JPH06132037A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH06132037A JPH06132037A JP4277056A JP27705692A JPH06132037A JP H06132037 A JPH06132037 A JP H06132037A JP 4277056 A JP4277056 A JP 4277056A JP 27705692 A JP27705692 A JP 27705692A JP H06132037 A JPH06132037 A JP H06132037A
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- cooling water
- cell
- fuel
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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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Abstract
(57)【要約】
【構成】 燃料と酸化剤とから電気エネルギーを取り出
す燃料電池において、冷却水流通路において燃料電池の
セル通過後に、疎水性の多孔膜あるいは表面を疎水化し
た多孔膜を設置した事を特徴とする燃料電池、及び燃料
と酸化剤とから電気エネルギーを取り出す燃料電池にお
いて、燃料電池セルの冷却に用いる冷却媒体と熱交換し
た後の冷却水流通路下流側に、疎水性の多孔膜あるいは
表面を疎水化した多孔膜を設置した事を特徴とする燃料
電池。 【効果】 燃料電池から生じる熱を利用する際に、燃料
電池の出力変動が生じても、排熱温度の変動を抑制する
効果がある。
す燃料電池において、冷却水流通路において燃料電池の
セル通過後に、疎水性の多孔膜あるいは表面を疎水化し
た多孔膜を設置した事を特徴とする燃料電池、及び燃料
と酸化剤とから電気エネルギーを取り出す燃料電池にお
いて、燃料電池セルの冷却に用いる冷却媒体と熱交換し
た後の冷却水流通路下流側に、疎水性の多孔膜あるいは
表面を疎水化した多孔膜を設置した事を特徴とする燃料
電池。 【効果】 燃料電池から生じる熱を利用する際に、燃料
電池の出力変動が生じても、排熱温度の変動を抑制する
効果がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、燃料電池において酸素と水素
を反応させると電流を発生することが知られている。従
来より用いられている燃料電池は複数の燃料電池セルか
ら構成されている。各燃料電池セルは、電解質と、これ
を両側から挟む触媒を含む電極とからなっている。
を反応させると電流を発生することが知られている。従
来より用いられている燃料電池は複数の燃料電池セルか
ら構成されている。各燃料電池セルは、電解質と、これ
を両側から挟む触媒を含む電極とからなっている。
【０００３】この電解質は常に作動時に適当な温度に保
つ必要がある。たとえば固体高分子型燃料電池では室温
から１２０℃程度、燐酸型燃料電池では２００℃程度に
保つ必要がある。従って、電解質を健全な状態を維持す
るには、温度制御が必要であり、そのために通常冷却が
必要となる。
つ必要がある。たとえば固体高分子型燃料電池では室温
から１２０℃程度、燐酸型燃料電池では２００℃程度に
保つ必要がある。従って、電解質を健全な状態を維持す
るには、温度制御が必要であり、そのために通常冷却が
必要となる。
【０００４】燃料電池における電力発生のメカニズムは
周知である。例えば、固体高分子型燃料電池の場合、水
素ガス等の燃料がアノード側の電極へ噴射され、カソー
ド側の電極には酸素ガス等の強酸化性物質が噴射され
る。このアノード及びカソードは主にフルオロカーボン
を結着材として触媒を担持した導電材によって構成され
ている。なお、触媒としては主に白金が用いられてる。
周知である。例えば、固体高分子型燃料電池の場合、水
素ガス等の燃料がアノード側の電極へ噴射され、カソー
ド側の電極には酸素ガス等の強酸化性物質が噴射され
る。このアノード及びカソードは主にフルオロカーボン
を結着材として触媒を担持した導電材によって構成され
ている。なお、触媒としては主に白金が用いられてる。
【０００５】通常の固体高分子電解質型燃料電池におい
ては、周知のように、アノード内の固体高分子電解質膜
表面の触媒が燃料をイオン化して、イオンと自由電子を
発生する。この自由電子は、適当な手段によって燃料電
池の１つのターミナルから、カソードに接続された他方
のターミナルに流れ、このカソードを通って、酸素ガス
等の酸化性物質の還元に用いられる。
ては、周知のように、アノード内の固体高分子電解質膜
表面の触媒が燃料をイオン化して、イオンと自由電子を
発生する。この自由電子は、適当な手段によって燃料電
池の１つのターミナルから、カソードに接続された他方
のターミナルに流れ、このカソードを通って、酸素ガス
等の酸化性物質の還元に用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の反応が進むと、
電解質の内部抵抗及び電極抵抗によるオーム損と触媒の
活性度及び電極構造による反応過電圧などのロス分が熱
となる。従って、この熱によるセル温度の上昇を防止す
る必要があり、アノード、カソードの他に第３の室を設
け、そこに水を流すことにより、熱を奪い、セルの過熱
を防いでいる。
電解質の内部抵抗及び電極抵抗によるオーム損と触媒の
活性度及び電極構造による反応過電圧などのロス分が熱
となる。従って、この熱によるセル温度の上昇を防止す
る必要があり、アノード、カソードの他に第３の室を設
け、そこに水を流すことにより、熱を奪い、セルの過熱
を防いでいる。
【０００７】一方、排出された水はセルから熱を奪う事
により、セル内に入る前の温度に比べ、上昇する。この
温度上昇はセル内での発熱量に影響され、発熱量は出力
の関数となる。従って、出力が変化すると発熱量も変化
し、排出される水の温度も変動する。
により、セル内に入る前の温度に比べ、上昇する。この
温度上昇はセル内での発熱量に影響され、発熱量は出力
の関数となる。従って、出力が変化すると発熱量も変化
し、排出される水の温度も変動する。
【０００８】排出される熱を利用するためには、排出水
の温度を一定に保つ方が使いやすい。しかしながら、従
来の燃料電池の冷却方法では、排出水の温度と出力をモ
ニターし、それをフィードバックして排出水量を変化さ
せ、排出水の温度を一定にしなければならず、システム
が複雑になり、大きくなる等という問題があった。ま
た、出力変動とともに、セル温度が変動する。セル温度
が変動すると、出力特性が変動し安定動作を妨げる。
の温度を一定に保つ方が使いやすい。しかしながら、従
来の燃料電池の冷却方法では、排出水の温度と出力をモ
ニターし、それをフィードバックして排出水量を変化さ
せ、排出水の温度を一定にしなければならず、システム
が複雑になり、大きくなる等という問題があった。ま
た、出力変動とともに、セル温度が変動する。セル温度
が変動すると、出力特性が変動し安定動作を妨げる。
【０００９】従って、セル温度を一定にするために、例
えば従来の固体高分子型燃料電池の冷却方法では、セル
温度と出力をモニターし、それをフィードバックして冷
却水流量を変化させ、セル温度を一定にしなければなら
ず、システムが複雑になり、大きくする等という問題が
あった。そこで、本発明者は上記のように、複雑なフィ
ードバックシステムを用いずに一定温度の排熱を得、ま
たは、セル温度の変動を抑制し、安定に動作する燃料電
池を提供する事にある。
えば従来の固体高分子型燃料電池の冷却方法では、セル
温度と出力をモニターし、それをフィードバックして冷
却水流量を変化させ、セル温度を一定にしなければなら
ず、システムが複雑になり、大きくする等という問題が
あった。そこで、本発明者は上記のように、複雑なフィ
ードバックシステムを用いずに一定温度の排熱を得、ま
たは、セル温度の変動を抑制し、安定に動作する燃料電
池を提供する事にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明では、電解質と触媒を有する電極からなる燃料電
池において、冷却水流通路の下流側に疎水性の多孔膜
(延伸多孔膜、織布、不織布)を、冷却水流通路を遮断す
るような配置で設置する。
本発明では、電解質と触媒を有する電極からなる燃料電
池において、冷却水流通路の下流側に疎水性の多孔膜
(延伸多孔膜、織布、不織布)を、冷却水流通路を遮断す
るような配置で設置する。
【００１１】疎水性の多孔膜の材料としては、例えばポ
リテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロエチレンコポリマー、ポリプロピレン、
ポリエチレンなどが用いられる。多孔膜の厚さは、５０
〜５０００μm、好ましくは１００〜５００μmである。
多孔膜の孔径は、０.１〜１００μm、好ましくは１〜５
μmである。
リテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロエチレンコポリマー、ポリプロピレン、
ポリエチレンなどが用いられる。多孔膜の厚さは、５０
〜５０００μm、好ましくは１００〜５００μmである。
多孔膜の孔径は、０.１〜１００μm、好ましくは１〜５
μmである。
【００１２】あるいは、冷却水を直接セル内に導入せ
ず、油などで燃料電池セルを冷却し、その油などを水で
冷却するような冷却系統において、この冷却水流通路に
おいて前記油などの冷却媒体との熱交換後の下流側に前
記多孔膜を設置する。なお、ここで言う冷却水とは、水
以外に他の物質を含んでよい。
ず、油などで燃料電池セルを冷却し、その油などを水で
冷却するような冷却系統において、この冷却水流通路に
おいて前記油などの冷却媒体との熱交換後の下流側に前
記多孔膜を設置する。なお、ここで言う冷却水とは、水
以外に他の物質を含んでよい。
【００１３】作用 前記手段を講じると一定温度の排熱を得られる理由は以
下の通りである。図１のようにセルに入った冷却水は、
セル内で発生する熱を吸収して、温度が上昇する。温度
が上昇しても、液体状態では疎水性の多孔膜を通過する
事は出来ずそのまま、滞留する。その後、冷却水温度が
上昇し沸点を越えて水蒸気が発生した時、この水蒸気が
疎水性の多孔膜を通過する。従って、この多孔膜を通過
できる水の大半が水蒸気となり、沸点近辺の温度で安定
に熱が排出される。
下の通りである。図１のようにセルに入った冷却水は、
セル内で発生する熱を吸収して、温度が上昇する。温度
が上昇しても、液体状態では疎水性の多孔膜を通過する
事は出来ずそのまま、滞留する。その後、冷却水温度が
上昇し沸点を越えて水蒸気が発生した時、この水蒸気が
疎水性の多孔膜を通過する。従って、この多孔膜を通過
できる水の大半が水蒸気となり、沸点近辺の温度で安定
に熱が排出される。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。ただし、本発
明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例１ 図１は本発明の実施例の一例を示す図である。電解質１
０４として高分子電解質膜、触媒を含む電極１０５，１
０６としてポリテトラフルオロエチレンとカーボンブラ
ックの混合物に白金触媒を担持したものを用いる。燃料
ガスとして水素、酸化剤として酸素を用いる。冷却水
は、図１の下部よりセパレーター１０８間の冷却水流通
路を通り、燃料電池セルに入り、他方の出口から排出さ
れ、さらに各冷却水流通路から合流した後で、疎水性多
孔膜１０１が配置される。上記配置における、電流密度
と冷却排水温度を表１に示す。
明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例１ 図１は本発明の実施例の一例を示す図である。電解質１
０４として高分子電解質膜、触媒を含む電極１０５，１
０６としてポリテトラフルオロエチレンとカーボンブラ
ックの混合物に白金触媒を担持したものを用いる。燃料
ガスとして水素、酸化剤として酸素を用いる。冷却水
は、図１の下部よりセパレーター１０８間の冷却水流通
路を通り、燃料電池セルに入り、他方の出口から排出さ
れ、さらに各冷却水流通路から合流した後で、疎水性多
孔膜１０１が配置される。上記配置における、電流密度
と冷却排水温度を表１に示す。
【００１５】実施例２ 図２は本発明の実施例の一例を示す図である。電解質と
して高分子電解質膜、電極としてポリテトラフルオロエ
チレンとカーボンブラックの混合物に白金触媒を担持し
たものを用いる。燃料ガスとして水素、酸化剤として酸
素を用いる。冷却水は図１の下部よりセパレーター１０
８間の冷却水流通路を通り、燃料電池セルに入る。各冷
却水流通路の排出側には疎水性多孔膜１０１を配置す
る。上記配置における、電流密度と冷却排水温度を表１
に示す。
して高分子電解質膜、電極としてポリテトラフルオロエ
チレンとカーボンブラックの混合物に白金触媒を担持し
たものを用いる。燃料ガスとして水素、酸化剤として酸
素を用いる。冷却水は図１の下部よりセパレーター１０
８間の冷却水流通路を通り、燃料電池セルに入る。各冷
却水流通路の排出側には疎水性多孔膜１０１を配置す
る。上記配置における、電流密度と冷却排水温度を表１
に示す。
【００１６】実施例３ 電解質として高分子電解質膜、電極としてポリテトラフ
ルオロエチレンとカーボンブラックの混合物に白金触媒
を担持したものを用いる。燃料ガスとして水素、酸化剤
として酸素を用いる。冷却媒体としてシリコーン油は、
比較例１の図３と同様にセパレーター１０８間の冷却媒
体流通路を通り、燃料電池セルに入り、他方の出口から
排出され、さらに各冷却流通路から合流して排出する。
ルオロエチレンとカーボンブラックの混合物に白金触媒
を担持したものを用いる。燃料ガスとして水素、酸化剤
として酸素を用いる。冷却媒体としてシリコーン油は、
比較例１の図３と同様にセパレーター１０８間の冷却媒
体流通路を通り、燃料電池セルに入り、他方の出口から
排出され、さらに各冷却流通路から合流して排出する。
【００１７】その後、図３のように熱交換器により水と
の熱交換を行う。熱交換器より下流側の冷却水流通路に
は疎水性の多孔膜１０１を配置した。上記配置におけ
る、電流密度と冷却水排水温度を表１に示す。
の熱交換を行う。熱交換器より下流側の冷却水流通路に
は疎水性の多孔膜１０１を配置した。上記配置におけ
る、電流密度と冷却水排水温度を表１に示す。
【００１８】比較例１ 図４は従来の燃料電池の一例を示す図である。電解質と
して高分子電解質膜、電極としてポリテトラフルオロエ
チレンとカーボンブラックの混合物に白金触媒を担持し
たものを用いる。燃料ガスとして水素、酸化剤として酸
素を用いる。冷却水は図１の下部よりセパレーター１０
８間の冷却水流通路を通り、燃料電池セルに入り、他方
の出口から排出され、さらに各冷却水流通路から合流し
て排出する。上記配置における、電流密度と冷却排水温
度を表１に示す。
して高分子電解質膜、電極としてポリテトラフルオロエ
チレンとカーボンブラックの混合物に白金触媒を担持し
たものを用いる。燃料ガスとして水素、酸化剤として酸
素を用いる。冷却水は図１の下部よりセパレーター１０
８間の冷却水流通路を通り、燃料電池セルに入り、他方
の出口から排出され、さらに各冷却水流通路から合流し
て排出する。上記配置における、電流密度と冷却排水温
度を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、燃料電
池から生じる熱を利用する際に、燃料電池の出力変動が
生じても、排熱温度の変動を抑制する効果がある。
池から生じる熱を利用する際に、燃料電池の出力変動が
生じても、排熱温度の変動を抑制する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に係る説明図
【図２】 実施例２に係る説明図
【図３】 実施例３に係る説明図
【図４】 実施例３及び比較例１に係る説明図
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料と酸化剤とから電気エネルギーを取
り出す燃料電池において、冷却水流通路において燃料電
池のセル通過後に、疎水性の多孔膜あるいは表面を疎水
化した多孔膜を設置した事を特徴とする燃料電池 - 【請求項２】 燃料と酸化剤とから電気エネルギーを取
り出す燃料電池において、燃料電池セルの冷却に用いる
冷却媒体と熱交換した後の冷却水流通路下流側に、疎水
性の多孔膜あるいは表面を疎水化した多孔膜を設置した
事を特徴とする燃料電池
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4277056A JPH06132037A (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4277056A JPH06132037A (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132037A true JPH06132037A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17578175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4277056A Pending JPH06132037A (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06132037A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008247738A (ja) * | 2008-06-16 | 2008-10-16 | Casio Comput Co Ltd | 気化装置及び吸液部 |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP4277056A patent/JPH06132037A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008247738A (ja) * | 2008-06-16 | 2008-10-16 | Casio Comput Co Ltd | 気化装置及び吸液部 |
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