JP5034161B2 - 燃料電池発電装置 - Google Patents
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Description
電解質と、前記電解質を挟む一対の電極と、前記電極のうちの一方の電極に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給排出する燃料ガス流路および他方の電極に酸化剤ガスを供給排出する酸化剤ガス流路を有する一対のセパレータ板と、からなる少なくとも一つのセルを備えた燃料電池と、
前記燃料電池の発電停止時に前記酸化剤ガスを供給排出する前記酸化剤ガス流路に残留した酸化剤ガスを原料ガスで置換する原料ガス置換手段と、
前記燃料電池の発電起動時に前記酸化剤ガス流路に残留した原料ガスを酸化剤ガスで置換する酸化剤ガス置換手段と、
前記酸化剤ガス置換手段で置換する酸化剤ガスに含まれる酸性不純物、アルカリ性不純物および粉塵を除去するそれぞれ酸性不純物除去フィルター、アルカリ性不純物除去フィルターおよび除塵フィルターと、
酸化剤ガスで置換されることにより前記他方の電極から排出された原料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスを燃焼させるバーナーと、
を備えている燃料電池発電装置である。これにより、発電停止時に酸化剤ガスを供給排出するガス流路に封入した原料ガスを発電起動時に燃焼させるために置換する酸化剤ガス中に含まれる不純物を除去して、置換する酸化剤ガス中に含まれる不純物が電極に吸着して発電時の電圧を低下させることを防ぐので、燃料電池発電装置の耐久性の向上を図ることができる。
図1は、本発明の燃料電池発電装置の構成図を示すものである。図1において、1は水素イオン伝導性を有するパーフルオロカーボンスルフォン酸ポリマからなる膜状の固体高分子電解質であり、電解質1の両面には一対の電極、アノード21およびカソード22が形成されている。電解質1は、水分を取り込むことにより、電解質1内のスルフォン酸基の水素イオンが解離して電荷担体となり、スルフォン酸基がいくつか凝集して形成される逆ミセル構造の中を通過することで水素イオン伝導性を示す。含水率が下がると電解質1の導電率が低下するため、ガスを加湿して供給し、電解質1膜の乾燥を防ぐ方法をとった。
次に、発電を起動するために酸化剤ガス置換手段9を動作させて、カソード22に酸化剤ガスを供給して、酸化剤ガス流路に残留している原料ガスを置換した。
図3は、本発明の実施の形態2であり、実施の形態1と異なる点は、酸化剤ガス置換手段9を、発電時に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段8と兼用するところである。それ以外の点は実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
21 電極(アノード)
22 電極(カソード)
41、42 セパレータ板
5 燃料電池
8 酸化剤ガス供給手段
9 酸化剤ガス置換手段
50 原料ガス置換手段
102、112 酸性不純物除去フィルター
103、113 アルカリ性不純物除去フィルター
104、114 除塵フィルター
105、115 スペーサー
12 バーナー
Claims (12)
- 電解質と、前記電解質を挟む一対の電極と、前記電極のうちの一方の電極に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給排出する燃料ガス流路および他方の電極に酸化剤ガスを供給排出する酸化剤ガス流路を有する一対のセパレータ板と、からなる少なくとも一つのセルを備えた燃料電池と、
前記燃料電池の発電停止時に前記酸化剤ガスを供給排出する前記酸化剤ガス流路に残留した酸化剤ガスを原料ガスで置換する原料ガス置換手段と、
前記燃料電池の発電起動時に前記酸化剤ガス流路に残留した原料ガスを酸化剤ガスで置換する酸化剤ガス置換手段と、
前記酸化剤ガス置換手段で置換する酸化剤ガスに含まれる酸性不純物、アルカリ性不純物および粉塵を除去するそれぞれ酸性不純物除去フィルター、アルカリ性不純物除去フィルターおよび除塵フィルターと、
酸化剤ガスで置換されることにより前記他方の電極から排出された原料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスを燃焼させるバーナーと、
を備えている燃料電池発電装置。 - 前記酸化剤ガス置換手段は、発電時に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段である請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記原料ガスは、メタンを含むとともに脱硫された都市ガスであり、
前記酸化剤ガスは、空気である請求項1に記載の燃料電池発電装置。 - 前記酸化剤ガスの流れに対して、最後段に前記除塵フィルターを配置する請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記酸化剤ガスの流れに対して、前記酸性不純物除去フィルターの後段に前記アルカリ性不純物除去フィルターを配置する請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記酸性不純物除去フィルターと、前記アルカリ性不純物除去フィルターの間にスペーサーを備えた請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記酸性不純物除去フィルターおよび前記アルカリ性不純物除去フィルターの前段に粉塵を除去する粗フィルターを備えた請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記酸性不純物除去フィルターおよび前記アルカリ性不純物除去フィルターはコルゲート型またはハニカム型の構造体である請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記酸性不純物除去フィルターおよび前記アルカリ性不純物除去フィルターは、それぞれ酸性不純物を吸収するアルカリおよびアルカリ性不純物を吸収する酸をそれぞれ添着した活性炭からなる化学吸着型のフィルターである請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記除塵フィルターは、帯電した繊維からなる不織布からなる請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記酸性不純物除去フィルターと、前記アルカリ性不純物除去フィルターおよび前記除塵フィルターの周囲に緩衝材を備えた請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記他方の電極の出口に設けられている切替弁をさらに備え、
起動時に前記他方の電極から排出される前記混合ガスは、前記バーナーに送られるように構成されている、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の燃料電池発電装置。
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