JP6654379B2 - 中空糸膜モジュール - Google Patents
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Description
[1]水が通過可能な膜からなる複数の水通過性中空糸膜、および、水が通過不可能な膜からなる複数の水非通過性中空糸膜の束からなる膜ユニットと、水を含有する液体を前記膜ユニットの周囲に保持するためのケースとを備えることを特徴とする、中空糸膜モジュール
である。
図1Aおよび図1Bにおいて、中空糸膜モジュール51は、膜ユニット52と、膜ユニット52を収容するケース53とを備えている。
中空糸膜モジュール51を用いて水を分離する方法について、詳述する。
このような水分離方法では、水通過性中空糸膜54において、水分が水蒸気化され、分離されるため、水蒸気化するときの気化熱によって、膜ユニット52の内部の温度が低下する場合がある。
図2において、電動車両1は、燃料電池およびバッテリを選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、燃料電池システム2を搭載している。
(1)燃料電池
燃料電池3は、液体燃料が直接供給および排出される、例えば、アニオン交換型燃料電池またはカチオン交換型燃料電池であって、電動車両1の中央下側に配置されている。
(2)燃料給排部
燃料給排部4は、液体燃料を貯留するための燃料タンク22と、燃料タンク22から燃料電池3(具体的には、アノード9の燃料供給路13)へ供給液を供給する燃料供給経路としての燃料供給ライン30と、燃料供給ライン30に介在される濃度調整タンク47と、燃料電池3(具体的には、アノード9の燃料供給路13)から排出液を排出する燃料排出経路としての燃料排出ライン31と、燃料排出ライン31から燃料供給ライン30へ排出液を輸送する還流経路としての還流ライン32とを備えている。
(3)空気給排部
空気給排部5は、燃料電池3(カソード10)に対して空気を供給する空気供給経路としての空気供給ライン41と、カソード10から排出される空気を外部に排出するための空気排出ライン42とを備えている。
(4)制御部
制御部6は、コントロールユニット29を備えている。
(5)動力部
動力部7は、燃料電池3から出力される電気エネルギーを電動車両1の駆動力として機械エネルギーに変換するためのモータ37と、モータ37に電気的に接続されるインバータ38と、モータ37による回生エネルギーを蓄電するための動力用バッテリ40と、DC/DCコンバータ36とを備えている。
上記した燃料電池システム2では、コントロールユニット29の制御により、燃料供給弁34が開かれ、第1供給ポンプ33および第2供給ポンプ35が駆動されることにより、燃料タンク22に貯留される液体燃料(供給液)が、燃料供給ライン30および濃度調整タンク47を介して、アノード9に供給される。一方、空気供給弁44が開かれ、空気供給ポンプ43が駆動されることにより、空気が空気供給ライン41を介してカソード10に供給される。なお、燃料供給弁34は、液体燃料が所定量供給された後に閉じられる。
(1) CH3OH+6OH−→CO2+5H2O+6e−(アノード電極11での反応)
(2) O2+2H2O+4e−→4OH− (カソード電極16での反応)
(3) CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O (燃料電池3全体での反応)
すなわち、メタノールが供給されたアノード電極11では、メタノール(CH3OH)とカソード電極16での反応で生成した水酸化物イオン(OH−)とが反応して、二酸化炭素(CO2)および水(H2O)が生成するとともに、電子(e−)が発生する(上記式(1)参照)。
(4) N2H4+4OH−→N2+4H2O+4e− (アノード電極11での反応)
(5) O2+2H2O+4e−→4OH− (カソード電極16での反応)
(6) N2H4+O2→N2+2H2O (燃料電池3全体での反応)
このようなアノード電極11およびカソード電極16での電気化学的反応が連続的に生じることによって、燃料電池3全体として、上記式(3)または上記式(6)で表わされる反応が生じて、燃料電池3に起電力が発生する。
上記したように、燃料電池システム2では、燃料電池3のアノード9から排出される液体燃料(未反応の液体燃料、反応生成物および反応生成水含む排出液)が、還流ライン32および燃料供給ライン30を介して、燃料電池3に還流され、再利用される。
このような燃料電池システム2では、濃度調整タンク47において、液体燃料(排出液)に含まれる水分が、空気供給ライン41に介在される水分離器45によって分離され、液体燃料の濃度が調整される。そして、濃度が調整された液体燃料が、燃料電池3に還流される。
52 膜ユニット
53 ケース
54 水通過性中空糸膜
55 水非通過性中空糸膜
Claims (1)
- 水が通過可能な膜からなる複数の水通過性中空糸膜、および、
水が通過不可能な膜からなる複数の水非通過性中空糸膜
の束からなる膜ユニットと、
水を含有する液体を前記膜ユニットの周囲に保持するためのケースと
を備え、
複数の前記水非通過性中空糸膜が、複数の前記水通過性中空糸膜の束の中に、配置される
ことを特徴とする、中空糸膜モジュール。
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