JPH02260371A - Ion exchanging fuel cell aggregate wherein water and heat are improved - Google Patents

Ion exchanging fuel cell aggregate wherein water and heat are improved

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JPH02260371A
JPH02260371A JP1052174A JP5217489A JPH02260371A JP H02260371 A JPH02260371 A JP H02260371A JP 1052174 A JP1052174 A JP 1052174A JP 5217489 A JP5217489 A JP 5217489A JP H02260371 A JPH02260371 A JP H02260371A
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JP
Japan
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fuel
electrode
fuel cell
reactant
water
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JP1052174A
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Japanese (ja)
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J Adorhart Otto
オットー・ジェイ・アドルハート
J Rosso Matthew Jr
マシュー・ジェイ・ロッソー・ジュニア
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URGENICS POWER SYST Inc
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE: To provide a battery assembly with improved management of water and heat by employing an ion-exchange membrane fuel cell which produces required hydrogen fuel through the emission of hydrogen from hydrides with the use of heat generated therein. CONSTITUTION: A fuel cell 22 comprises a plurality of layers including a catalytic fuel electrode 28 supplied with fuel, a catalytic oxygen electrode 30 supplied with oxygen-including gas and an ion-exchange membrane 32 interposed between the electrodes 28 and 30 so as to contact with them. A device for activating the fuel cell assembly with the use of hydrogen gas as the fuel comprises a transformed fuel cell assembly 20C cooled with a reflux coolant and a hydride container 70 receiving a hydride floor 72. Heat generated from a fuel-cell coolant flow 74 serves to generate hydrogen fuel inside the hydride floor 72. Excess heat that has been generated upon the operation of the fuel cell but not used for the emission of hydrogen is dissipated inside an air-cooled heat exchanger.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、本願発明者らの筆頭発明者の発明に係る米国
特許筒4,175,165号に教示されるイオン交換膜
電池を有する燃料電池集合体に関する。より詳細には、
本発明は、水及び熱管理の優れた電池集合体を提供する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a fuel cell having an ion exchange membrane cell as taught in U.S. Pat. Regarding a battery assembly. More specifically,
The present invention provides a battery assembly with excellent water and heat management.

〈発明の背景技術〉 熱交換膜電池を有する燃料電池集合体が電力源として好
適なものであることが知られている。この種の電池集合
体は室温又は室温以下で起動し、作動に当たって腐蝕性
電解質を必要としない。発電に利用されるのは水素と酸
素との反応であり、反応生成物は水であるから処理すべ
き液体は水だけである。
BACKGROUND OF THE INVENTION It is known that fuel cell assemblies having heat exchange membrane cells are suitable as a power source. This type of battery assembly starts at or below room temperature and does not require corrosive electrolytes for operation. What is used for power generation is a reaction between hydrogen and oxygen, and the reaction product is water, so water is the only liquid that needs to be treated.

水素は、イオン交換膜電解質を有する電池で選択できる
発展の可能性のある燃料である。水素は、既知の燃料源
たとえばメタノールから得られる。
Hydrogen is a potential fuel of choice for batteries with ion exchange membrane electrolytes. Hydrogen is obtained from known fuel sources such as methanol.

しかしながら、可逆反応性を持つ金属水素化物の形で貯
蔵した水素が特に魅力的である。可逆反応性の金属水素
化物を形成する化合物の代表例としては、LaNi3.
FeTi及びM m N i <、xs +F ea、
ssを挙げることができる。水素化物中の水素の貯蔵濃
度は豊富であり安全性の見地から他の水素供給法に代わ
る魅力的な代替法となる。水素放出反応が吸熱性である
(通常は、7 、5 Kcal、/H,1モル程度)た
めに、水素化物貯蔵容器からの水素の放出は利用できる
熱供給によって制約を受ける。
However, hydrogen stored in the form of metal hydrides with reversible reactivity is particularly attractive. Representative examples of compounds that form reversibly reactive metal hydrides include LaNi3.
FeTi and M m N i <, xs + F ea,
ss can be mentioned. The abundant storage concentration of hydrogen in hydrides makes it an attractive alternative to other hydrogen supply methods from a safety standpoint. Because the hydrogen release reaction is endothermic (typically on the order of 7,5 Kcal/H, 1 mole), the release of hydrogen from the hydride storage vessel is limited by the available heat supply.

イオン交換膜電池を用いた適宜な集積体の開発は、種々
の問題点、主として水と熱の制御管理の必要性に関連し
た問題点を持っている。
The development of suitable assemblies using ion exchange membrane cells presents various problems, primarily those related to the need for water and heat control management.

〈従来の技術〉 高導電性のイオン交換膜としては、イー・アイ・デュポ
ン・ネムール・アンド・カンパニー(E、 L DuP
ont Nea+ours and Company)
から商標名NAFI○Nで通線化スルホン酸膜が市販さ
れている。ダウ・ケミカル社(Dow Chemica
ls Co、)も高作動特性のイオン交換膜を開発して
いる。ダウの米国特許第4,417,969号は、スル
ホン酸イオン交換基を含む懸吊類を持つ実質的に弗素化
された高分子を開示している。燃料電池を完全に水素化
され実質的に水で飽和された状態で作動させた場合には
、上記の膜を用いて卓越した作動特性が得られる。しか
しながら、集積した集合体中で上記の如く飽和した状態
を保持するのは困難である。集積体中の生成水の滞留に
よる電池の溢水、熱勾配によってもたらされる膜の脱水
、成るいは反応ガス流による過度の水の蒸発等は各個に
又は共働して作動特性の低下及び膜の劣化を結果する。
<Conventional technology> Highly conductive ion exchange membranes are manufactured by E.I. DuPont Nemours & Company (E,L DuP).
ont Nea+ours and Company)
A conductive sulfonic acid membrane is commercially available under the trade name NAFI○N. Dow Chemical Company
ls Co., Ltd.) has also developed ion exchange membranes with high performance properties. Dow U.S. Pat. No. 4,417,969 discloses substantially fluorinated polymers with pendants containing sulfonic acid ion exchange groups. When the fuel cell is operated fully hydrogenated and substantially saturated with water, excellent operating properties are obtained with the membranes described above. However, it is difficult to maintain such a saturated state in an accumulated aggregate. Cell flooding due to build-up of product water in the stack, membrane dehydration caused by thermal gradients, or excessive water evaporation by the reactant gas stream can individually or jointly reduce the performance of the membrane and degrade the performance of the membrane. results in deterioration.

反応ガス類は、イオン交換膜の局部的な乾燥を惹き起こ
すことなく、広い電極面全体に分布していなければなら
ない、又、生成水の蓄積により反応ガス類の分布が妨害
されてはならない。
The reactive gases must be distributed over the large electrode surface without causing local drying of the ion exchange membrane, and the distribution of the reactive gases must not be disturbed by accumulation of product water.

このような情況下にあっては、電池の温度は極めて重要
な因子である。冷却により電極中の温度勾配が最小にな
っていない場合には、電流密度は均一に保たれない。
Under such circumstances, the temperature of the battery is a very important factor. If the temperature gradient in the electrode is not minimized by cooling, the current density will not remain uniform.

上記の諸問題を解決する適宜な電池及びシステムの設計
は、イオン交換膜電池を利用した燃料電池発電プラント
の開発に欠くことができないものである。
Appropriate cell and system designs that solve the above problems are essential to the development of fuel cell power plants utilizing ion exchange membrane cells.

水の制御管理の問題は、本願発明者らの筆頭発明者によ
り米国特許第4,175,165号でその解決が意図さ
れており、燃料電池中の適切な構造部に親水性塗膜を塗
布して生成水の流出を助長している。しかしながら、親
水性塗膜による解決策は小規模の電池構造の場合にのみ
効果を発揮し、電池の乾燥に対する保護策としては適切
なものではない。
The problem of water control management was intended to be solved by our lead inventors in U.S. Pat. This promotes the outflow of produced water. However, hydrophilic coating solutions are effective only for small-scale battery structures and are not suitable as protection against drying out of the battery.

ゼネラル・エレクトリック・カンパニ (General Electric Company
)に譲渡された米国特許第4,125,183号は、電
極の溢水を防止するために膜に結合された触媒電極上に
耐乾性炭素紙を載置する方法を教示している。米国特許
第4,125,183号の解決策も、電池集合体からの
水の除去の問題或いは膜の脱水の問題を解決する策とは
言えない。
General Electric Company
U.S. Pat. No. 4,125,183, assigned to the US Pat. The solution of US Pat. No. 4,125,183 also does not solve the problem of water removal from the cell assembly or membrane dewatering.

〈発明が解決しようとする問題点〉 従って、熱及び水の制御管理の面から改良された構成を
持つイオン交換膜燃料電池及びその集積体が必要とされ
ている。又、このような燃料電池集積体であって、水素
化物に貯えられた水素を電池の作動のために使用し、電
池の作動時に水素の放出のための熱を発生する燃料電池
集積体が望ましい。
Problems to be Solved by the Invention Accordingly, there is a need for an ion exchange membrane fuel cell and an assembly thereof having an improved configuration in terms of heat and water control management. Also, such a fuel cell assembly is desirable, in which hydrogen stored in a hydride is used for battery operation, and when the battery is operated, heat is generated for releasing the hydrogen. .

上述の従来技術の欠点は、有用且つ新規で進歩性のある
方法で解決される。集積体中の各燃料電池には、水の制
御管理の柔軟な設計選択を可能にし各燃料電池及び集積
体を最適状態にする水搬送層が設けられている。
The above-mentioned drawbacks of the prior art are solved in a useful, novel and inventive manner. Each fuel cell in the stack is provided with a water transport layer that allows flexible design choices for water control management to optimize each fuel cell and the stack.

従って1本発明の主要な目的は、水及び熱の制御管理を
可能にしたイオン交換膜電池を提供することである。別
の表現方法をとれば、本発明の目的は、膜の溢水及び脱
水を克服し更に熱の分散のための有効な手段を備えた燃
料電池を提供することである。
Therefore, one of the main objects of the present invention is to provide an ion exchange membrane battery that allows controlled management of water and heat. Stated another way, it is an object of the present invention to provide a fuel cell which overcomes membrane flooding and dehydration and further provides effective means for heat dissipation.

本発明の別の目的は、電池中に貯蔵された水又は電池に
供給される水の蒸発を利用して集積された電池構造体か
ら熱を除去する燃料電池を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a fuel cell that utilizes evaporation of water stored in the cell or supplied to the cell to remove heat from an integrated cell structure.

本発明の更に別の目的は、液体冷却及び空気冷却に適合
する燃料電池を提供することである。
Yet another object of the invention is to provide a fuel cell compatible with liquid cooling and air cooling.

本発明の更に別の目的は、集積構造体の大型化を可能に
する燃料電池を提供することである。
Yet another object of the invention is to provide a fuel cell that allows the integrated structure to be scaled up.

本発明の更に別の目的は、燃料電池中で発生する熱を利
用して水素化物より水素を放出させて必要な水素燃料を
得るよう構成した集積燃料電池システムを提供すること
である。
Yet another object of the present invention is to provide an integrated fuel cell system configured to utilize heat generated within the fuel cell to release hydrogen from the hydride to obtain the required hydrogen fuel.

〈問題点を解決するための手段〉 本発明による燃料電池集合体は複数の集積された燃料電
池から成り、各燃料電池は、燃料電極及び酸素電極と、
前記両電極の中間にあり前記両電極と係合しているイオ
ン交換膜と、燃料電極に燃料を供給する燃料分配プレー
トと、酸素電極に酸素を供給する酸素分配プレートと1
両電極から隔離された流体透過性で導電性の部材と、不
透過性で導電性の外側部材とから成る。流体透過性で導
電性の部材(生成水貯蔵・搬送部材)の位置は、設計上
適宜に選択できるが、両側の外側部材の中間に位置し両
電極から外側に離して位置させることが必要である。
<Means for Solving the Problems> The fuel cell assembly according to the present invention consists of a plurality of integrated fuel cells, each fuel cell having a fuel electrode, an oxygen electrode,
an ion exchange membrane located between the two electrodes and engaged with the two electrodes; a fuel distribution plate for supplying fuel to the fuel electrode; and an oxygen distribution plate for supplying oxygen to the oxygen electrode;
It consists of a fluid permeable, electrically conductive member separated from both electrodes, and an impermeable, electrically conductive outer member. The position of the fluid-permeable and conductive member (produced water storage/transport member) can be selected as appropriate in the design, but it must be located between the outer members on both sides and away from both electrodes. be.

通常は、本発明による集合体は、作動時に燃料電池集合
体から熱を除去する集積システムの一部分をなす。別法
として、蒸発冷却、直接空気冷却又は液体冷却によって
、熱を除去することもできる。
Typically, an assembly according to the invention will form part of an integrated system that removes heat from the fuel cell assembly during operation. Alternatively, heat can be removed by evaporative cooling, direct air cooling, or liquid cooling.

集積システムは、好ましくは、燃料電池のためのガス状
水素燃料を発生する水素化物床を有する。
The integrated system preferably has a hydride bed that generates gaseous hydrogen fuel for the fuel cell.

ガス状水素は燃料電池内で消費される燃料である。Gaseous hydrogen is the fuel consumed within the fuel cell.

集積システムは、廃熱を燃料電池から水素化物床に送り
、そこで廃熱を利用して水素化物床から水素を放出させ
て燃料とする。伝熱方法は、電池の冷却方式によって定
まる。伝熱方法は、集合体を離れる高温の反応空気から
の水の凝縮に応じて異なる。同様に、電池集積体と水素
化物容器との直接接触による伝熱を利用することもでき
る。更に、電池からの熱の除去に用いた液体冷却媒によ
り、水素の放出に必要な熱を与えることもできる。
The integrated system routes waste heat from the fuel cell to the hydride bed, where it is used to release hydrogen from the hydride bed for fuel. The heat transfer method is determined by the battery cooling method. The method of heat transfer depends on the condensation of water from the hot reaction air leaving the assembly. Similarly, heat transfer by direct contact between the cell assembly and the hydride container can be utilized. Additionally, the liquid coolant used to remove heat from the cell can also provide the heat necessary for hydrogen release.

〈実施例〉 上述及びその他の本発明の特徴及び利点は、添附の図面
を参照しつつ以下に説明する好ましい実施例の記載から
明らかになるものと考える。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above-mentioned and other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings.

第1図に、積み重なった複数の燃料電池22から成る好
ましい燃料電池集合体を参照符号2oで示す、電池22
は2極モードで積み重ねられ、米国特許筒4,175,
165号に開示された既知の様式で端部プレート24及
び26によって一体に保持されている。
In FIG. 1, a preferred fuel cell assembly consisting of a plurality of stacked fuel cells 22 is designated by the reference numeral 2o.
are stacked in a bipolar mode, and the U.S. patent tube 4,175,
They are held together by end plates 24 and 26 in the known manner disclosed in the '165 patent.

各燃料電池22は、以下の部材から成る。ガス不透過性
で導電性のシート44は親水性で流体透過性の部材42
と電気的に且つ機械的に接触しており、多孔質で疎水性
の分配プレート34は部材42の反対側の面と機械的に
接触している。親水性で流体透過性の部材42と疎水性
の分配プレート34とは、燃料電池側方の気密シールを
形成するシリコーンゴム又はビトロン(Vitron)
等から成るガスケット33の内部に封入されている。分
配プレート34はその全面が触媒燃料電極28と機械的
に接触しており、燃料電極28と向がい合う複数のみぞ
4oを有する。燃料電極28はイオン交換膜32に接着
されていて、イオン交換膜32は反対面に接着された触
媒酸素電極30を有する。第二の疎水性多孔質分配プレ
ート38が酸素電極30と電気的に且つ機械的に接触し
ている。
Each fuel cell 22 consists of the following members. The gas-impermeable, electrically conductive sheet 44 is connected to the hydrophilic, fluid-permeable member 42.
The porous, hydrophobic distribution plate 34 is in mechanical contact with the opposite surface of the member 42. The hydrophilic, fluid-permeable member 42 and the hydrophobic distribution plate 34 are made of silicone rubber or Vitron, which forms an airtight seal on the sides of the fuel cell.
It is sealed inside a gasket 33 consisting of, etc. The distribution plate 34 is in mechanical contact with the catalytic fuel electrode 28 over its entire surface and has a plurality of grooves 4o facing the fuel electrode 28. Fuel electrode 28 is adhered to an ion exchange membrane 32, which has a catalytic oxygen electrode 30 adhered to an opposite side. A second hydrophobic porous distribution plate 38 is in electrical and mechanical contact with the oxygen electrode 30.

多孔質分配プレート38は酸素電極3oと向がい合う複
数のみぞ36を有し、反応剤空気スロット39を持つプ
ラスチック又は硬質ゴム等から成る絶縁カソード・フレ
ーム37の内部に封入されている。カソード・フレーム
37及び分配プレート38は、1個の燃料電池22を完
成する最新の部材であるガス不透過性で導電性の分離シ
ート44と電気的に且つ機械的に接触している。複数の
燃料電池が積み重なって端部プレート24と26の間で
圧縮されて燃料電池集合体が完成する。
A porous distribution plate 38 has a plurality of grooves 36 facing the oxygen electrode 3o and is enclosed within an insulating cathode frame 37 of plastic or hard rubber or the like having reactant air slots 39. The cathode frame 37 and distribution plate 38 are in electrical and mechanical contact with a gas-impermeable and electrically conductive separator sheet 44, which is the latest component to complete one fuel cell 22. A plurality of fuel cells are stacked and compressed between end plates 24 and 26 to complete a fuel cell assembly.

燃料電池22の更に詳細な構造を第2図に示すが、電池
22は、燃料が供給される触媒燃料電極28と、酸素含
有ガスが供給される触媒酸素電極30と、電極28及び
30の中間に位置し両電極と接触しているイオン交換膜
32とを含む複数の層を有する。イオン交換膜32は電
解質部材として機能する。燃料電池22の層としては、
更に、燃料電極28のほぼ全面と接触している導電性の
反応剤分配プレート34がある0分配プレート34は多
孔質の材料から成り、隣接する燃料電極28と向かい合
う複数のみぞ40を設けることもできる。しかしながら
、第1図に示すように、みぞ40を省くこともできる。
A more detailed structure of the fuel cell 22 is shown in FIG. 2. The cell 22 includes a catalytic fuel electrode 28 to which fuel is supplied, a catalytic oxygen electrode 30 to which oxygen-containing gas is supplied, and an intermediate electrode 28 and 30. It has a plurality of layers including an ion exchange membrane 32 located at and in contact with both electrodes. The ion exchange membrane 32 functions as an electrolyte member. As the layer of the fuel cell 22,
Furthermore, the conductive reagent distribution plate 34 is in contact with substantially the entire surface of the fuel electrode 28. The distribution plate 34 may be made of a porous material and may include a plurality of grooves 40 facing adjacent fuel electrodes 28. can. However, the groove 40 can also be omitted, as shown in FIG.

燃料電池22は、更に、酸素電極30のほぼ全面と接触
する導電性の反応剤分配プレート38を有する0分配プ
レート38は、多孔質材料から成り、図示したように、
隣接する酸素電極と向かい合う複数のみぞ36を有する
。しかしながら、これらのみぞ36は省くこともできる
The fuel cell 22 further includes an electrically conductive reactant distribution plate 38 in contact with substantially the entire surface of the oxygen electrode 30, the oxygen distribution plate 38 being comprised of a porous material, as shown.
It has a plurality of grooves 36 facing adjacent oxygen electrodes. However, these grooves 36 can also be omitted.

燃料電池22は、更に1図示した実施例では反応剤分配
プレート34の外側に位置し反応剤分配プレートの電極
28から遠いほうの面と接触している流体透過性で導電
性の部材42を有する。変形実施例の構造としては、部
材42を反応剤分配プレート38の外側の位置又は両プ
レート34及び38の外側の位置に配設することもでき
る。燃料電池22の外面はガス不透過性で導電性のシー
ト44から成り、反応ガス類を隣接して積み重ねられた
燃料電池から隔離している。
Fuel cell 22 further includes a fluid permeable, electrically conductive member 42 located outside of reactant distribution plate 34 in the illustrated embodiment and in contact with the surface of the reactant distribution plate remote from electrode 28. . In alternative constructions, the member 42 may be located outside the reactant distribution plate 38 or outside both plates 34 and 38. The outer surface of fuel cell 22 is comprised of a gas-impermeable, electrically conductive sheet 44 to isolate reactant gases from adjacent stacked fuel cells.

反応剤分配プレート34及び38は、好ましくは金属製
スクリーン、金属めっきプラスチック製スクリーン、多
孔質プラスチック若しくはセラミックス、又は多数の孔
部を設けた金属シート若しくは波形にした金属シートか
ら成る。変形例として、分配プレート34を網状にした
ガラス状炭素のような炭素発泡体から成るものにするこ
ともできる。プレート34及び38に適した更に別の材
料は、第2図に示したみぞを設けた或いは設けない多孔
質のグラファイトである8分配プレート34及び38の
厚みは、通常、0.2■乃至5mである。接触抵抗を下
げるために分配プレート34及び38に金又はニッケル
を被せておいてもよい。
The reactant distribution plates 34 and 38 preferably consist of metal screens, metal plated plastic screens, porous plastics or ceramics, or perforated or corrugated metal sheets. Alternatively, the distribution plate 34 may consist of a carbon foam, such as reticulated vitreous carbon. A further suitable material for plates 34 and 38 is porous graphite with or without grooves as shown in FIG. It is. Distribution plates 34 and 38 may be overlaid with gold or nickel to reduce contact resistance.

更に、分配プレート34及び38は疎水性であり、テト
ラフルオロエチレン(テフロン)を含浸させて疎水性に
しておくこともできる。
Furthermore, distribution plates 34 and 38 are hydrophobic and can also be impregnated with tetrafluoroethylene (Teflon) to make them hydrophobic.

流体透過性で導電性の部材42が、水を貯蔵し燃料電池
に水を搬送し且つ燃料電池から水を搬出する手段となり
、金属スクリーン中に埋め込まれた鉱物質又は有機繊維
から成り、電流が流体透過性の部材42を通って伝導さ
れる。たとえば、部材42は網状のグラファイト発泡体
から成る。変形例としては、流体透過性の部材42は、
コロイド状シリカの含浸により疎水性にされた多孔質グ
ラファイト若しくは炭素又は金属めっきセラミックスか
ら成る。
A fluid-permeable, electrically conductive member 42 provides a means for storing water, transporting water to and from the fuel cell, and consists of mineral or organic fibers embedded in a metal screen to carry electrical current. is conducted through a fluid permeable member 42. For example, member 42 is comprised of reticulated graphite foam. Alternatively, the fluid permeable member 42 may include:
It consists of porous graphite or carbon or metal-plated ceramics made hydrophobic by impregnation with colloidal silica.

触媒で活性化された膜32の内部で発電が実質的に行な
われる。膜32中の高分子鎖を通過する水素イオンの移
行の結果としてイオン伝導性になる。電子を放出しプロ
トンとして、高分子に入り込む水素の触媒電極28にお
ける反応により電力が発生する。酸素電極30において
は、触媒活性化された膜32からのプロトンが酸素及び
電気的な負荷から戻された電子と反応して、水が生成さ
れるが、水は燃料電池22から除去する必要がある。
Electricity generation substantially occurs within the catalyst-activated membrane 32. Membrane 32 becomes ionically conductive as a result of the migration of hydrogen ions through the polymer chains. Electric power is generated by the reaction of hydrogen, which releases electrons and enters the polymer as protons, at the catalytic electrode 28 . At the oxygen electrode 30, protons from the catalytically activated membrane 32 react with oxygen and electrons returned from the electrical load to produce water, which must be removed from the fuel cell 22. be.

燃料電池集合体20においては、酸素含有ガスから成る
反応剤流とガス状水素燃料から成る反応剤流とが集合体
20に入り、燃料は集合体20の内部で消費されて熱を
発生するが、熱は取り除く必要がある。第3図、第4図
及び第58図に、蒸発冷却、直接空気冷却及び液体冷却
により、夫々熱を取り除く方法を例示しである。
In the fuel cell assembly 20, a reactant stream consisting of an oxygen-containing gas and a reactant stream consisting of a gaseous hydrogen fuel enter the assembly 20, and the fuel is consumed within the assembly 20, generating heat. , the heat needs to be removed. Figures 3, 4, and 58 illustrate methods for removing heat by evaporative cooling, direct air cooling, and liquid cooling, respectively.

第3図に、燃料電池集合体20と、集合体20から離し
て配置され凝縮面51を持つフィン付きプレート50と
を示しである。集合体2oを出た反応剤流53は水で飽
和されている0反応側流53はプレート50に当たり熱
を放出して液状の水が凝縮し、凝縮した水は符号52で
略示するように燃料電池集合体20に還流させることも
できる。
FIG. 3 shows a fuel cell assembly 20 and a finned plate 50 having a condensing surface 51 spaced apart from the assembly 20. In FIG. The reactant stream 53 leaving the assembly 2o is saturated with water.The reaction side stream 53 hits the plate 50 and releases heat, condensing liquid water, as indicated schematically at 52. It can also be refluxed to the fuel cell assembly 20.

気3図に図示した蒸発冷却熱除去装置は、開口熱パイプ
方式と称することもできる。この装置の他の電池冷却法
よりも優れた利点の一つは、反応剤空気流の量を化学量
論的な必要量よりも遥かに多くでき、しかも電池の乾燥
を防止するための予備加湿を必要としないことである。
The evaporative cooling heat removal device shown in Figure 3 can also be referred to as an open heat pipe type. One of the advantages of this device over other cell cooling methods is that it allows the amount of reactant air flow to be much higher than the stoichiometric requirement, yet provides pre-humidification to prevent cell drying. is not necessary.

第4図及び第5図に、燃料電池集合体20の変形例を示
す。空気呼吸システムでは、空気は拡散流又は強制流の
形で供給されて、燃料電池22の集積体の側部に沿った
複数の開口部(図示せず)を通って直接に電池集合体2
0に入る。水素は共通マニホルド(図示せず)を通って
入る。
FIGS. 4 and 5 show modified examples of the fuel cell assembly 20. In an air-breathing system, air is supplied in the form of a diffused or forced flow directly into the cell assembly 2 through a plurality of openings (not shown) along the sides of the fuel cell assembly 22.
Enters 0. Hydrogen enters through a common manifold (not shown).

第4図に示す燃料電池集合体20Aにおいては、燃料電
池22又は燃料電池22群の中間に冷却部材60が配置
されていて、符号62で略示するように冷却空気が集合
体20Aを通って流れる。第5図に示す燃料電池集合体
20Bにおいては、燃料電池22又は燃料電池22群の
中間に冷却部材64が配置されている。液体冷却媒は符
号66で離水されるように燃料電池集合体20Bに入り
、部材64を通って集合体20Bを横切り、高温度にな
って符号68で離水するように冷却部材64を出るが、
冷却部材64から出る高温の液体冷却媒を熱交換器に向
けることもできる0部材60及び64は導電性部材でな
ければならない。管66及び68は燃料電池集積体から
電気的に絶縁されていなければならない。
In the fuel cell assembly 20A shown in FIG. 4, a cooling member 60 is disposed between the fuel cells 22 or a group of fuel cells 22, and cooling air is passed through the assembly 20A as indicated by the reference numeral 62. flows. In the fuel cell assembly 20B shown in FIG. 5, a cooling member 64 is arranged between the fuel cells 22 or groups of fuel cells 22. The liquid coolant enters the fuel cell assembly 20B as separated at 66, traverses the assembly 20B through member 64, and exits the cooling member 64 as separated at 68 at an elevated temperature.
The zero members 60 and 64, which may also direct the hot liquid coolant exiting the cooling member 64 to the heat exchanger, must be electrically conductive members. Tubes 66 and 68 must be electrically isolated from the fuel cell assembly.

本発明の燃料電池集合体は、燃料として水素ガスを用い
て作動させることができる。第6図に、この種の装置を
概略的に図示しであるが、図示した装置は上述のように
還流冷却媒で冷却されている変形燃料電池集合体20G
と、水素化物床72を収納した水素化物容器70とから
成る。燃料電池冷却剤流74から導き出された熱によっ
て、水素化物床72の内部で水素燃料が発生する。燃料
電池の作動によって発生し水素の放出のために必要とさ
れなかった余分の熱は、空気冷却熱交換器中で放熱され
る。
The fuel cell assembly of the present invention can be operated using hydrogen gas as fuel. FIG. 6 schematically shows this type of device, and the illustrated device is a modified fuel cell assembly 20G cooled by the recirculating coolant as described above.
and a hydride container 70 containing a hydride bed 72. Heat extracted from fuel cell coolant stream 74 generates hydrogen fuel within hydride bed 72 . The excess heat generated by fuel cell operation and not required for hydrogen release is dissipated in an air-cooled heat exchanger.

水が複数の流体透過性の膜42から搬送される重力零の
状態で用いられる水回収システムを第7図に示す、流体
透過性の膜42は、水の搬送及び貯蔵の役割を果たす。
A water recovery system for use in zero gravity conditions is shown in FIG. 7, where water is transported through a plurality of fluid permeable membranes 42, which act as water transport and storage.

膜42の機能は、燃料電池22に入って来る外部から導
入された水を分配し、生成水を燃料電池22から引き出
すことである。
The function of the membrane 42 is to distribute externally introduced water entering the fuel cell 22 and to draw produced water out of the fuel cell 22.

灯心パッド82が水吸収吸取部材84に接続されていて
、水は膨張可能な袋状組織によって回収口88に押し出
される。
A wick pad 82 is connected to a water absorbing blotting member 84 and water is forced into a collection port 88 by an inflatable bladder.

地上の重力即ち重力負荷が零の場合の短期間の使用に際
しては、第7図に示した装置に変更を加えて、貯蔵槽8
4.灯心パッド82及び袋状組織86を配置する必要性
をとり除くことができる。
For short-term use when ground gravity or gravity load is zero, the device shown in Figure 7 may be modified to accommodate storage tank 8.
4. The need to place a wick pad 82 and sac 86 can be eliminated.

この場合には、各電池内部の流体透過性の部材42の内
部に生成水を貯蔵しておき、灯心パッド82のために設
けたと同じ通路を介して真空を加えることにより各使用
期間の終期に生成水を除去すればよい。吸引ポンプを用
いて排水を行なうことができ1部材42の内部に存在す
る水の大部分を液状の水の形で回収することができる。
In this case, the produced water is stored inside the fluid-permeable member 42 inside each cell and is removed at the end of each period of use by applying a vacuum through the same passageway provided for the wick pad 82. All you have to do is remove the generated water. Drainage can be carried out using a suction pump, and most of the water present inside one member 42 can be recovered in the form of liquid water.

この目的のために、使用期間の長さに応じて、部材42
を拡大することができる。
For this purpose, depending on the length of the period of use, the member 42
can be expanded.

失胤孤上 5個の電池から成る集合体を水素と空気とを用いて作動
させた。電池集合体は、反応剤空気流への水の蒸発によ
って冷却した。各電池の活性面積は100cnf (5
csX 20国)でありナフィオン(Nafion) 
 11 フイオン交換膜を使用した。膜の両面は、膜に
積層した白金触媒層で活性化した。
An assembly of five batteries was operated using hydrogen and air. The cell assembly was cooled by evaporation of water into the reactant air stream. The active area of each battery is 100cnf (5
csX (20 countries) and Nafion
11 A ion exchange membrane was used. Both sides of the membrane were activated with platinum catalyst layers laminated to the membrane.

厚さ0.2cmの反応剤分配構造体をアノード上の触媒
面に接触させた。同じ目的で、カソード上には厚さO,
IQI+のシートを用いた。両分配構造体の体部は、多
孔質グラファイト(0,36g/aJ)から製造し、テ
フロン・エマルジョンを含浸させて疎水性にした。撥水
性構造にしたことに加えて、カソード区画には、親水性
の水搬送部材を配置した。反応剤分配プレートとガス不
透過性分離板として働く厚さ0,06(!Iのグラフオ
イル(Grafoil)シートとの間には、水を電池中
に吸い込む親水性部材を配置した。親水性部材は、厚さ
0.18国の多孔質グラファイト・プレート(0,36
g/d)であり、ガスが電池に入ることができるようみ
ぞを設けた。多孔質グラファイトにはコロイド状シリカ
を塗布して、疎水性にした。
A 0.2 cm thick reactant distribution structure was placed in contact with the catalyst surface on the anode. For the same purpose, on the cathode there is a thickness O,
An IQI+ sheet was used. The bodies of both distribution structures were made from porous graphite (0.36 g/aJ) and impregnated with a Teflon emulsion to make them hydrophobic. In addition to having a water-repellent structure, a hydrophilic water transport member was placed in the cathode compartment. A hydrophilic member was placed between the reactant distribution plate and a Grafoil sheet with a thickness of 0.06 (!I) serving as a gas-impermeable separator plate, which sucked water into the cell.Hydrophilic member is a porous graphite plate with a thickness of 0.18 mm (0.36 mm)
g/d) and grooves were provided to allow gas to enter the cell. The porous graphite was coated with colloidal silica to make it hydrophobic.

水素圧0 、105 kg/al (1、5psig)
でデッド・エンド(dead end)  ・モードで
電池を作動させた。実質的に大気圧で、雰囲気空気を供
給した。
Hydrogen pressure 0, 105 kg/al (1.5 psig)
The battery was operated in dead end mode. Atmosphere air was supplied at substantially atmospheric pressure.

空気流速は4〜6リツトル/分(化学量論的必要量の約
5倍)とした。5個の電池集積体の電気的測定の結果に
よれば、出力電流12アンペアでの集積体電圧は3.5
ボルトであった。この電圧において、水素の下方加熱値
に基いて計算した場合28 、2Kcal/時間の熱が
発生した。この熱の一部分は、集積体表面からの自然対
流及び反応剤ガス流の検知可能な熱として放熱される。
The air flow rate was 4-6 liters/min (approximately 5 times the stoichiometric requirement). According to the results of electrical measurements of five battery assemblies, the assemblage voltage at an output current of 12 amperes is 3.5
It was a bolt. At this voltage, 28,2 Kcal/hour of heat was generated, calculated based on the downward heating value of hydrogen. A portion of this heat is dissipated as natural convection from the assembly surface and as detectable heat in the reactant gas flow.

しかしながら1条件にもよるが、熱の大部分の電池集積
体からの除去は水の蒸発に依存する。たとえば、集積体
の温度が55℃で周囲温度が22℃の場合、電気化学反
応によって生成する水(20g/時間)に加えて1時間
あたり26gの水が集積体から蒸発する。これは、13
.7kg/時間又は発生する熱の48.6%に相当する
。この作動条件において、水の蒸発に要するエネルギー
が集積体の温度を55℃に安定化している。この水は外
部源から供給され、底部から集積体に吸い上げられて、
親水性のプレートを介して各電池に分配される6来誕剪
又 水素化物貯蔵容器から導き出した水素を用いて。
However, under certain conditions, the removal of most of the heat from the battery assembly depends on water evaporation. For example, if the temperature of the stack is 55° C. and the ambient temperature is 22° C., 26 g of water per hour will evaporate from the stack in addition to the water produced by the electrochemical reaction (20 g/hour). This is 13
.. 7 kg/hour or 48.6% of the heat generated. Under this operating condition, the energy required to evaporate the water stabilizes the temperature of the assembly at 55°C. This water is supplied from an external source and drawn up into the aggregate from the bottom.
With hydrogen derived from a six-generation shear hydride storage vessel distributed to each cell via a hydrophilic plate.

17個の電池から成る空気呼吸集積体を作動させた。こ
の実施例では、燃料電池からの熱を利用して、水素化物
貯蔵容器から水素を放出させた。熱伝達の方法は、燃料
電池から反応剤空気流への水の蒸発及びこれに続く水素
化物貯蔵容器の表面上における凝縮である。
An air breathing assembly consisting of 17 batteries was operated. In this example, heat from a fuel cell was used to release hydrogen from a hydride storage vessel. The method of heat transfer is evaporation of water from the fuel cell to the reactant air stream and subsequent condensation on the surface of the hydride storage vessel.

失胤■y 実施例1で用いた5個の電池からなる集合体を水素と酸
素とを用いて作動させた。この実施例においては、生成
水は電池内部の部材42中に貯蔵し5.電池の作動終了
後にマニホルド82に真空を加えて除去した0部材42
の厚さは、追加される水を収容するために0.18a!
1から0.5国に増大した。電池集積体を10アンペア
で「デッド・エンド」モードで作動させた。水素及び酸
素は。
Loss of seeds ■y The assembly of five batteries used in Example 1 was operated using hydrogen and oxygen. In this embodiment, the produced water is stored in a member 42 inside the cell5. 0 member 42 removed by applying vacuum to manifold 82 after battery operation is complete.
The thickness is 0.18a to accommodate the added water!
The number of countries increased from 1 to 0.5 countries. The battery assembly was operated in "dead end" mode at 10 amps. Hydrogen and oxygen.

ゲージ圧0 、105 kg/aJ (1、5psig
)で供給した。集積体の電圧は4.0ボルトであった。
Gauge pressure 0, 105 kg/aJ (1,5 psig
) was supplied. The voltage across the assembly was 4.0 volts.

5時間牛後に、電池の作動を中断して、生成水を除去し
た。マニホルド82に真空を印加して93gの水を集め
、電池の作動を再開した。端部プレートを介する熱の逃
散により集積体を冷却した。
After 5 hours of incubation, battery operation was discontinued and the produced water was removed. Vacuum was applied to manifold 82 to collect 93 g of water and battery operation was resumed. The assembly was cooled by heat dissipation through the end plates.

集積体の構造は、実施例1で記載したものと同じである
。水素化物貯蔵容器は、2基の円筒形ステンレス鋼容器
から成る。これらの容器の直径は3.20m、長さは1
7.5C!Iであり、エルゲニツクス社(Erlcan
ics Inc、 )で製造されているミツシュメタル
(misch■etal)−ニッケルー鉄合金であるH
Y−8TOR209を全体として950g充填しである
1合算水素貯蔵容量は、100リツトル(STP)であ
る、室温における水素圧力はゲージ圧で10.5〜14
.1kg/d (150〜200 psig)である。
The structure of the assembly is the same as described in Example 1. The hydride storage vessel consists of two cylindrical stainless steel vessels. These containers have a diameter of 3.20 m and a length of 1
7.5C! I, Ergenics (Erlcan)
H is a mischmetal-nickel-iron alloy manufactured by ics Inc.
The total hydrogen storage capacity when Y-8TOR209 is filled with 950g is 100 liters (STP), and the hydrogen pressure at room temperature is 10.5 to 14 in gauge pressure.
.. 1 kg/d (150-200 psig).

調圧機を用いて上記の水素圧力をゲージ圧で0.105
kg/aJ (1,5psig)に下げた。小型の直流
送風機を用いて1周囲空気から燃料電池に空気を供給し
た。送風機の吸入側のオリフィスによって空気流を制限
した。空気は集積体中を流過して、電気化学反応のため
の酸素を供給し、水を蒸発させて電池を冷却させたゆ所
定の負荷における集積体の温度は空気流に依存して変動
する。たとえば負荷7アンペア(12゜4ボルト、87
ワツト)の場合、流入空気は55〜57℃で流量12リ
ットル/分(化学量論量の5.5倍)で平衡値に達する
。電池・から出た空気流は水素化物貯蔵容器に向かう。
Using a pressure regulator, adjust the above hydrogen pressure to 0.105 in gauge pressure.
kg/aJ (1.5 psig). A small DC blower was used to supply air from ambient air to the fuel cell. Airflow was restricted by an orifice on the suction side of the blower. Air flows through the assembly, providing oxygen for the electrochemical reactions and evaporating water to cool the cell, so that the temperature of the assembly at a given load varies depending on the air flow. . For example, a load of 7 amperes (12° 4 volts, 87
Watt), the incoming air reaches an equilibrium value at a flow rate of 12 l/min (5.5 times stoichiometric) at 55-57°C. The airflow leaving the battery is directed to a hydride storage vessel.

空気が水素化物貯蔵容器と接触すると、空気の温度は5
0〜53℃に低下し、水分はステンレス鋼円筒上に凝縮
して、負荷に供給するために消費された水素を放出する
。上記の負荷条件で電池を110分間連続作動させると
、水素化物貯蔵容器内の水素収納量は完全に消費される
。12アンペアで140ワツトの負荷での連続作動が行
なわれた。
When the air comes into contact with the hydride storage vessel, the temperature of the air is 5
Dropping from 0 to 53°C, moisture condenses on the stainless steel cylinder, releasing the hydrogen consumed to supply the load. After 110 minutes of continuous operation of the battery under the above load conditions, the hydrogen storage capacity in the hydride storage vessel is completely consumed. Continuous operation was performed at a load of 140 watts at 12 amps.

回収された水は、再び蒸発させるべく電池に還流するこ
とができる。還流水は蒸発される空気の一部分に過ぎず
、電池を冷却させるに充分な量で味ない、空気が水素化
物容器と接触する前又は後に水を追加して熱交換器によ
り凝縮させて自己保持作動を行なわせるに充分な水を回
収する必要がある。
The recovered water can be returned to the cell for evaporation again. The reflux water is only a portion of the air that is evaporated, and is tasteless in sufficient quantity to cool the battery; water is added before or after the air contacts the hydride container, and is condensed by a heat exchanger for self-retention. Sufficient water must be recovered to operate.

本発明により、上述の目的及び利点が達成できる。上に
記載した実施例の細部は例示のために記載したものであ
り、特許請求の範囲の記載に含まれるものを除いては本
発明を制限するものと解釈されるべきではない。
The invention achieves the objects and advantages mentioned above. The details of the embodiments described above are provided for purposes of illustration and are not to be construed as limitations on the invention except as contained in the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明による好ましい燃料電池集積集合体の
概略分解斜視図である。 第2図は、第1図に示した集合体のうちの一つの燃料電
池の端面図である。 第3図は、鉛直方向に編成した集合体の概略斜視図であ
り、蒸発冷却により集合体から熱を除去する方法を示し
ている。 第4図は、鉛直方向に編成した集合体の概略斜視図であ
り、直接空気冷却により集合体から熱を除去する方法を
示している。 第5図は、鉛直方向に編成した集合体の概略斜視図であ
り、液体冷却により集合体から熱を除去する方法を示し
ている。 第6図は、鉛直方向に編成した集合体の概略斜視図であ
り、水素化物容器中の水素化物床からの水素ガスを燃料
電池中に送スされる燃料として使用する状態を示す図で
ある。 第7図は、重力が零の状態で燃料電池集合体から水を除
去する配置を示す側断面図である。 2o・・燃料電池集合体、22・・燃料電池、24.2
6・・端部プレート、28・・燃料電極、30・・酸素
電極、32・・イオン交換膜、34・・分配プレート、
38・・分配プレート、42・・流体透過性で導電性の
部材。 FIG、 2 図面の浄書(内容に変更なし) 手続補正書(方式) 平成 1年 6月 6日
FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a preferred fuel cell assembly according to the present invention. FIG. 2 is an end view of one of the fuel cells of the assembly shown in FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view of a vertically organized assembly, illustrating how heat is removed from the assembly by evaporative cooling. FIG. 4 is a schematic perspective view of a vertically organized assembly, illustrating how heat is removed from the assembly by direct air cooling. FIG. 5 is a schematic perspective view of a vertically organized assembly, illustrating how heat is removed from the assembly by liquid cooling. FIG. 6 is a schematic perspective view of a vertically organized assembly illustrating the use of hydrogen gas from a hydride bed in a hydride vessel as fuel to be delivered into a fuel cell; FIG. . FIG. 7 is a side sectional view showing an arrangement for removing water from a fuel cell assembly under zero gravity. 2o...Fuel cell assembly, 22...Fuel cell, 24.2
6... End plate, 28... Fuel electrode, 30... Oxygen electrode, 32... Ion exchange membrane, 34... Distribution plate,
38...Distribution plate, 42...Fluid-permeable and electrically conductive member. FIG. 2. Engraving of drawings (no changes in content) Procedural amendment (method) June 6, 1999

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)中間部に位置するイオン交換電解質部材と接触して
いる第一電極及び第二電極と、 前記第一電極と流体連通して前記第一電極に第一反応剤
を供給している第一反応剤分配部材と、 前記第二電極と流体連通して前記第二電極に第二反応剤
を供給している第二反応剤分配部材とを有し、 前記第一反応剤分配部材及び第二反応剤分配部材は導電
性であり、ガス不透過性で導電性の部材の間に収納され
ており、 流体透過性で導電性の部材が前記のガス不透過性部材の
間にあり前記両電極の外側に位置し液体を貯蔵し搬送す
るために両電極から離してあることを特徴とするイオン
交換膜電池。 2)燃料電極及び反応剤電極と、 前記燃料電極と前記反応剤電極の中間に位置し両電極と
接触しているイオン交換電解質部材と、 前記燃料電極と流体連通し燃料電極に燃料を供給してい
る燃料分配部材と、 前記反応剤電極と流体連通し反応剤電極に反応剤を供給
している反応剤分配部材とを有し、前記燃料分配部材及
び前記反応剤分配部材は導電性であり、ガス不透過性で
導電性の部材の間に収納されており、 流体透過性で導電性の部材が前記のガス不透過性部材の
間にあり前記両電極の外側に位置し液体を貯蔵し搬送す
るために両電極から離してあることを特徴とするイオン
交換燃料電池。 3)平面状の燃料電極及び平面状の酸素電極と、前記燃
料電極及び前記酸素電極の間に位置し両電極と接触して
いる平面状のイオン交換電解質部材と、 前記燃料電極の表面と接触し前記燃料電極の全面を覆っ
て燃料電極に水素ガス燃料を供給する透過性で平面状の
導電性燃料分配部材と、前記酸素電極の表面と接触し前
記酸素電極の全面を覆って酸素電極に酸素含有ガスを供
給する透過性で平面状の導電性酸素分配部材とを有し、 前記燃料分配部材及び前記酸素分配部材は一対のガス不
透過性で導電性の隔離板の間に収納されていて、 前記隔離板の中間には流体透過性で導電性の平面状部材
が前記両電極の外側に位置し水を貯蔵し搬送するために
前記両電極から離間していることを特徴とするイオン交
換燃料電池。 4)燃料が供給される触媒燃料電極と、 酸素含有ガスが供給される触媒酸素電極と、前記燃料電
極と前記酸素電極との間に位置し両電極と接触して電解
質部材として働くイオン交換膜と、 前記燃料電極と接触して前記燃料電極に燃料を供給する
手段となる導電性の反応剤分配部材と、 前記酸素電極と接触して前記酸素電極に酸素含有ガスを
供給する手段となる導電性の反応剤分配部材と、 前記反応剤分配部材の少なくとも一方と接触し前記両電
極からは隔離されていて、水を貯蔵し燃料電池に水を供
給し、且つ燃料電池から水を搬出する手段となる水透過
性で導電性の部材と、 反応剤ガスを分離するガス不透過性で導電性の外側部材
とから成ることを特徴とする燃料電池。 5)燃料電池と、水素化物容器と、前記容器内に収納さ
れ燃料電池の燃料であるガス状水素を発生する金属水素
化物と、隔離板を利用する直接熱伝導により、燃料電池
の廃熱を水素化物床に伝えるために熱を電池縁部に伝え
水素化物床に伝える手段とから成ることを特徴とする燃
料電池。 6)重力が零の状態で使用するイオン交換膜燃料電池シ
ステム及び水回収システムであって、前記水回収システ
ムが、流体透過性の分配プレートと、吸上げパッドと、
流体吸取り部材と、膨張可能な袋状組織とから成ること
を特徴とするシステム。 7)イオン交換膜燃料電池システム及び水貯蔵・回収シ
ステムであって、前記の水貯蔵・回収システムが、減圧
ラインにマニホルドで接続された大きな流体透過性分配
プレートから成ることを特徴とするシステム。
[Scope of Claims] 1) A first electrode and a second electrode in contact with an ion exchange electrolyte member located in an intermediate portion, and a first reactant in fluid communication with the first electrode and supplying a first reactant to the first electrode. a second reactant distribution member in fluid communication with the second electrode to supply a second reactant to the second electrode; The agent distribution member and the second reactant distribution member are electrically conductive and are housed between gas impermeable and electrically conductive members, and the fluid permeable and electrically conductive member is interposed between said gas impermeable members. An ion exchange membrane battery, characterized in that the ion exchange membrane battery is located between and outside of the electrodes and is spaced from the electrodes for storing and transporting liquid. 2) a fuel electrode and a reactant electrode, an ion exchange electrolyte member located between the fuel electrode and the reactant electrode and in contact with both electrodes, and in fluid communication with the fuel electrode to supply fuel to the fuel electrode; a reactant distribution member in fluid communication with the reactant electrode to supply a reactant to the reactant electrode, the fuel distribution member and the reactant distribution member being electrically conductive; , a fluid-permeable, electrically conductive member located between the gas-impermeable members and external to the electrodes for storing a liquid; An ion exchange fuel cell characterized in that it is separated from both electrodes for transport. 3) A planar fuel electrode, a planar oxygen electrode, a planar ion exchange electrolyte member located between the fuel electrode and the oxygen electrode and in contact with both electrodes, and in contact with the surface of the fuel electrode. a permeable and planar conductive fuel distribution member that covers the entire surface of the fuel electrode and supplies hydrogen gas fuel to the fuel electrode; a permeable, planar, electrically conductive oxygen distribution member for supplying an oxygen-containing gas, the fuel distribution member and the oxygen distribution member being housed between a pair of gas impermeable, electrically conductive separators; An ion exchange fuel characterized in that a fluid-permeable and electrically conductive planar member is located between the separators and is located outside the electrodes and is spaced apart from the electrodes for storing and transporting water. battery. 4) A catalytic fuel electrode to which fuel is supplied, a catalytic oxygen electrode to which oxygen-containing gas is supplied, and an ion exchange membrane located between the fuel electrode and the oxygen electrode and in contact with both electrodes to function as an electrolyte member. an electrically conductive reactant distribution member that contacts the fuel electrode and serves as a means for supplying fuel to the fuel electrode; and an electrically conductive reactant distribution member that contacts the oxygen electrode and serves as a means for supplying oxygen-containing gas to the oxygen electrode. a reactant distribution member having a chemical composition; and a means for storing water, supplying water to the fuel cell, and transporting water from the fuel cell, the member being in contact with at least one of the reactant distribution members and being isolated from the electrodes. A fuel cell comprising: a water-permeable, electrically conductive member; and a gas-impermeable, electrically conductive outer member that separates a reactant gas. 5) Direct heat conduction using a fuel cell, a hydride container, a metal hydride housed in the container that generates gaseous hydrogen, which is the fuel for the fuel cell, and a separator, to remove waste heat from the fuel cell. means for transmitting heat to the cell edge and to the hydride bed for conduction to the hydride bed. 6) An ion exchange membrane fuel cell system and water recovery system for use in zero gravity conditions, the water recovery system comprising: a fluid permeable distribution plate; a wicking pad;
A system comprising a fluid-absorbing member and an inflatable bladder. 7) An ion exchange membrane fuel cell system and water storage and recovery system, characterized in that said water storage and recovery system consists of a large fluid permeable distribution plate connected by a manifold to a vacuum line.
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