分離された水から、更に二酸化炭素を除去することができる。従って、二酸化炭素の混入によって、燃料や酸化剤の供給が阻害されるのを抑制することができる。 According to the third invention, carbon dioxide can be further removed from the water separated from the exhaust fuel. Accordingly, it is possible to suppress the supply of fuel and oxidant from being hindered by the mixing of carbon dioxide.
第4の発明によれば、分離手段と、燃料供給路とを接続する循環経路を設けて、排燃料から分離された燃料を、燃料供給路に流入させることができる。これにより、燃料濃度の低下を抑制しつつ燃料を効率的に循環利用することができる。従って、燃料の排出が不要となり、燃料利用率を向上させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the circulation path that connects the separation means and the fuel supply path is provided, and the fuel separated from the exhausted fuel can flow into the fuel supply path. As a result, the fuel can be efficiently circulated and used while suppressing a decrease in the fuel concentration. Therefore, it becomes unnecessary to discharge the fuel, and the fuel utilization rate can be improved.
第5の発明によれば、分離手段は、パーベーパレーション膜を用いて燃料と水とを分離する。これにより水溶性の燃料を用いる場合にも、確実に燃料と水とを分離することができ、燃料の利用率を向上させることができる。また、パーベーパレーション膜による燃料と水との分離は、比較的小型のシステムで実行することが可能であるため、燃料電池の大型化を抑制することができる。 According to the fifth invention, the separation means separates fuel and water using the pervaporation membrane. As a result, even when a water-soluble fuel is used, the fuel and water can be reliably separated, and the fuel utilization rate can be improved. In addition, the separation of fuel and water by the pervaporation membrane can be performed with a relatively small system, so that the increase in size of the fuel cell can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
実施の形態.
図1は、この発明の実施の形態の燃料電池について説明するための模式図である。図1に示す燃料電池システムは、陰イオンを伝導体とするアルカリ型燃料電池2を有している。燃料電池2は固体高分子電解質膜であるアニオン交換膜10(電解質膜)を有している。アニオン交換膜10の両側にはそれぞれ、アノード極12とカソード極14とが形成されている。
Embodiment.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a fuel cell according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system shown in FIG. 1 has an alkaline fuel cell 2 using anions as a conductor. The fuel cell 2 has an anion exchange membrane 10 (electrolyte membrane) which is a solid polymer electrolyte membrane. An
アニオン交換膜10は、カソード極14の電極触媒で生成される水酸化物イオンをアノード極12側に移動させることができる媒体である。アニオン交換膜10としては、例えば、1〜3級アミノ基、4級アンモニウム基、ピリジル基、イミダゾール基、4級ビリジウム基、4級イミダゾリウム基などのアニオン交換基を有する固体高分子膜を用いることができる。また、固体高分子の膜としては、例えば、炭化水素系及びフッ素系樹脂などがあげられる。
The
アノード極12及びカソード極14のそれぞれは、触媒粒子を電解質溶液(あるいはアイオノマー)に混合してアニオン交換膜10に塗布することで構成された電極触媒層を有している。各電極12、14の触媒粒子は、後述する各電極での反応を触媒する機能を有するものである。具体的な触媒粒子としては、例えば、鉄(Fe)、白金(Pt)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)により形成されたもの、あるいは、これらの金属のいずれかをカーボン等の担体に担持させたもの、あるいはこれらの金属原子を中心金属とする有機金属錯体、あるいは、このような有機金属錯体を担体に担持させたもの等が挙げられる。
Each of the
図1を参照して、アノード極12のアニオン交換膜10に接する面とは反対の面には、燃料が流通する燃料流路16が設けられている。カソード極14のアニオン交換膜10に接する面とは反対側の面には酸素流路18が設けられている。アノード極12及びカソード極14のそれぞれに接して、集電板20、22が設置されている。アノード極12とカソード極14とにそれぞれ設置された集電板20、22は燃料電池2の外部に設けられた外部回路24に接続している。
Referring to FIG. 1, a
燃料電池2の燃料導入口には燃料供給路30が接続している。燃料供給路30は燃料供給源32に接続している。燃料供給源32は、燃料としてのエタノール(C2H5OH)を10気圧程度に圧縮して液体として貯蔵している。
A
一方、燃料電池2の燃料排出口には燃料排出路34が接続している。燃料排出路34は分離器36(分離手段)に接続している。分離器36内部は、パーベーパレーション膜40が設置されている。パーベーパレーション膜40は、水を選択的に透過する膜である。具体的にパーベーパレーション膜40としては、例えば、複合ポリビニルアルコール、ポリイミド膜、キトサン膜、ゼオライト膜等を用いることができる。
On the other hand, a
分離器36内は、パーベーパレーション膜40によって、第1空間42と第2空間44との2つの空間に分けられている。分離器36の第1空間42には、燃料排出路34が接続すると共に、循環経路46の一端が接続している。第2空間44には、経路48の一端が接続している。
The inside of the
循環経路46の他端は燃料供給路30に接続している。経路48の他端は凝縮器50(除去手段)に接続している。凝縮器50には、真空ポンプ52及び排出路54及び経路56が接続している。排出路54は外部に向けて開放されている。経路56は凝縮器50との接続部とは反対側の端部において、加湿器58(加湿手段)に接続している。
The other end of the
一方、燃料電池2の大気導入口には、外部から大気を導入するための大気供給路60が接続している。加湿器58は大気供給路60の途中に設置されている。燃料電池2の大気排出口には大気排出路62が接続している。大気排出路62は外部に向けて開放されている。
On the other hand, an air supply path 60 for introducing air from the outside is connected to the air inlet of the fuel cell 2. The
このシステムにおいて、燃料電池2の運転温度は105〜120℃とする。これは、触媒の活性化や、アニオン交換膜10の耐久性、起動エネルギー、水の水蒸気化、ラジエター(図示せず)のサイズ等を考慮して決定したものであり、この発明を拘束するものではない。
In this system, the operating temperature of the fuel cell 2 is 105 to 120 ° C. This is determined in consideration of the activation of the catalyst, the durability of the
このシステムにおいて、燃料としてのエタノールは、燃料供給源32から減圧あるいは噴射器(図示せず)を介して気化して燃料供給路30に供給され、燃料電池2内の燃料流路16に流通してアノード極12での反応に用いられる。また、未反応の燃料や生成物等を含む排燃料は燃料排出路34に排出される。一方、大気供給路60にはブロアーやコンプレッサー(図示せず)等により、外部から大気が取り込まれて圧送される。圧送された大気は加湿器58において加湿され、燃料電池2のカソード極14の酸素流路18に供給される。カソード極14から排出される未反応の酸素を含む大気オフガスは大気排出路62を介して外部に排出される。
In this system, ethanol as fuel is vaporized from a
ここで、アノード極12に供給された燃料は、アノード極12の電極触媒の機能により分解されて水素原子となり、アニオン交換膜10を通過した水酸化物イオン(OH−)とが反応して水(H2O)が生成される。このとき放出される電子は集電板20から外部回路24を通過してカソード極14側の集電板22に移動する。アノード極12に燃料としてエタノールが供給されて、これが分解される場合には、結果的に、アノード極12では次式(1)に示す反応が起きる。
CH3CH2OH+12OH− → 9H2O+2CO2+12e− ・・・(1)
Here, the fuel supplied to the
CH 3 CH 2 OH + 12OH − → 9H 2 O + 2CO 2 + 12e − (1)
一方、カソード極14に大気が供給されると、大気中の酸素分子(O2)はカソード極14の電極触媒の機能により、いくつかの段階を経て電子を受け取って水酸化物イオンが生成される。水酸化物イオンはアニオン交換膜10を通過してアノード極12側に移動する。カソード極14での反応は、次式(2)のようになる。
1/2O2+H2O+2e− → 2OH− ・・・・(2)
On the other hand, when the atmosphere is supplied to the
1 / 2O 2 + H 2 O + 2e − → 2OH − (2)
以上のようなアノード極12側とカソード極14側における反応をまとめると、燃料電池2全体では次式(3)のように水の生成反応が起き、電子は両極側の集電板20、22間を、外部回路24を介して移動する過程で回路の負荷に対して仕事を行い、これによりエネルギーが取り出されることとなる。
H2+1/2O2 → H2O ・・・・(3)
Summarizing the reactions on the
H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O (3)
上記のように,燃料電池2の発電中の電気化学反応において、式(1)に示すようにアノード極12では、燃料から水と二酸化炭素とが生成される。従って、燃料電池2から排出される排燃料には、未使用の燃料の他に、多くの二酸化炭素と水とが含まれることになる。従って排燃料を循環して利用するためには、排燃料に含まれる二酸化炭素と水とをある程度除去することが望ましい。
As described above, in the electrochemical reaction during power generation of the fuel cell 2, water and carbon dioxide are generated from the fuel at the
従って、この実施の形態の燃料電池システムは、分離器36を有している。分離器36はパーベーパレーション法により、排燃料を、燃料と、水及び二酸化炭素とに分離する装置である。具体的に、パーベーパレーション膜40は、水及び二酸化炭素を選択的に透過する。従って、燃料排出路34から分離器36の第1空間42に排燃料が導入されると、真空ポンプ52の吸引によって、排燃料から、水と水に溶解している二酸化炭素とがパーベーパレーション膜40を通過して第2空間44に移動する。従って、排燃料からは水と二酸化炭素とがある程度除去され、第1空間42には燃料成分が残される。第1空間42に残された燃料は、循環経路46を通って再び燃料供給路30内に流入し、燃料電池2に供給される。これにより、循環利用される燃料の濃度を高く維持することができる。
Therefore, the fuel cell system of this embodiment has a
一方、第2空間44に移動した水と二酸化炭素とは、真空ポンプ52による吸引力により経路48内を通って凝縮器50に導入される。凝縮器50では水と二酸化炭素とが冷却されて、液体である水と気体である二酸化炭素とに分離する。二酸化炭素は排出路54から外部に放出される。あるいは途中でトラップするようにしてもよい。
On the other hand, the water and carbon dioxide moved to the
凝縮器50において分離された水は、経路56を移動して、大気供給路60の途中に設置された加湿器58に導入される。大気供給路60から導入された大気は、一旦、加湿器58に導入されて、加湿器58内の水により加湿される。その後、加湿された大気がカソード極14に供給される。
The water separated in the
以上説明したように、この発明の実施の形態によれば、排燃料から燃料成分を確実に分離することができ、燃料濃度の低下を抑えて燃料を循環利用することができる。ここで、燃料と、水及び二酸化炭素とは、パーベーパレーション膜40を用いたパーベーパレーション法により分離される。これにより分離のための装置の大型化及びこれに伴う燃料電池の大型化を抑えつつ、燃料と水との分離を行うことができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the fuel component can be reliably separated from the exhausted fuel, and the fuel can be circulated and used while suppressing the decrease in the fuel concentration. Here, the fuel, water and carbon dioxide are separated by a pervaporation method using the
また、この実施の形態では、凝縮器50内で二酸化炭素と水とを更に分離して、水を加湿器58において利用している。これにより加湿のための複雑なシステムを用いることなく、加湿用の水分を十分に確保することができ、カソード極14に、式(2)に示す反応に必要な水分を供給すると共に、カソード極14側の乾燥を抑制することができる。
In this embodiment, carbon dioxide and water are further separated in the
また、二酸化炭素を除去した水を用いることで、カソード極14への大気の流通等の阻害や酸化によるカソード極14等の劣化をより確実に抑えることができる。但し、この発明は、凝縮器50のように二酸化炭素と水とを分離する手段を有するものに限るものではなく、分離器36において分離された状態の水と二酸化炭素とを、そのまま加湿器58に導入するものとしてもよい。
Further, by using water from which carbon dioxide has been removed, it is possible to more reliably suppress deterioration of the
また、この実施の形態では、加湿器58を通過させることで大気を加湿することにより、カソード極14側を確保する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、凝縮器50において分離された水、あるいは、分離器36において分離された状態の水と二酸化炭素とを、直接、カソード極14側に導入することで、カソード極14を加湿するものであってもよい。
In this embodiment, the case where the
また、実施の形態では、燃料としてエタノールを提供する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、炭化水素系の燃料であれば他の燃料を用いるものであってもよい。具体的には、燃料としては、エタノールの他に、メタノール、ジメチルエーテル、プロパン、ブタン、プロパノール、ブタノール、エチレングリコールなど、沸点が100℃程度の常温で液体のものか、あるいは10気圧以下に減圧した状態で、常温で液体となるものを用いることが望ましい。 In the embodiment, the case where ethanol is provided as the fuel has been described. However, the present invention is not limited to this, and other fuels may be used as long as they are hydrocarbon fuels. Specifically, as fuel, in addition to ethanol, methanol, dimethyl ether, propane, butane, propanol, butanol, ethylene glycol, or the like that is liquid at room temperature with a boiling point of about 100 ° C., or depressurized to 10 atmospheres or less. It is desirable to use a liquid that is liquid at room temperature.
また、実施の形態では説明の簡略化のため、アニオン交換膜10の両側に一対の電極12、14が配置された1つの発電部のみを有する燃料電池2を図示して説明した。しかし、この発明において燃料電池はこれに限るものではなく、発電部がセパレータを介して積層されたスタック構造を有する燃料電池であってもよい。
Further, in the embodiment, for simplification of description, the fuel cell 2 having only one power generation unit in which the pair of
また、実施の形態では、分離器36内にパーベーパレーション膜40を設置してパーベーパレーション法により燃料と水(及び二酸化炭素)との分離を行う場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、分子ふるい膜を用いて燃料と水(及び二酸化炭素)とを分離するものであってもよい。
In the embodiment, the case where the
また、この実施の形態では、水を選択的に透過するパーベーパレーション膜40を用いる場合について説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、燃料を選択的に透過するパーベーパレーション膜を用いて、燃料を分離するものであってもよい。このような膜としては、例えば、シリコンゴム、トリメチルシリルプロピレン、ゼオライト、ハイシリカゼオライト、ハイシリカゼオライト混入シリコンゴム等を用いることができる。
In this embodiment, the case where the
なお、実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 In addition, when referring to the number of each element in the embodiment, the number, quantity, amount, range, etc., unless otherwise specified or clearly specified in principle, the number referred to It is not limited. Further, the structures described in the embodiments, steps in the method, and the like are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.
2 燃料電池
10 アニオン交換膜
12 アノード極
14 カソード極
16 燃料流路
18 酸素流路
20、22 集電板
24 外部回路
30 燃料供給路
32 燃料供給源
34 燃料排出路
36 分離器
40 パーベーパレーション膜
42 第1空間
44 第2空間
46 循環経路
48 経路
50 凝縮器
52 真空ポンプ
54 排出路
56 経路
58 加湿器
60 大気供給路
62 大気排出路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2
Claims (5)
前記アルカリ型燃料電池から排出された排燃料から、未反応の燃料と水とを分離する分離手段と、を備え、
前記分離手段において分離された水を、前記カソード極の加湿に用いることを特徴とする燃料電池システム。 An alkaline fuel cell having an electrolyte membrane that conducts anions, and an anode electrode and a cathode electrode that are a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte membrane, and a hydrocarbon-based fuel is used;
Separation means for separating unreacted fuel and water from the exhausted fuel discharged from the alkaline fuel cell,
The fuel cell system, wherein the water separated in the separation means is used for humidifying the cathode electrode.
前記分離手段において分離された水を、前記加湿手段に導入するための経路と、
を、更に備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 Humidifying means for humidifying the oxidant supplied to the cathode electrode;
A path for introducing the water separated in the separation means into the humidification means;
The fuel cell system according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008069757A JP2009224264A (en) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (6)
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---|---|---|---|---|
JP2013045696A (en) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Sharp Corp | Anion exchange membrane fuel cell system |
JP2013077413A (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Hitachi Ltd | Fuel cell system |
JP2015028861A (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | ダイハツ工業株式会社 | Fuel battery system |
JP2015176802A (en) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | ダイハツ工業株式会社 | fuel cell system |
JP2016018586A (en) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | ダイハツ工業株式会社 | Fuel cell system |
EP3751655A4 (en) * | 2018-02-06 | 2022-07-13 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Carbon dioxide production system |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013045696A (en) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Sharp Corp | Anion exchange membrane fuel cell system |
CN102956903A (en) * | 2011-08-25 | 2013-03-06 | 夏普株式会社 | Anion-exchange-membrane type of fuel-cell-system |
JP2013077413A (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Hitachi Ltd | Fuel cell system |
JP2015028861A (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | ダイハツ工業株式会社 | Fuel battery system |
JP2015176802A (en) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | ダイハツ工業株式会社 | fuel cell system |
JP2016018586A (en) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | ダイハツ工業株式会社 | Fuel cell system |
EP3751655A4 (en) * | 2018-02-06 | 2022-07-13 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Carbon dioxide production system |
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