JPH02223155A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、燃料（還元剤）と酸化剤とから電気エネルギ
ーを生成させる燃料電池に関する。

（従来の技術） 一般に、燃料電池では、外部から燃料（還元剤）と酸化
剤を連続的に供給し、燃料の酸化によって生ずる化学的
エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。

第４図はこのような従来の燃料電池の一例を示すもので
、反応室１内は、電解質壁２によって隔離されており、
電解質壁２の両側には陰極３および陽極４が設けられて
いる。また、この反応室１には、陽極４側に燃料ガスを
導入するための配管５および生成物を排出するための配
管６、陰極３側に酸化剤・を導入するための配管７およ
び生成物を排出するための配管８が接続されており、こ
れらの配管５〜８によって陽極４側に燃料ガス流路が、
陰極３側に酸化剤流路が形成されている。

そして、これらの燃料ガス流路および酸化剤流路にそれ
ぞれ燃料ガス（還元剤）および空気等の酸化剤を流通さ
せることにより、陽極４から陰極３に水素イオン（Ｈ＋
）が流れ、陰極３で酸化して水（Ｈ２０）が生成される
という化学反応を生じさせ、この水素イオンの流れに対
応して陰極３と陽極４との間に起電力が生じるよう構成
されている。

また、このような燃料電池には、陽極４側の燃料ガス流
路と、陰極３側の酸化剤流路の圧力差を検出し、この差
圧に応じて上述した各配管５〜８にそれぞれ設けられた
流量制御弁１０〜１３の開度を調節して上記差圧をゼロ
とするよう圧力制御を行う圧力制御装置１４が設けられ
ている。これは、圧力差により電解質！２２が損傷を受
けることを防止するためである。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来の燃料電池では、圧力差により電解質
壁が損傷を受けることを防止するため、燃料ガス流路と
、酸化剤流路の圧力差を検出し、この差圧に応じて流量
制御弁の開度を調節して圧力制御を行う圧力制御装置が
設けられている。

しかしながら、燃料電池の電解質壁は極めて薄いため、
その損傷を防止するには、迅速にかつ精度良く圧力制御
を行う必要がある。このため、従来の燃料電池では、大
きな負荷変動や種々の外乱に対して上述したような十分
な圧力制御がなされず、電解質壁が損傷を受けることが
あり、性能劣化を招いたり、電解質壁破損により使用不
能になる場合等があった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、電解質壁の損傷を防止することができ、従来に較べて
寿命の長期化を図ることのできる燃料電池を提供しよう
とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、電解質壁を隔てて設けられた２つの
流体流路にそれぞれ燃料と還元剤を流通させ、前記電解
質壁で前記燃料と前記酸化剤とを作用させて電気エネル
ギーを生成させる燃ｆ４？ｌｉ池において、前記２つの
流体流路の間に、これらの流路間の圧力差に応じて該圧
力差を吸収するよう変形または移動する隔壁を備えた圧
力調節機構を配設したことを特徴とする。

（作　用） 上記構成の本発明の燃料電池では、燃料を流通させる流
体流路と、還元剤を流通させる流体流路との間に、これ
らの流路間の圧力差に応じて該圧力差を吸収するよう変
形または移動する隔壁を備えた圧力調節機構が配設され
ている。

したがって、これらの流路間に生じた圧力差を迅速に均
圧化することができ、電解質壁の損傷を防止することが
できる。

（実施例） 以下本発明の燃料電池を図面を参照して実施例について
説明する。

第１図は、本発明の一実施例の燃料電池の構成を示すも
ので、第４図に示した従来の燃料電池と同一部分には同
一符号が付しである。

この実施例の燃料電池では、反応室１内に燃料ガスを導
入するための配管５と酸化剤を導入するための配管７と
の間に圧力調節機構２０が配設されている。

この圧力調節機構２０は、配管５と配管７とを連通ずる
ように設けられた圧力調節室２１と、この圧力調節室２
１内に設けられ、配管５側の燃料ガスの流路と配管７側
の酸化剤の流路を完全に隔離する隔壁２２と、配管５側
の燃料ガスの流路と配管７側の酸化剤の流路との圧力差
に応じて、この圧力差をゼロにするよう隔壁２２を配管
５側および配管７側に移動自在に支持するベローズ形伸
縮継手２３とから構成されている。

上記構成のこの実施例の燃料電池では、前述の従来の燃
料電池と同様に、配管５によって反応室１内の陽極４側
に燃料ガス（還元剤）を導入するとともに、配管７によ
って反応室１内の陰極３側に空気等の酸化剤を導入する
ことにより、陽極４から陰極３に水素イオン（Ｈ＋）が
流れ陰極３で酸化して水（Ｈ２０）が生成されるという
化学反応を生じさせ、この水素イオンの流れに対応して
陰極３と陽極４との間に起電力を生じさせる。また、従
来と同様に圧力制御装置１４によって陽極４側の燃料ガ
ス流路と、陰極３側の酸化剤流路の圧力差を検出し、こ
の差圧に応じて各配管５〜８の流量制御弁１０〜１３の
開度を調節して上記差圧をゼロとするよう圧力制御を行
う。

すなわち、この実施例の燃料電池では、反応室１内に燃
料ガスを導入するための配管５と酸化剤を導入するため
の配管７との間に、これらの配管５．７内の圧力差に応
じてこの圧力差をゼロとするように移動する隔壁２２を
備えた圧力調節機構２０が配設されている。したがって
、配管５．７内に圧力差が生じた場合は、この圧力差に
応じて直ちに隔壁２２が移動し、高圧側の流路の体積を
拡張して圧力差を迅速に均圧化することができ、電解質
壁２の損傷を防止することができる。

なお、上記実施例では、圧力調節機構２０を反応室１の
入口側、すなわち反応室１内に燃料ガスを導入するため
の配管５と酸化剤を導入するための配管７との間に設け
た例について説明したが、本発明は係る実施例に限定さ
れるものではなく、圧力調節機構２０は、反応室１の出
口側、すなわち配管６と配管８との間に設けても、反応
室１の人口側と出口側の両方に設けてもよい。

また、上記実施例では、ベローズ形伸縮継手２３によっ
て移動可能に構成された隔壁２２を有する圧力調節機構
２０を設けた例について説明したが、本発明は係る実施
例に限定されるものではなく、たとえば第２図に示すよ
うに、圧力調節室２１ａ内壁に沿ってスライドし、均圧
化する隔壁２２ａを有する圧力調節機構２０ａ、あるい
は第３図に示すように、圧力差に応じて自身が変形し、
均圧化する隔壁２２ｂを有する圧力調節機構２０ｂ等を
用いることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の燃料電池によれば、電解
質壁の損傷を防止することができ、従来に較べて燃料電
池寿命の長期化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の燃料電池の構成を示す図、
第２図および第３図は第１図に示す燃料電池の変形例の
要部を示す図、第４図は従来の燃料電池の構成を示す図
である。 １・・・・・・・・・・・・・・・反応室２・・・・・
・・・・・・・・・・電解質壁３・・・・・・・・・・
・・・・・陰極４・・・・・・・・・・・・・・・陽極
５・・・・・・・・・・・・・・・配管（燃料ガス導入
用）６・・・・・・・・・・・・・・・配管（生成物排
出用）７・・・・・・・・・・・・・・・配管（酸化剤
導入用）８・・・・・・・・・・・・・・・配管（生成
物排出用）１０〜１３・・・流量制御弁 １４・・・・・・・・・・・・圧力制御装置２０・・・
・・・・・・・・・圧力調節機構２１・・・・・・・・
・・・・圧力調節室２２・・・・・・・・・・・・隔壁 ２３・・・・・・・・・・・・ベローズ形伸縮継手第１
図 出願人　　　　　　日本原子力事業株式会社出願人　　
　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解質壁を隔てて設けられた２つの流体流路にそ
   れぞれ燃料と還元剤を流通させ、前記電解質壁で前記燃
   料と前記酸化剤とを作用させて電気エネルギーを生成さ
   せる燃料電池において、前記２つの流体流路の間に、こ
   れらの流路間の圧力差に応じて該圧力差を吸収するよう
   変形または移動する隔壁を備えた圧力調節機構を配設し
   たことを特徴とする燃料電池。