JPH07326376A - 固体高分子電解質燃料電池の温度制御・加湿システム - Google Patents
固体高分子電解質燃料電池の温度制御・加湿システムInfo
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- JPH07326376A JPH07326376A JP6118149A JP11814994A JPH07326376A JP H07326376 A JPH07326376 A JP H07326376A JP 6118149 A JP6118149 A JP 6118149A JP 11814994 A JP11814994 A JP 11814994A JP H07326376 A JPH07326376 A JP H07326376A
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- humidifying
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体高分子電解質燃料電池の温度制御・加湿
システムを提供する。 【構成】 固体高分子電解質燃料電池１３の発電体で発
生する反応熱を循環する熱媒２３と熱交換する受熱部１
４を備えた熱交換手段を有しており、該熱交換手段から
の熱媒２３を熱媒循環パイプ１７を介してアノード加湿
部１１及びカソード加湿部１２へ各々導き、導入された
加湿用水２２を熱交換により上昇・維持する。
システムを提供する。 【構成】 固体高分子電解質燃料電池１３の発電体で発
生する反応熱を循環する熱媒２３と熱交換する受熱部１
４を備えた熱交換手段を有しており、該熱交換手段から
の熱媒２３を熱媒循環パイプ１７を介してアノード加湿
部１１及びカソード加湿部１２へ各々導き、導入された
加湿用水２２を熱交換により上昇・維持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体高分子電解質燃料
電池の温度制御・加湿システムに関する。
電池の温度制御・加湿システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子を電解質として用いた燃料電
池は、他の燃料電池と異なり、加湿操作を行なわなけれ
ば、固体高分子が含水せず、イオン導伝性を示さない。
このため、従来の「リン酸型の燃料電池」等では考慮さ
れていなかった「加湿システム」を構成する必要があ
る。
池は、他の燃料電池と異なり、加湿操作を行なわなけれ
ば、固体高分子が含水せず、イオン導伝性を示さない。
このため、従来の「リン酸型の燃料電池」等では考慮さ
れていなかった「加湿システム」を構成する必要があ
る。
【０００３】即ち、固体高分子を電解質燃料電池は電解
質である高分子を含水状態とするため、セルに直接水を
供給したり、若しくは供給する燃料ガス及び酸化剤ガス
を加湿し、セルに水分を供給したりしていた。
質である高分子を含水状態とするため、セルに直接水を
供給したり、若しくは供給する燃料ガス及び酸化剤ガス
を加湿し、セルに水分を供給したりしていた。
【０００４】従来の加湿方法としては、例えばセルに直
接供給する水をヒータで加熱する方法、供給ガスにボイ
ラで発生させた蒸気を加える方法、供給ガスに超音波加
湿振動板にて加湿する方法、供給ガスを電気ヒータにて
加熱した温水にバブリングする方法等の種々の方法が採
られている。
接供給する水をヒータで加熱する方法、供給ガスにボイ
ラで発生させた蒸気を加える方法、供給ガスに超音波加
湿振動板にて加湿する方法、供給ガスを電気ヒータにて
加熱した温水にバブリングする方法等の種々の方法が採
られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では電気のヒータ用の電力を別途必要としたり、ボ
イラ設備が更に必要であったりして、全体のシステム効
率の向上を図ることができなかった。
方法では電気のヒータ用の電力を別途必要としたり、ボ
イラ設備が更に必要であったりして、全体のシステム効
率の向上を図ることができなかった。
【０００６】本発明は上記問題に鑑み、固体高分子電解
質燃料電池の加湿をするに際し、安全性が高く信頼の高
いシステム並びに制御の容易な固体高分子電解質燃料電
池の温度制御・加湿システムを提供することを目的とす
る。
質燃料電池の加湿をするに際し、安全性が高く信頼の高
いシステム並びに制御の容易な固体高分子電解質燃料電
池の温度制御・加湿システムを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る固体高分子電解質燃料電池の温度制御・加湿シ
ステムの構成は、固体高分子電解質燃料電池の発電体で
発生する反応熱を熱媒を用いて熱交換する熱交換手段を
有し、該熱交換手段からの熱媒をアノード及びカソード
加湿部へ導き、導入された加湿水を熱交換により上昇・
維持することを特徴とする。
明に係る固体高分子電解質燃料電池の温度制御・加湿シ
ステムの構成は、固体高分子電解質燃料電池の発電体で
発生する反応熱を熱媒を用いて熱交換する熱交換手段を
有し、該熱交換手段からの熱媒をアノード及びカソード
加湿部へ導き、導入された加湿水を熱交換により上昇・
維持することを特徴とする。
【０００８】上記燃料電池システムにおいて、アノード
加湿部に導入された水と、カソード加湿部に導入された
水とを、混合することなく別々の系統にて制御すること
を特徴とする。
加湿部に導入された水と、カソード加湿部に導入された
水とを、混合することなく別々の系統にて制御すること
を特徴とする。
【０００９】
【作用】熱交換手段の熱媒は燃料電池で発生する熱を受
熱部において熱媒に熱交換させて運び去ることにより、
燃料電池の温度の上昇を防ぐとともに、アノード加湿部
において加湿用水と熱交換することにより、加湿用水の
加熱を行い、効率のよい燃料ガスの加湿を行う。次い
で、熱媒はカソード加湿部に導入され、ここで同様にし
て酸化剤に対しても加湿を行う。
熱部において熱媒に熱交換させて運び去ることにより、
燃料電池の温度の上昇を防ぐとともに、アノード加湿部
において加湿用水と熱交換することにより、加湿用水の
加熱を行い、効率のよい燃料ガスの加湿を行う。次い
で、熱媒はカソード加湿部に導入され、ここで同様にし
て酸化剤に対しても加湿を行う。
【００１０】また、熱媒によってアノード加湿部とカソ
ード加湿部とが結ばれているため、アノード加湿水（及
び燃料ガス）とカソード加湿水（及び酸化剤ガス）とが
混合するような事はなく、爆発などの危険がない。
ード加湿部とが結ばれているため、アノード加湿水（及
び燃料ガス）とカソード加湿水（及び酸化剤ガス）とが
混合するような事はなく、爆発などの危険がない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を説明する。
【００１２】図１は本実施例に係る固体高分子電解質燃
料電池の温度制御・加湿システムの系統図を示す。同図
中、符号１１はアノード加湿部、１２はカソード加湿
部、１３は燃料電池、１４は受熱部、１５は熱媒循環用
ポンプ、１６は放熱器、１７は熱媒循環パイプ、１８
Ａ，１８Ｂは排気部、１９は逆止弁、２０は燃料、２１
は酸化剤、２２は加湿用水及び２３は熱媒を、各々図示
する。同図に示すように、本実施例では、熱交換手段と
して燃料電池１３内で発生する反応熱を循環する熱媒２
３と熱交換する受熱部１４を備えており、該熱交換され
た熱媒２３を熱媒循環パイプ１７を介してアノード加湿
部１１及びカソード加湿部１２へ各々導き、導入された
加湿用水２２を熱交換により上昇・維持している。
料電池の温度制御・加湿システムの系統図を示す。同図
中、符号１１はアノード加湿部、１２はカソード加湿
部、１３は燃料電池、１４は受熱部、１５は熱媒循環用
ポンプ、１６は放熱器、１７は熱媒循環パイプ、１８
Ａ，１８Ｂは排気部、１９は逆止弁、２０は燃料、２１
は酸化剤、２２は加湿用水及び２３は熱媒を、各々図示
する。同図に示すように、本実施例では、熱交換手段と
して燃料電池１３内で発生する反応熱を循環する熱媒２
３と熱交換する受熱部１４を備えており、該熱交換され
た熱媒２３を熱媒循環パイプ１７を介してアノード加湿
部１１及びカソード加湿部１２へ各々導き、導入された
加湿用水２２を熱交換により上昇・維持している。
【００１３】ここで、燃料としての水素（Ｈ2 ）２０は
改質器（リフォーマ）や水素供給手段から供給され、ア
ノード加湿部１１に導入される。本実施例においてはガ
ス等に加湿する方法として「バブリング方式」を用いて
おり、アノード加湿部１１に導入された水素ガスは、加
湿用水内を通過するうちに加湿されるようになってい
る。加湿された燃料２０は燃料電池１３に導入され、ア
ノード極を加湿しつつ、反応に供される。
改質器（リフォーマ）や水素供給手段から供給され、ア
ノード加湿部１１に導入される。本実施例においてはガ
ス等に加湿する方法として「バブリング方式」を用いて
おり、アノード加湿部１１に導入された水素ガスは、加
湿用水内を通過するうちに加湿されるようになってい
る。加湿された燃料２０は燃料電池１３に導入され、ア
ノード極を加湿しつつ、反応に供される。
【００１４】熱交換手段の熱媒２３は燃料電池１３内で
発生する熱を受熱部１４において熱交換させて運び去る
ことにより、燃料電池１３の温度の上昇を防ぐととも
に、アノード加湿部１１において加湿用水２２と熱交換
することにより、加湿用水２２の加熱を行い、効率のよ
い燃料２０の加湿を行う。
発生する熱を受熱部１４において熱交換させて運び去る
ことにより、燃料電池１３の温度の上昇を防ぐととも
に、アノード加湿部１１において加湿用水２２と熱交換
することにより、加湿用水２２の加熱を行い、効率のよ
い燃料２０の加湿を行う。
【００１５】このアノード加湿部１１における加熱を行
ったのち、熱媒循環パイプ１７によって該熱媒２３は引
続きカソード加湿部１２に導かれ、ここで加湿用水２２
と熱交換することにより、加湿用水２２の加熱を同様に
して行っている。尚、アノード加湿部１１及びカソード
加湿部１２で蒸発により消費される加湿用水２２は、水
分供給系より供給されている。
ったのち、熱媒循環パイプ１７によって該熱媒２３は引
続きカソード加湿部１２に導かれ、ここで加湿用水２２
と熱交換することにより、加湿用水２２の加熱を同様に
して行っている。尚、アノード加湿部１１及びカソード
加湿部１２で蒸発により消費される加湿用水２２は、水
分供給系より供給されている。
【００１６】ここで、循環する熱媒２３は、物理的・化
学的に安定な物質であって、例えば水、水蒸気、熱油、
ビフェニル：フェニルエーテルの共融混合物、ナフタリ
ン誘導体等を挙げることができる。
学的に安定な物質であって、例えば水、水蒸気、熱油、
ビフェニル：フェニルエーテルの共融混合物、ナフタリ
ン誘導体等を挙げることができる。
【００１７】また、熱媒２３によってアノード加湿部１
１とカソード加湿部１２とが結ばれているため、アノー
ド加湿水（及び燃料ガス）とカソード加湿水（及び酸化
剤ガス）とが混合するような事はなく、爆発などの危険
がない。
１とカソード加湿部１２とが結ばれているため、アノー
ド加湿水（及び燃料ガス）とカソード加湿水（及び酸化
剤ガス）とが混合するような事はなく、爆発などの危険
がない。
【００１８】ここで、本実施例での熱交換手段は、燃料
電池１３内の受熱部１４、アノード加湿部１１及びカソ
ード加湿部１２の熱交換系、熱媒循環用ポンプ１５、放
熱器１６等により構成されており、燃料電池１３内で発
生した熱を受熱部１４にて循環する熱媒２３に熱交換
し、該熱交換された熱媒２３をアノード加湿部１１へ熱
媒循環パイプ１７を介して伝達するようにしている。ま
た一方、アノード加湿部１１で放出する熱媒系の温度上
昇が見られる際には、熱媒循環パイプ１７に介装した放
熱器１６により冷却を行い、燃料電池１３の温度を制御
するようにしている。
電池１３内の受熱部１４、アノード加湿部１１及びカソ
ード加湿部１２の熱交換系、熱媒循環用ポンプ１５、放
熱器１６等により構成されており、燃料電池１３内で発
生した熱を受熱部１４にて循環する熱媒２３に熱交換
し、該熱交換された熱媒２３をアノード加湿部１１へ熱
媒循環パイプ１７を介して伝達するようにしている。ま
た一方、アノード加湿部１１で放出する熱媒系の温度上
昇が見られる際には、熱媒循環パイプ１７に介装した放
熱器１６により冷却を行い、燃料電池１３の温度を制御
するようにしている。
【００１９】次に、本システムの作用を説明する。
【００２０】燃料電池アノードに流れる燃料（水素等）
２０は、例えば改質器，ボンベ，水素吸蔵合金等から供
給されアノード加湿部（加湿ポット）１１に入り加湿さ
れた後、燃料電池１３に入り消費される。
２０は、例えば改質器，ボンベ，水素吸蔵合金等から供
給されアノード加湿部（加湿ポット）１１に入り加湿さ
れた後、燃料電池１３に入り消費される。
【００２１】ここで燃料ガス加湿用の加湿用水２２は、
燃料電池１３の受熱部１４で加熱され熱媒循環パイプ１
７を介してアノード加湿部１１へ導入された熱媒２３に
より加熱されるようになっている。
燃料電池１３の受熱部１４で加熱され熱媒循環パイプ１
７を介してアノード加湿部１１へ導入された熱媒２３に
より加熱されるようになっている。
【００２２】アノード加湿部１１で加湿水を加熱した熱
媒は熱媒循環パイプ１７を介してカソード加湿部１２へ
導入し、カソード加湿水の加熱を行っている。ここで燃
料電池カソードに流れる酸化剤ガス（空気等）は、例え
ばブロワ，ボンベ，コンプレッサ，タービン等から供給
され、カソード加湿部（加湿ポット）１２に入り加湿さ
れた後、燃料電池１３に入るようになっており、カソー
ド加湿水は上記アノード加湿水と同様な系統でカソード
極の加湿を行っている。
媒は熱媒循環パイプ１７を介してカソード加湿部１２へ
導入し、カソード加湿水の加熱を行っている。ここで燃
料電池カソードに流れる酸化剤ガス（空気等）は、例え
ばブロワ，ボンベ，コンプレッサ，タービン等から供給
され、カソード加湿部（加湿ポット）１２に入り加湿さ
れた後、燃料電池１３に入るようになっており、カソー
ド加湿水は上記アノード加湿水と同様な系統でカソード
極の加湿を行っている。
【００２３】そして、このアノード加湿部１１及びカソ
ード加湿部１２において加熱に供された熱媒２３は、再
び燃料電池１３に導入され、熱交換される。よって、熱
媒２３を用いて熱交換することは燃料電池１３の冷却系
の役割を担っており、余剰の熱量は放熱器１６によって
放熱するようにしている。
ード加湿部１２において加熱に供された熱媒２３は、再
び燃料電池１３に導入され、熱交換される。よって、熱
媒２３を用いて熱交換することは燃料電池１３の冷却系
の役割を担っており、余剰の熱量は放熱器１６によって
放熱するようにしている。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、アノ
ード加湿部とカソード加湿部とに熱媒によって熱を供給
することによって、従来用いていたヒータ電力等が不要
になり、且つアノードガス（燃料）とカソードガス（酸
化剤）とが混合する可能性はなく安全な加湿システムが
構成できる。
ード加湿部とカソード加湿部とに熱媒によって熱を供給
することによって、従来用いていたヒータ電力等が不要
になり、且つアノードガス（燃料）とカソードガス（酸
化剤）とが混合する可能性はなく安全な加湿システムが
構成できる。
【図１】実施例に係る加湿システム系統図である。
１１ アノード加湿部 １２ カソード加湿部 １３ 燃料電池 １４ 受熱部 １５ 熱媒循環用ポンプ １６ 放熱器 １７ 熱媒循環パイプ １８ 排気部 １９ 逆止弁 ２０ 燃料 ２１ 酸化剤 ２２ 加湿用水 ２３ 熱媒
フロントページの続き (72)発明者 堀岡 竜治 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 固体高分子電解質燃料電池の発電体で発
生する反応熱を熱媒を用いて熱交換する熱交換手段を有
し、該熱交換手段からの熱媒をアノード及びカソード加
湿部へ導き、導入された加湿水を熱交換により上昇・維
持することを特徴とする固体高分子電解質燃料電池の温
度制御・加湿システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池温度制御・加湿
システムにおいて、アノード加湿部に導入された水と、
カソード加湿部に導入された水とを、混合することなく
別々の系統にて制御することを特徴とする固体高分子電
解質燃料電池の温度制御・加湿システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6118149A JPH07326376A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 固体高分子電解質燃料電池の温度制御・加湿システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6118149A JPH07326376A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 固体高分子電解質燃料電池の温度制御・加湿システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326376A true JPH07326376A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14729304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6118149A Pending JPH07326376A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 固体高分子電解質燃料電池の温度制御・加湿システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07326376A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2806837A1 (fr) * | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Xcellsis Gmbh | Systeme a pile a combustible |
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-
1994
- 1994-05-31 JP JP6118149A patent/JPH07326376A/ja active Pending
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