JPH03269958A - 固体高分子電解質型燃料電池の加湿方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、固体高分子電解質型燃料電池の加湿方法に
間するものである。

［従来の技術］ 固体高分子電解質型燃料電池は、５ＰＦＣとも呼ばれ、
１００℃前後で運転される発電システムである。

この燃料電池では、アノードの乾燥を防止するためにア
ノードガスを加湿する必要がある。

従来、アノードガスを加湿する技術については、米国特
許第４，７２９，９３２号明細書に開示されたものがあ
り、これは、アノードと隣接するカソードを分離してい
る導電性のセパレータを多孔質材料で形式し、アノード
に隣接するカソードで発生する水をアノードへ供給する
ものである。

また、特開平１−１４０５６２号公報に開示されたもの
があるが、これは、アスピレータを用いて、水をアノー
ドガス中に噴霧するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のような従来の固体高分子電解質型燃料電池の加湿
方法は、前者にあっては、空孔率やボア径を上げると、
反応ガス（例えば水素と酸素）がセパレータを介して気
相または液相を反対側にリークしてしまい、５ＰＦＣの
性能を低下させる。また、空孔率やボア径を下げると、
カソードからアノードへの水の移動量がきわめて少なく
なり、加湿機能が低下して、やはり、５ＰＦＣの性能や
寿命を低下させるという問題があった。

また、後者では、アスピレータの穴が異物によって閉塞
され、水の突出量が変化する恐れが高いこと。噴霧では
加湿量のコントロールが難しく、アノードを過度に濡ら
してセル特性を損う恐れがあること。アノードガスが、
噴霧された水の蒸発熱により過度に冷却され、セル特性
が低下する、などの問題があった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもの
で、５ＰＦＣの性能や寿命を低下させることなく、効果
的にアノードガスを加湿することができる固体高分子電
解質型燃料電池の加湿方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の加湿方法
は、四弗化エチレン樹脂製の多孔質膜を介して水をアノ
ードガスに供給するようにしたものである。

［作　用］ この発明においては、四弗化エチレン樹脂製の多孔質膜
は、その強靭さ故に１００℃近くでも液体状の水を収納
でき、その揮発性の故にアノードガス側に液体状の水が
漏れるのを防止し、かつ、その広大な気液界面の表面積
を有する故に、その表面から気体状の水がアノードガス
に大量に供給される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図を参照して説明する
。図において（１）は固体電解質型燃料電池、（２）は
固体高分子電解質膜、（３）はアノード、（４）はカソ
ード、（５）はアノードガス入口、（６）はアノードガ
ス出口、（７）はカソードガス入口、（８）はカソード
ガス出口である。（９）は四弗化エチレン樹脂製の多孔
質膜、（１０）はカーボン繊維よりなる多孔体に水が含
浸されているもの、（１１）は水の供給口、（１２）は
カソード室、（１３）はアノード室である。カーボン繊
維でなる多孔体（１０）は、水を保持するとともに四弗
化エチレン樹脂製の多孔質ＷＩ！（９）を支持する。し
かし、多孔体（１０）は、カーボン繊維である必要はな
く、金属多孔体、プラスチック製の多孔体などを用いる
こともできる。

また、多孔体（１０）は、必ずしも水を保持する必要は
なく、単に空間に水が保持されていればよい。

四弗化エチレン樹脂製の多孔質膜り９）は、１００℃近
くの温度でも充分に強靭さを維持することができるもの
で、例えば、住友電気工業（株）製の商品名“フロロボ
ア”や、ジャパンボアテックス（株）製の膜を用いるこ
とができ、これらは膜厚やボア径の異なるものが広範囲
に市販されているので、必要な加湿量に応じて自由に選
択することができる。

水は液状で供給口（１１）へ供給され、多孔体く１０〉
に保持される。一方、アノードガスに接する多孔質膜（
９）の面では、その広大な気液界面の面積の故に、多量
の水が気化して、アノードガスに供給され、不足した水
を多孔体（１０）から多孔質膜（９）へ水が液体で移動
して供給される。

なお、上記実施例ではアノード室（１３）の背面に多孔
質１１１（９）を配置したが、固体高分子電解質膜（２
）と同じ面に並んで配置されてもよい。

次に、他の実施例について、第２図を参照して説明する
。この実施例では、水を保持する多孔質膜（９〉の袋を
アノード室（１３）内に配置したものであり、第１図と
同一符号は同一部分を示している。

以上の構成になるものも、まえの実施例と同様の作用、
効果が得られる。

また、第３図により、さらに他の実施例を説明する。図
において、（１４）はアノードガス入口側の配管、（１
５〉はアノードガス上流、（１６）はアノードガス下流
、（１８）はアノードガス、（１７）は加湿配管部、（
１９）は加熱ヒータである。

この実施例では、加湿配管部（１７）において、電池に
入る前に多孔質膜（９）を介してアノードガスを加湿す
るようにしたもので、アノードガスの温度がセルの温度
に比して低いので、加熱し一タ（１９）で加熱する必要
が生じるが、まえの各実施例の場合と同様に、気相の水
をアノードガスに供給することができる。アノードガス
の温度を事前に予熱しておけば、加熱ヒータ（１９）を
省略することもできる。また逆に、第■図、第２図によ
る実施例において、加熱し一タが存在していてもよい。

なお、この発明とは用途が異なるが、主として暖房中の
室内を加湿する加湿器として、四弗化エチレン樹脂製の
多孔質膜を用いた加湿器が本出願人によって市販され、
実用化されており、四弗化エチレン樹脂製の多孔質膜が
加湿に有効であることは明らかである。また、アノード
ガスへはすべて気相の水として加湿されるので、液相の
水のミストによるアノードの濡れや配管のつまりなどの
心配がなく、最も適切な量の加湿を行うことができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、四弗化エチレン樹脂
製の多孔質膜を介して、水をアノードガスに供給するよ
うにしたので、５ＰＦＣの性能を低下させることなく、
効果的にアノードガスを加湿することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれこの発明の各実施例を説明す
るための燃料電池要部の縦断面図である。 （１）・・固体電解質型燃料電池、（２）・・固体高分
子電解質膜、（３）・・アノード、（４）・・カソード
、（９）・・四弗化エチレン樹脂製の多孔質膜、（１１
）・・水の供給口。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ：思封電シせ ３　：　−７′ノーＦ ４：　カソード １１： 、ｌ（のイ１絵口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　固体高分子電解質膜を挟んでカソードとアノードが配
   置されている燃料電池のアノードガスに、四弗化エチレ
   ン樹脂製の多孔質膜を介して水を供給する固体高分子電
   解質型燃料電池の加湿方法。