JP3514880B2 - Ｐｅｍ型燃料電池のガス加湿器 - Google Patents
Ｐｅｍ型燃料電池のガス加湿器Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＰＥＭ型燃料電池のガ
ス加湿器に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来よりＰＥＭ型燃料電池の発電効率を
上げる為に、Ｈ２ガスを加湿している。Ｈ２ガスを加湿
するには、ヒーター加熱のバブラー内の温水に通して加
湿し、この加湿Ｈ２ガスを燃料電池に供給している。 【０００３】ところで、このヒーター加熱のバブラーに
よるＨ２ガスの加湿では、電力消費が大きく、加湿効率
が悪い。また、Ｈ２ガスの加湿を適正なものにするに
は、バブラー温度ＴB と燃料電池のセル温度ＴC の２つ
をコントロールしなければならないのであるが、ＴＢ＞
＞ＴＣの時加湿オーバーでセル内で結露し、ガスが詰ま
り、ガス不足が生じて、発電効率が低下し、ＴＢ＜＜Ｔ
Ｃの時、加湿不十分で発電効率が低下するので、ＴＢ＝
ＴＣのコントロール範囲が狭く、非常にコントロールが
難しかった。しかも加湿の程度は電流密度によっても高
電流密度側では高加湿が要求されるので、一層コントロ
ールが難しかった。その上、バブラー常備ではＰＥＭ型
燃料電池のコンパクト化を達成できないものである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ヒー
ター加熱のバブラーを用いることなく、自動的に効率良
く加湿することができ、またＰＥＭ型燃料電池のコンパ
クト化を達成できるＰＥＭ型燃料電池のガス加湿器を提
供しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係るＰＥＭ型燃料電池のガス加湿器は、片面
に冷却水通路、他の片面にガス通路を有するカーボンプ
レートからなる冷却プレートを、固体高分子電解質膜を
介して、冷却水通路とガス通路とが対向するように複数
積層してなるものである。 【０００６】そして、このガス加湿器に於ける冷却プレ
ートは、ビスマレイミドトリアジン化合物、シアノアク
リレート液からなる液状封止剤の含浸及び焼成による全
面ガス不透過処理がなされている。 【０００７】 【作用】上記のように構成された本発明のＰＥＭ型燃料
電池のガス加湿器は、燃料電池の加湿エリアで発電エリ
アのスタックと一体化することにより、ガスの加湿を適
確に行うことができ、燃料電池の発電効率を向上させる
ことができる。特にこのガス加湿器に於ける冷却プレー
トの全面ガス不透過処理が、ビスマレイミドトリアジン
化合物、アクリル系樹脂（シアノアクリレート液）の液
状封止剤の含浸及び焼成による不透過処理である場合
は、ガス封止が万全でガスリークが生じることが無く、
しかも耐熱性、耐食性、導電性、耐湿性（高温多湿）に
優れるので、長寿命である。 【０００８】また、本発明のＰＥＭ型燃料電池のガス加
湿器による加湿方法では、固体高分子電解質膜の片面の
冷却プレートの冷却水通路側に冷却水を流通させ、他の
片面の冷却プレートのガス通路側にガスを流通させるの
で、水は固体高分子電解質膜を透過してガス側で蒸発
し、ガスが自動的に効率良く加湿される。特に燃料電池
の発電エリアのスタックを冷却してきた高温の水を加湿
エリアで固体高分子電解質膜を透過してガス中に蒸発さ
せガスを加湿し、これを発電エリアのスタックに送るこ
とと温度の低い加湿エリアの冷却効果により、発電エリ
アの発熱が抑制され、両エリアの温度が自動的に略等し
くなるので、発電エリアでは効率良く安定した発電がで
きる。 【０００９】 【参考例】本発明のＰＥＭ型燃料電池のガス加湿方法及
びガス加湿器の参考例を説明する。図１に示すように厚
さ３.０ｍｍ、一辺１２０ｍｍの方形のカーボプレート
１にガスの入口２、出口３、冷却水の入口４、出口５が
設けられ、表面中央部に平行な多数の深さ１.０ｍｍ、
幅２.０ｍｍの冷却水通路溝６が形成され、裏面中央部
に図２に示すように前記冷却水通路溝６と交差して平行
な多数の深さ１.０ｍｍ、幅２.０ｍｍのガス通路溝７が
形成された全面ガス不透過処理、本例の場合、フェノー
ル樹脂を真空含浸させた後、加圧し、乾燥後、窒素雰囲
気で焼成し、フェノール樹脂をカーボン化せしめ、いわ
ゆるグラッシー処理を施した冷却プレート８を、図３に
示すように固体高分子電解質膜として厚さ１４０μｍ、
一辺１２０ｍｍのナフィオン（登録商標）膜９を介在し
て冷却水通路溝６とガス通路溝７が対向するように多
数、本例の場合５層分積層締着してガス加湿器１０を組
み立てた。 【００１０】次にこのガス加湿器１０を、図４に示すよ
うにＰＥＭ型燃料電池の発電エリアのスタック１１に、
加湿エリアとして締着一体化したときの発電エリアのス
タック１１に供給するＨ２ガスの加湿について説明す
る。ガス加湿器１０の各ナフィオン（登録商標）膜９の
片面にある冷却プレート８のガス通路溝７に、燃料ガス
である温度２０℃、湿度０％のＨ２ガス３ｌ／ｍｉｎで
流通させ、他の片面にある冷却プレート８の冷却水通路
溝６に、発電エリアのスタック１１を冷却してきた高温
（７０℃）の水を１ｌ／ｍｉｎで流通させた。その結
果、高温の水はナフィオン膜９を透過してガス通路溝７
側で蒸発し、Ｈ２ガスが温度７０℃、湿度７０％に自動
的に効率良く加湿された。この加湿されたＨ２ガスは発
電エリアのスタック１１に送られ、また温度の低い加湿
エリアの冷却効果により発電エリアの発熱が抑制され、
両エリアの温度が自動的に略等しくなったので、発電エ
リアでは長時間効率良く安定した発電ができるようにな
った。 【００１１】 【発明の効果】本発明のＰＥＭ型燃料電池のガス加湿器
によれば、ガスの加湿を適確に行うことができ、燃料電
池の発電効率を向上させることができると共に燃料電池
のコンパクト化を達成できる。特にこのガス加湿器に於
ける冷却プレートの全面ガス不透過処理が、ビスマレイ
ミドトリアジン化合物、シアノアクリレート液からなる
液状封止剤の含浸及び焼成による不透過処理である場合
は、ガス封止が万全でガスリークが生じることが無く、
しかも耐熱性、耐食性、導電性、耐湿性（高温多湿）に
優れるので、ガス加湿器は長寿命となる。
ス加湿器に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来よりＰＥＭ型燃料電池の発電効率を
上げる為に、Ｈ２ガスを加湿している。Ｈ２ガスを加湿
するには、ヒーター加熱のバブラー内の温水に通して加
湿し、この加湿Ｈ２ガスを燃料電池に供給している。 【０００３】ところで、このヒーター加熱のバブラーに
よるＨ２ガスの加湿では、電力消費が大きく、加湿効率
が悪い。また、Ｈ２ガスの加湿を適正なものにするに
は、バブラー温度ＴB と燃料電池のセル温度ＴC の２つ
をコントロールしなければならないのであるが、ＴＢ＞
＞ＴＣの時加湿オーバーでセル内で結露し、ガスが詰ま
り、ガス不足が生じて、発電効率が低下し、ＴＢ＜＜Ｔ
Ｃの時、加湿不十分で発電効率が低下するので、ＴＢ＝
ＴＣのコントロール範囲が狭く、非常にコントロールが
難しかった。しかも加湿の程度は電流密度によっても高
電流密度側では高加湿が要求されるので、一層コントロ
ールが難しかった。その上、バブラー常備ではＰＥＭ型
燃料電池のコンパクト化を達成できないものである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ヒー
ター加熱のバブラーを用いることなく、自動的に効率良
く加湿することができ、またＰＥＭ型燃料電池のコンパ
クト化を達成できるＰＥＭ型燃料電池のガス加湿器を提
供しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係るＰＥＭ型燃料電池のガス加湿器は、片面
に冷却水通路、他の片面にガス通路を有するカーボンプ
レートからなる冷却プレートを、固体高分子電解質膜を
介して、冷却水通路とガス通路とが対向するように複数
積層してなるものである。 【０００６】そして、このガス加湿器に於ける冷却プレ
ートは、ビスマレイミドトリアジン化合物、シアノアク
リレート液からなる液状封止剤の含浸及び焼成による全
面ガス不透過処理がなされている。 【０００７】 【作用】上記のように構成された本発明のＰＥＭ型燃料
電池のガス加湿器は、燃料電池の加湿エリアで発電エリ
アのスタックと一体化することにより、ガスの加湿を適
確に行うことができ、燃料電池の発電効率を向上させる
ことができる。特にこのガス加湿器に於ける冷却プレー
トの全面ガス不透過処理が、ビスマレイミドトリアジン
化合物、アクリル系樹脂（シアノアクリレート液）の液
状封止剤の含浸及び焼成による不透過処理である場合
は、ガス封止が万全でガスリークが生じることが無く、
しかも耐熱性、耐食性、導電性、耐湿性（高温多湿）に
優れるので、長寿命である。 【０００８】また、本発明のＰＥＭ型燃料電池のガス加
湿器による加湿方法では、固体高分子電解質膜の片面の
冷却プレートの冷却水通路側に冷却水を流通させ、他の
片面の冷却プレートのガス通路側にガスを流通させるの
で、水は固体高分子電解質膜を透過してガス側で蒸発
し、ガスが自動的に効率良く加湿される。特に燃料電池
の発電エリアのスタックを冷却してきた高温の水を加湿
エリアで固体高分子電解質膜を透過してガス中に蒸発さ
せガスを加湿し、これを発電エリアのスタックに送るこ
とと温度の低い加湿エリアの冷却効果により、発電エリ
アの発熱が抑制され、両エリアの温度が自動的に略等し
くなるので、発電エリアでは効率良く安定した発電がで
きる。 【０００９】 【参考例】本発明のＰＥＭ型燃料電池のガス加湿方法及
びガス加湿器の参考例を説明する。図１に示すように厚
さ３.０ｍｍ、一辺１２０ｍｍの方形のカーボプレート
１にガスの入口２、出口３、冷却水の入口４、出口５が
設けられ、表面中央部に平行な多数の深さ１.０ｍｍ、
幅２.０ｍｍの冷却水通路溝６が形成され、裏面中央部
に図２に示すように前記冷却水通路溝６と交差して平行
な多数の深さ１.０ｍｍ、幅２.０ｍｍのガス通路溝７が
形成された全面ガス不透過処理、本例の場合、フェノー
ル樹脂を真空含浸させた後、加圧し、乾燥後、窒素雰囲
気で焼成し、フェノール樹脂をカーボン化せしめ、いわ
ゆるグラッシー処理を施した冷却プレート８を、図３に
示すように固体高分子電解質膜として厚さ１４０μｍ、
一辺１２０ｍｍのナフィオン（登録商標）膜９を介在し
て冷却水通路溝６とガス通路溝７が対向するように多
数、本例の場合５層分積層締着してガス加湿器１０を組
み立てた。 【００１０】次にこのガス加湿器１０を、図４に示すよ
うにＰＥＭ型燃料電池の発電エリアのスタック１１に、
加湿エリアとして締着一体化したときの発電エリアのス
タック１１に供給するＨ２ガスの加湿について説明す
る。ガス加湿器１０の各ナフィオン（登録商標）膜９の
片面にある冷却プレート８のガス通路溝７に、燃料ガス
である温度２０℃、湿度０％のＨ２ガス３ｌ／ｍｉｎで
流通させ、他の片面にある冷却プレート８の冷却水通路
溝６に、発電エリアのスタック１１を冷却してきた高温
（７０℃）の水を１ｌ／ｍｉｎで流通させた。その結
果、高温の水はナフィオン膜９を透過してガス通路溝７
側で蒸発し、Ｈ２ガスが温度７０℃、湿度７０％に自動
的に効率良く加湿された。この加湿されたＨ２ガスは発
電エリアのスタック１１に送られ、また温度の低い加湿
エリアの冷却効果により発電エリアの発熱が抑制され、
両エリアの温度が自動的に略等しくなったので、発電エ
リアでは長時間効率良く安定した発電ができるようにな
った。 【００１１】 【発明の効果】本発明のＰＥＭ型燃料電池のガス加湿器
によれば、ガスの加湿を適確に行うことができ、燃料電
池の発電効率を向上させることができると共に燃料電池
のコンパクト化を達成できる。特にこのガス加湿器に於
ける冷却プレートの全面ガス不透過処理が、ビスマレイ
ミドトリアジン化合物、シアノアクリレート液からなる
液状封止剤の含浸及び焼成による不透過処理である場合
は、ガス封止が万全でガスリークが生じることが無く、
しかも耐熱性、耐食性、導電性、耐湿性（高温多湿）に
優れるので、ガス加湿器は長寿命となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス加湿器に於ける冷却プレートの表
面を示す図である。 【図２】図１の冷却プレートの裏面を示す図である。 【図３】本発明のガス加湿器を示す図である。 【図４】図３のガス加湿器をＰＥＭ型燃料電池の発電エ
リアのスタックに締着一体化して、本発明のガス加湿方
法を実施する状態を示す図である。 【符号の説明】 １ カーボンプレート ６ 冷却水通路溝 ７ ガス通路溝 ８ 冷却プレート ９ ナフィオン膜（固体高分子電解質膜） １０ ガス加湿器 １１ 発電エリアのスタック
面を示す図である。 【図２】図１の冷却プレートの裏面を示す図である。 【図３】本発明のガス加湿器を示す図である。 【図４】図３のガス加湿器をＰＥＭ型燃料電池の発電エ
リアのスタックに締着一体化して、本発明のガス加湿方
法を実施する状態を示す図である。 【符号の説明】 １ カーボンプレート ６ 冷却水通路溝 ７ ガス通路溝 ８ 冷却プレート ９ ナフィオン膜（固体高分子電解質膜） １０ ガス加湿器 １１ 発電エリアのスタック
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＰＥＭ型燃料電池スタックに供給するガ
スを加湿するガス加湿器において、 片面に冷却水通路、他の片面にガス通路を有するカーボ
ンプレートからなる冷却プレートを、固体高分子電解質
膜を介して、冷却水通路とガス通路とが対向するように
複数積層してなり、 前記冷却プレートは、ビスマレイミドトリアジン化合物
又はシアノアクリレート液からなる液状封止剤を含浸さ
せた後に焼成する全面ガス不透過処理がなされているこ
とを特徴とするＰＥＭ型燃料電池のガス加湿器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18082695A JP3514880B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Ｐｅｍ型燃料電池のガス加湿器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18082695A JP3514880B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Ｐｅｍ型燃料電池のガス加湿器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH097622A JPH097622A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3514880B2 true JP3514880B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=16090039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18082695A Expired - Lifetime JP3514880B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Ｐｅｍ型燃料電池のガス加湿器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3514880B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3581495B2 (ja) * | 1996-09-02 | 2004-10-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池用ガスの加湿装置 |
| KR100562614B1 (ko) | 2002-04-15 | 2006-03-17 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 연료전지 시스템 |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP18082695A patent/JP3514880B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH097622A (ja) | 1997-01-10 |
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