JPH0582150A - 燃料電池用凝縮器 - Google Patents

燃料電池用凝縮器

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JPH0582150A
JPH0582150A JP3240877A JP24087791A JPH0582150A JP H0582150 A JPH0582150 A JP H0582150A JP 3240877 A JP3240877 A JP 3240877A JP 24087791 A JP24087791 A JP 24087791A JP H0582150 A JPH0582150 A JP H0582150A
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JP
Japan
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exhaust gas
fuel cell
condenser
temperature
cooling air
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JP3240877A
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English (en)
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Hiroshi Adachi
博 安達
Kazuo Oshima
一夫 大島
Tsuneo Uekusa
常雄 植草
Toshio Kameyama
寿雄 亀山
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • YGENERAL 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フロン冷媒を使用して燃料電池の排ガスから
凝縮水を回収する燃料電池用凝縮器において、燃料電池
用凝縮器に入る排ガスの温度をフロン冷媒が分解する温
度より低くなるように制御する。 【構成】 燃料電池2の排ガスから凝縮水を回収するた
めの燃料電池用凝縮器20を燃料電池2の排ガス通路に
設け、この燃料電池用凝縮器20に排ガス取入口と共に
排ガス冷却用空気取入口及び排ガス冷却用空気取入口開
閉板22を設ける。この排ガス冷却用空気取入口開閉板
22を、フロン冷媒25が分解する温度より低い温度で
変態する形状記憶合金21によって、燃料電池用凝縮器
20に流入する排ガスの温度に基づいて開閉し、その温
度が高いときには取り入れた空気の混合によって冷却し
て、排ガスの温度が設定値以上にならないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池の排ガスから凝
縮水を回収する際、排ガスの温度を制御できる燃料電池
用凝縮器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電解質にリン酸を用いた燃料電池及び排
熱システムの従来例を図4に示す。図において、1は改
質器、2は燃料電池、3は燃料極、4は空気極、5は電
池冷却水ポンプ、6は気水分離器、7は熱回収用熱交換
器、8は熱負荷、9は放熱用冷却塔、10は凝縮器、1
1は水処理装置、14は冷却水ポンプ、15は水であ
る。
【0003】この従来例では、改質器1により都市ガス
を改質して得られた水素が燃料電池2の燃料極3に導か
れ、一方大気中の空気が空気極4に導かれ、水素と空気
中の酸素とが反応して発電が行われ、同時に熱が発生す
る。
【0004】燃料電池2の反応に伴って発生する排ガス
及び改質器1で発生する排ガスは熱回収用熱交換器7で
熱回収された後、凝縮器10に導かれ、その排ガス中の
水分が凝縮されて水が回収される。排ガス中の水分が凝
縮する際の熱は、水15を冷媒として冷却水ポンプ14
で放熱用冷却塔9へ搬送され、大気中へ放熱される。回
収された凝縮水は、水処理装置11を通して気水分離器
6に導かれ、電池冷却水ポンプ5で循環される電池冷却
水に補給される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術では、排ガス中の水分が凝縮する際に生じる
熱を搬送する冷媒として水15を使用しているためにス
ケールの付着や腐食が生じ、放熱用冷却塔9、凝縮器1
0、冷却水ポンプ14及び配管の保守が容易でなかっ
た。
【0006】そこで、保守の簡易化を図るために熱を搬
送する冷媒としてR22等のフロン冷媒を使用する方法
が考えられる。しかし、フロン冷媒は高温の排ガスによ
って熱分解して毒性の高いハロゲン化炭化水素ガス等を
発生する問題点がある。
【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、フロン冷媒を使用して
燃料電池の排ガスから凝縮水を回収する凝縮器におい
て、凝縮器に入る排ガスの温度をフロン冷媒が分解する
温度より低くなるように制御できる燃料電池用凝縮器を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の燃料電池用凝縮器においては、燃料電池の
排ガスから凝縮水を回収するために該燃料電池の排ガス
通路に設けられ、冷媒を通して冷却する手段を備えた前
記燃料電池用の凝縮器において、前記燃料電池の排ガス
取入口と共に排ガス冷却用空気取入口と該排ガス冷却用
空気取入口の開閉部材とを設け、前記燃料電池の排ガス
取入口に流入する排ガスの温度が設定値より高くなった
場合には、前記排ガス冷却用空気取入口開閉部材を開に
し、該排ガスの温度が該設定値より低くなった場合は、
該排ガス冷却用空気取入口開閉部材を閉に駆動する手段
を設けた構成としている。
【0009】
【作用】本発明の燃料電池用凝縮器では、燃料電池の排
ガスから凝縮水を回収するための凝縮器に、燃料電池の
排ガス取入口と共に排ガス冷却用空気取入口及び排ガス
冷却用空気取入口開閉部材を設け、これを凝縮器に流入
する排ガスの温度に基づいて開閉することで空気流入量
を調整し、排ガスの温度が高いときには取り入れた空気
を混合することによって冷却して、排ガスの温度が設定
値以上にならないようにしている。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例の構成を示す図で
ある。図において、1は改質器、2は燃料電池、3は燃
料極、4は空気極、5は電池冷却水ポンプ、6は気水分
離器、7は燃料電池2の反応に伴って発生する排ガス及
び改質器1で発生する排ガスから熱回収する熱回収用熱
交換器、8は熱回収用熱交換器7の熱負荷、9は排ガス
中に含まれる水分が凝縮する際に生じる熱を大気中へ放
熱する放熱用冷却塔、11は水処理装置、20は排ガス
中の水分を凝縮させて水を回収する燃料電池用凝縮器、
21は形状記憶合金、22は排ガスの温度に従って変態
する形状記憶合金21によって開閉する排ガス冷却用空
気取入口開閉板、23は排ガスを排出する排ガス排出用
排風機、24はフロン冷媒を搬送するフロン冷媒ポン
プ、25はそのフロン冷媒である。
【0012】このシステムの接続構成は次の通りであ
る。改質器1により都市ガスを改質して得られた水素は
燃料電池2の燃料極3に導かれ、一方大気中の空気が空
気極4に導かれ、水素と空気中の酸素とが反応して発電
が行われ、同時に熱が発生する。燃料電池2の反応に伴
って発生する排ガス及び改質器1で発生する排ガスは、
排ガス通路を通して熱回収用熱交換器7に導かれ、ここ
で熱回収された後、燃料電池用凝縮器20内へ排ガス取
入口から導かれる。燃料電池用凝縮器20を通過する排
ガスは、水分が凝縮されて回収された後、排ガス排出用
排風機23で大気中に排出される。燃料電池用凝縮器2
0内には、フロン冷媒25の循環路が通されており、排
ガス中の水分が凝縮する際の熱がフロン冷媒ポンプ24
で放熱用冷却塔9へ搬送され、大気中へ放熱される。燃
料電池用凝縮器20で回収された凝縮水は、水処理装置
11を通して気水分離器6に導かれ、電池冷却水ポンプ
5で循環される電池冷却水に補給される。
【0013】ここで、本実施例では、燃料電池用凝縮器
20の排ガス側通路の一方に排ガス取入口と共に排ガス
冷却用空気取入口を設け、さらにこの排ガス冷却用空気
取入口を開閉する排ガス冷却用空気取入口開閉板22を
設けて、これを形状記憶合金21で駆動する。排ガス冷
却用口空気取入口開閉板22は、例えばスライド構造に
よって排ガス冷却用空気取入口を開閉する構成とする。
形状記憶合金21は、例えばスパイラル形状とし、その
スパイラル形状部分が排ガス取入口に位置するように、
その一端を燃料電池用凝縮器20内に固定し、他端を開
閉板22のスライド方向の端部に固定する。この形状記
憶合金21には、変態温度がフロン冷媒25が分解する
温度より低いものを用いる。
【0014】以上のように構成された実施例の要部の動
作および作用を説明する。図2,図3は燃料電池用凝縮
器の動作説明図である。図において、燃料電池2の反応
に伴って発生した排ガス及び改質器1で発生する排ガス
は、熱回収用熱交換器7で熱回収された後に燃料電池用
凝縮器20に流入する。ここで、燃料電池用凝縮器20
に流入する排ガスの温度が設定値より高くなった場合、
図2に示すように形状記憶合金21が排ガス温度に従い
変態して排ガス冷却用空気取入口開閉板22を開にし、
高温の排ガスと低温の空気を混合して排ガスの温度を低
下させ、フロン冷媒25が熱分解しないようにする。燃
料電池用凝縮器20に流入する排ガスの温度が設定値よ
り低くなった場合、図3に示すように形状記憶合金21
は逆に変態して排ガス冷却用空気取入口開閉板22を閉
にし、空気の取入れを停止して排ガス内の水蒸気分圧を
高め、凝縮水の回収を行い易くする。
【0015】上記において、フロン冷媒25がR22の
フロンの場合、約130℃以上の雰囲気に置かれると熱
分解して毒性のハロゲン化炭化水素ガス等を発生する。
従って、形状記憶合金21には、変態温度が100℃以
下であるCu−Zn−Al系の合金、Ti−Ni系の合
金等を用いることが考えられる。
【0016】なお、上記実施例では、排ガス冷却用空気
取入口開閉板22を駆動する手段として、形状記憶合金
を例示したが、温度を感知して機械的変形もしくは電気
的出力が得られ、それにより開閉部材を駆動できる手段
を用いても良い。また、排ガス冷却用空気取入口の開閉
部材は、スライドする開閉板に限らず、接離や回動によ
って排ガス冷却用空気取入口を開閉するものなどであっ
ても良い。このように本発明は、その主旨に沿って種々
に応用され、種々の実施態様を取り得るものである。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明の燃料電池用
凝縮器によれば、熱回収用熱交換器の故障等により排ガ
スの温度が高くなった場合にも空気によって冷却するこ
とにより凝縮器内の温度をある値以下に自動的に保つこ
とができる。この結果、排ガスから凝縮水を回収するた
めの冷却冷媒としてフロン冷媒を使用できるようにな
り、凝縮器,冷却塔,フロン冷媒ポンプ及び配管の保守
が、冷却媒体として水を使用する場合に比較してはるか
に簡易になる利点がある。また、凝縮器自体の温度が高
温にならないため、凝縮器,凝縮器と配管との接合部の
ガスケット,保温材などを比較的低温の仕様の材料で経
済的に構成できる。さらに、凝縮器の下流側に設ける排
ガス排出用排風機等の材料も比較的低温の使用で構成で
きる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図
【図2】上記実施例における燃料電池用凝縮器の動作説
明図
【図3】同じく上記実施例における燃料電池用凝縮器の
他の動作説明図
【図4】従来の燃料電池および排熱システムの例を示す
【符号の説明】
1…改質器、2…燃料電池、3…燃料極、4…空気極、
5…電池冷却水ポンプ、6…気水分離器、7…熱回収用
熱交換器、8…熱負荷、9…放熱用冷却塔、11…水処
理装置、20…燃料電池用凝縮器、21…形状記憶合
金、22…排ガス冷却用空気取入開閉板、23…排ガス
排出用排風機、24…フロン冷媒ポンプ、25…フロン
冷媒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀山 寿雄 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料電池の排ガスから凝縮水を回収する
    ために該燃料電池の排ガス通路に設けられ、冷媒を通し
    て冷却する手段を備えた前記燃料電池用の凝縮器におい
    て、 前記燃料電池の排ガス取入口と共に排ガス冷却用空気取
    入口と該排ガス冷却用空気取入口の開閉部材とを設け、 前記燃料電池の排ガス取入口に流入する排ガスの温度が
    設定値より高くなった場合には、前記排ガス冷却用空気
    取入口開閉部材を開にし、該排ガスの温度が該設定値よ
    り低くなった場合は、該排ガス冷却用空気取入口開閉部
    材を閉に駆動する手段を設けたことを特徴とする燃料電
    池用凝縮器。
  2. 【請求項2】 前記排ガス冷却用空気取入口開閉板を駆
    動する手段として形状記憶合金を用いたことを特徴とす
    る請求項1記載の燃料電池用凝縮器。
JP3240877A 1991-09-20 1991-09-20 燃料電池用凝縮器 Pending JPH0582150A (ja)

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