JPH0158627B2 - - Google Patents
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- JPH0158627B2 JPH0158627B2 JP56206713A JP20671381A JPH0158627B2 JP H0158627 B2 JPH0158627 B2 JP H0158627B2 JP 56206713 A JP56206713 A JP 56206713A JP 20671381 A JP20671381 A JP 20671381A JP H0158627 B2 JPH0158627 B2 JP H0158627B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃料電池のガス供給方法に関し、さ
らに詳しくは、燃料電池に酸化剤として供給する
空気の湿潤方法に関する。
らに詳しくは、燃料電池に酸化剤として供給する
空気の湿潤方法に関する。
酸化剤として空気を用いるアルカリ電解質燃料
電池において、供給空気を加湿することの必要性
が言われている。これは、空気中の炭酸ガスによ
り電解液が水酸化カリウム水溶液である場合は炭
酸カリウムに変化し、これが電極のガス側面に析
出し、ガスの拡散を阻害する現象が生じ、しかし
て湿つた空気を供給することにより炭酸カリウム
の析出が防止されるからである。しかしながら、
供給空気を湿潤化する方法について、これまで実
際に適用された例はなく、実験室的には空気を水
中にバブリングされる方法が採られている。しか
し、この方法は、バブリングさせるために水圧に
打勝つ必要から供給空気圧を高くとらねばなら
ず、したがつて必要量の空気を得るためには消費
電力の大きな空気ポンプを必要とするという欠点
がある。
電池において、供給空気を加湿することの必要性
が言われている。これは、空気中の炭酸ガスによ
り電解液が水酸化カリウム水溶液である場合は炭
酸カリウムに変化し、これが電極のガス側面に析
出し、ガスの拡散を阻害する現象が生じ、しかし
て湿つた空気を供給することにより炭酸カリウム
の析出が防止されるからである。しかしながら、
供給空気を湿潤化する方法について、これまで実
際に適用された例はなく、実験室的には空気を水
中にバブリングされる方法が採られている。しか
し、この方法は、バブリングさせるために水圧に
打勝つ必要から供給空気圧を高くとらねばなら
ず、したがつて必要量の空気を得るためには消費
電力の大きな空気ポンプを必要とするという欠点
がある。
また、湿潤の程度については明確な基準がなか
つた。このために湿潤の不足により炭酸カリウム
の析出がしばしば生じた。
つた。このために湿潤の不足により炭酸カリウム
の析出がしばしば生じた。
上述のような現象を根本的に防止するために
は、炭酸ガスを除去した空気を供給すればよい
が、炭酸ガスを100％除去するためには高性能な
炭酸ガス除去器を必要とし、これを実際に適用し
た場合には設備費及び運転費が莫大なものとな
り、実用的ではない。また、実用的な除去器をも
つてしても炭酸ガスの除去はせいぜい90％が限度
であつて、少くとも残り10％は直接燃料電池の発
電セルに送られることになり、上述の現象の原因
となる。
は、炭酸ガスを除去した空気を供給すればよい
が、炭酸ガスを100％除去するためには高性能な
炭酸ガス除去器を必要とし、これを実際に適用し
た場合には設備費及び運転費が莫大なものとな
り、実用的ではない。また、実用的な除去器をも
つてしても炭酸ガスの除去はせいぜい90％が限度
であつて、少くとも残り10％は直接燃料電池の発
電セルに送られることになり、上述の現象の原因
となる。
したがつて、本発明は、燃料電池へ空気を供給
する際の上述のような欠点を除去して、供給空気
の実用的な湿潤方法並びに適正な湿潤度を得る方
法を提供することを目的とする。
する際の上述のような欠点を除去して、供給空気
の実用的な湿潤方法並びに適正な湿潤度を得る方
法を提供することを目的とする。
ここに、上記の目的は、本発明に従い、供給空
気中の炭酸ガス除去のためにアルカリ水溶液を吸
収剤として用いる向流式炭酸ガス吸収塔におい
て、アルカリ水溶液を適正に加温することにより
達成できることがわかつた。
気中の炭酸ガス除去のためにアルカリ水溶液を吸
収剤として用いる向流式炭酸ガス吸収塔におい
て、アルカリ水溶液を適正に加温することにより
達成できることがわかつた。
本発明に従つて炭酸ガス吸収塔においてアルカ
リ水溶液を加温すべき温度は、次の順序で決定さ
れる。
リ水溶液を加温すべき温度は、次の順序で決定さ
れる。
(イ) まず、加湿の程度を、燃料電池の発電セル温
度での飽和炭酸カリウム水溶液の飽和水蒸気圧
以上の水蒸気圧を供給空気が持つように決定す
る。これは、発電セル運転温度（即ち、燃料電
池の電解液の温度）と飽和炭酸カリウム水溶液
の飽和蒸気圧の関係を示したグラフから容易に
求められる。そのようなグラフの例を第１図に
示す。このグラフから発電セル運転温度を決め
れば、飽和炭酸カリウム水溶液の飽和蒸気圧が
求められる。
度での飽和炭酸カリウム水溶液の飽和水蒸気圧
以上の水蒸気圧を供給空気が持つように決定す
る。これは、発電セル運転温度（即ち、燃料電
池の電解液の温度）と飽和炭酸カリウム水溶液
の飽和蒸気圧の関係を示したグラフから容易に
求められる。そのようなグラフの例を第１図に
示す。このグラフから発電セル運転温度を決め
れば、飽和炭酸カリウム水溶液の飽和蒸気圧が
求められる。
(ロ) 次に、上記(イ)の条件を満足させるために炭酸
ガス吸収器の温度を、その温度でのアルカリ水
溶液の飽和蒸気圧が上記(イ)で求めた飽和炭酸カ
リウム水溶液の飽和蒸気圧と等しいか又はそれ
以上となるように設定する。第２図は、吸収液
である水酸化カリウム水溶液の種々の濃度にお
けるその飽和蒸気圧と温度との関係を示したグ
ラフであり、第１図から求めた飽和炭酸カリウ
ム水溶液の飽和蒸気圧の値を第２図の水酸化カ
リウム水溶液の飽和蒸気圧をみなし、用いたア
ルカリ吸収液の濃度に対応する曲線から吸収液
の温度を決定することができる。
ガス吸収器の温度を、その温度でのアルカリ水
溶液の飽和蒸気圧が上記(イ)で求めた飽和炭酸カ
リウム水溶液の飽和蒸気圧と等しいか又はそれ
以上となるように設定する。第２図は、吸収液
である水酸化カリウム水溶液の種々の濃度にお
けるその飽和蒸気圧と温度との関係を示したグ
ラフであり、第１図から求めた飽和炭酸カリウ
ム水溶液の飽和蒸気圧の値を第２図の水酸化カ
リウム水溶液の飽和蒸気圧をみなし、用いたア
ルカリ吸収液の濃度に対応する曲線から吸収液
の温度を決定することができる。
ここで、本発明の方法を具体例をもつて説明す
れば、例えば、燃料電池の運転温度が50℃の場合
は、第１図により飽和炭酸カリウム水溶液の飽和
蒸気圧は37mmHgとなることがわかる。次に、７
規定水酸化カリウム水溶液を吸収液として用いる
場合は、第２図の曲線を用いて水酸化カリウム水
溶液の飽和蒸気圧37mmHgに対応する吸収液の温
度を求めると42℃となり、したがつて炭酸ガス吸
収塔はこれ以上の温度で運転すれば良いことがわ
かる。
れば、例えば、燃料電池の運転温度が50℃の場合
は、第１図により飽和炭酸カリウム水溶液の飽和
蒸気圧は37mmHgとなることがわかる。次に、７
規定水酸化カリウム水溶液を吸収液として用いる
場合は、第２図の曲線を用いて水酸化カリウム水
溶液の飽和蒸気圧37mmHgに対応する吸収液の温
度を求めると42℃となり、したがつて炭酸ガス吸
収塔はこれ以上の温度で運転すれば良いことがわ
かる。
本発明に従うアルカリ水溶液の加温は、各種の
方法により実施できる。特に好ましいのは、燃料
電池の排熱を利用することである。その一つは、
燃料電池からの排出空気で炭酸ガス吸収器を熱交
換することにより加温することである。空気を酸
化剤として用いる燃料電池では、通常多量の熱風
が排出される。例えば、10Kw出力の燃料電池を
60℃で運転する場合は排出空気の温度は55℃に達
するので、これにより吸収器を加温することがで
きる。第二は、燃料電池の冷却排水により加温す
る方法である。燃料電池の運転温度が60〜80℃場
合には冷却排水は約40〜60℃であるので、この排
水により吸収塔を加温することができる。このよ
うに、炭酸ガス除去器の加温に燃料電池の排熱を
利用すれば、加温のためのエネルギー（電気、ガ
ス等）を節約することができ、本発明の方法の実
施にとつて特に好ましい加温方法となる。
方法により実施できる。特に好ましいのは、燃料
電池の排熱を利用することである。その一つは、
燃料電池からの排出空気で炭酸ガス吸収器を熱交
換することにより加温することである。空気を酸
化剤として用いる燃料電池では、通常多量の熱風
が排出される。例えば、10Kw出力の燃料電池を
60℃で運転する場合は排出空気の温度は55℃に達
するので、これにより吸収器を加温することがで
きる。第二は、燃料電池の冷却排水により加温す
る方法である。燃料電池の運転温度が60〜80℃場
合には冷却排水は約40〜60℃であるので、この排
水により吸収塔を加温することができる。このよ
うに、炭酸ガス除去器の加温に燃料電池の排熱を
利用すれば、加温のためのエネルギー（電気、ガ
ス等）を節約することができ、本発明の方法の実
施にとつて特に好ましい加温方法となる。
燃料電池において、炭酸ガスと直接反応する空
気極の反応界面では炭酸カリウムの濃度は、電解
液室内の濃度に比較して相当に高いと想像され
る。しかし、上述のように、本発明の方法によれ
ば、たとえ炭酸カリウムが100％であつても、電
解液と接する空気の湿度は飽和炭酸カリウム水溶
液の蒸気圧を越えているので、炭酸カリウムは固
体となつて析出することができない。したがつ
て、析出により細孔が詰まることがないので、空
気の反応界面への拡散はさまたげられず、電極性
能の低下が防止できる。
気極の反応界面では炭酸カリウムの濃度は、電解
液室内の濃度に比較して相当に高いと想像され
る。しかし、上述のように、本発明の方法によれ
ば、たとえ炭酸カリウムが100％であつても、電
解液と接する空気の湿度は飽和炭酸カリウム水溶
液の蒸気圧を越えているので、炭酸カリウムは固
体となつて析出することができない。したがつ
て、析出により細孔が詰まることがないので、空
気の反応界面への拡散はさまたげられず、電極性
能の低下が防止できる。
ここで、本発明の方法に従う条件で処理した空
気で運転した場合とそのような処理をしない空気
で運転した場合の燃料電池の空気極の連続放電デ
ータを第３図に示す。曲線は本発明に従つて処
理された空気で運転された空気極の連続放電電位
であり、曲線はそのような処理をしない空気を
用いて吸収塔を室温で運転した場合の空気極の連
続放電電位である。後者の場合には加湿が不足し
ているために劣化が大きいことがわかる。これに
対して、本発明の方法によれば、電極の劣化を防
止する効果が得られる。
気で運転した場合とそのような処理をしない空気
で運転した場合の燃料電池の空気極の連続放電デ
ータを第３図に示す。曲線は本発明に従つて処
理された空気で運転された空気極の連続放電電位
であり、曲線はそのような処理をしない空気を
用いて吸収塔を室温で運転した場合の空気極の連
続放電電位である。後者の場合には加湿が不足し
ているために劣化が大きいことがわかる。これに
対して、本発明の方法によれば、電極の劣化を防
止する効果が得られる。
第４図は本発明方法を実施するための装置の一
具体例を示す。Ａは炭酸ガス除去器、１は炭酸ガ
ス吸収器、２は燃料電池、３はカセイアルカリ液
貯蔵槽、４はスプレーノズル、５はポンプ、６は
カセイアルカリ液循環管、７はヒーター、８は温
度検出器、９は温度調整器、１０は空気供給管、
１１は空気排出管である。
具体例を示す。Ａは炭酸ガス除去器、１は炭酸ガ
ス吸収器、２は燃料電池、３はカセイアルカリ液
貯蔵槽、４はスプレーノズル、５はポンプ、６は
カセイアルカリ液循環管、７はヒーター、８は温
度検出器、９は温度調整器、１０は空気供給管、
１１は空気排出管である。
第４図において、燃料電池２に空気を供給する
に際して前記空気を炭酸ガス除去器Ａを通過させ
る。すなわち、まず空気供給管１０から空気をカ
セイアルカリ液貯蔵槽３に導入する。この貯蔵槽
３内のカセイアルカリ液はヒーター７により可温
され、かつ温度調整器９により所望の温度に調整
され、これと連結された温度検出器８により液温
を検出するようになつている。しかも前記の加温
されたカセイアルカリ液はポンプ５によりカセイ
アルカリ液循環管６を通つて貯蔵槽３の上部に設
置されたスプレーノズル４に導かれ、ここから噴
霧状に滴下される。空気供給管１０からの空気は
このような炭酸ガス除去器Ａを通過することによ
り本発明の条件に適合した加温が達成される。な
お、燃料電池２に導入された空気は空気排出管１
１から排出される。
に際して前記空気を炭酸ガス除去器Ａを通過させ
る。すなわち、まず空気供給管１０から空気をカ
セイアルカリ液貯蔵槽３に導入する。この貯蔵槽
３内のカセイアルカリ液はヒーター７により可温
され、かつ温度調整器９により所望の温度に調整
され、これと連結された温度検出器８により液温
を検出するようになつている。しかも前記の加温
されたカセイアルカリ液はポンプ５によりカセイ
アルカリ液循環管６を通つて貯蔵槽３の上部に設
置されたスプレーノズル４に導かれ、ここから噴
霧状に滴下される。空気供給管１０からの空気は
このような炭酸ガス除去器Ａを通過することによ
り本発明の条件に適合した加温が達成される。な
お、燃料電池２に導入された空気は空気排出管１
１から排出される。
第１図は、発電セル運転温度と飽和炭酸カリウ
ム水溶液の飽和蒸気圧との関係を示すグラフであ
る。第２図は、水酸化カリウム水溶液の蒸気圧と
温度との関係を示すグラフである。第３図は、燃
料電池の空気極の連続放電特性の比較を示すグラ
フである。第４図は本発明方法を実施するための
装置の一具体例を示す。 Ａ…炭酸ガス除去器、１…炭酸ガス吸収器、２
…燃料電池、３…カセイアルカリ液貯蔵槽、４…
スプレーノズル、５…ポンプ、６…カセイアルカ
リ液循環管、７…ヒーター、８…温度検出器、９
…温度調整器、１０…空気供給管、１１…空気排
出管。
ム水溶液の飽和蒸気圧との関係を示すグラフであ
る。第２図は、水酸化カリウム水溶液の蒸気圧と
温度との関係を示すグラフである。第３図は、燃
料電池の空気極の連続放電特性の比較を示すグラ
フである。第４図は本発明方法を実施するための
装置の一具体例を示す。 Ａ…炭酸ガス除去器、１…炭酸ガス吸収器、２
…燃料電池、３…カセイアルカリ液貯蔵槽、４…
スプレーノズル、５…ポンプ、６…カセイアルカ
リ液循環管、７…ヒーター、８…温度検出器、９
…温度調整器、１０…空気供給管、１１…空気排
出管。
Claims (1)
- １ アルカリ水溶液電解質燃料電池に酸化剤とし
て空気を供給するにあたり、供給空気を加温した
アルカリ水溶液を用いた炭酸ガス除去器に通すこ
とによつて加湿することからなり、その際(イ)加湿
の程度は供給空気が発電セル運転温度での飽和炭
酸カリウム水溶液の飽和蒸気圧以上の水蒸気圧を
持つような程度にすること及び(ロ)上記(イ)の条件を
満足させるために炭酸ガス除去器の温度をその温
度でのアルカリ水溶液の飽和蒸気圧が上記(イ)で定
められた飽和炭酸カリウム水溶液の飽和蒸気圧と
同等か又はそれ以上となるように調節することを
特徴とする燃料電池のガス供給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206713A JPS58108672A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 燃料電池のガス供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206713A JPS58108672A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 燃料電池のガス供給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58108672A JPS58108672A (ja) | 1983-06-28 |
| JPH0158627B2 true JPH0158627B2 (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=16527872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56206713A Granted JPS58108672A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 燃料電池のガス供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58108672A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01156506A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-20 | Aubex Corp | 交通安全用帽子 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201208312D0 (en) * | 2012-05-11 | 2012-06-27 | Afc Energy Plc | Fuel cell system |
-
1981
- 1981-12-21 JP JP56206713A patent/JPS58108672A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01156506A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-20 | Aubex Corp | 交通安全用帽子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58108672A (ja) | 1983-06-28 |
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