JP4486173B2 - Polymer electrolyte fuel cell system - Google Patents

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JP4486173B2 JP22791698A JP22791698A JP4486173B2 JP 4486173 B2 JP4486173 B2 JP 4486173B2 JP 22791698 A JP22791698 A JP 22791698A JP 22791698 A JP22791698 A JP 22791698A JP 4486173 B2 JP4486173 B2 JP 4486173B2
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    • Y02E60/50—Fuel cells

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料の持つ化学エネルギーを、直接電気エネルギーに変換して、発電を行うことのできる固体高分子型燃料電池から排出される残存水素若しくは残存酸素を、循環ポンプ若しくはコンプレッサを使用することなく、再度固体高分子型燃料電池に循環させることのできる固体高分子型燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子型燃料電池は、図１に示すように、水素ガスの電極反応で生成する水素イオンと電子のうち、水素イオンのみを通過させる特性を持つ電解質１に、例えば、スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜等の高分子イオン交換膜を用い、電解質１の両側に例えば白金系触媒等を用い、酸化あるいは還元反応を起こさせる触媒電極２，３を夫々配置し、さらに触媒電極２，３を担持させる多孔質のカーボン電極４，５を夫々備えた電極接合体６構造をしている。
【０００３】
こうした構成の固体高分子型燃料電池において、触媒電極（アノード極）２側に供給された加湿燃料水素ガス中の水素は、触媒電極２上で水素イオン化され、その水素イオンは電解質１中を水の介在のもとＨ+ ・ｘＨ2 Ｏの形で、触媒電極（カソード）３側へ水と共に移動する。移動した水素イオンは、触媒電極３上で酸化剤ガス中の酸素及び外部回路７を流通してきた電子と反応して水を生成する。その生成水は触媒電極３，５より残存酸化剤ガスに搬送されて燃料電池外へ排出されることになる。
【０００４】
この時、外部回路７を流通した電子流れを直流の電気エネルギーとして利用できる。なお、電解質１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、この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、燃料水素ガスまたは酸化剤ガスに電池の運転温度（常温〜１００℃程度）近辺相当の飽和水蒸気を含ませて、即ち加湿して燃料水素ガス及び酸化剤ガスを電極接合体６に供給し、膜の保水状態を保つようにしている。図２は、従来の固体高分子型燃料電池システムの一例を示す。
【０００５】
図中の符番11は燃料電池を示す。この燃料電池11には、燃料供給装置12が水素加湿器13を介装した水素ガス供給ライン14を介して接続されている。また、燃料電池本体11には、酸化剤供給装置15が酸素加湿器16を介装した酸素ガス供給ライン17を介して接続されている。前記燃料電池11と、燃料電池11・水素加湿器13を結ぶ水素ガス供給ライン14間は、水蒸気水分離器18，コンプレッサ19及び水素逆止弁20を順次介装したライン21により接続されている。前記燃料電池11と、燃料電池11・酸素加湿器16を結ぶ酸素ガス供給ライン17間は、酸素気水分離器22，コンプレッサ23及び水素逆止弁24を順次介装したライン25により接続されている。前記燃料電池11には、放熱器26，冷却水タンク27及び冷却水ポンプ28を順次介装した冷却ライン29が設けられている。
【０００６】
こうした構成の固体高分子型燃料電池システムの動作は、次の通りである。まず、燃料としての水素ガス，酸化剤としての酸素ガスは、夫々燃料供給装置12，酸化剤供給装置15より供給され、燃料電池11に導入される前に、加温，加湿するために水素加湿器13，酸素加湿器16に導入される。水素ガス又は酸素ガスは、ここで所定の温度，加湿状態に調整され、燃料電池11へと導入される。
【０００７】
燃料電池11内で発電に利用されずに残った水素ガス又は酸素ガスは、残存水素ガス又は残存酸素ガスとして電池反応に伴って生成された水分，及び加湿水分と共に燃料電池11外に排出される。燃料電池11外に排出された残存水素ガスは、水蒸気水分離器18，コンプレッサ19，水素逆止弁20を介して燃料電池11へ通ずる水素ガス供給ライン14に戻され、循環利用される。また、燃料電池11外に排出された残存酸素ガスは、酸素水分離器22，コンプレッサ23，酸素逆止弁24を介して燃料電池11へ通ずる酸素水素ガス供給ライン17に戻され、循環利用される。
【０００８】
燃料電池11の冷却は、冷却水タンク27の冷却水を冷却水ポンプ28により燃料電池11に送水し、燃料電池11の発熱を吸熱後、燃料電池外に排出されるようになっている。温度上昇した冷却水は、放熱器26にて放熱して降温した後、再び冷却水タンク27に戻され、循環利用されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固体高分子型燃料電池システムは、以下に述べる問題点を有していた。
【００１０】
(1) コンプレッサ19入口の水素ガス又はコンプレッサ23入口の酸素ガス圧力が、燃料電池の負荷変動による燃料電池排出水素ガス量又は酸素ガス量の変化に伴って大きく変動しやすい。これにより、コンプレッサの入口ガス流量、ガス圧力が激しく変動し、コンプレッサに機械的応力が働き、コンプレッサ部品が破損しやすく信頼性を下げていた。
【００１１】
また、水素ガス又は酸素ガスを循環させるためにコンプレッサで加圧するが、この時ガス温度が上昇しコンプレッサ自身の温度が上昇して熱によりコンプレッサ部品が破損しやすくなり信頼性を下げていた。
【００１２】
さらに、負荷静定状態においても、コンプレッサ19（又は23）の作動脈流により水素ガス又は酸素ガス圧力が振動し、燃料電池の出力が不安定となる傾向にあった。
【００１３】
(2) 燃料電池11外に排出された残存水素ガス又は残存酸素ガスを循環利用することにより、その循環ライン中に不純物ガスが蓄積し、循環ライン中ガス圧力が上昇して、コンプレッサの作動不良、破損さらに燃料電池の出力低下を招いたいた。
【００１４】
(3) 加湿器、貯水器と冷却水タンクのような容器、タンクの数が多くなる。また、加湿器、貯水器中の加湿水、貯留水と冷却水タンク中の冷却水の純度維持のために、それぞれの水用に純水器が必要となる。
【００１５】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、コンプレッサ又は循環ポンプを不要として部品の破損等が無くなり信頼性を向上できるとともに、純水を貯えておく容器，タンクの数を減らすことができ、さらに加湿水、貯留水と冷却水を同時に純化してコスト低減を図ることができる固体高分子型燃料電池システムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、燃料電池に水素ガス及び酸素ガスを供給する供給ラインと、この供給ラインに設けられた，水素ガス及び酸素ガスの加湿器と、前記燃料電池を冷却する冷却手段とを有する固体高分子型燃料電池システムにおいて、前記燃料電池から排出される冷却水を注入することにより、前記燃料電池から排出される少なくとも水素ガスと酸素ガスのどちらか一方のガスを吸引する吸引器と、前記吸引器から排出される少なくとも水素ガスと酸素ガスのどちらか一方のガス及び水分（加湿水，貯留水）を加湿器に戻すラインとを具備し、前記加湿器に貯えられた加湿水、貯留水を循環ポンプにより循環させこの加湿水、貯留水により前記吸引器を稼働させる循環ライン上に、金属イオン等の不純物を除去する純水器及び前記燃料電池を配置し、前記加湿水、貯留水を前記燃料電池の前記冷却水として利用するようにし、且つ、前記純水器が前記循環ライン上であって前記加湿器の下流側かつ前記燃料電池の上流側に配置されることを特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
【００１８】
本発明において、前記加湿器には具体的には水素加湿器と酸素加湿器とがある。ここで、水素加湿器は、燃料供給装置から送られてくる水素ガスを加湿，加温する機能と燃料電池で生成された水を貯留する機能を有する。また、酸素加湿器は、酸化剤供給装置から送られてくる酸素ガスを加湿、加温する機能と燃料電池で生成された水を貯留する機能を有する。
【００１９】
本発明において、燃料供給装置より供給される水素ガス又は酸化剤供給装置より供給される酸素ガスも、前記吸引器の稼働により吸引させて、循環水、貯留水、或いは前記冷却水とともに前記加湿器に送気するようにすることも可能である。
【００２２】
さらには、残存水素ガス又は残存酸素ガスが循環される前記循環ライン上にガスパージ弁を設け、前記循環ライン内に不純物ガスが蓄積したとき、必要に応じ前記ガスパージ弁と開けて前記不純物ガスを払い出す構成にすることが好ましい。ここで、前記循環ライン上に不純物ガス検知器又は圧力検出器を設け、前記不純物ガスの濃度が一定値を越えたとき又は前記循環ライン中ガス圧力が一定値を越えたとき前記ガスパージ弁を開放するようにすることが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施例に係る固体高分子型燃料電池システムについて図面を参照して説明する。
【００２４】
（実施例１）
図３を参照する。図中の付番31は燃料電池を示す。この燃料電池31には、燃料供給装置32が水素加湿器33を介装した水素ガス供給ライン34を介して接続されている。また、燃料電池31には、酸化剤供給装置35が酸素加湿器36を介装した酸素ガス供給ライン37を介して接続されている。前記水素加湿器33には、水素加湿水循環ポンプ38及び水素加湿水アスピレータ39を介装した循環ライン40が設けられている。ここで、この循環ライン40は、水素加湿器33に貯えられた加湿水を水素加湿水循環ポンプ38により外部に一度抜き出し、再び水素加湿器33に戻す働きをする。また、加湿水の循環により水素加湿水アスピレータ39が稼働され、燃料電池31より排出された残存水素ガスを吸引し、加湿水と共に水素加湿器33に再循環させ、残存水素ガスを燃料電池31にて再循環利用できるようにしている。前記燃料電池31と水素加湿水アスピレータ39とは、水素逆止弁41を介装したライン42により接続されている。
【００２５】
前記酸素加湿器36には、酸素加湿水循環ポンプ43及び酸素加湿水アスピレータ44を介装した循環ライン45が設けられている。ここで、この循環ライン45は、酸素加湿器36に貯えられた加湿水を酸素加湿水循環ポンプ43により外部に一度抜き出し、再び酸素加湿器36に戻す働きをする。また、加湿水の循環により酸素加湿水アスピレータ44が稼働され、燃料電池31より排出された残存酸素ガスを吸引し、加湿水と共に酸素加湿器36に再循環させ、残存酸素ガスを燃料電池31にて再循環利用できるようにしている。前記燃料電池31と酸素加湿水アスピレータ44とは、酸素逆止弁46を介装したライン47により接続されている。前記燃料電池31には、冷却手段としての放熱器48，冷却水タンク49及び冷却水ポンプ50を順次介装した循環ライン51が設けられている。なお、加湿水，冷却水を循環させる循環ライン上に、金属イオン等の不純物を除去するために、夫々のラインに純水器を設けることがある。
【００２６】
こうした構成の固体高分子型燃料電池システムの動作は、次の通りである。まず、燃料としての水素ガス，酸化剤としての酸素ガスは、夫々燃料供給装置32，酸化剤供給装置35より供給され、燃料電池31に導入される前に、加温，加湿するために水素加湿器33，酸素加湿器36に導入される。水素ガス又は酸素ガスは、ここで所定の温度，加湿状態に調整され、燃料電池31へと導入される。
【００２７】
燃料電池31内で発電に利用されずに残った水素ガス又は酸素ガスは残存水素ガス又は残存酸素ガスとして電池反応に伴って生成された水分，及び加湿水分とともに燃料電池31外に排出される。
【００２８】
前記循環ライン40では、水素加湿器33に貯えられた加湿水が水素加湿水循環ポンプ38により外部に一度抜き出され、再び水素加湿器33に戻る。また、加湿水の循環により水素加湿水アスピレータ39が稼働され、燃料電池31より排出された残存水素ガスを吸引し、加湿水と共に水素加湿器33に再循環され、残存水素ガスを燃料電池31にて再循環利用できるようになっている。
【００２９】
他方の前記循環ライン45では、酸素加湿器36に貯えられた加湿水が酸素加湿循環ポンプ43により外部に一度抜き出され、再び酸素加湿器36に戻る。また、加湿水の循環により酸素加湿水アスピレータ44が稼働され、燃料電池31より排出された残存酸素ガスを吸引し、加湿水と共に酸素加湿器36に再循環させ、残存酸素ガスを燃料電池31にて再循環利用できるようになっている。
【００３０】
燃料電池31の冷却は、冷却水タンク49の冷却水を冷却水ポンプ50により燃料電池31に送水し、燃料電池31の発熱を吸熱後、燃料電池外に排出されるようになっている。温度上昇した冷却水は、放熱器48にて放熱して降温後、再び冷却水タンク49に戻され、循環利用されるようになっている。
【００３１】
実施例１によれば、燃料電池31へつながる水素ガス又は酸素ガス供給ライン上に設けられた水素加湿器33，酸素加湿器36で、これら加湿器に貯えられた加湿水，貯留水を水素加湿水循環ポンプ38，酸素加湿水循環ポンプ43により外部に一度抜き出し、再び水素加湿器33，酸素加湿器36に戻す循環ライン40，45を水素加湿器33，酸素加湿器36に設け、さらにその循環ライン40，45上に水素加湿水アスピレータ39，酸素加湿水アスピレータ44を設け、加湿水，貯留水の循環によりこれらアスピレータを稼働させて、燃料電池31より排出された残存水素ガス又は残存酸素ガスを吸引し、加湿水，貯留水と共に残存水素ガス又は残存酸素ガスを燃料電池31にて循環利用できる。これにより、水素循環ポンプ（又はコンプレッサ），酸素循環ポンプ（又はコンプレッサ）が不要となり、部品の破損等がなくなり、ガス循環システムとしての信頼性を向上できる。
【００３２】
なお、実施例１において、加湿水、冷却水を循環させる循環ライン上に、金属イオン等の不純物を除去するために夫々の循環ラインに純水器を設けても良い。
【００３３】
（実施例２）
図４を参照する。但し、図３と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例２のシステムは、燃料供給装置32を直接水素加湿水アスピレータ39に、酸化剤供給装置35を直接酸素加湿水アスピレータ44に夫々接続させたことを特徴とするもので、これにより燃料供給装置32より供給される水素ガスを水素加湿水アスピレータ39により吸引するとともに、酸化剤供給装置35より供給される酸素ガスを酸素加湿水アスピレータ44により吸引して、水素ガス，酸素ガスを夫々水素加湿器33，酸素加湿器36に供給するようにしたものである。
【００３４】
実施例２によれば、実施例１と同様な効果を有する。
【００３５】
（実施例３）
図５を参照する。但し、図３と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例３は、水素加湿器33，酸素加湿器36に貯えられた加湿水、貯留水を循環ポンプにより循環させる循環ライン上に燃料電池31を配置し、加湿水、貯留水を燃料電池31の冷却水として利用するようにしたことを特徴とする。
【００３６】
即ち、図５において、水素加湿器33と燃料電池31とは、水素加湿水アスピレータ39を介装したライン53、及び水素加湿水循環ポンプ38を介装したライン54により夫々接続されている。また、酸素加湿器36と燃料電池31とは、酸素加湿水アスピレータ44を介装したライン55、酸素加湿水循環ポンプ43を介装したライン56により夫々接続されている。前記放熱器48は、前記水素加湿水アスピレータ39，酸素加湿水アスピレータ44，燃料電池31に夫々接続されている。
【００３７】
こうした構成のシステムにおいて、水素ガス，酸素ガスは夫々燃料供給装置32，酸化剤供給装置35より供給され、燃料電池31へつながる水素ガス供給ライン34，酸素ガス供給ライン37上に設けられた水素加湿器33，酸素加湿器36に導入され、加温，加湿された後、燃料電池31に導入される。
【００３８】
燃料電池31内で発電に利用されずに残った水素ガス又は酸素ガスは残存水素ガス又は残存酸素ガスとして電池反応に伴って生成された水分，及び加湿水分とともに燃料電池31外に排出される。
【００３９】
水素加湿器33，酸素加湿器36には、加湿器に貯えられた加湿水を水素加湿水循環ポンプ38，酸素加湿水循環ポンプ43により外部に一度抜き出し、燃料電池31に送水され、燃料電池31の発熱を吸熱後、燃料電池外に排出される。ここで、加湿水は燃料電池31の冷却水として利用される。温度上昇した加湿水は、放熱器48にて放熱して降温後、水素加湿水アスピレータ39，酸素加湿水アスピレータ44に夫々導入され、残存水素ガスまたは残存酸素ガスを吸引後、加湿水と共に水素加湿器33，酸素加湿器36に再循環利用される。
【００４０】
実施例３によれば、水素加湿器33，酸素加湿器36に貯えられた加湿水、貯留水を水素加湿水循環ポンプ38，酸素加湿水循環ポンプ43により循環させる循環ライン上に燃料電池31を配置し、加湿水、貯留水を燃料電池31の冷却水として利用する構成となっている。従って、純水を貯えておく容器，タンクの数を減らすことができ、コスト低減を実現できる。
【００４１】
（実施例４）
図６を参照する。但し、図５と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例４のシステムは、図５の変形型であり、燃料供給装置32を水素加湿水アスピレータ39に直接接続させるとともに、酸化剤供給装置35を酸素加湿水アスピレータ44に直接接続させた構成にしたことを特徴とし、水素加湿器33，酸素加湿器36に貯えられた加湿水、貯留水を循環ポンプ38，43により循環させる循環ライン上に燃料電池31を具備し、加湿水、貯留水を燃料電池31の冷却水として利用したものである。
【００４２】
実施例４によれば、実施例３と同様な効果を有する。
【００４３】
（実施例５）
図７を参照する。但し、図３と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例５のシステムは、水素加湿器33の加湿水を循環させる循環ライン61に水素加湿水循環ポンプ38，純水器62，燃料電池31，放熱器48，水素加湿水アスピレータ39を設け、酸素加湿器36の加湿水を循環させる循環ライン45には純水器63，酸素加湿水アスピレータ44を設けたことを特徴としている。ここで、前記純水器62，63は、金属イオン等の不純物を除去するため機能を有している。
【００４４】
実施例５によれば、水素加湿器33の加湿水を循環させる循環ライン61，酸素加湿器36の加湿水を循環させる循環ラインに純水器62，63を夫々設けることで、加湿水，貯留水と冷却水とを同時に純化することが可能となり、燃料電池の長寿命化、コスト低減が図れる。
【００４５】
（実施例６）
図８を参照する。但し、図３，図５と同部材は同符号を付して説明を省略する。本実施例６のシステムは、図５のシステムにおいて、燃料電池31から水素加湿水アスピレータ39を通過し水素加湿器33に至るライン53の中途に不純物ガス検知機71，水素ガスパージ弁72を夫々設けるとともに、燃料電池31と酸素加湿水アスピレータ44を通過し酸素加湿器36に至るライン55の中途に不純物ガス検知機73，酸素ガスパージ弁74を夫々設け、更に前記不純物ガス検知機71，73、水素ガスパージ弁72，酸素ガスパージ弁74に制御装置75を電気的に接続させた構成となっている。
【００４６】
つまり、残存水素ガス，残存酸素ガスの循環ライン上に水素ガスパージ弁72，酸素ガスパージ弁74を設けるとともに、同ライン上に設けられた不純物ガス検知機71，72を設け、不純物ガス検知機71，72にて循環ライン中の不純物ガス濃度が一定値を越えたとき、水素ガスパージ弁72，酸素ガスパージ弁74を開放し、不純物ガス濃度を下げるようにしたことを特徴とする。
【００４７】
実施例６によれば、残存水素ガス又は残存酸素ガスが循環される循環ライン上に水素ガスパージ弁72，酸素ガスパージ弁74とともにを設け、同ライン上に不純物ガス検知機71，72を設けた構成となっているため、循環ライン内に不純物が蓄積したとき、前記ガスパージ弁72，74を開けて不純物ガスを払い出すことができる。従って、不純物ガス濃度の低減，循環ライン中ガス圧力を一定に保つことが可能となり、水素加湿水循環ポンプ38，酸素加湿水循環ポンプ43の作動不良、破損、さらに燃料電池の出力の低下を防ぐことができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、以下に述べる効果を有する。
【００４９】
（１） 燃料電池へつながる水素ガス又は酸素ガス供給ライン上に設けられた加湿器で、加湿器に貯えられた加湿水，貯留水を循環ポンプにより外部に一度抜き出し、再び加湿器に戻す循環ラインを加湿器に設け、さらにその循環ライン上に純水器及びエジェクタ−（又はアスピレータ）を設け、加湿水，貯留水の循環によりエジェクタ−（又はアスピレータ）を稼働させて、燃料電池より排出された残存水素ガス又は残存酸素ガスを吸引し、加湿水，貯留水と共に残存水素ガス又は残存酸素ガスを燃料電池にて循環利用できるようにした。これにより、水素循環ポンプ（又はコンプレッサ），酸素循環ポンプ（又はコンプレッサ）が不要となり、部品の破損等がなくなり、ガス循環システムとしての信頼性を向上できる。
【００５０】
（２） 加湿器に貯えられた加湿水，貯留水を循環ポンプにより循環させる循環ライン上に純水器及び燃料電池を具備し、加湿水，貯留水を燃料電池の冷却水として利用することで、純水を貯えておく容器，タンクの数を減らすことが可能となると共に、循環ライン上に純水器を設けることで、加湿水，貯留水と冷却水とを同時に純化することが可能となり、燃料電池の長寿命化、コスト低減が図れる。
【００５１】
(3) 残存水素ガス又は残存酸素ガスが循環される循環ライン上にパージ弁を設け、循環ライン内に不純物が蓄積したとき、パージ弁を開けて不純物ガスを払い出すことができるようにすることで、不純物ガス濃度の低減，循環ライン中ガス圧力を一定に保つことが可能となり、循環ポンプ又はコンプレッサの作動不良、破損、さらに燃料電池の出力の低下を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 固体高分子型燃料電池の発電原理を示す説明図。
【図２】 従来の固体高分子型燃料電池システムの説明図。
【図３】 本発明の実施例１に係る固体高分子型燃料電池システムの説明図。
【図４】 本発明の実施例２に係る固体高分子型燃料電池システムの説明図。
【図５】 本発明の実施例３に係る固体高分子型燃料電池システムの説明図。
【図６】 本発明の実施例３の変形例に係る固体高分子型燃料電池システムの説明図。
【図７】 本発明の実施例４に係る固体高分子型燃料電池システムの説明図。
【図８】 本発明の実施例５に係る固体高分子型燃料電池システムの説明図。
【符号の説明】
31…燃料電池、
32…燃料供給装置、
33…水素加湿器、
34…水素ガス供給ライン、
35…酸化剤供給装置、
36…酸素加湿器、
37…酸素ガス供給ライン、
38…水素加湿水循環ポンプ、
39…水素加湿水アスピレータ、
41…水素逆止弁、
43…酸素加湿水循環ポンプ、
44…酸素加湿水アスピレータ、
46…酸素逆止弁、
48…放熱器（冷却手段）、
49…冷却水タンク、
50…冷却水ポンプ、
62，63…純水器、
71，73…不純物ガス検知機、
72…水素ガスパージ弁、
74…酸素ガスパージ弁、
75…制御装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a circulation pump or a compressor to convert residual hydrogen or residual oxygen discharged from a polymer electrolyte fuel cell capable of generating electric power by directly converting chemical energy of fuel into electric energy. The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell system that can be circulated again to the polymer electrolyte fuel cell.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 1, the polymer electrolyte fuel cell has, for example, a sulfonic acid group in an electrolyte 1 having a characteristic of allowing only hydrogen ions to pass among hydrogen ions and electrons generated by an electrode reaction of hydrogen gas. Using a polymer ion exchange membrane such as a fluororesin ion exchange membrane, using, for example, a platinum catalyst or the like on both sides of the electrolyte 1, catalyst electrodes 2 and 3 for causing an oxidation or reduction reaction are respectively disposed. , 3 has an electrode assembly 6 structure provided with porous carbon electrodes 4 and 5, respectively.
[0003]
In the polymer electrolyte fuel cell having such a configuration, the hydrogen in the humidified fuel hydrogen gas supplied to the catalyst electrode (anode electrode) 2 side is hydrogen ionized on the catalyst electrode 2, and the hydrogen ions pass through the electrolyte 1 as water. It moves together with water to the catalyst electrode (cathode) 3 side in the form of H + .xH 2 O. The transferred hydrogen ions react with oxygen in the oxidant gas and electrons that have flowed through the external circuit 7 on the catalyst electrode 3 to generate water. The generated water is transported from the catalyst electrodes 3 and 5 to the remaining oxidant gas and discharged out of the fuel cell.
[0004]
At this time, the electron flow that has circulated through the external circuit 7 can be used as DC electrical energy. In order to realize the hydrogen ion permeability as described above in the polymer ion exchange membrane used as the electrolyte 1, it is necessary to always keep this membrane in a sufficient water retention state. Alternatively, saturated water vapor corresponding to the vicinity of the battery operating temperature (room temperature to about 100 ° C.) is included in the oxidant gas, that is, the fuel hydrogen gas and the oxidant gas are supplied to the electrode assembly 6 by humidification, and the water retention state of the membrane Keep trying. FIG. 2 shows an example of a conventional polymer electrolyte fuel cell system.
[0005]
Reference numeral 11 in the figure indicates a fuel cell. A fuel supply device 12 is connected to the fuel cell 11 via a hydrogen gas supply line 14 with a hydrogen humidifier 13 interposed. Further, an oxidant supply device 15 is connected to the fuel cell main body 11 via an oxygen gas supply line 17 with an oxygen humidifier 16 interposed. Between the fuel cell 11 and the hydrogen gas supply line 14 connecting the fuel cell 11 and the hydrogen humidifier 13, a water vapor water separator 18, a compressor 19 and a hydrogen check valve 20 are sequentially connected via a line 21. . Between the fuel cell 11 and the oxygen gas supply line 17 that connects the fuel cell 11 and the oxygen humidifier 16 is connected by a line 25 that sequentially includes an oxygen / water separator 22, a compressor 23, and a hydrogen check valve 24. Yes. The fuel cell 11 is provided with a cooling line 29 in which a radiator 26, a cooling water tank 27, and a cooling water pump 28 are sequentially interposed.
[0006]
The operation of the polymer electrolyte fuel cell system having such a configuration is as follows. First, hydrogen gas as a fuel and oxygen gas as an oxidant are supplied from a fuel supply device 12 and an oxidant supply device 15 respectively, and before being introduced into the fuel cell 11, hydrogen humidification is performed to warm and humidify the fuel cell 11. It is introduced into the vessel 13 and the oxygen humidifier 16. Here, the hydrogen gas or oxygen gas is adjusted to a predetermined temperature and humidified state, and is introduced into the fuel cell 11.
[0007]
The remaining hydrogen gas or oxygen gas that is not used for power generation in the fuel cell 11 is discharged out of the fuel cell 11 together with moisture generated by the cell reaction and humidified moisture as residual hydrogen gas or residual oxygen gas. . The residual hydrogen gas discharged out of the fuel cell 11 is returned to the hydrogen gas supply line 14 that leads to the fuel cell 11 via the water vapor water separator 18, the compressor 19, and the hydrogen check valve 20, and is recycled. Further, the residual oxygen gas discharged out of the fuel cell 11 is returned to the oxygen-hydrogen gas supply line 17 that leads to the fuel cell 11 through the oxygen water separator 22, the compressor 23, and the oxygen check valve 24, and is recycled. The
[0008]
The cooling of the fuel cell 11 is such that the cooling water in the cooling water tank 27 is sent to the fuel cell 11 by the cooling water pump 28 and the heat generated by the fuel cell 11 is absorbed and then discharged outside the fuel cell. The cooling water whose temperature has risen is radiated by the radiator 26 and cooled down, and then returned to the cooling water tank 27 for circulation.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional polymer electrolyte fuel cell system has the following problems.
[0010]
(1) The hydrogen gas at the inlet of the compressor 19 or the oxygen gas pressure at the inlet of the compressor 23 is likely to fluctuate greatly with a change in the amount of hydrogen gas discharged from the fuel cell or the amount of oxygen gas due to a load fluctuation of the fuel cell. As a result, the compressor inlet gas flow rate and gas pressure fluctuated violently, mechanical stress was applied to the compressor, and the compressor components were liable to break down, reducing reliability.
[0011]
Further, in order to circulate hydrogen gas or oxygen gas, pressurization is performed by a compressor. At this time, the gas temperature rises, the temperature of the compressor itself rises, and the heat is likely to damage the compressor parts, reducing reliability.
[0012]
Further, even in a static load state, the pressure of hydrogen gas or oxygen gas oscillated by the arterial flow of the compressor 19 (or 23), and the output of the fuel cell tended to become unstable.
[0013]
(2) By circulating and using the residual hydrogen gas or residual oxygen gas discharged outside the fuel cell 11, the impurity gas accumulates in the circulation line, the gas pressure in the circulation line increases, and the compressor malfunctions. In addition, breakage and fuel cell output were reduced.
[0014]
(3) The number of humidifiers, reservoirs and tanks such as cooling water tanks will increase. Further, in order to maintain the purity of the humidifier, the humidified water in the water reservoir, the stored water and the cooling water in the cooling water tank, a deionizer is required for each water.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and can eliminate the need for a compressor or a circulation pump to eliminate damage to parts and improve reliability, and can reduce the number of containers and tanks for storing pure water. Another object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell system capable of simultaneously purifying humidified water, stored water, and cooling water to reduce costs.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a solid line having a supply line for supplying hydrogen gas and oxygen gas to a fuel cell, a humidifier for hydrogen gas and oxygen gas provided in the supply line, and a cooling means for cooling the fuel cell. In the molecular fuel cell system, an aspirator that sucks at least one of hydrogen gas and oxygen gas discharged from the fuel cell by injecting cooling water discharged from the fuel cell, and the suction A line for returning at least one of hydrogen gas and oxygen gas and moisture (humidified water, stored water) discharged from the chamber to the humidifier, and the humidified water and stored water stored in the humidifier A deionizer that removes impurities such as metal ions and the fuel cell are disposed on a circulation line that is circulated by a circulation pump and operates the suction device with the humidified water and the stored water. The humidifying water, the stored water so as to utilize as the cooling water of the fuel cell, and the pure water device is disposed upstream of the downstream side and the fuel cell of the humidifier A on the circulation line a solid polymer electrolyte fuel cell system, characterized in that that.
[0018]
In the present invention, the humidifier specifically includes a hydrogen humidifier and an oxygen humidifier. Here, the hydrogen humidifier has a function of humidifying and heating hydrogen gas sent from the fuel supply device and a function of storing water generated by the fuel cell. The oxygen humidifier has a function of humidifying and heating oxygen gas sent from the oxidant supply device and a function of storing water generated by the fuel cell.
[0019]
In the present invention, the oxygen gas supplied from the hydrogen gas or the oxidant supply device is supplied from the fuel supply device is also said sucked by the suction device is operating circulating water, standing water, or the co and the cooling water It is also possible to supply air to the humidifier.
[0022]
Further, the gas purge valve provided on the circulation line residual hydrogen gas or the residual oxygen gas is circulated, when the impurity gas in the circulation line is accumulated, by opening a necessary the gas purge valve pay the impurity gas It is preferable to make it the structure to take out. Here, the impurity gas detector or pressure detector provided in the circulation line on, the gas purge valve when the concentration of the impurity gas or said circulation line gas pressure when exceeds a predetermined value exceeds a predetermined value the open It is possible to do so.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the polymer electrolyte fuel cell system according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
Example 1
Please refer to FIG. Reference numeral 31 in the figure indicates a fuel cell. A fuel supply device 32 is connected to the fuel cell 31 via a hydrogen gas supply line 34 having a hydrogen humidifier 33 interposed therebetween. Further, an oxidant supply device 35 is connected to the fuel cell 31 via an oxygen gas supply line 37 with an oxygen humidifier 36 interposed. The hydrogen humidifier 33 is provided with a circulation line 40 having a hydrogen humidified water circulation pump 38 and a hydrogen humidified water aspirator 39 interposed therebetween. Here, the circulation line 40 serves to extract the humidified water stored in the hydrogen humidifier 33 to the outside once by the hydrogen humidifier water circulation pump 38 and return it to the hydrogen humidifier 33 again. Further, the hydrogen humidified water aspirator 39 is operated by the circulation of the humidified water, the residual hydrogen gas discharged from the fuel cell 31 is sucked and recirculated to the hydrogen humidifier 33 together with the humidified water, and the residual hydrogen gas is supplied to the fuel cell 31. So that it can be recycled. The fuel cell 31 and the hydrogen humidified water aspirator 39 are connected by a line 42 with a hydrogen check valve 41 interposed therebetween.
[0025]
The oxygen humidifier 36 is provided with a circulation line 45 having an oxygen humidified water circulation pump 43 and an oxygen humidified water aspirator 44 interposed therebetween. Here, the circulation line 45 serves to extract the humidified water stored in the oxygen humidifier 36 to the outside once by the oxygen humidifier water circulation pump 43 and return it to the oxygen humidifier 36 again. Further, the oxygen humidified water aspirator 44 is operated by the circulation of the humidified water, the residual oxygen gas discharged from the fuel cell 31 is sucked and recirculated to the oxygen humidifier 36 together with the humidified water, and the residual oxygen gas is supplied to the fuel cell 31. So that it can be recycled. The fuel cell 31 and the oxygen humidified water aspirator 44 are connected by a line 47 with an oxygen check valve 46 interposed therebetween. The fuel cell 31 is provided with a circulation line 51 in which a radiator 48 as a cooling means, a cooling water tank 49 and a cooling water pump 50 are sequentially interposed. In addition, in order to remove impurities, such as a metal ion, on the circulation line which circulates humidification water and cooling water, a pure water device may be provided in each line.
[0026]
The operation of the polymer electrolyte fuel cell system having such a configuration is as follows. First, hydrogen gas as a fuel and oxygen gas as an oxidant are supplied from a fuel supply device 32 and an oxidant supply device 35, respectively, and hydrogen humidified to be heated and humidified before being introduced into the fuel cell 31. Introduced into the vessel 33 and the oxygen humidifier 36. Here, the hydrogen gas or oxygen gas is adjusted to a predetermined temperature and humidified state, and is introduced into the fuel cell 31.
[0027]
The hydrogen gas or oxygen gas remaining without being used for power generation in the fuel cell 31 is discharged out of the fuel cell 31 together with moisture generated by the cell reaction and humidified moisture as residual hydrogen gas or residual oxygen gas.
[0028]
In the circulation line 40, the humidified water stored in the hydrogen humidifier 33 is once extracted to the outside by the hydrogen humidifier water circulation pump 38, and returns to the hydrogen humidifier 33 again. Also, the hydrogen humidified water aspirator 39 is operated by the circulation of the humidified water, the residual hydrogen gas discharged from the fuel cell 31 is sucked and recirculated to the hydrogen humidifier 33 together with the humidified water, and the residual hydrogen gas is supplied to the fuel cell 31. Can be recycled.
[0029]
In the other circulation line 45, the humidified water stored in the oxygen humidifier 36 is once extracted to the outside by the oxygen humidifier circulation pump 43, and returns to the oxygen humidifier 36 again. Further, the oxygen humidified water aspirator 44 is operated by the circulation of the humidified water, the residual oxygen gas discharged from the fuel cell 31 is sucked and recirculated to the oxygen humidifier 36 together with the humidified water, and the residual oxygen gas is supplied to the fuel cell 31. Can be recycled.
[0030]
The cooling of the fuel cell 31 is such that the cooling water in the cooling water tank 49 is sent to the fuel cell 31 by the cooling water pump 50 and the heat generated by the fuel cell 31 is absorbed and then discharged outside the fuel cell. The cooling water whose temperature has risen is radiated by the radiator 48 and cooled down, and then returned to the cooling water tank 49 for circulation.
[0031]
According to the first embodiment, the hydrogen humidifier 33 and the oxygen humidifier 36 provided on the hydrogen gas or oxygen gas supply line connected to the fuel cell 31 are used to humidify the humidified water and the stored water stored in the humidifier. Circulation lines 40 and 45 that are once extracted to the outside by the water circulation pump 38 and the oxygen humidification water circulation pump 43 and are returned to the hydrogen humidifier 33 and the oxygen humidifier 36 are provided in the hydrogen humidifier 33 and the oxygen humidifier 36. , 45 is provided with a hydrogen humidified water aspirator 39 and an oxygen humidified water aspirator 44. These aspirators are operated by circulation of the humidified water and the stored water to suck the residual hydrogen gas or residual oxygen gas discharged from the fuel cell 31. The remaining hydrogen gas or the remaining oxygen gas can be circulated and used in the fuel cell 31 together with the humidified water and the stored water. This eliminates the need for a hydrogen circulation pump (or compressor) and an oxygen circulation pump (or compressor), eliminates damage to parts, and improves the reliability of the gas circulation system.
[0032]
In Example 1, a deionizer may be provided in each circulation line in order to remove impurities such as metal ions on the circulation line through which humidified water and cooling water are circulated.
[0033]
(Example 2)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG. The system of the second embodiment is characterized in that the fuel supply device 32 is directly connected to the hydrogen humidified water aspirator 39, and the oxidant supply device 35 is directly connected to the oxygen humidified water aspirator 44, thereby supplying the fuel. The hydrogen gas supplied from the device 32 is sucked by the hydrogen humidified water aspirator 39, and the oxygen gas supplied from the oxidant supply device 35 is sucked by the oxygen humidified water aspirator 44, so that the hydrogen gas and oxygen gas are respectively hydrogen humidified. It supplies to the device 33 and the oxygen humidifier 36.
[0034]
The second embodiment has the same effect as the first embodiment.
[0035]
(Example 3)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG. In the third embodiment, the fuel cell 31 is disposed on a circulation line for circulating the humidified water and the stored water stored in the hydrogen humidifier 33 and the oxygen humidifier 36 by a circulation pump, and the humidified water and the stored water are used as the fuel cell 31. It is characterized in that it is used as a cooling water for.
[0036]
That is, in FIG. 5, the hydrogen humidifier 33 and the fuel cell 31 are connected to each other by a line 53 provided with a hydrogen humidified water aspirator 39 and a line 54 provided with a hydrogen humidified water circulation pump 38. The oxygen humidifier 36 and the fuel cell 31 are connected by a line 55 having an oxygen humidified water aspirator 44 interposed therebetween and a line 56 having an oxygen humidified water circulation pump 43 interposed. The radiator 48 is connected to the hydrogen humidified water aspirator 39, the oxygen humidified water aspirator 44, and the fuel cell 31, respectively.
[0037]
In the system having such a configuration, hydrogen gas and oxygen gas are supplied from a fuel supply device 32 and an oxidant supply device 35, respectively, and a hydrogen humidification provided on a hydrogen gas supply line 34 and an oxygen gas supply line 37 connected to the fuel cell 31. It is introduced into the vessel 33 and the oxygen humidifier 36, heated and humidified, and then introduced into the fuel cell 31.
[0038]
The hydrogen gas or oxygen gas remaining without being used for power generation in the fuel cell 31 is discharged out of the fuel cell 31 together with moisture generated by the cell reaction and humidified moisture as residual hydrogen gas or residual oxygen gas.
[0039]
In the hydrogen humidifier 33 and the oxygen humidifier 36, the humidified water stored in the humidifier is once extracted outside by the hydrogen humidified water circulation pump 38 and the oxygen humidified water circulation pump 43, and is sent to the fuel cell 31 to generate heat from the fuel cell 31. Is absorbed outside the fuel cell. Here, the humidified water is used as cooling water for the fuel cell 31. The humidified water that has risen in temperature is radiated by the radiator 48 and cooled down, and then introduced into the hydrogen humidified water aspirator 39 and the oxygen humidified water aspirator 44, respectively. Recycled to the vessel 33 and oxygen humidifier 36.
[0040]
According to the third embodiment, the fuel cell 31 is arranged on the circulation line for circulating the humidified water and the stored water stored in the hydrogen humidifier 33 and the oxygen humidifier 36 by the hydrogen humidified water circulation pump 38 and the oxygen humidified water circulation pump 43. The humidified water and the stored water are used as cooling water for the fuel cell 31. Therefore, the number of containers and tanks for storing pure water can be reduced, and cost reduction can be realized.
[0041]
Example 4
Please refer to FIG. However, the same members as those of FIG. The system of the fourth embodiment is a modification of FIG. 5, and has a configuration in which the fuel supply device 32 is directly connected to the hydrogen humidified water aspirator 39 and the oxidant supply device 35 is directly connected to the oxygen humidified water aspirator 44. The fuel cell 31 is provided on the circulation line for circulating the humidified water and the stored water stored in the hydrogen humidifier 33 and the oxygen humidifier 36 by the circulation pumps 38 and 43, and the humidified water and the stored water are supplied. This is used as cooling water for the fuel cell 31.
[0042]
The fourth embodiment has the same effect as the third embodiment.
[0043]
(Example 5)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG. In the system of the fifth embodiment, a hydrogen humidifying water circulation pump 38, a pure water device 62, a fuel cell 31, a radiator 48, and a hydrogen humidifying water aspirator 39 are provided in a circulation line 61 for circulating the humidified water of the hydrogen humidifier 33, and oxygen The circulation line 45 for circulating the humidified water of the humidifier 36 is characterized by providing a pure water device 63 and an oxygen humidified water aspirator 44. Here, the deionizers 62 and 63 have a function for removing impurities such as metal ions.
[0044]
According to the fifth embodiment, the deionizers 62 and 63 are provided in the circulation line 61 for circulating the humidified water of the hydrogen humidifier 33 and the circulation line for circulating the humidified water of the oxygen humidifier 36, respectively. Water and cooling water can be purified at the same time, so that the life of the fuel cell can be extended and the cost can be reduced.
[0045]
(Example 6)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIGS. 3 and 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the system of the sixth embodiment, an impurity gas detector 71 and a hydrogen gas purge valve 72 are provided in the middle of a line 53 from the fuel cell 31 through the hydrogen humidified water aspirator 39 to the hydrogen humidifier 33 in the system of FIG. In addition, an impurity gas detector 73 and an oxygen gas purge valve 74 are provided in the middle of the line 55 that passes through the fuel cell 31 and the oxygen humidified water aspirator 44 and reaches the oxygen humidifier 36, respectively. Further, the impurity gas detectors 71 and 73, hydrogen A control device 75 is electrically connected to the gas purge valve 72 and the oxygen gas purge valve 74.
[0046]
That is, the hydrogen gas purge valve 72 and the oxygen gas purge valve 74 are provided on the residual hydrogen gas and residual oxygen gas circulation line, and the impurity gas detectors 71 and 72 provided on the same line are provided. When the impurity gas concentration in the circulation line exceeds a certain value at 72, the hydrogen gas purge valve 72 and the oxygen gas purge valve 74 are opened to reduce the impurity gas concentration.
[0047]
According to the sixth embodiment, the hydrogen gas purge valve 72 and the oxygen gas purge valve 74 are provided on the circulation line through which the residual hydrogen gas or residual oxygen gas is circulated, and the impurity gas detectors 71 and 72 are provided on the same line. Therefore, when impurities accumulate in the circulation line, the gas purge valves 72 and 74 can be opened to discharge the impurity gas. Accordingly, the impurity gas concentration can be reduced, the gas pressure in the circulation line can be kept constant, and the malfunction and damage of the hydrogen humidification water circulation pump 38 and the oxygen humidification water circulation pump 43 can be prevented, and further the output of the fuel cell can be prevented from decreasing. it can.
[0048]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention has the following effects.
[0049]
(1) A circulation line that is provided on the hydrogen gas or oxygen gas supply line connected to the fuel cell, with the circulation water pumping out the humidified and stored water stored in the humidifier and returning it to the humidifier again. Were installed in the humidifier, and a pure water device and an ejector (or aspirator) were installed on the circulation line , and the ejector (or aspirator) was operated by circulation of the humidified water and stored water, and was discharged from the fuel cell. The residual hydrogen gas or residual oxygen gas was sucked so that the residual hydrogen gas or residual oxygen gas could be circulated and used in the fuel cell together with the humidified water and the stored water. This eliminates the need for a hydrogen circulation pump (or compressor) and an oxygen circulation pump (or compressor), eliminates damage to parts, and improves the reliability of the gas circulation system.
[0050]
(2) By providing a deionizer and a fuel cell on the circulation line that circulates the humidified water and stored water stored in the humidifier with a circulation pump , and using the humidified water and stored water as cooling water for the fuel cell. In addition to reducing the number of containers and tanks for storing pure water, it is possible to purify humidified water, stored water and cooling water at the same time by providing a deionizer on the circulation line. The life of the fuel cell can be extended and the cost can be reduced.
[0051]
(3) Provide a purge valve on the circulation line through which the residual hydrogen gas or residual oxygen gas is circulated so that when impurities accumulate in the circulation line, the purge valve can be opened to discharge the impurity gas. Thus, it is possible to reduce the impurity gas concentration, keep the gas pressure in the circulation line constant, and prevent the malfunction or damage of the circulation pump or the compressor, and further decrease in the output of the fuel cell.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle of power generation of a polymer electrolyte fuel cell.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional polymer electrolyte fuel cell system.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a polymer electrolyte fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a polymer electrolyte fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a polymer electrolyte fuel cell system according to Example 3 of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a polymer electrolyte fuel cell system according to a modification of Example 3 of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a polymer electrolyte fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a polymer electrolyte fuel cell system according to Example 5 of the present invention.
[Explanation of symbols]
31 ... Fuel cell,
32 ... Fuel supply device,
33… Hydrogen humidifier,
34 ... Hydrogen gas supply line,
35 ... Oxidizer supply device,
36… Oxygen humidifier,
37… Oxygen gas supply line,
38… Hydrogen humidified water circulation pump,
39… Hydrogen humidified water aspirator,
41 ... Hydrogen check valve,
43 ... Oxygen humidified water circulation pump,
44… Oxygen humidified water aspirator,
46… Oxygen check valve,
48 ... radiator (cooling means),
49 ... cooling water tank,
50 ... cooling water pump,
62, 63 ... pure water device,
71, 73 ... Impurity gas detector,
72 ... Hydrogen gas purge valve,
74 ... oxygen gas purge valve,
75 ... Control device.

Claims (3)

燃料電池に水素ガス及び酸素ガスを供給する供給ラインと、この供給ラインに設けられた，水素ガス及び酸素ガスの加湿器と、前記燃料電池を冷却する冷却手段とを有する固体高分子型燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池から排出される冷却水を注入することにより、前記燃料電池から排出される少なくとも水素ガスと酸素ガスのどちらか一方のガスを吸引する吸引器と、前記吸引器から排出される少なくとも水素ガスと酸素ガスのどちらか一方のガス及び水分（加湿水，貯留水）を加湿器に戻すラインとを具備し、
前記加湿器に貯えられた加湿水、貯留水を循環ポンプにより循環させこの加湿水、貯留水により前記吸引器を稼働させる循環ライン上に、金属イオン等の不純物を除去する純水器及び前記燃料電池を配置し、前記加湿水、貯留水を前記燃料電池の前記冷却水として利用するようにし、且つ、
前記純水器が前記循環ライン上であって前記加湿器の下流側かつ前記燃料電池の上流側に配置されることを特徴とする固体高分子型燃料電池システム。A solid polymer fuel cell having a supply line for supplying hydrogen gas and oxygen gas to the fuel cell, a humidifier for hydrogen gas and oxygen gas provided in the supply line, and a cooling means for cooling the fuel cell In the system,
A suction device that sucks at least one of hydrogen gas and oxygen gas discharged from the fuel cell by injecting cooling water discharged from the fuel cell, and at least hydrogen discharged from the suction device A line for returning one of gas and oxygen gas and moisture (humidified water, stored water) to the humidifier,
A deionizer that removes impurities such as metal ions on the circulation line that circulates the humidified water and stored water stored in the humidifier with a circulation pump and operates the suction device with the humidified water and stored water, and the fuel A battery is disposed so that the humidified water and the stored water are used as the cooling water of the fuel cell; and
The solid polymer fuel cell system, wherein the deionizer is disposed on the circulation line, downstream of the humidifier and upstream of the fuel cell. 燃料供給装置より供給される水素ガス又は酸化剤供給装置より供給される酸素ガスも、前記吸引器の稼働により吸引させて、前記冷却水とともに前記加湿器に送気するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の固体高分子型燃料電池システム。  The hydrogen gas supplied from the fuel supply device or the oxygen gas supplied from the oxidant supply device is also sucked by the operation of the suction device and is sent to the humidifier together with the cooling water. The polymer electrolyte fuel cell system according to claim 1. 残存水素ガス又は残存酸素ガスが循環される前記循環ライン上にガスパージ弁を設け、前記循環ライン上に不純物ガス検知器又は圧力検出器を設け、前記不純物ガスの濃度が一定値を越えたとき又は前記循環ライン中ガス圧力が一定値を越えたとき前記ガスパージ弁を開放して前記不純物ガスを払い出す構成にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の固体高分子型燃料電池システム。When a gas purge valve is provided on the circulation line through which residual hydrogen gas or residual oxygen gas is circulated , an impurity gas detector or pressure detector is provided on the circulation line, and when the concentration of the impurity gas exceeds a certain value or 3. The polymer electrolyte fuel cell system according to claim 1, wherein when the gas pressure in the circulation line exceeds a certain value, the gas purge valve is opened to discharge the impurity gas.
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