JP3367774B2 - 固体高分子型燃料電池電源システム - Google Patents
固体高分子型燃料電池電源システムInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中で燃料電池を利用
するに際し、電池反応生成水の効率的な処理を行うよう
に図った固体高分子型燃料電池電源システムに関する。
するに際し、電池反応生成水の効率的な処理を行うよう
に図った固体高分子型燃料電池電源システムに関する。
【０００２】
（１）固体高分子燃料電池の特徴
固体高分子燃料電池は、図３に示すように、電解質０１
に高分子イオン交換膜（例えば、スルホン酸基を持つフ
ッ素樹脂系イオン交換膜）を用い、その両側に触媒電極
（例えば、白金等）０２，０３及びカーボン電極０４，
０５を具備した電極接合体０６の構成からなっている。
に高分子イオン交換膜（例えば、スルホン酸基を持つフ
ッ素樹脂系イオン交換膜）を用い、その両側に触媒電極
（例えば、白金等）０２，０３及びカーボン電極０４，
０５を具備した電極接合体０６の構成からなっている。
【０００３】そして、アノード極側に供給された加湿燃
料中の水素は、触媒電極（アノード極）０２上で水素イ
オン化され、該水素イオンは電解質０１中を水の介在の
もとＨ+ ・ｘＨ2 Ｏとして、カソード極側へ水と共に移
動する。この移動した水素イオンは、触媒電極（カソー
ド極）０３上で酸化剤中の酸素及び外部回路０７を流通
してきた電子と反応して水を生成する。該生成水はカソ
ード極０３，０５より残存酸化剤に搬送されて燃料電池
外へ排出されることになる。この時、外部回路０７を流
通した電子の流れを直流の電気エネルギーとして利用す
ることができる。
料中の水素は、触媒電極（アノード極）０２上で水素イ
オン化され、該水素イオンは電解質０１中を水の介在の
もとＨ+ ・ｘＨ2 Ｏとして、カソード極側へ水と共に移
動する。この移動した水素イオンは、触媒電極（カソー
ド極）０３上で酸化剤中の酸素及び外部回路０７を流通
してきた電子と反応して水を生成する。該生成水はカソ
ード極０３，０５より残存酸化剤に搬送されて燃料電池
外へ排出されることになる。この時、外部回路０７を流
通した電子の流れを直流の電気エネルギーとして利用す
ることができる。
【０００４】なお、電解質０１となる高分子イオン交換
膜において、前述のような水素イオン透過性を実現させ
るためには、該膜を常に充分なる保水状態に保持してお
く必要があり、通常、燃料又は酸化剤に電池の運転温度
（常温〜１００℃程度）近傍相当の飽和水蒸気を含ませ
て、すなわち加湿して燃料及び酸化剤を電極接合体０６
に供給し、膜の保水状態を保つようにしている。
膜において、前述のような水素イオン透過性を実現させ
るためには、該膜を常に充分なる保水状態に保持してお
く必要があり、通常、燃料又は酸化剤に電池の運転温度
（常温〜１００℃程度）近傍相当の飽和水蒸気を含ませ
て、すなわち加湿して燃料及び酸化剤を電極接合体０６
に供給し、膜の保水状態を保つようにしている。
【０００５】（２）固体高分子型燃料電池電源システム
の一例 次に、固体高分子型燃料電池電源システムを水中で利用
した一例を、図４に示す。同図に示すように、燃料とな
る水素は、密閉容器１０の外部に配置された水素ボンベ
０８より供給され、配管を通じて密閉容器１０内に導入
され、水素圧力調節弁１５で調圧後、水素加湿器１３に
導入される。ここで、燃料電池本体１２より温水となっ
て排出された冷却水の一部を用いて、水素は加湿され、
その後加湿水素は、燃料電池本体１２に導入されるよう
になっている。
の一例 次に、固体高分子型燃料電池電源システムを水中で利用
した一例を、図４に示す。同図に示すように、燃料とな
る水素は、密閉容器１０の外部に配置された水素ボンベ
０８より供給され、配管を通じて密閉容器１０内に導入
され、水素圧力調節弁１５で調圧後、水素加湿器１３に
導入される。ここで、燃料電池本体１２より温水となっ
て排出された冷却水の一部を用いて、水素は加湿され、
その後加湿水素は、燃料電池本体１２に導入されるよう
になっている。
【０００６】酸化剤となる酸素も上記水素と同様、密閉
容器１０外に配置された酸素ボンベ０９より供給され、
配管を通じて密閉容器１０内に導入され、酸素圧力調整
弁１６で調圧後、酸素加湿器１４に導入される。ここ
で、燃料電池本体１２より温水となって排出され冷却水
の一部を用いて、酸素は加湿されその後加湿酸素は、燃
料電池本体１２に導入されるようになっている。
容器１０外に配置された酸素ボンベ０９より供給され、
配管を通じて密閉容器１０内に導入され、酸素圧力調整
弁１６で調圧後、酸素加湿器１４に導入される。ここ
で、燃料電池本体１２より温水となって排出され冷却水
の一部を用いて、酸素は加湿されその後加湿酸素は、燃
料電池本体１２に導入されるようになっている。
【０００７】電池冷却水となる純水は純水タンク１９に
蓄えられており、純水ポンプ２０を利用して燃料電池本
体１２に供給し、循環するようになっている。この時、
電池廃熱を回収し温度上昇した純水は、水中へ電池排熱
を放出するために密閉容器１０外に設けられた放熱器１
１を流通して、そこで放熱した後、もとの温度に減温さ
れ、再び純水タンク１９に戻るようになっている。ま
た、電池反応により燃料電池本体１２内で生成された反
応生成水は、燃料電池本体１２外に排出され、密閉容器
１０内に設けられた貯水タンク２１に集積されるように
なっている。なお、図中、符号１７は加湿量を調整する
ための水素加湿量調整弁、１８は酸素加湿量調整弁を各
々図示する。
蓄えられており、純水ポンプ２０を利用して燃料電池本
体１２に供給し、循環するようになっている。この時、
電池廃熱を回収し温度上昇した純水は、水中へ電池排熱
を放出するために密閉容器１０外に設けられた放熱器１
１を流通して、そこで放熱した後、もとの温度に減温さ
れ、再び純水タンク１９に戻るようになっている。ま
た、電池反応により燃料電池本体１２内で生成された反
応生成水は、燃料電池本体１２外に排出され、密閉容器
１０内に設けられた貯水タンク２１に集積されるように
なっている。なお、図中、符号１７は加湿量を調整する
ための水素加湿量調整弁、１８は酸素加湿量調整弁を各
々図示する。
【０００８】このような燃料電池は海洋開発において有
益な、例えば自立型無人潜水機及び有人基地等の資源開
発の分野における動力源・動力システムとして用いられ
ている。
益な、例えば自立型無人潜水機及び有人基地等の資源開
発の分野における動力源・動力システムとして用いられ
ている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図４に示す従来の固体高分子燃料電池電源システムを
水中で用いる場合、以下のような問題がある。電池反応
により生成された反応生成水を本システムが収納されて
いる密閉容器１０内の貯水タンク２１に貯留するような
システムのため、水中独立電源装置として、或いは水中
移動体用の電源装置として該移動体の内部で利用しよう
とする場合、その貯水タンク２１が満杯となる毎に該シ
ステムを停止させ、水中より取り出し、大気中で水抜き
をする必要があった。この為、その度に該システムの停
止及び再稼働の操作をしなければならないという問題が
ある。
た図４に示す従来の固体高分子燃料電池電源システムを
水中で用いる場合、以下のような問題がある。電池反応
により生成された反応生成水を本システムが収納されて
いる密閉容器１０内の貯水タンク２１に貯留するような
システムのため、水中独立電源装置として、或いは水中
移動体用の電源装置として該移動体の内部で利用しよう
とする場合、その貯水タンク２１が満杯となる毎に該シ
ステムを停止させ、水中より取り出し、大気中で水抜き
をする必要があった。この為、その度に該システムの停
止及び再稼働の操作をしなければならないという問題が
ある。
【００１０】本発明は上記問題に鑑み、水中で燃料電池
を利用するに際に該電池システムを停止することなく効
率良くシステム系外に電池反応生成水を排出させること
ができ、安定して連続発電運転が持続できるようにした
固体高分子型燃料電池電源システムを提供することを目
的とする。
を利用するに際に該電池システムを停止することなく効
率良くシステム系外に電池反応生成水を排出させること
ができ、安定して連続発電運転が持続できるようにした
固体高分子型燃料電池電源システムを提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る固体高分子型燃料電池電源システムは、水中で
使用される固体高分子型燃料電池電源システムにおい
て、水中に沈められた耐圧の密閉容器と、前記密閉容器
内に収納された燃料電池本体と、前記密閉容器外に位置
し、当該密閉容器内の前記燃料電池本体に水素を供給す
る水素ボンベと、前記密閉容器外に位置し、当該密閉容
器内の前記燃料電池本体に酸素を供給する酸素ボンベ
と、前記密閉容器内に収納されて純水を蓄える純水タン
クと、前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を
冷却させるように前記純水タンク内の前記純水を前記燃
料電池本体に循環供給させる純水ポンプと、前記密閉容
器外に設けられ、前記燃料電池本体で電池排熱を回収し
て温度上昇した前記純水を流通させて放熱させる放熱器
と、前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷
却して温水となった前記純水の一部を用いて前記水素ボ
ンベからの前記水素を加湿する水素加湿器と、前記密閉
容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷却して温水と
なった前記純水の一部を用いて前記酸素ボンベからの前
記酸素を加湿する酸素加湿器と、前記密閉容器内に収納
され、前記燃料電池本体内で生成した反応生成水を集積
する貯水タンクと、前記密閉容器内に収納され、前記貯
水タンクに集積された前記反応生成水を系外の水圧に打
ち勝って系外の水中に払出す払出しポンプとを備えてい
ることを特徴とする。
明に係る固体高分子型燃料電池電源システムは、水中で
使用される固体高分子型燃料電池電源システムにおい
て、水中に沈められた耐圧の密閉容器と、前記密閉容器
内に収納された燃料電池本体と、前記密閉容器外に位置
し、当該密閉容器内の前記燃料電池本体に水素を供給す
る水素ボンベと、前記密閉容器外に位置し、当該密閉容
器内の前記燃料電池本体に酸素を供給する酸素ボンベ
と、前記密閉容器内に収納されて純水を蓄える純水タン
クと、前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を
冷却させるように前記純水タンク内の前記純水を前記燃
料電池本体に循環供給させる純水ポンプと、前記密閉容
器外に設けられ、前記燃料電池本体で電池排熱を回収し
て温度上昇した前記純水を流通させて放熱させる放熱器
と、前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷
却して温水となった前記純水の一部を用いて前記水素ボ
ンベからの前記水素を加湿する水素加湿器と、前記密閉
容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷却して温水と
なった前記純水の一部を用いて前記酸素ボンベからの前
記酸素を加湿する酸素加湿器と、前記密閉容器内に収納
され、前記燃料電池本体内で生成した反応生成水を集積
する貯水タンクと、前記密閉容器内に収納され、前記貯
水タンクに集積された前記反応生成水を系外の水圧に打
ち勝って系外の水中に払出す払出しポンプとを備えてい
ることを特徴とする。
【００１２】また、本発明に係る固体高分子型燃料電池
電源システムは、水中で使用される固体高分子型燃料電
池電源システムにおいて、水中に沈められた耐圧の密閉
容器と、前記密閉容器内に収納された燃料電池本体と、
前記密閉容器外に位置し、当該密閉容器内の前記燃料電
池本体に水素を供給する水素ボンベと、前記密閉容器外
に位置し、当該密閉容器内の前記燃料電池本体に酸素を
供給する酸素ボンベと、前記密閉容器内に収納されて純
水を蓄える純水タンクと、前記密閉容器内に収納され、
前記燃料電池本体を冷却させるように前記純水タンク内
の前記純水を前記燃料電池本体に循環供給させる純水ポ
ンプと、前記密閉容器外に設けられ、前記燃料電池本体
で電池排熱を回収して温度上昇した前記純水を流通させ
て放熱させる放熱器と、前記密閉容器内に収納され、前
記燃料電池本体を冷却して温水となった前記純水の一部
を用いて前記水素ボンベからの前記水素を加湿する水素
加湿器と、前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本
体を冷却して温水となった前記純水の一部を用いて前記
酸素ボンベからの前記酸素を加湿する酸素加湿器と、前
記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体内で生成し
た反応生成水を集積する貯水タンクと、前記密閉容器外
に位置し、系外の水中圧より高い圧力を保有する高圧ガ
スボンベと、前記密閉容器内に収納され、前記高圧ガス
ボンベからの高圧ガス流れを利用して前記貯水タンク内
の前記反応生成水を吸引して系外の水中に払出す吸引装
置とを備えていることを特徴とする。
電源システムは、水中で使用される固体高分子型燃料電
池電源システムにおいて、水中に沈められた耐圧の密閉
容器と、前記密閉容器内に収納された燃料電池本体と、
前記密閉容器外に位置し、当該密閉容器内の前記燃料電
池本体に水素を供給する水素ボンベと、前記密閉容器外
に位置し、当該密閉容器内の前記燃料電池本体に酸素を
供給する酸素ボンベと、前記密閉容器内に収納されて純
水を蓄える純水タンクと、前記密閉容器内に収納され、
前記燃料電池本体を冷却させるように前記純水タンク内
の前記純水を前記燃料電池本体に循環供給させる純水ポ
ンプと、前記密閉容器外に設けられ、前記燃料電池本体
で電池排熱を回収して温度上昇した前記純水を流通させ
て放熱させる放熱器と、前記密閉容器内に収納され、前
記燃料電池本体を冷却して温水となった前記純水の一部
を用いて前記水素ボンベからの前記水素を加湿する水素
加湿器と、前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本
体を冷却して温水となった前記純水の一部を用いて前記
酸素ボンベからの前記酸素を加湿する酸素加湿器と、前
記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体内で生成し
た反応生成水を集積する貯水タンクと、前記密閉容器外
に位置し、系外の水中圧より高い圧力を保有する高圧ガ
スボンベと、前記密閉容器内に収納され、前記高圧ガス
ボンベからの高圧ガス流れを利用して前記貯水タンク内
の前記反応生成水を吸引して系外の水中に払出す吸引装
置とを備えていることを特徴とする。
【００１３】上記固体高分子型燃料電池電源システムに
おいて、上記固体高分子型燃料電池電源システムを水中
において使用するに際し、水中用独立電源装置或いは水
中移動体用電源装置として用いることを特徴とする。
おいて、上記固体高分子型燃料電池電源システムを水中
において使用するに際し、水中用独立電源装置或いは水
中移動体用電源装置として用いることを特徴とする。
【００１４】
【作用】本システムを水中用独立電源として該システム
を密閉容器等に収納して水中で利用しようとする場合、
或いは水中移動体の電源装置として該移動体の中で利用
しようとする場合、燃焼電池の電池反応により生成され
た反応生成水を、払出しポンプの払出しにより、或いは
高圧ガスの水中への噴出に同伴させることにより、該シ
ステムを収納した系（例えば、密閉容器等）の外部水中
に、或いは、水中移動体の外部水中に、いつでも必要な
時に排出させることが可能となる。この結果、燃料、又
は酸化剤の供給源が無くなるまで連続して運転すること
ができる。よって、本システムによれば、システム内に
設けられた生成水を貯留させるタンクの容量にかかわら
ず連続した水中内での燃料電池の運転が可能となる。
を密閉容器等に収納して水中で利用しようとする場合、
或いは水中移動体の電源装置として該移動体の中で利用
しようとする場合、燃焼電池の電池反応により生成され
た反応生成水を、払出しポンプの払出しにより、或いは
高圧ガスの水中への噴出に同伴させることにより、該シ
ステムを収納した系（例えば、密閉容器等）の外部水中
に、或いは、水中移動体の外部水中に、いつでも必要な
時に排出させることが可能となる。この結果、燃料、又
は酸化剤の供給源が無くなるまで連続して運転すること
ができる。よって、本システムによれば、システム内に
設けられた生成水を貯留させるタンクの容量にかかわら
ず連続した水中内での燃料電池の運転が可能となる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を説明する。
【００１６】図１は本実施例に係る固体高分子電解質燃
料電池の温度制御・加湿システムの系統図を示す。同図
中、符号０８は水素ボンベ、０９は酸素ボンベ、１０は
耐圧の密閉容器、１１は放熱器、１２は燃料電池本体、
１３は水素加湿器、１４は酸素加湿器、１５は水素圧力
調節弁、１６は酸素圧力調節弁、１７は水素加湿水量調
整弁、１８は酸素加湿水量調整弁、１９は純水タンク、
２０は純水ポンプ、２１は貯水タンク、２２は第１の仕
切弁、２３は第２の仕切弁及び２４は払出しポンプを各
々図示する。同図に示すように、本実施例では、水素ボ
ンベ０８、酸素ボンベ０９及び放熱器１１以外はすべて
密閉容器１０内に収納されており、水中には水素ボンベ
０８、酸素ボンベ０９及び該密閉容器１０が各々沈めら
れている。
料電池の温度制御・加湿システムの系統図を示す。同図
中、符号０８は水素ボンベ、０９は酸素ボンベ、１０は
耐圧の密閉容器、１１は放熱器、１２は燃料電池本体、
１３は水素加湿器、１４は酸素加湿器、１５は水素圧力
調節弁、１６は酸素圧力調節弁、１７は水素加湿水量調
整弁、１８は酸素加湿水量調整弁、１９は純水タンク、
２０は純水ポンプ、２１は貯水タンク、２２は第１の仕
切弁、２３は第２の仕切弁及び２４は払出しポンプを各
々図示する。同図に示すように、本実施例では、水素ボ
ンベ０８、酸素ボンベ０９及び放熱器１１以外はすべて
密閉容器１０内に収納されており、水中には水素ボンベ
０８、酸素ボンベ０９及び該密閉容器１０が各々沈めら
れている。
【００１７】燃料となる水素は水中に独立に沈められた
密閉容器１０外に位置する水素ボンベ０８より配管を通
じて密閉容器１０内に供給され、さらにその中で水素圧
力調整弁１５で調圧後、水素加湿器１３に導入される。
ここで、燃料電池本体１２より温水となって排出された
電池冷却水の一部を用いて、水素は加湿され、その後加
湿水素は燃料電池本体１２に導入される。
密閉容器１０外に位置する水素ボンベ０８より配管を通
じて密閉容器１０内に供給され、さらにその中で水素圧
力調整弁１５で調圧後、水素加湿器１３に導入される。
ここで、燃料電池本体１２より温水となって排出された
電池冷却水の一部を用いて、水素は加湿され、その後加
湿水素は燃料電池本体１２に導入される。
【００１８】酸化剤となる酸素も水素と同様、水中に独
立に沈められた密閉容器１０外に位置する酸素ボンベ０
９より配管を通じて密閉容器１０内に導入され、さらに
その中で酸素圧力調整弁１６で調圧後、酸素加湿器１４
に導入される。ここで、燃料電池本体１２より温水とな
って排出された電池冷却水の一部を用いて、酸素は加湿
され、その後、加湿酸素は燃料電池本体１２に導入され
る。
立に沈められた密閉容器１０外に位置する酸素ボンベ０
９より配管を通じて密閉容器１０内に導入され、さらに
その中で酸素圧力調整弁１６で調圧後、酸素加湿器１４
に導入される。ここで、燃料電池本体１２より温水とな
って排出された電池冷却水の一部を用いて、酸素は加湿
され、その後、加湿酸素は燃料電池本体１２に導入され
る。
【００１９】電池冷却水となる純水は、純水タンク１９
に蓄えられており、純水ポンプ２０を利用して燃料電池
本体１２に供給、循環させ燃料電池本体１２を冷却する
ようになっている。この時、電池排熱を回収して温度上
昇した純水は水中へ電池排熱を放出するために密閉容器
１０外に設けられた放熱器１１を流通して、そこで放熱
後、もとの温度に減温され、再び純水タンク１９に戻る
ようになっている。
に蓄えられており、純水ポンプ２０を利用して燃料電池
本体１２に供給、循環させ燃料電池本体１２を冷却する
ようになっている。この時、電池排熱を回収して温度上
昇した純水は水中へ電池排熱を放出するために密閉容器
１０外に設けられた放熱器１１を流通して、そこで放熱
後、もとの温度に減温され、再び純水タンク１９に戻る
ようになっている。
【００２０】また、電池反応により燃料電池内で生成さ
れた反応生成水は燃料電池本体１２外に排出され、一
旦、密閉容器１０内に設けられた貯水タンク２１内に集
積されるようになっている。
れた反応生成水は燃料電池本体１２外に排出され、一
旦、密閉容器１０内に設けられた貯水タンク２１内に集
積されるようになっている。
【００２１】本実施例においては、システムを収納した
密閉容器１０内に設けた貯水タンク２１に集積された反
応生成水を、系外の水圧に打ち勝って系外の水中に払出
す払出しポンプ２４を配設しており、上記貯水タンク２
１が所定量に達したのちに該払出しポンプ２４を起動さ
せ、これと共に第１の仕切り弁２２及び第２の仕切り弁
２３を開け、密閉容器１０外の水中に、上記貯水タンク
２１からの反応生成水を払出すようにしている。この結
果、本システムを水中用独立電源として該システムを密
閉容器等に収納して水中で利用しようとする場合、或い
は水中移動体の電源装置として該移動体の中で利用しよ
うとする場合、燃焼電池の電池反応により生成された反
応生成水を、払出しポンプ２４の払出しにより、該シス
テムを収納した系（例えば、密閉容器等）の外部水中
に、或いは、水中移動体の外部水中に、いつでも必要な
時に排出させることが可能となる。この結果、燃料、又
は酸化剤の供給源が無くなるまで連続して運転すること
ができる。よって、本システムによれば、システム内に
設けられた生成水を貯留させる貯水タンク２１の容量に
かかわらず連続した水中内での燃料電池の運転が可能と
なる。
密閉容器１０内に設けた貯水タンク２１に集積された反
応生成水を、系外の水圧に打ち勝って系外の水中に払出
す払出しポンプ２４を配設しており、上記貯水タンク２
１が所定量に達したのちに該払出しポンプ２４を起動さ
せ、これと共に第１の仕切り弁２２及び第２の仕切り弁
２３を開け、密閉容器１０外の水中に、上記貯水タンク
２１からの反応生成水を払出すようにしている。この結
果、本システムを水中用独立電源として該システムを密
閉容器等に収納して水中で利用しようとする場合、或い
は水中移動体の電源装置として該移動体の中で利用しよ
うとする場合、燃焼電池の電池反応により生成された反
応生成水を、払出しポンプ２４の払出しにより、該シス
テムを収納した系（例えば、密閉容器等）の外部水中
に、或いは、水中移動体の外部水中に、いつでも必要な
時に排出させることが可能となる。この結果、燃料、又
は酸化剤の供給源が無くなるまで連続して運転すること
ができる。よって、本システムによれば、システム内に
設けられた生成水を貯留させる貯水タンク２１の容量に
かかわらず連続した水中内での燃料電池の運転が可能と
なる。
【００２２】図２は他の実施例を示すものであり、本実
施例ではシステム系内に吸引装置（例えば、エジェク
タ、ベンチェリー管等）２８を設け高圧ガス流れを利用
して反応生成水を吸引し、系外の水中に払出すシステム
の一例である。
施例ではシステム系内に吸引装置（例えば、エジェク
タ、ベンチェリー管等）２８を設け高圧ガス流れを利用
して反応生成水を吸引し、系外の水中に払出すシステム
の一例である。
【００２３】図２においては、水素ボンベ０８及び酸素
ボンベ０９以外に高圧ガスボンベ（例えば窒素ガスボン
ベ等）２９が同時に沈められている。この高圧ガスボン
ベ２９のガス充填圧力は、システムが沈められる水中圧
より常に高い圧力を保有しているものとしている。そし
て、貯水タンク２１が満杯になる前に、第３の仕切り弁
２５及び第５の仕切り弁２７を開き、高圧ガスを吸引装
置（例えばエジェクター、ベンチェリー管等）を通じて
系外の水中に噴出させている。また、第４の仕切り弁２
６を開けると吸引装置２８内では高圧ガスの流れに同伴
されるように反応生成水が吸引され、高圧ガス流れと共
に反応生成水が、密閉容器１０外の水中に排出される。
ボンベ０９以外に高圧ガスボンベ（例えば窒素ガスボン
ベ等）２９が同時に沈められている。この高圧ガスボン
ベ２９のガス充填圧力は、システムが沈められる水中圧
より常に高い圧力を保有しているものとしている。そし
て、貯水タンク２１が満杯になる前に、第３の仕切り弁
２５及び第５の仕切り弁２７を開き、高圧ガスを吸引装
置（例えばエジェクター、ベンチェリー管等）を通じて
系外の水中に噴出させている。また、第４の仕切り弁２
６を開けると吸引装置２８内では高圧ガスの流れに同伴
されるように反応生成水が吸引され、高圧ガス流れと共
に反応生成水が、密閉容器１０外の水中に排出される。
【００２４】本発明のシステムは、例えば有人・無人潜
水船、海中作業支援潜水船、海中探査調査船、海底地形
計測車、完全没入式無人ブルトーザ、海底走行車、海底
有人観測基地等の水中用独立電源装置、或いは水中移動
体の電源装置として用いることができ、特に自立型無人
潜水機及び有人基地等の動力源・動力システムとして用
いて好適である。
水船、海中作業支援潜水船、海中探査調査船、海底地形
計測車、完全没入式無人ブルトーザ、海底走行車、海底
有人観測基地等の水中用独立電源装置、或いは水中移動
体の電源装置として用いることができ、特に自立型無人
潜水機及び有人基地等の動力源・動力システムとして用
いて好適である。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように本発明のシステムを水
中用独立電源装置、或いは水中移動体の電源装置として
水中で利用とする場合、電池反応により生成された反応
生成水を、払出しポンプにより、或いは高圧ガスの水中
への噴出に同伴させて、システムを収納した系（例えば
密閉容器等）の外部の水中に、或いは水中移動体の外部
の水中にいつでも排出させることが可能となるため、燃
料、又は酸化剤の供給源が無くなるまで連続した運転が
可能となる。また、システム内に設けられた生成水を貯
留させるタンクの容量に係わらず連続した運転も可能と
なる。さらに、反応生成水をいつでも系外に排出させる
ため、燃料電池電源システム内に設ける生成水の貯留タ
ンクを小さくすることができ、システム全体のコンパク
ト化を図ることができる。
中用独立電源装置、或いは水中移動体の電源装置として
水中で利用とする場合、電池反応により生成された反応
生成水を、払出しポンプにより、或いは高圧ガスの水中
への噴出に同伴させて、システムを収納した系（例えば
密閉容器等）の外部の水中に、或いは水中移動体の外部
の水中にいつでも排出させることが可能となるため、燃
料、又は酸化剤の供給源が無くなるまで連続した運転が
可能となる。また、システム内に設けられた生成水を貯
留させるタンクの容量に係わらず連続した運転も可能と
なる。さらに、反応生成水をいつでも系外に排出させる
ため、燃料電池電源システム内に設ける生成水の貯留タ
ンクを小さくすることができ、システム全体のコンパク
ト化を図ることができる。
【図１】実施例に係る払出しポンプを設けた水中利用固
体高分子型燃料電池電源システム系統図である。
体高分子型燃料電池電源システム系統図である。
【図２】実施例に係る吸引装置を設けた水中利用固体高
分子型燃料電池電源システム系統図である。
分子型燃料電池電源システム系統図である。
【図３】固体高分子型燃料電池電源の発電原理を示す概
略図である。
略図である。
【図４】従来例に係る水中での固体高分子型燃料電池電
源システム系統図である。
源システム系統図である。
０８ 水素ボンベ
０９ 酸素ボンベ
１０ 密閉容器
１１ 放熱器
１２ 燃料電池本体
１３ 水素加湿器
１４ 酸素加湿器
１５ 水素圧力調節弁
１６ 酸素圧力調節弁
１７ 水素加湿水量調整弁
１８ 酸素加湿水量調整弁
１９ 純水タンク
２０ 純水ポンプ
２１ 貯水タンク
２２ 第１の仕切弁
２３ 第２の仕切弁
２４ 払出しポンプ
２５ 第３の仕切弁
２６ 第４の仕切弁
２７ 第５の仕切弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 橋▲崎▼ 克雄
東京都千代田区丸の内二丁目５番１号
三菱重工業株式会社内
(72)発明者 谷 俊宏
長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重
工業株式会社 長崎造船所内
(56)参考文献 特開 平６−124719（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−70163（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/00 - 8/06
Claims (3)
- 【請求項１】 水中で使用される固体高分子型燃料電池
電源システムにおいて、 水中に沈められた耐圧の密閉容器と、 前記密閉容器内に収納された燃料電池本体と、 前記密閉容器外に位置し、当該密閉容器内の前記燃料電
池本体に水素を供給する水素ボンベと、 前記密閉容器外に位置し、当該密閉容器内の前記燃料電
池本体に酸素を供給する酸素ボンベと、 前記密閉容器内に収納されて純水を蓄える純水タンク
と、 前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷却さ
せるように前記純水タンク内の前記純水を前記燃料電池
本体に循環供給させる純水ポンプと、 前記密閉容器外に設けられ、前記燃料電池本体で電池排
熱を回収して温度上昇した前記純水を流通させて放熱さ
せる放熱器と、 前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷却し
て温水となった前記純水の一部を用いて前記水素ボンベ
からの前記水素を加湿する水素加湿器と、 前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷却し
て温水となった前記純水の一部を用いて前記酸素ボンベ
からの前記酸素を加湿する酸素加湿器と、 前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体内で生成
した反応生成水を集積する貯水タンクと、 前記密閉容器内に収納され、前記貯水タンクに集積され
た前記反応生成水を系外の水圧に打ち勝って系外の水中
に払出す払出しポンプと を備えている ことを特徴とする
固体高分子型燃料電池電源システム。 - 【請求項２】 水中で使用される固体高分子型燃料電池
電源システムにおいて、 水中に沈められた耐圧の密閉容器と、 前記密閉容器内に収納された燃料電池本体と、 前記密閉容器外に位置し、当該密閉容器内の前記燃料電
池本体に水素を供給する水素ボンベと、 前記密閉容器外に位置し、当該密閉容器内の前記燃料電
池本体に酸素を供給する酸素ボンベと、 前記密閉容器内に収納されて純水を蓄える純水タンク
と、 前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷却さ
せるように前記純水タンク内の前記純水を前記燃料電池
本体に循環供給させる純水ポンプと、 前記密閉容器外に設けられ、前記燃料電池本体で電池排
熱を回収して温度上昇した前記純水を流通させて放熱さ
せる放熱器と、 前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷却し
て温水となった前記純水の一部を用いて前記水素ボンベ
からの前記水素を加湿する水素加湿器と、 前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体を冷却し
て温水となった前記純水の一部を用いて前記酸素ボンベ
からの前記酸素を加湿する酸素加湿器と、 前記密閉容器内に収納され、前記燃料電池本体内で生成
した反応生成水を集積する貯水タンクと、 前記密閉容器外に位置し、系外の水中圧より高い圧力を
保有する高圧ガスボンベと、 前記密閉容器内に収納され、前記高圧ガスボンベからの
高圧ガス流れを利用して前記貯水タンク内の前記反応生
成水を吸引して系外の水中に払出す吸引装置と を備えて
いる ことを特徴とする固体高分子型燃料電池電源システ
ム。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の固体高分子型燃料
電池電源システムにおいて、上記固体高分子型燃料電池
電源システムを水中において使用するに際し、水中用独
立電源装置或いは水中移動体用電源装置として用いるこ
とを特徴とする固体高分子型燃料電池電源システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29431194A JP3367774B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 固体高分子型燃料電池電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29431194A JP3367774B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 固体高分子型燃料電池電源システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153534A JPH08153534A (ja) | 1996-06-11 |
| JP3367774B2 true JP3367774B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=17806060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29431194A Expired - Fee Related JP3367774B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 固体高分子型燃料電池電源システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3367774B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2788170B1 (fr) * | 1999-01-05 | 2001-02-16 | Air Liquide | Procede de purge de circuit de gaz de pile a combustible, et dispositif de mise en oeuvre de ce procede |
| JP4623795B2 (ja) * | 2000-03-16 | 2011-02-02 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP4970672B2 (ja) * | 2001-09-07 | 2012-07-11 | 株式会社Ｉｈｉエアロスペース | 燃料電池発電設備 |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP29431194A patent/JP3367774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08153534A (ja) | 1996-06-11 |
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