JP4085669B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池装置に関し、詳しくは単セルを複数積層したスタック構造を備えた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料電池は、特開平２−８６０７１号公報または特開平９−３５７３７号公報に記載されたものが知られている。以下、その燃料電池について図３８、図３９および図４０を参照しながら説明する。なお、説明を解りやすくするため、燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池、燃料が水素を含有するガス、酸化剤が空気の場合について説明する。図に示すように、電解質部１０１は固体高分子電解質膜１０２を導電性があり触媒が塗られた拡散層１０３で挟み、拡散層１０３の周辺をシール材１０４で囲んで構成する。そして、電解質部１０１の一方には深さ１ｍｍ程の溝状のアノード流路１０５がアノード供給ヘッダー１０６からアノード排出ヘッダー１０７に形成された導電性のアノードセパレータ１０８が配され、他方には深さ１ｍｍ程の溝状のカソード流路１０９がカソード供給ヘッダー１１０からカソード排出ヘッダー１１１に形成された導電性のカソードセパレータ１１２を配してセル１１３を構成する。また、セルとセルの間には反応熱の冷却を行う冷却水流路１１４が冷却水入口ヘッダー１１５から冷却水排出ヘッダー１１６に形成された冷却板１１７を配して積層し、２枚の集電板１１８で両端を挟み燃料電池Ａ１１９を形成する。
【０００３】
次に、燃料電池Ａ１１９の動作について説明する。水素はアノード供給ヘッダー１０６から各セル１１３にあるアノード流路１０５を通ってアノード排出ヘッダー１０７から外へ排出される。また、空気はカソード供給ヘッダー１１０からセル１１３のカソード流路１０９を通って、カソード排出ヘッダー１１１から外へ排出される。この時、電解質部１０１のアノード流路１０５を流れる水素はイオンとなって固体高分子電解質膜１０２を通過してカソード流路１０９側に達し、このカソード流路１０９を流れる空気中の酸素と反応して水蒸気となる。そしてこのときアノードセパレータ１０８とカソードセパレータ１１２間に起電力が生じ、直流電圧が２つの集電板１１８の間から取り出される。また、反応時に発生する熱は冷却板１１７内を流れる冷却水によって吸熱される。
【０００４】
また、熱を利用する湯を取出すために、従来、特開平５−１４４４５２に示されるようなシステムが必要となるので、そのシステムを図４１を用いて説明する。空気がブロワー１２０から加湿器１２１を通り燃料電池Ａ１１９に入り、反応後に再び燃料電池Ａ１１９から加湿器１２１を通るように構成されており、加湿器１２１内では燃料電池Ａ１１９に送られる空気と反応後の空気の間で水蒸気だけが透過する膜１２２が配されているため、反応後の空気内の水蒸気が移動する事によって加湿された空気が燃料電池Ａ１１９に送られる。一方、都市ガスなどから水素を生成する水素生成器１２３から水素を含有したガスが燃料電池Ａ１１９に送られる。燃料電池Ａ１１９内では送られてきたガス内の水素と空気中の酸素が反応し直流電流と熱が発生する。発生した直流電流は、インバータ１２４で交流電流に変換され電力負荷１２５に供給される。また、発電反応によって発生した熱は１次冷却ポンプ１２６から燃料電池Ａ１１９内を通り反応熱を吸収し冷却回路熱交換器１２７を通って１次冷却ポンプ１２６に戻るよう構成された１次冷却回路１２８によって回収される。給湯に用いられる水は市水であるが、燃料電池Ａ１１９内を流れる冷却水は電気伝導性が低く凍結温度の低い物が望ましいため、冷却回路熱交換器１２７を介して２次冷却回路１２９によって市水を加熱する。２次冷却回路１２９は２次冷却ポンプ１３０から燃料排気熱交換器１３１に入り燃料排気の熱を吸収し、燃料排気熱交換器１３１から空気排気熱交換器１３２に入り空気排気の熱を吸収し、空気排気熱交換器１３２から冷却回路熱交換器１２７に入り熱を吸収して熱負荷１３３に送られるように２次冷却回路１２９が構成されている。この様に２次冷却回路１２９を構成する事により燃料電池Ａ１１９の発生する熱を温水として供給できるシステムが構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の燃料電池では、システムの製作時に燃料電池の冷却回路の熱や排気の熱を温水として利用するための熱交換器などが必要となるため、システムの回路が複雑になり製造コストが増す。また、システムを構成するためには燃料電池と熱交換器を結ぶ配管長が伸び、それに伴い断熱を施す必要があるが完全な断熱は難しいため熱効率が悪くなる。さらに、配管長が伸びる事により冷却水を循環させるポンプの動力が増してシステムの発電効率が悪くなる。さらに、空気排気や燃料排気の蒸気が配管内で結露する事により配管内を流れる空気排気や燃料排気の流れを妨げるてシステムの安定性が低くなり、ブロワーの空気を送り出す静圧が上りブロワーの動力が増して発電効率が悪くなるという課題があり、簡単な構成により効率の良いシステムが製作できる燃料電池が要求されている。
【０００６】
また、燃料電池から排出される空気排気や燃料排気が高温であるため空気排気や燃料排気を送る配管の素材が熱に強い素材に限定されるという課題があり、低温度な排気の燃料電池が要求されている。
【０００７】
また、１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水が電気的に絶縁されていないとインバーター等の電気的ノイズがシステムの運転を妨げるために１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水は電気的に絶縁された燃料電池が要求されている。
【０００８】
また、燃料電池内の加湿部を備えた構造では、加湿部内で加湿された空気が加湿部の側面に発電部を持たない側の温度が低い為に結露を起し、水滴を含んだ空気が発電部に送られ発電が不安定になるという課題があり、加湿部の温度の均一化が行え加湿された空気の結露が起きない燃料電池が要求されている。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡単な構成で高効率な安定したシステムを製作できる燃料電池を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池は上記目的を達成するために、電解質膜の両面に触媒層を持つ膜電極の両側に燃料流路と酸化剤流路を配して成るセルを積層して構成する発電部を有する燃料電池であって、
前記発電部に供給する酸化剤を加湿する加湿部と、
前記発電部を冷却する１次冷却水路の冷却水と、２次冷却水路の冷却水の熱交換を行う冷却水熱交換部と、
前記発電部の空気排気の熱を２次冷却水路の冷却水により熱回収を行うための排空気熱交換部と、
前記発電部の燃料排気の熱を２次冷却水路の冷却水により熱回収を行うための排燃料熱交換部とを有し、
前記発電部、前記加湿部、前記冷却水熱交部と、前記排空気熱交部と、前記排燃料熱交部がこの順に配置され、一対の端板で挟み構成されており、
２次冷却ポンプにより前記２次冷却水路に送り込まれる冷却水は、前記冷却水熱交部、前記排空気熱交部、排燃料熱交部の順に熱交換を行う構成としたものである。
【００１１】
本発明によれば、燃料電池の他に熱交換器を必要としないため、温水利用に要する配管を必要とせず、燃料電池と熱交換器間の熱をロスすることの無いシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できる燃料電池が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、電解質膜の両面に触媒層を持つ膜電極の両側に燃料流路と酸化剤流路を配して成るセルを積層して構成する発電部をもつ燃料電池において、前記燃料電池内に前記発電部を冷却する１次冷却回路の冷却水と熱利用を行う２次冷却回路の冷却水の熱交換を行うための冷却水熱交換器を備えたものであり、温水利用に要する配管を必要とせず、燃料電池と熱交換器間の熱をロスすることの無いシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できるという作用を有する。また、燃料電池内に発電部の空気排気の熱を２次冷却回路の冷却水により熱回収を行うための排空気熱交換器を備えたものであり、温水利用に要する配管を必要とせず、燃料電池と排空気熱交換器間の熱をロスすることの無いシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できるという作用を有する。また、燃料電池内に発電部の燃料排気の熱を２次冷却回路の冷却水により熱回収を行うための排燃料熱交換器を備えたものであり、温水利用に要する配管を必要とせず、燃料電池と排燃料排気熱交換器間の熱をロスすることの無いシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できるという作用を有する。また、燃料電池内の冷却水熱交換器または空気排気熱交換器または燃料排気熱交換器を積層型の熱交換器で構成したものであり、積層されたセルの発電部との一体化と、空気・燃料・冷却水のヘッダーの構成が容易となり燃料電池と冷却水熱交換器または空気排気熱交換器または燃料排気熱交換器間の熱をロスが無く小型化できる燃料電池を製作できるという作用を有する。また、燃料電池内の冷却水熱交換器または空気排気熱交換器または燃料排気熱交換器を構成する積層型の熱交換器内の流体の流路を構成するリブの配置を揃えた構成を備えたものであり、加わる力を耐圧性の高い部分とする事により積層する高い圧力に耐える作用を有する。また、燃料電池内を循環する１次冷却回路の水を循環させるためのポンプを前記燃料電池内に備え絶縁性の冷却水を封入したものであり、温水利用に要する配管を必要とせず、ポンプの動力を低減させることができ、燃料電池と熱交換器間の熱をロスすることが無く、１次冷却回路と２次冷却回路の冷却水が電気的に絶縁され２次冷却回路の冷却水を伝わるノイズ電圧を電気的に遮断するシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できるという作用を有する。また、１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水の熱伝部が電気的に絶縁された素材により構成され、１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水が絶縁することのできる構成の冷却水熱交換部を備えたものであり、他の機器を循環する２次冷却回路の冷却水を伝わるノイズ電圧を電気的に遮断するために燃料電池の安定した動作をする作用を有する。また、加湿器が燃料電池と冷却水熱交換器の間に備えられ、発熱している発電部と熱を持った冷却水熱交換器の間に挟まれているため加湿器を保温することができ蒸気が結露する事を防ぐ作用を有する。
【００２７】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同一のものは同一番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
燃料電池１は図１に示すようにセル積層部２と、セル積層部２の横に順に積層加湿部３、積層水熱交部４と、積層排気熱交部５と、積層排燃料熱交部６を並べ端板Ａ１ａと端板Ｂ１ｂで挟み構成されている。
【００２９】
セル積層部２を図２〜図９を用いて説明する。セル積層部２を構成するセル７は電解質部１０１と、溝状のアノードガス流路９がアノードガス供給ヘッダー１０からアノードガス排出ヘッダー１１に形成された導電性のアノードガスセパレータ１２と、溝状のカソードガス流路１３がカソードガス供給ヘッダー１４からカソードガス排出ヘッダー１５に形成された導電性のカソードガスセパレータ１６からなり、電解質部１０１をアノードガスセパレータ１２とカソードガスセパレータ１６で挟むように構成される。そして、セルとセルの間には反応熱の冷却を行う冷却板流路１７が冷却板入口ヘッダー１８から冷却板排出ヘッダー１９に形成されたセル冷却板８を配して積層し、２枚の電池集電板２０で両端を挟み、更に絶縁板ａ２１と絶縁板ｂ２２で挟みセル積層部２を形成する。また、空気供給ヘッダー２５と１次冷却水排出ヘッダー３４がセル積層部２を貫通するように設けてある。
【００３０】
次に、積層加湿部３を図１０〜図１５を用いて説明する。積層加湿部３は水蒸気を透過する蒸気透過膜２３と、給気流路２４が空気供給ヘッダー２５からカソードガス供給ヘッダー１４に形成された空気供給セパレータ２６と、排気流路２７がカソードガス排出ヘッダー１５から排気排出ヘッダー２８に形成された空気排気セパレータ２９からなり、蒸気透過膜２３を空気供給セパレータ２６と空気排気セパレータ２９で挟むように積層する。そして、両端を加湿部端板ａ３０と加湿部端板ｂ３１で挟み積層加湿部３を形成する。また、アノードガス排出ヘッダー１１と冷却板排出ヘッダー１９と１次冷却水排出ヘッダー３４が積層加湿部３を貫通するように設けてある。
【００３１】
次に、積層水熱交部４を図１６〜図２１を用いて説明する。積層水熱交部４は熱交換行う水熱交換プレート３２と、１次冷却水流路３３が冷却板排出ヘッダー１９から１次冷却水排出ヘッダー３４に形成された１次冷却水セパレータ３５と、２次冷却水流路３６が２次冷却水供給ヘッダー３７から２次冷却水排出ヘッダー３８に形成された２次冷却水セパレータ３９からなり、水熱交換プレート３２を１次冷却水セパレータ３５と２次冷却水流路３６で挟むように積層する。そして、両端を水熱交部端板ａ４０と水熱交部端板ｂ４１で挟んで積層水熱交部４を形成する。また、アノードガス排出ヘッダー１１とカソードガス排出ヘッダー１５と排気排出ヘッダー２８が積層水熱交部４を貫通するように設けてある。また、用いられる水熱交換プレート３２、１次冷却水セパレータ３５、２次冷却水セパレータ３９はポリプロピレンなどの樹脂材料によって作られることにより、積層水熱交部４において１次冷却水セパレータ３５内を流れる冷却水と２次冷却水セパレータ３９内を流れる冷却水は電気的に絶縁されている。
【００３２】
次に積層排気熱交部５を図２２〜図２７を用いて説明する。積層排気熱交部５は熱交換行う空気熱交換プレート４２と、空気排気流路４３が排気排出ヘッダー２８から空気排気排出ヘッダー４４に形成された空気排気セパレータ４５と、空気排気冷却水流路４６が２次冷却水排出ヘッダー３８から空気冷却水排出ヘッダー４７に形成された空気排気冷却水セパレータ４８からなり、空気熱交換プレート４２を空気排気セパレータ４５と空気排気冷却水セパレータ４８で挟むように積層する。そして、両端を空気熱交部端板ａ４９と空気熱交部端板ｂ５０で挟んで積層排気熱交部５を形成する。また、アノードガス排出ヘッダー１１と２次冷却水供給ヘッダー３７が積層排気熱交部５を貫通するように設けてある。
【００３３】
次に積層排燃料熱交部６を図２８〜図３２を用いて説明する。積層排燃料熱交部６は熱交換行う燃料熱交換プレート５１と、燃料排気流路５２がアノードガス排出ヘッダー１１から燃料排気排出ヘッダー５３に形成された燃料排気セパレータ５４と、燃料排気冷却水流路５５が空気冷却水排出ヘッダー４７から燃料冷却水排出ヘッダー５６に形成された燃料排気冷却水セパレータ５７からなり、燃料熱交換プレート５１を燃料排気セパレータ５４と燃料排気冷却水セパレータ５７で挟むように積層する。そして、両端を燃料熱交部端板ａ５８と燃料熱交部端板ｂ５９で挟んで積層排燃料熱交部６を形成する。また、２次冷却水供給ヘッダー３７が積層排燃料熱交部６を貫通するように設けてある。
【００３４】
そして、セル積層部２、積層加湿部３、積層水熱交部４、積層排気熱交部５と積層排燃料熱交部６のそれぞれアノードガスセパレータ１２、カソードガスセパレータ１６、セル冷却板８、空気供給セパレータ２６、空気排気セパレータ２９、１次冷却水セパレータ３５、２次冷却水セパレータ３９、空気排気セパレータ４５、空気排気冷却水セパレータ４８、燃料排気セパレータ５４、燃料排気冷却水セパレータ５７内の流路を形成するリブ位置はセル積層部２、積層加湿部３、積層水熱交部４、積層排気熱交部５と積層排燃料熱交部６を重ね合わせたときに同じ位置になるよう形成されている。また、内蔵ポンプ６０は冷却板入口ヘッダー１８に接続され、冷却水が１次冷却ポンプから冷却板入口ヘッダー１８に流れ、冷却板入口ヘッダー１８から冷却板流路１７を通り冷却板排出ヘッダー１９に入り、冷却板排出ヘッダー１９から１次冷却水流路３３内を通過して１次冷却水排出ヘッダー３４から内蔵ポンプ６０に戻るように配してある。
【００３５】
次に燃料電池１を用いてシステムの構成例を図３４〜３７に示し、その動作について説明する。空気を送り込むブロワー１２０が空気供給ヘッダー２５と接続されておりブロワー１２０により空気が積層加湿部３内に送り込まれる。送り込まれた空気は給気流路２４を通りカソードガス供給ヘッダー１４に入るが、発電反応を終えた空気には蒸気が含まれているため、反応を終えた空気が排気流路２７を通る際に蒸気透過膜２３を介して給気流路２４を通る空気を加湿する。加湿された空気はカソードガス供給ヘッダー１４を通りセル積層部２内のカソードガス流路１３を通過する。一方、水素生成器１２３がアノードガス供給ヘッダー１０と接続されており、水素を含んだ燃料ガスがセル積層部２内のアノードガス流路９を通過する。この時、セル積層部２の各セル７内では発電反応が起き、電力と熱と水または水蒸気が発生する。電力は２枚の電池集電板２０からインバータに流れ、インバータから負荷に送られる。また、発生する熱はセル積層部２内のセル冷却板８を流れる冷却水に移動し、積層水熱交部４内の１次冷却水流路３３を流れる際に２次冷却水流路３６を流れる冷却水に熱が移動する。そして、発電反応を終えた空気は積層加湿部３内で新たにセル７内に送り込まれる空気を蒸気透過膜２３を介して加湿し、排気排出ヘッダー２８を通り積層排気熱交部５内の空気排気流路４３を通り空気排気排出ヘッダー４４に入る。空気が空気排気流路４３を通過する際には空気排気冷却水流路４６を通過する冷却水により空気の熱を吸収されて空気排気排出ヘッダー４４から排出される。一方、反応を終えた燃料ガスはアノードガス排出ヘッダー１１から積層排燃料熱交部６内の燃料排気流路５２を通り燃料排気排出ヘッダー５３に入る。燃料ガスが燃料排気流路５２を通過する際には燃料排気冷却水流路５５を通過する冷却水により燃料の熱を吸収されて燃料排気排出ヘッダー５３から排出される。また、２次冷却ポンプ１３０は燃料冷却水排出ヘッダー５６と接続され、２次冷却ポンプ１３０から送り込まれる冷却水は燃料冷却水排出ヘッダー５６から燃料排気冷却水流路５５を通る際に燃料排気流路５２内を流れる燃料ガスから熱を吸収し、空気冷却水排出ヘッダー４７を通り空気排気冷却水流路４６を通る際に空気排気流路４３内を流れる空気から熱を吸収し、２次冷却水排出ヘッダー３８を通り２次冷却水流路３６を通る際に１次冷却水流路３３内を流れる冷却水から熱を吸収し２次冷却水供給ヘッダー３７を通り熱負荷に昇温した冷却水が供給される。このように、燃料電池１の発電反応によって発生した熱は積層水熱交部４と、積層排気熱交部５と、積層排燃料熱交部６において熱回収され燃料冷却水排出ヘッダー５６から温水として出力されるため、簡単な構成でシステムが構築でき、燃料電池１の発電反応で発生した熱は高い熱回収効率で空気および燃料の排気を含めて直接に温水として供給することが可能である。
【００３６】
なお、積層水熱交部４を樹脂であるポリプロピレンを用いて製作する事により１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水を電気的に絶縁したが、１次冷却回路の冷却水を絶縁体である例えばパーフルオロカーボン液を用いる事により同じ効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば高い熱効率で燃料電池から直接に湯を取出すことができるという効果のある燃料電池を提供できる。
【００３８】
また、システム内の配管や回路が単純化し配管長が最小限になりブロワーや冷却水ポンプの動力の低減と放熱による熱損失を抑えるという効果のある燃料電池を提供できる。
【００３９】
また、燃料排気や空気排気の温度が低いため、排気を流す管に安価な材料の選択ができる効果のある燃料電池を提供できる。
【００４０】
また、１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水は電気的に絶縁されているため、電気的ノイズがシステムの他の機器の障害となる事を防止できる燃料電池を提供できる。
【００４１】
また、加湿器内の結露の発生が起きないため、燃料電池内に水滴が入る事を防止でき安定した動作の行える燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の燃料電池の平面図
【図２】本発明の実施例１のセル積層部の平面図
【図３】本発明の実施例１のセルの平面図
【図４】本発明の実施例１のアノードガスセパレータの平面図
【図５】本発明の実施例１のカソードガスセパレータの平面図
【図６】本発明の実施例１のセル冷却板の平面図
【図７】本発明の実施例１の絶縁板Ａの平面図
【図８】本発明の実施例１の絶縁板Ｂの平面図
【図９】本発明の実施例１の集電板の平面図
【図１０】本発明の実施例１の積層加湿部の平面図
【図１１】本発明の実施例１の蒸気透過膜の平面図
【図１２】本発明の実施例１の空気供給セパレータの平面図
【図１３】本発明の実施例１の空気排気セパレータの平面図
【図１４】本発明の実施例１の加湿部端板Ａの平面図
【図１５】本発明の実施例１の加湿部端板Ｂの平面図
【図１６】本発明の実施例１の積層水熱交部の平面図
【図１７】本発明の実施例１の水熱交換プレートの平面図
【図１８】本発明の実施例１の１次冷却水セパレータの平面図
【図１９】本発明の実施例１の２次冷却水セパレータの平面図
【図２０】本発明の実施例１の水熱交部端板Ａの平面図
【図２１】本発明の実施例１の水熱交部端板Ｂの平面図
【図２２】本発明の実施例１の積層排気熱交部の平面図
【図２３】本発明の実施例１の空気熱交換プレートの平面図
【図２４】本発明の実施例１の空気排気セパレータの平面図
【図２５】本発明の実施例１の空気排気冷却水セパレータの平面図
【図２６】本発明の実施例１の空気熱交部端板Ａの平面図
【図２７】本発明の実施例１の空気熱交部端板Ｂの平面図
【図２８】本発明の実施例１の積層排燃料熱交換部の平面図
【図２９】本発明の実施例１の燃料熱交換プレートの平面図
【図３０】本発明の実施例１の燃料排気セパレータの平面図
【図３１】本発明の実施例１の燃料排気冷却水セパレータの平面図
【図３２】本発明の実施例１の燃料熱交部端板Ａの平面図
【図３３】本発明の実施例１の燃料熱交部端板Ｂの平面図
【図３４】本発明の実施例１の燃料電池の空気と２次冷却水の流れの図
【図３５】本発明の実施例１の燃料電池の燃料と２次冷却水の流れの図
【図３６】本発明の実施例１の燃料電池の１次冷却水と２次冷却水の流れの図
【図３７】本発明の実施例１のシステム図
【図３８】従来のセルの図
【図３９】従来の冷却板の図
【図４０】従来の燃料電池の平面図
【図４１】従来のシステム図
【符号の説明】
１ 燃料電池
２ セル積層部
３ 積層加湿部
４ 積層水熱交部
５ 積層排気熱交部
６ 積層排燃料熱交部
７ セル
９ アノードガス流路
１２ アノードガスセパレータ
１３ カソードガス流路
１６ カソードガスセパレータ
３２ 水熱交換プレート
３３ １次冷却水流路
３５ １次冷却水セパレータ
３６ ２次冷却水流路
３９ ２次冷却水セパレータ
４２ 空気熱交換プレート
４３ 空気排気流路
４５ 空気排気セパレータ
４６ 空気排気冷却水流路
４８ 空気排気冷却水セパレータ
５１ 燃料熱交換プレート
５２ 燃料排気流路
５４ 燃料排気セパレータ
５５ 燃料排気冷却水流路
５７ 燃料排気冷却水セパレータ
６０ 内蔵ポンプ
１０１ 電解質部
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池装置に関し、詳しくは単セルを複数積層したスタック構造を備えた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料電池は、特開平２−８６０７１号公報または特開平９−３５７３７号公報に記載されたものが知られている。以下、その燃料電池について図３８、図３９および図４０を参照しながら説明する。なお、説明を解りやすくするため、燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池、燃料が水素を含有するガス、酸化剤が空気の場合について説明する。図に示すように、電解質部１０１は固体高分子電解質膜１０２を導電性があり触媒が塗られた拡散層１０３で挟み、拡散層１０３の周辺をシール材１０４で囲んで構成する。そして、電解質部１０１の一方には深さ１ｍｍ程の溝状のアノード流路１０５がアノード供給ヘッダー１０６からアノード排出ヘッダー１０７に形成された導電性のアノードセパレータ１０８が配され、他方には深さ１ｍｍ程の溝状のカソード流路１０９がカソード供給ヘッダー１１０からカソード排出ヘッダー１１１に形成された導電性のカソードセパレータ１１２を配してセル１１３を構成する。また、セルとセルの間には反応熱の冷却を行う冷却水流路１１４が冷却水入口ヘッダー１１５から冷却水排出ヘッダー１１６に形成された冷却板１１７を配して積層し、２枚の集電板１１８で両端を挟み燃料電池Ａ１１９を形成する。
【０００３】
次に、燃料電池Ａ１１９の動作について説明する。水素はアノード供給ヘッダー１０６から各セル１１３にあるアノード流路１０５を通ってアノード排出ヘッダー１０７から外へ排出される。また、空気はカソード供給ヘッダー１１０からセル１１３のカソード流路１０９を通って、カソード排出ヘッダー１１１から外へ排出される。この時、電解質部１０１のアノード流路１０５を流れる水素はイオンとなって固体高分子電解質膜１０２を通過してカソード流路１０９側に達し、このカソード流路１０９を流れる空気中の酸素と反応して水蒸気となる。そしてこのときアノードセパレータ１０８とカソードセパレータ１１２間に起電力が生じ、直流電圧が２つの集電板１１８の間から取り出される。また、反応時に発生する熱は冷却板１１７内を流れる冷却水によって吸熱される。
【０００４】
また、熱を利用する湯を取出すために、従来、特開平５−１４４４５２に示されるようなシステムが必要となるので、そのシステムを図４１を用いて説明する。空気がブロワー１２０から加湿器１２１を通り燃料電池Ａ１１９に入り、反応後に再び燃料電池Ａ１１９から加湿器１２１を通るように構成されており、加湿器１２１内では燃料電池Ａ１１９に送られる空気と反応後の空気の間で水蒸気だけが透過する膜１２２が配されているため、反応後の空気内の水蒸気が移動する事によって加湿された空気が燃料電池Ａ１１９に送られる。一方、都市ガスなどから水素を生成する水素生成器１２３から水素を含有したガスが燃料電池Ａ１１９に送られる。燃料電池Ａ１１９内では送られてきたガス内の水素と空気中の酸素が反応し直流電流と熱が発生する。発生した直流電流は、インバータ１２４で交流電流に変換され電力負荷１２５に供給される。また、発電反応によって発生した熱は１次冷却ポンプ１２６から燃料電池Ａ１１９内を通り反応熱を吸収し冷却回路熱交換器１２７を通って１次冷却ポンプ１２６に戻るよう構成された１次冷却回路１２８によって回収される。給湯に用いられる水は市水であるが、燃料電池Ａ１１９内を流れる冷却水は電気伝導性が低く凍結温度の低い物が望ましいため、冷却回路熱交換器１２７を介して２次冷却回路１２９によって市水を加熱する。２次冷却回路１２９は２次冷却ポンプ１３０から燃料排気熱交換器１３１に入り燃料排気の熱を吸収し、燃料排気熱交換器１３１から空気排気熱交換器１３２に入り空気排気の熱を吸収し、空気排気熱交換器１３２から冷却回路熱交換器１２７に入り熱を吸収して熱負荷１３３に送られるように２次冷却回路１２９が構成されている。この様に２次冷却回路１２９を構成する事により燃料電池Ａ１１９の発生する熱を温水として供給できるシステムが構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の燃料電池では、システムの製作時に燃料電池の冷却回路の熱や排気の熱を温水として利用するための熱交換器などが必要となるため、システムの回路が複雑になり製造コストが増す。また、システムを構成するためには燃料電池と熱交換器を結ぶ配管長が伸び、それに伴い断熱を施す必要があるが完全な断熱は難しいため熱効率が悪くなる。さらに、配管長が伸びる事により冷却水を循環させるポンプの動力が増してシステムの発電効率が悪くなる。さらに、空気排気や燃料排気の蒸気が配管内で結露する事により配管内を流れる空気排気や燃料排気の流れを妨げるてシステムの安定性が低くなり、ブロワーの空気を送り出す静圧が上りブロワーの動力が増して発電効率が悪くなるという課題があり、簡単な構成により効率の良いシステムが製作できる燃料電池が要求されている。
【０００６】
また、燃料電池から排出される空気排気や燃料排気が高温であるため空気排気や燃料排気を送る配管の素材が熱に強い素材に限定されるという課題があり、低温度な排気の燃料電池が要求されている。
【０００７】
また、１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水が電気的に絶縁されていないとインバーター等の電気的ノイズがシステムの運転を妨げるために１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水は電気的に絶縁された燃料電池が要求されている。
【０００８】
また、燃料電池内の加湿部を備えた構造では、加湿部内で加湿された空気が加湿部の側面に発電部を持たない側の温度が低い為に結露を起し、水滴を含んだ空気が発電部に送られ発電が不安定になるという課題があり、加湿部の温度の均一化が行え加湿された空気の結露が起きない燃料電池が要求されている。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡単な構成で高効率な安定したシステムを製作できる燃料電池を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池は上記目的を達成するために、電解質膜の両面に触媒層を持つ膜電極の両側に燃料流路と酸化剤流路を配して成るセルを積層して構成する発電部を有する燃料電池であって、
前記発電部に供給する酸化剤を加湿する加湿部と、
前記発電部を冷却する１次冷却水路の冷却水と、２次冷却水路の冷却水の熱交換を行う冷却水熱交換部と、
前記発電部の空気排気の熱を２次冷却水路の冷却水により熱回収を行うための排空気熱交換部と、
前記発電部の燃料排気の熱を２次冷却水路の冷却水により熱回収を行うための排燃料熱交換部とを有し、
前記発電部、前記加湿部、前記冷却水熱交部と、前記排空気熱交部と、前記排燃料熱交部がこの順に配置され、一対の端板で挟み構成されており、
２次冷却ポンプにより前記２次冷却水路に送り込まれる冷却水は、前記冷却水熱交部、前記排空気熱交部、排燃料熱交部の順に熱交換を行う構成としたものである。
【００１１】
本発明によれば、燃料電池の他に熱交換器を必要としないため、温水利用に要する配管を必要とせず、燃料電池と熱交換器間の熱をロスすることの無いシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できる燃料電池が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、電解質膜の両面に触媒層を持つ膜電極の両側に燃料流路と酸化剤流路を配して成るセルを積層して構成する発電部をもつ燃料電池において、前記燃料電池内に前記発電部を冷却する１次冷却回路の冷却水と熱利用を行う２次冷却回路の冷却水の熱交換を行うための冷却水熱交換器を備えたものであり、温水利用に要する配管を必要とせず、燃料電池と熱交換器間の熱をロスすることの無いシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できるという作用を有する。また、燃料電池内に発電部の空気排気の熱を２次冷却回路の冷却水により熱回収を行うための排空気熱交換器を備えたものであり、温水利用に要する配管を必要とせず、燃料電池と排空気熱交換器間の熱をロスすることの無いシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できるという作用を有する。また、燃料電池内に発電部の燃料排気の熱を２次冷却回路の冷却水により熱回収を行うための排燃料熱交換器を備えたものであり、温水利用に要する配管を必要とせず、燃料電池と排燃料排気熱交換器間の熱をロスすることの無いシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できるという作用を有する。また、燃料電池内の冷却水熱交換器または空気排気熱交換器または燃料排気熱交換器を積層型の熱交換器で構成したものであり、積層されたセルの発電部との一体化と、空気・燃料・冷却水のヘッダーの構成が容易となり燃料電池と冷却水熱交換器または空気排気熱交換器または燃料排気熱交換器間の熱をロスが無く小型化できる燃料電池を製作できるという作用を有する。また、燃料電池内の冷却水熱交換器または空気排気熱交換器または燃料排気熱交換器を構成する積層型の熱交換器内の流体の流路を構成するリブの配置を揃えた構成を備えたものであり、加わる力を耐圧性の高い部分とする事により積層する高い圧力に耐える作用を有する。また、燃料電池内を循環する１次冷却回路の水を循環させるためのポンプを前記燃料電池内に備え絶縁性の冷却水を封入したものであり、温水利用に要する配管を必要とせず、ポンプの動力を低減させることができ、燃料電池と熱交換器間の熱をロスすることが無く、１次冷却回路と２次冷却回路の冷却水が電気的に絶縁され２次冷却回路の冷却水を伝わるノイズ電圧を電気的に遮断するシステムを簡単な構成で高効率なシステムを製作できるという作用を有する。また、１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水の熱伝部が電気的に絶縁された素材により構成され、１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水が絶縁することのできる構成の冷却水熱交換部を備えたものであり、他の機器を循環する２次冷却回路の冷却水を伝わるノイズ電圧を電気的に遮断するために燃料電池の安定した動作をする作用を有する。また、加湿器が燃料電池と冷却水熱交換器の間に備えられ、発熱している発電部と熱を持った冷却水熱交換器の間に挟まれているため加湿器を保温することができ蒸気が結露する事を防ぐ作用を有する。
【００２７】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同一のものは同一番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
燃料電池１は図１に示すようにセル積層部２と、セル積層部２の横に順に積層加湿部３、積層水熱交部４と、積層排気熱交部５と、積層排燃料熱交部６を並べ端板Ａ１ａと端板Ｂ１ｂで挟み構成されている。
【００２９】
セル積層部２を図２〜図９を用いて説明する。セル積層部２を構成するセル７は電解質部１０１と、溝状のアノードガス流路９がアノードガス供給ヘッダー１０からアノードガス排出ヘッダー１１に形成された導電性のアノードガスセパレータ１２と、溝状のカソードガス流路１３がカソードガス供給ヘッダー１４からカソードガス排出ヘッダー１５に形成された導電性のカソードガスセパレータ１６からなり、電解質部１０１をアノードガスセパレータ１２とカソードガスセパレータ１６で挟むように構成される。そして、セルとセルの間には反応熱の冷却を行う冷却板流路１７が冷却板入口ヘッダー１８から冷却板排出ヘッダー１９に形成されたセル冷却板８を配して積層し、２枚の電池集電板２０で両端を挟み、更に絶縁板ａ２１と絶縁板ｂ２２で挟みセル積層部２を形成する。また、空気供給ヘッダー２５と１次冷却水排出ヘッダー３４がセル積層部２を貫通するように設けてある。
【００３０】
次に、積層加湿部３を図１０〜図１５を用いて説明する。積層加湿部３は水蒸気を透過する蒸気透過膜２３と、給気流路２４が空気供給ヘッダー２５からカソードガス供給ヘッダー１４に形成された空気供給セパレータ２６と、排気流路２７がカソードガス排出ヘッダー１５から排気排出ヘッダー２８に形成された空気排気セパレータ２９からなり、蒸気透過膜２３を空気供給セパレータ２６と空気排気セパレータ２９で挟むように積層する。そして、両端を加湿部端板ａ３０と加湿部端板ｂ３１で挟み積層加湿部３を形成する。また、アノードガス排出ヘッダー１１と冷却板排出ヘッダー１９と１次冷却水排出ヘッダー３４が積層加湿部３を貫通するように設けてある。
【００３１】
次に、積層水熱交部４を図１６〜図２１を用いて説明する。積層水熱交部４は熱交換行う水熱交換プレート３２と、１次冷却水流路３３が冷却板排出ヘッダー１９から１次冷却水排出ヘッダー３４に形成された１次冷却水セパレータ３５と、２次冷却水流路３６が２次冷却水供給ヘッダー３７から２次冷却水排出ヘッダー３８に形成された２次冷却水セパレータ３９からなり、水熱交換プレート３２を１次冷却水セパレータ３５と２次冷却水流路３６で挟むように積層する。そして、両端を水熱交部端板ａ４０と水熱交部端板ｂ４１で挟んで積層水熱交部４を形成する。また、アノードガス排出ヘッダー１１とカソードガス排出ヘッダー１５と排気排出ヘッダー２８が積層水熱交部４を貫通するように設けてある。また、用いられる水熱交換プレート３２、１次冷却水セパレータ３５、２次冷却水セパレータ３９はポリプロピレンなどの樹脂材料によって作られることにより、積層水熱交部４において１次冷却水セパレータ３５内を流れる冷却水と２次冷却水セパレータ３９内を流れる冷却水は電気的に絶縁されている。
【００３２】
次に積層排気熱交部５を図２２〜図２７を用いて説明する。積層排気熱交部５は熱交換行う空気熱交換プレート４２と、空気排気流路４３が排気排出ヘッダー２８から空気排気排出ヘッダー４４に形成された空気排気セパレータ４５と、空気排気冷却水流路４６が２次冷却水排出ヘッダー３８から空気冷却水排出ヘッダー４７に形成された空気排気冷却水セパレータ４８からなり、空気熱交換プレート４２を空気排気セパレータ４５と空気排気冷却水セパレータ４８で挟むように積層する。そして、両端を空気熱交部端板ａ４９と空気熱交部端板ｂ５０で挟んで積層排気熱交部５を形成する。また、アノードガス排出ヘッダー１１と２次冷却水供給ヘッダー３７が積層排気熱交部５を貫通するように設けてある。
【００３３】
次に積層排燃料熱交部６を図２８〜図３２を用いて説明する。積層排燃料熱交部６は熱交換行う燃料熱交換プレート５１と、燃料排気流路５２がアノードガス排出ヘッダー１１から燃料排気排出ヘッダー５３に形成された燃料排気セパレータ５４と、燃料排気冷却水流路５５が空気冷却水排出ヘッダー４７から燃料冷却水排出ヘッダー５６に形成された燃料排気冷却水セパレータ５７からなり、燃料熱交換プレート５１を燃料排気セパレータ５４と燃料排気冷却水セパレータ５７で挟むように積層する。そして、両端を燃料熱交部端板ａ５８と燃料熱交部端板ｂ５９で挟んで積層排燃料熱交部６を形成する。また、２次冷却水供給ヘッダー３７が積層排燃料熱交部６を貫通するように設けてある。
【００３４】
そして、セル積層部２、積層加湿部３、積層水熱交部４、積層排気熱交部５と積層排燃料熱交部６のそれぞれアノードガスセパレータ１２、カソードガスセパレータ１６、セル冷却板８、空気供給セパレータ２６、空気排気セパレータ２９、１次冷却水セパレータ３５、２次冷却水セパレータ３９、空気排気セパレータ４５、空気排気冷却水セパレータ４８、燃料排気セパレータ５４、燃料排気冷却水セパレータ５７内の流路を形成するリブ位置はセル積層部２、積層加湿部３、積層水熱交部４、積層排気熱交部５と積層排燃料熱交部６を重ね合わせたときに同じ位置になるよう形成されている。また、内蔵ポンプ６０は冷却板入口ヘッダー１８に接続され、冷却水が１次冷却ポンプから冷却板入口ヘッダー１８に流れ、冷却板入口ヘッダー１８から冷却板流路１７を通り冷却板排出ヘッダー１９に入り、冷却板排出ヘッダー１９から１次冷却水流路３３内を通過して１次冷却水排出ヘッダー３４から内蔵ポンプ６０に戻るように配してある。
【００３５】
次に燃料電池１を用いてシステムの構成例を図３４〜３７に示し、その動作について説明する。空気を送り込むブロワー１２０が空気供給ヘッダー２５と接続されておりブロワー１２０により空気が積層加湿部３内に送り込まれる。送り込まれた空気は給気流路２４を通りカソードガス供給ヘッダー１４に入るが、発電反応を終えた空気には蒸気が含まれているため、反応を終えた空気が排気流路２７を通る際に蒸気透過膜２３を介して給気流路２４を通る空気を加湿する。加湿された空気はカソードガス供給ヘッダー１４を通りセル積層部２内のカソードガス流路１３を通過する。一方、水素生成器１２３がアノードガス供給ヘッダー１０と接続されており、水素を含んだ燃料ガスがセル積層部２内のアノードガス流路９を通過する。この時、セル積層部２の各セル７内では発電反応が起き、電力と熱と水または水蒸気が発生する。電力は２枚の電池集電板２０からインバータに流れ、インバータから負荷に送られる。また、発生する熱はセル積層部２内のセル冷却板８を流れる冷却水に移動し、積層水熱交部４内の１次冷却水流路３３を流れる際に２次冷却水流路３６を流れる冷却水に熱が移動する。そして、発電反応を終えた空気は積層加湿部３内で新たにセル７内に送り込まれる空気を蒸気透過膜２３を介して加湿し、排気排出ヘッダー２８を通り積層排気熱交部５内の空気排気流路４３を通り空気排気排出ヘッダー４４に入る。空気が空気排気流路４３を通過する際には空気排気冷却水流路４６を通過する冷却水により空気の熱を吸収されて空気排気排出ヘッダー４４から排出される。一方、反応を終えた燃料ガスはアノードガス排出ヘッダー１１から積層排燃料熱交部６内の燃料排気流路５２を通り燃料排気排出ヘッダー５３に入る。燃料ガスが燃料排気流路５２を通過する際には燃料排気冷却水流路５５を通過する冷却水により燃料の熱を吸収されて燃料排気排出ヘッダー５３から排出される。また、２次冷却ポンプ１３０は燃料冷却水排出ヘッダー５６と接続され、２次冷却ポンプ１３０から送り込まれる冷却水は燃料冷却水排出ヘッダー５６から燃料排気冷却水流路５５を通る際に燃料排気流路５２内を流れる燃料ガスから熱を吸収し、空気冷却水排出ヘッダー４７を通り空気排気冷却水流路４６を通る際に空気排気流路４３内を流れる空気から熱を吸収し、２次冷却水排出ヘッダー３８を通り２次冷却水流路３６を通る際に１次冷却水流路３３内を流れる冷却水から熱を吸収し２次冷却水供給ヘッダー３７を通り熱負荷に昇温した冷却水が供給される。このように、燃料電池１の発電反応によって発生した熱は積層水熱交部４と、積層排気熱交部５と、積層排燃料熱交部６において熱回収され燃料冷却水排出ヘッダー５６から温水として出力されるため、簡単な構成でシステムが構築でき、燃料電池１の発電反応で発生した熱は高い熱回収効率で空気および燃料の排気を含めて直接に温水として供給することが可能である。
【００３６】
なお、積層水熱交部４を樹脂であるポリプロピレンを用いて製作する事により１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水を電気的に絶縁したが、１次冷却回路の冷却水を絶縁体である例えばパーフルオロカーボン液を用いる事により同じ効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば高い熱効率で燃料電池から直接に湯を取出すことができるという効果のある燃料電池を提供できる。
【００３８】
また、システム内の配管や回路が単純化し配管長が最小限になりブロワーや冷却水ポンプの動力の低減と放熱による熱損失を抑えるという効果のある燃料電池を提供できる。
【００３９】
また、燃料排気や空気排気の温度が低いため、排気を流す管に安価な材料の選択ができる効果のある燃料電池を提供できる。
【００４０】
また、１次冷却回路の冷却水と２次冷却回路の冷却水は電気的に絶縁されているため、電気的ノイズがシステムの他の機器の障害となる事を防止できる燃料電池を提供できる。
【００４１】
また、加湿器内の結露の発生が起きないため、燃料電池内に水滴が入る事を防止でき安定した動作の行える燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の燃料電池の平面図
【図２】本発明の実施例１のセル積層部の平面図
【図３】本発明の実施例１のセルの平面図
【図４】本発明の実施例１のアノードガスセパレータの平面図
【図５】本発明の実施例１のカソードガスセパレータの平面図
【図６】本発明の実施例１のセル冷却板の平面図
【図７】本発明の実施例１の絶縁板Ａの平面図
【図８】本発明の実施例１の絶縁板Ｂの平面図
【図９】本発明の実施例１の集電板の平面図
【図１０】本発明の実施例１の積層加湿部の平面図
【図１１】本発明の実施例１の蒸気透過膜の平面図
【図１２】本発明の実施例１の空気供給セパレータの平面図
【図１３】本発明の実施例１の空気排気セパレータの平面図
【図１４】本発明の実施例１の加湿部端板Ａの平面図
【図１５】本発明の実施例１の加湿部端板Ｂの平面図
【図１６】本発明の実施例１の積層水熱交部の平面図
【図１７】本発明の実施例１の水熱交換プレートの平面図
【図１８】本発明の実施例１の１次冷却水セパレータの平面図
【図１９】本発明の実施例１の２次冷却水セパレータの平面図
【図２０】本発明の実施例１の水熱交部端板Ａの平面図
【図２１】本発明の実施例１の水熱交部端板Ｂの平面図
【図２２】本発明の実施例１の積層排気熱交部の平面図
【図２３】本発明の実施例１の空気熱交換プレートの平面図
【図２４】本発明の実施例１の空気排気セパレータの平面図
【図２５】本発明の実施例１の空気排気冷却水セパレータの平面図
【図２６】本発明の実施例１の空気熱交部端板Ａの平面図
【図２７】本発明の実施例１の空気熱交部端板Ｂの平面図
【図２８】本発明の実施例１の積層排燃料熱交換部の平面図
【図２９】本発明の実施例１の燃料熱交換プレートの平面図
【図３０】本発明の実施例１の燃料排気セパレータの平面図
【図３１】本発明の実施例１の燃料排気冷却水セパレータの平面図
【図３２】本発明の実施例１の燃料熱交部端板Ａの平面図
【図３３】本発明の実施例１の燃料熱交部端板Ｂの平面図
【図３４】本発明の実施例１の燃料電池の空気と２次冷却水の流れの図
【図３５】本発明の実施例１の燃料電池の燃料と２次冷却水の流れの図
【図３６】本発明の実施例１の燃料電池の１次冷却水と２次冷却水の流れの図
【図３７】本発明の実施例１のシステム図
【図３８】従来のセルの図
【図３９】従来の冷却板の図
【図４０】従来の燃料電池の平面図
【図４１】従来のシステム図
【符号の説明】
１ 燃料電池
２ セル積層部
３ 積層加湿部
４ 積層水熱交部
５ 積層排気熱交部
６ 積層排燃料熱交部
７ セル
９ アノードガス流路
１２ アノードガスセパレータ
１３ カソードガス流路
１６ カソードガスセパレータ
３２ 水熱交換プレート
３３ １次冷却水流路
３５ １次冷却水セパレータ
３６ ２次冷却水流路
３９ ２次冷却水セパレータ
４２ 空気熱交換プレート
４３ 空気排気流路
４５ 空気排気セパレータ
４６ 空気排気冷却水流路
４８ 空気排気冷却水セパレータ
５１ 燃料熱交換プレート
５２ 燃料排気流路
５４ 燃料排気セパレータ
５５ 燃料排気冷却水流路
５７ 燃料排気冷却水セパレータ
６０ 内蔵ポンプ
１０１ 電解質部
Claims (7)
- 電解質膜の両面に触媒層を持つ膜電極の両側に燃料流路と酸化剤流路を配して成るセルを積層して構成する発電部を有する燃料電池であって、
前記発電部に供給する酸化剤を加湿する加湿部と、
前記発電部を冷却する１次冷却水路の冷却水と、２次冷却水路の冷却水の熱交換を行う冷却水熱交換部と、
前記発電部の空気排気の熱を２次冷却水路の冷却水により熱回収を行うための排空気熱交換部と、
前記発電部の燃料排気の熱を２次冷却水路の冷却水により熱回収を行うための排燃料熱交換部とを有し、
前記発電部、前記加湿部、前記冷却水熱交部と、前記排空気熱交部と、前記排燃料熱交部がこの順に配置され、一対の端板で挟み構成されており、
２次冷却ポンプにより前記２次冷却水路に送り込まれる冷却水は、前記冷却水熱交部、前記排空気熱交部、排燃料熱交部の順に熱交換を行うことを特徴とする燃料電池。 - 冷却水熱交換部を平板状の冷却水熱交換板を積層する事により構成している事を特徴とする前記請求項１記載の燃料電池。
- 排空気熱交換部を平板状の排空気熱交換板を積層する事により構成している事を特徴とする前記請求項１記載の燃料電池。
- 排燃料熱交換部を平板状の排燃料熱交換板を積層する事により構成している事を特徴とする前記請求項１記載の燃料電池。
- 冷却水熱交換部内の流路構成するリブの配置を発電部内の流路構成するリブの配置と揃える事を特徴とする前記請求項２記載の燃料電池。
- 排空気熱交換部内の流路構成するリブの配置を発電部内の流路構成するリブの配置と揃える事を特徴とする前記請求項３記載の燃料電池。
- 排燃料熱交換部内の流路構成するリブの配置を発電部内の流路構成するリブの配置と揃える事を特徴とする前記請求項４記載の燃料電池。
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