JP4264993B2 - Regenerative fuel cell equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、昼間は太陽エネルギーを利用して水を水素と酸素に電解して蓄え、夜間にはこれら水素と酸素を燃料電池に供給して電力を得る再生型燃料電池設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
再生型燃料電池設備は、水素と酸素が電気化学的に反応して直接電気を発生する原理を応用したものである。この燃料電池設備は、発電効率が高く、消費地に設置できるので送電損失がなく、限られたエネルギー資源の有効利用が図られると共に、大気汚染物質の排出が極めて少ないクリーンな発電設備である。
このため、地球上のみならず月面における発電設備としての利用も検討されており、実用化に向けて図4に示すような地上試験用の設備が提案されている。
【0003】
図4に示すように、再生型燃料電池設備は、昼間に太陽エネルギーを利用して、水Wを水素Hと酸素Oに電解する水電解装置1と、得られた水素Hと酸素Oをそれぞれ蓄える酸素貯蓄部4および水素貯蓄部5と、夜間にこれら水素Hと酸素Oを燃料として発電する燃料電池装置2とからなっている。
【0004】
水電解装置1は、太陽エネルギーを受けて電力を発生する太陽電池6と、該太陽電池6からの電力を受けて水Wを電解する電解槽7と、該電解槽7に供給する水Wを蓄える水タンク8と、該水タンク8の水Wを電解槽7に送る水ポンプ9と、該水ポンプ9を経た水Wに含まれるイオンの除去を行うイオン除去装置10と、該イオン除去装置10を経た水Wを所用温度まで加熱する純水加熱器11とからなっている。
【0005】
酸素貯蓄部4は、水電解装置1で得られた酸素Oを冷却し、これに含まれる水蒸気を冷却して凝縮水W’に戻す冷却器12と、該冷却器12によって分けられた凝縮水W’と酸素Oとを一時的に保管する気液分離器13と、該気液分離器13内の酸素Oを蓄える酸素タンク14と、気液分離器13内の凝縮水W’を水タンク8に戻す水ポンプ15Aとを具備している。
水素貯蓄部5は、水電解装置1で得られた水素Hを冷却し、これに含まれる水蒸気を冷却して凝縮水W’に戻す冷却器16と、該冷却器16によって分けられた凝縮水W’と水素Hとを一時的に保管する気液分離器17と、該気液分離器17内の水素Hを蓄える水素タンク18と、気液分離器17内の凝縮水W’を水タンク8に戻す水ポンプ15Bとを具備している。符号RとHは、それぞれ熱交換用のラジエータと高温機器を示している。
なお、水ポンプ15A、15B等の運転に要される電力は、太陽電池6からの電力で賄われている。
【0006】
前記燃料電池装置2には、酸素タンク14および水素タンク18のそれぞれに蓄えられた酸素Oと水素Hを電気化学的に反応させて電力を発生させる燃料電池16が備えられており、酸素タンク14および水素タンク18から燃料電池16に至る経路には、供給される酸素Oと水素Hを調整する、加湿器19、20、気液分離器21、冷却器22、23、ブロワ24、25が設けられている。符号26は、燃料電池16で発電された電力の供給を受ける電力機器であり、また、符号Rは熱交換用のラジエータである。
【0007】
上記の再生型燃料電池設備による発電は、以下のように行われる。
昼間において、電解槽7は、太陽電池6からの電力の供給を受け、この電力をもとに水Wを酸素Oと水素Hに電解する。この水Wは電解されることで消費されるが、消費された分、水タンク8からの供給を受ける。
すなわち、水ポンプ9を起動して水タンク8内に蓄えられている水Wを電解槽7に向かって送水し、イオン除去装置10でイオンを除去し、純水加熱器11で所用温度まで加熱した後、電解槽7へと供給される。
【0008】
電解された酸素Oは、冷却器12において冷却され、酸素Oに含まれている水蒸気は凝縮水W’となって酸素Oより分離される。そしてこれら酸素Oと凝縮水W’は、一時的に気液分離器13に蓄えられる。酸素Oは酸素タンク14に蓄えられ、また、凝縮水W’は水ポンプ15Aによって水タンク8へと戻される。
電解された水素Hは、冷却器16において冷却され、水素Hに含まれている水蒸気は凝縮水W’となって水素Hより分離される。そしてこれら水素Hと凝縮水W’は、一時的に気液分離器17に蓄えられる。水素Hは水素タンク18に蓄えられ、また、凝縮水W’は水ポンプ15Bによって水タンク8へと戻される。
以上の行程により、昼間に酸素Oと水素Hがそれぞれ酸素タンク14、水素タンク18に蓄えられる。
【0009】
夜間においては、昼間に蓄えられた酸素Oと水素Hが酸素タンク14、水素タンク18から燃料電池16へと供給される。すると、燃料電池16において、水素Hと酸素Oが電気化学的に反応して電力を発生する。このようにして発電された電力は、電力機器26へと供給される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の再生型燃料電池設備は、下記のような問題を有していた。
すなわち、構成機器が多いので設備全体の重量が大きくなり、地球から月などの天体にこの設備を送る際に、その重量が問題となる。
また、同じく、構成機器が多い関係上、故障しやすくなるので信頼性が低い上に、宇宙では保守点検が困難であるという問題も有している。
また、昼間の電解行程において、水ポンプ15A、15B等を運転するための電力も太陽電池6が賄う必要があるので、太陽電池6に要求される発電量が高くなる問題も有している。
【0011】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、以下の目的を達成しようとするものである。
すなわち、簡素で軽量化が可能な再生型燃料電池設備の提供を目的とする。
また、本発明の別の目的は、高い自立性と信頼性を有する設備とすることも目的とする。
また、太陽電池に要求される発電量を抑えることも目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の再生型燃料電池設備は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、再生型燃料電池設備は、水を水素と酸素に電解して酸素貯蓄部および水素貯蓄部に蓄え、これらを燃料として発電する再生型燃料電池設備であって、密閉された容器内の空間を前記酸素貯蓄部に通じる酸素側空間と前記水素貯蓄部に通じる水素側空間とに縦割り状態に区画するイオン透過性の隔壁が形成され、該隔壁のうち、水を蓄える空間下部には水を水素と酸素に電解する複数の電解用単セルからなる電解セルが設けられ、酸素および水素蓄える空間上部には酸素と水素を燃料として発電する複数の発電用単セルからなる発電セル(41)が設けられ、前記電解用単セルおよび発電用単セルは、酸素側空間側に面する陽極および水素側空間側に面する陰極がそれぞれ前記隔壁に平面状に配置され、発電セル(41)を停止させた状態で電解セル(39)に電力を供給して容器(31)の酸素側空間(S’)および水素側空間(S”)内に蓄えられている水(W)をイオン透過性の隔壁(36)を介して酸素(O)と水素(H)に電解し、電解セル(39)を停止させた状態で酸素側空間(S’)および水素側空間(S”)内の酸素(O)および水素(H)を発電セル(41)に供給してイオン透過性の隔壁(36)を介して電気化学的に反応させて電力を発生させることを特徴とする。
上記再生型燃料電池設備によれば、容器内の水は電解用単セルによって酸素と水素に電解され、それぞれ酸素貯蓄部と水素貯蓄部に蓄えられる。このとき、容器内の水は消費されてその水位が下降する。また、蓄えられた酸素と水素が容器内に戻されると、発電用単セルはこれらを燃料にして発電を行う。発電に使用された酸素と水素は水に戻り、重力によって再び電解用単セルの位置する空間下部へと戻される。その結果、電解用単セルが位置する空間下部の水位は上昇する。
【0013】
上記再生型燃料電池設備によれば、電解用単セルと発電用単セルは、小さい容積を形成するように配置される。また、電解時において、電解用単セルの陽極が在する酸素側空間内には酸素が発生し、陰極が在する水素側空間内には水素が発生するが、隔壁によってこれら酸素と水素は隔たれ、混合しない。また、発電時においても、酸素貯蓄部から発電用単体セルの陽極に供給される酸素と、水素貯蓄部から陰極に供給される水素とは、隔壁によって隔たれ、混合しない。
【0014】
この再生型燃料電池設備において、前記各電解用単セルは、相互に並列に接続され、前記各発電用単セルは、相互に直列に接続されている。
上記再生型燃料電池設備によれば、電解時において、各電解用単セルは、並列に接続されているので高い電力を得る。また、発電時において、各発電用単セルは、直列に接続されているので高い出力を発生させる。
【0015】
この再生型燃料電池設備において、前記酸素貯蓄部および前記水素貯蓄部には、電解された酸素と水素に混入した水素または酸素を水に戻す触媒反応器と、得られた酸素と水素を冷却しつつ発生した凝縮水を前記空間内に戻す水蒸気凝縮器とがそれぞれ設けられている。
上記再生型燃料電池設備によれば、電解された酸素と水素に混入した水素または酸素は、触媒反応器で水に戻されて取り除かれ、また、含有される水蒸気は、水蒸気凝縮器で冷却されて凝縮水となり、取り除かれる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる再生型燃料電池設備の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図1に示すように、本発明の再生型燃料電池設備には、水Wを蓄える空間Sを有する容器31と、空間S下部に設けられて水Wを水素Hと酸素Oに電解する電解セル39と、該電解セル39に電力を供給する太陽電池37と、得られた酸素Oと水素Hをそれぞれ蓄える酸素貯蓄部33および水素貯蓄部34と、空間S上部に設けられて酸素貯蓄部33および水素貯蓄部34からの酸素Oおよび水素Hを燃料として発電する発電セル41とが具備されている。
【0017】
図1に示すように、容器31内の空間Sには、該空間Sを、酸素貯蓄部33に通じる酸素側空間S’と水素貯蓄部34に通じる水素側空間S”とに縦割り状態に区画するイオン透過性の隔壁36が形成されている。この隔壁36下部には電解セル39が装着されている。図2に示すように、該電解セル39は、陽極Aと陰極Cを有する複数の電解用単セル38が平面状に配置されたものである。各電解用単セル38の陽極Aおよび陰極Cは、それぞれ酸素側空間S’および水素側空間S”に面するように配置されている。そして、各電解用単セル38は、相互に並列に接続されており、この状態で太陽電池37に接続されることで電解装置32を構成している。
【0018】
隔壁36上部には発電セル41が装着されている。図3に示すように、該発電セル41は、陽極Aと陰極Cを有する複数の発電用単セル40が平面状に配置されたものである。各発電用単セル40の陽極Aおよび陰極Cは、それぞれ酸素側空間S’および水素側空間S”に面するように配置されている。
そして、各発電用単セル40は、相互に直列に接続されて発電装置35を構成し、この状態で、電力の供給を受ける電力機器50に接続されている。
【0019】
図1に示すように、酸素貯蓄部33および水素貯蓄部34には、電解された酸素Oと水素Hに混入した水素Hまたは酸素Oを水Wに戻す触媒反応器44、45と、酸素Oと水素Hを冷却しつつ発生した凝縮水W’を空間S内に戻す水蒸気凝縮器42、43と、得られた酸素Oと水素Hを蓄える酸素タンク46および水素タンク47とが具備されている。
【0020】
上記の再生型燃料電池設備による発電は、以下のように行われる。
昼間において、発電装置35を停止させた状態で、太陽電池37は太陽エネルギーを受け、各電解用単セル38に電力を供給する。このとき、各電解用単セル38は相互に並列に接続されているので、高い電力を受ける。この電力をもとに各電解用単セル38は、容器31の酸素側空間S’および水素側空間S”内に蓄えられている水Wを酸素Oと水素Hに電解する。
電解された酸素Oと水素Hは、それぞれ酸素側空間S’と水素側空間S”から触媒反応器44、45へと向かう。
【0021】
酸素貯蓄部33の触媒反応器44において、酸素Oに水素Hがわずかに混入している場合には、この水素Hは対応する分量の酸素Oと反応して水Wに戻され、酸素側空間S’内へと流下する。同様に、水素貯蓄部34の触媒反応器45において、水素Hに酸素Oがわずかに混入している場合には、この酸素Oは対応する分量の水素Hと反応して水Wに戻され、水素側空間S”内へと流下する。
【0022】
触媒反応器44、45を経た酸素Oと水素Hは、それぞれ酸素タンク46と水素タンク47に向かうが、その途中で水蒸気凝縮器42、43によって冷却される。このとき、酸素Oと水素Hに含まれる、電解時の反応熱による水蒸気は凝縮水W’に戻され、酸素側空間S’および水素側空間S”内へと流下する。
そして、水蒸気凝縮器42、43を経た酸素Oおよび水素Hは、それぞれ酸素タンク46と水素タンク47に蓄えられる。
【0023】
夜間においては、水電解装置32と水蒸気凝縮器42、43を停止させた状態で、昼間に酸素タンク46および水素タンク47に蓄えられた酸素Oおよび水素Hを、これらの気体圧力を利用して酸素側空間S’および水素側空間S”内へと供給する。
すると、発電セル41に供給された酸素Oと水素Hは、各発電用単セル40において電気化学的に反応して電力を発生する。このようにして発電された電力は、電力機器50へと供給される。発電に使用された酸素Oと水素Hは再び水Wに戻り、電解セル39が位置する空間S下部に蓄えられる。
【0024】
以上のように、本発明の再生型燃料電池設備では、電解セル39および発電セル41が容器31内に収納され、かつ、発電セル39の下方に電解セル41を配置する構成としたので、発電セル39で生じた水Wは重力によって電解セル41へと戻されるので、水Wの移動のための機器が不要となる。
したがって、従来設備で必要とされていた水ポンプ15A、15B等の多数の機器が不要となり、構成機器を減らせるので、簡素で軽量な再生型燃料電池設備とすることができる。そして、同上の理由により、信頼性が高く、自立性の高い設備とすることも可能となる。そして、電解時に電力を必要とする機器を減らせるので、太陽電池37に要求される発電量を大幅に抑えることも可能となる。
また、容器31内の空間Sは、隔壁36によって酸素側空間S’と水素側空間S”とに区画されるので、これら空間S’、S”の間で発生した酸素Oと水素Hが行き来して混在することが阻止される。そして、電解用単セル38と発電用単セル40は、それぞれ平面状に配置されるので、占有容積を小さく保つことができる。
また、各電解用単セル38は、相互に並列に接続されているので高い電力を得ることができ、十分な電解を行うことができる。そして、各発電用単セル40は、相互に直列に接続されているので高い出力を電力機器50に与えることができる。
また、触媒反応器44、46および水蒸気凝縮器42、43を設けたことで、酸素Oおよび水素Hに含まれる水素Hおよび酸素Oと、さらには水蒸気も取り除けるので、純度の高い酸素Oと水素Hを得ることができる。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、従来設備で必要とされていた水ポンプ等の多数の機器が不要となり、構成機器を減らせるので、簡素で軽量な再生型燃料電池設備とすることができる。そして、同上の理由により、信頼性が高く、自立性の高い設備とすることも可能となる。そして、電解時に電力を必要とする機器を減らせるので、太陽電池に要求される発電量を大幅に抑えることも可能となる。
また、容器内空間は、隔壁によって酸素側空間と水素側空間とに区画されるので、これら空間の間で発生した酸素と水素が行き来して混在することが阻止できる。そして、電解用単セルと発電用単セルは、それぞれ平面状に配置されるので、占有容積を小さく保つことができる。
また、各電解用単セルは、相互に並列に接続されているので高い電力を得ることができ、十分な電解を行うことができる。そして、各発電用単セルは、相互に直列に接続されているので高い出力を電力機器に与えることができる。
また、触媒反応器および水蒸気凝縮器を設けたことで、酸素および水素に含まれる水素および酸素と、さらには水蒸気も取り除けるので、純度の高い酸素と水素を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す図であって、再生型燃料電池設備の構成図である。
【図2】 同再生型燃料電池設備の水電解装置の構成図である。
【図3】 同再生型燃料電池設備の発電装置の構成図である。
【図4】 従来の再生型燃料電池設備の構成図である。
【符号の説明】
31・・・容器
33・・・酸素貯蓄部
34・・・水素貯蓄部
36・・・隔壁
38・・・電解用単セル
39・・・電解セル
40・・・発電用単セル
41・・・発電セル
42、43・・・水蒸気凝縮器
44、45・・・触媒反応器
A・・・陽極
C・・・陰極
H・・・水素
O・・・酸素
S・・・空間
S’・・・酸素側空間
S”・・・水素側空間
W・・・水
W’・・・凝縮水[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a regenerative fuel cell facility that uses solar energy to electrolyze and store water into hydrogen and oxygen during the daytime, and supplies the hydrogen and oxygen to the fuel cell at night to obtain electric power.
[0002]
[Prior art]
Regenerative fuel cell equipment applies the principle that hydrogen and oxygen react electrochemically to generate electricity directly. This fuel cell facility is a clean power generation facility that has high power generation efficiency and can be installed in a consumption area, so there is no transmission loss, effective use of limited energy resources, and extremely low emission of air pollutants.
For this reason, utilization as a power generation facility not only on the earth but also on the moon has been studied, and a facility for ground test as shown in FIG. 4 has been proposed for practical use.
[0003]
As shown in FIG. 4, the regenerative fuel cell facility uses solar energy in the daytime to electrolyze water W into hydrogen H and oxygen O, and the obtained hydrogen H and oxygen O respectively. It comprises an oxygen storage unit 4 and a hydrogen storage unit 5 that store, and a
[0004]
The water electrolysis apparatus 1 includes a solar cell 6 that receives solar energy to generate electric power, an electrolytic cell 7 that receives electric power from the solar cell 6 and electrolyzes water W, and water W that is supplied to the electrolytic cell 7. A
[0005]
The oxygen storage unit 4 cools the oxygen O obtained by the water electrolysis apparatus 1, cools the water vapor contained therein and returns it to the condensed water W ′, and the condensed water divided by the cooler 12. A gas-
The hydrogen storage unit 5 cools the hydrogen H obtained by the water electrolysis apparatus 1, cools the water vapor contained therein, and returns it to the condensed water W ′, and the condensed water divided by the
In addition, the electric power required for operation | movement of
[0006]
The
[0007]
Power generation by the above-described regenerative fuel cell facility is performed as follows.
In the daytime, the electrolytic cell 7 receives supply of electric power from the solar cell 6 and electrolyzes water W into oxygen O and hydrogen H based on the electric power. The water W is consumed by being electrolyzed, but is supplied from the
That is, the
[0008]
The electrolyzed oxygen O is cooled in the cooler 12, and water vapor contained in the oxygen O becomes condensed water W ′ and is separated from the oxygen O. These oxygen O and condensed water W ′ are temporarily stored in the gas-
The electrolyzed hydrogen H is cooled in the
Through the above process, oxygen O and hydrogen H are stored in the
[0009]
At night, oxygen O and hydrogen H stored in the daytime are supplied from the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned regenerative fuel cell equipment has the following problems.
That is, since there are many components, the weight of the entire equipment increases, and the weight becomes a problem when the equipment is sent from the earth to a celestial body such as the moon.
Similarly, due to the large number of components, it is prone to failure, so it has low reliability and has a problem that it is difficult to perform maintenance and inspection in space.
Further, in the daytime electrolysis process, it is necessary for the solar cell 6 to supply power for operating the
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances and intends to achieve the following object.
That is, an object is to provide a regenerative fuel cell facility that is simple and can be reduced in weight.
Another object of the present invention is to provide equipment having high independence and reliability.
Moreover, it aims also at suppressing the electric power generation amount requested | required of a solar cell.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The regenerative fuel cell facility of the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, a regenerative fuel cell facility is a regenerative fuel cell facility that electrolyzes water into hydrogen and oxygen and stores them in an oxygen storage unit and a hydrogen storage unit, and generates electricity using them as fuel, and is a space in a sealed container. ion permeability of partition walls separating the vertically divided state is formed on the hydrogen side space communicating with the hydrogen savings portion with oxygen side space communicating with said oxygen savings portion, of the partition wall, the space lower storing water water the electrolytic cell comprising a plurality of the electrode for a single cell is provided for electrolyte into hydrogen and oxygen, oxygen and hydrogen storing comprising a plurality of power generation unit cell that generates electric power in the space upper oxygen and hydrogen as fuel power generating cell (41) In the electrolysis unit cell and the power generation unit cell, the anode facing the oxygen side space side and the cathode facing the hydrogen side space side are respectively arranged in a plane on the partition wall, and the power generation cell (41) Stop In the state, electric power is supplied to the electrolysis cell (39), and the water (W) stored in the oxygen side space (S ′) and the hydrogen side space (S ″) of the container (31) is converted into ion permeable partition walls ( 36), oxygen (O) in the oxygen side space (S ′) and hydrogen side space (S ″) in the state where the electrolysis cell (39) is stopped by electrolysis to oxygen (O) and hydrogen (H). And hydrogen (H) is supplied to the power generation cell (41) and electrochemically reacted through the ion-permeable partition wall (36) to generate electric power .
According to the above regenerative fuel cell facility, the water in the container is electrolyzed into oxygen and hydrogen by the single cell for electrolysis and stored in the oxygen storage unit and the hydrogen storage unit, respectively. At this time, the water in the container is consumed and the water level falls. Further, when the stored oxygen and hydrogen are returned to the container, the power generation single cell generates electricity using these as fuel. Oxygen and hydrogen used for power generation return to water and return to the lower part of the space where the single cell for electrolysis is located by gravity. As a result, the water level in the lower space where the single cell for electrolysis is located rises.
[0013]
According to the regenerative fuel cell facility, the single cell for electrolysis and the single cell for power generation are arranged so as to form a small volume. Further, during electrolysis, oxygen is generated in the oxygen side space where the anode of the single cell for electrolysis is present, and hydrogen is generated in the hydrogen side space where the cathode is present, but these oxygen and hydrogen are separated by the partition walls. Do not mix. Further, even during power generation, oxygen supplied from the oxygen storage unit to the anode of the single cell for power generation and hydrogen supplied from the hydrogen storage unit to the cathode are separated by the partition walls and are not mixed.
[0014]
In this regenerative fuel cell facility, the electrolysis single cells are connected in parallel with each other, and the power generation single cells are connected in series with each other.
According to the above regenerative fuel cell equipment, during electrolysis, the single cells for electrolysis are connected in parallel, so that high power is obtained. Further, at the time of power generation, each single cell for power generation generates a high output because it is connected in series.
[0015]
In this regenerative fuel cell facility, the oxygen storage unit and the hydrogen storage unit include electrolyzed oxygen and hydrogen mixed in hydrogen or a catalytic reactor for returning oxygen to water, and the obtained oxygen and hydrogen are cooled. A steam condenser for returning the condensed water generated while returning to the space is provided.
According to the above regenerative fuel cell facility, the oxygen or hydrogen mixed in the electrolyzed oxygen and hydrogen is returned to the water by the catalytic reactor and removed, and the contained water vapor is cooled by the water vapor condenser. It becomes condensed water and is removed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a regenerative fuel cell facility according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the regenerative fuel cell facility of the present invention includes a
[0017]
As shown in FIG. 1, the space S in the
[0018]
A
And each single cell 40 for electric power generation is mutually connected in series, and comprises the electric
[0019]
As shown in FIG. 1, the
[0020]
Power generation by the above-described regenerative fuel cell facility is performed as follows.
In the daytime, with the
Electrolyzed oxygen O and hydrogen H travel from the oxygen side space S ′ and the hydrogen side space S ″ to the
[0021]
In the
[0022]
Oxygen O and hydrogen H that have passed through the
The oxygen O and hydrogen H that have passed through the
[0023]
At night, with the
Then, oxygen O and hydrogen H supplied to the
[0024]
As described above, in the regenerative fuel cell facility of the present invention, the
Therefore, a large number of devices such as the water pumps 15A and 15B required in the conventional facility are not required, and the number of components can be reduced, so that a simple and lightweight regenerative fuel cell facility can be obtained. For the same reason as above, it is possible to make the equipment highly reliable and highly independent. And since the apparatus which requires electric power at the time of electrolysis can be reduced, it also becomes possible to suppress significantly the electric power generation amount requested | required of the
Further, since the space S in the
Moreover, since each
Further, since the
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, a large number of devices such as a water pump that have been required in conventional facilities are no longer necessary, and the number of components can be reduced. Therefore, a simple and lightweight regenerative fuel cell facility can be provided. For the same reason as above, it is possible to make the equipment highly reliable and highly independent. And since the apparatus which requires electric power at the time of electrolysis can be reduced, it also becomes possible to suppress significantly the electric power generation amount requested | required of a solar cell.
Further, since the inner space of the container is partitioned into an oxygen side space and a hydrogen side space by the partition walls, it is possible to prevent oxygen and hydrogen generated between these spaces from coming and going. And since the unit cell for electrolysis and the unit cell for electric power generation are each arrange | positioned in planar shape, an occupation volume can be kept small.
Moreover, since each unit cell for electrolysis is mutually connected in parallel, high electric power can be obtained and sufficient electrolysis can be performed. And since each single cell for electric power generation is mutually connected in series, it can give a high output to an electric power apparatus.
Further, by providing the catalytic reactor and the water vapor condenser, hydrogen and oxygen contained in oxygen and hydrogen, and also water vapor can be removed, so that oxygen and hydrogen with high purity can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a regenerative fuel cell facility.
FIG. 2 is a configuration diagram of a water electrolysis apparatus of the regenerative fuel cell facility.
FIG. 3 is a configuration diagram of a power generator of the regenerative fuel cell facility.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional regenerative fuel cell facility.
[Explanation of symbols]
31 ...
Claims (3)
密閉された容器(31)内の空間(S)を前記酸素貯蓄部(33)に通じる酸素側空間(S’)と前記水素貯蓄部(34)に通じる水素側空間(S”)とに縦割り状態に区画するイオン透過性の隔壁(36)が形成され、
該隔壁(36)のうち、水(W)を蓄える空間(S)下部には水(W)を水素(H)と酸素(O)に電解する複数の電解用単セル(38)からなる電解セル(39)が設けられ、酸素(O)および水素(H)蓄える空間(S)上部には酸素(O)と水素(H)を燃料として発電する複数の発電用単セル(40)からなる発電セル(41)が設けられ、
前記電解用単セル(38)および発電用単セル(40)は、酸素側空間(S’)側に面する陽極(A)および水素側空間(S”)側に面する陰極(C)がそれぞれ前記隔壁(36)に平面状に配置され、
発電セル(41)を停止させた状態で電解セル(39)に電力を供給して容器(31)の酸素側空間(S’)および水素側空間(S”)内に蓄えられている水(W)をイオン透過性の隔壁(36)を介して酸素(O)と水素(H)に電解し、
電解セル(39)を停止させた状態で酸素側空間(S’)および水素側空間(S”)内の酸素(O)および水素(H)を発電セル(41)に供給してイオン透過性の隔壁(36)を介して電気化学的に反応させて電力を発生させる
ことを特徴とする再生型燃料電池設備。A regenerative fuel cell facility that electrolyzes water (W) into hydrogen (H) and oxygen (O), stores them in an oxygen storage unit (33) and a hydrogen storage unit (34), and generates electricity as fuel.
The space (S ) in the sealed container (31) is vertically divided into an oxygen side space (S ′) communicating with the oxygen storage unit (33) and a hydrogen side space (S ″) communicating with the hydrogen storage unit (34). An ion-permeable partition wall (36) is formed that is divided into split states,
Of the septa (36), consisting of water (W) is the space for storing (S) water (W) at a lower portion of the hydrogen (H) and oxygen plurality of electrolysis single cell electrolysis (O) (38) electrolytic cell (39) is provided, consisting of oxygen (O) and hydrogen (H) storing space (S) a plurality of power generation unit cell on the upper of generating oxygen (O) and hydrogen (H) as fuel (40) A power generation cell (41) is provided;
The single cell for electrolysis (38) and the single cell for power generation (40) have an anode (A) facing the oxygen side space (S ′) and a cathode (C) facing the hydrogen side space (S ″). Each arranged in a plane on the partition wall (36),
In the state where the power generation cell (41) is stopped, electric power is supplied to the electrolysis cell (39), and water stored in the oxygen side space (S ′) and the hydrogen side space (S ″) of the container (31) ( W) is electrolyzed into oxygen (O) and hydrogen (H) through an ion-permeable partition wall (36),
With the electrolysis cell (39) stopped, oxygen (O) and hydrogen (H) in the oxygen side space (S ′) and the hydrogen side space (S ″) are supplied to the power generation cell (41) and ion permeability is obtained. An electric power is generated by electrochemical reaction through the partition wall (36) of the regenerative fuel cell facility.
前記各電解用単セル(38)は、相互に並列に接続され、
前記各発電用単セル(40)は、相互に直列に接続されていることを特徴とする再生型燃料電池設備。The regenerative fuel cell facility according to claim 1 ,
The electrolysis unit cells (38) are connected in parallel to each other,
Each of the power generating single cells (40) is connected to each other in series, and the regenerative fuel cell facility.
前記酸素貯蓄部(33)および前記水素貯蓄部(34)には、
電解された酸素(O)と水素(H)に混入した水素(H)または酸素(O)を水(W)に戻す触媒反応器(44、45)と、
得られた酸素(O)と水素(H)を冷却しつつ発生した凝縮水(W’)を前記空間(S)内に戻す水蒸気凝縮器(42、43)と
がそれぞれ設けられていることを特徴とする再生型燃料電池設備。The regenerative fuel cell facility according to claim 1 ,
The oxygen storage unit (33) and the hydrogen storage unit (34)
A catalytic reactor (44, 45) for returning hydrogen (H) or oxygen (O) mixed in electrolyzed oxygen (O) and hydrogen (H) to water (W);
Steam condensers (42, 43) for returning condensed water (W ′) generated while cooling the obtained oxygen (O) and hydrogen (H) into the space (S) are provided. Renewable fuel cell equipment.
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