JPH08203547A - 固体高分子型燃料電池システム - Google Patents
固体高分子型燃料電池システムInfo
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- JPH08203547A JPH08203547A JP7010463A JP1046395A JPH08203547A JP H08203547 A JPH08203547 A JP H08203547A JP 7010463 A JP7010463 A JP 7010463A JP 1046395 A JP1046395 A JP 1046395A JP H08203547 A JPH08203547 A JP H08203547A
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- hydrogen
- fuel cell
- gas
- fuel
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- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】固体高分子燃料電池から排出される残存水素、
および残存酸素を動力を必要とすることなく、固体高分
子燃料電池に再循環させることができるようにした、固
体高分子型燃料電池システムの提供。 【構成】電気化学反応させて発電を行う、水素を含む燃
料ガス、および酸素を含む酸化剤の供給圧力でそれぞれ
駆動される圧力回収タービンと、この圧力回収タービン
でそれぞれ駆動されるコンプレッサを設け、燃料電池本
体から排出される残存水素、および残存酸素を回収し
て、それぞれのコンプレッサで燃料電池本体へ再度供給
して、循環させ、駆動力は、もともと減圧する必要のあ
る燃料ガス、および酸化剤の供給圧力によるため、シス
テムの効率を来すことがなく、コンプレッサの駆動が、
コンプレッサで圧縮される作動媒体と略同じ燃料ガス、
および酸化剤で行われるため、動力軸部のシール装置の
問題が解消できる。
および残存酸素を動力を必要とすることなく、固体高分
子燃料電池に再循環させることができるようにした、固
体高分子型燃料電池システムの提供。 【構成】電気化学反応させて発電を行う、水素を含む燃
料ガス、および酸素を含む酸化剤の供給圧力でそれぞれ
駆動される圧力回収タービンと、この圧力回収タービン
でそれぞれ駆動されるコンプレッサを設け、燃料電池本
体から排出される残存水素、および残存酸素を回収し
て、それぞれのコンプレッサで燃料電池本体へ再度供給
して、循環させ、駆動力は、もともと減圧する必要のあ
る燃料ガス、および酸化剤の供給圧力によるため、シス
テムの効率を来すことがなく、コンプレッサの駆動が、
コンプレッサで圧縮される作動媒体と略同じ燃料ガス、
および酸化剤で行われるため、動力軸部のシール装置の
問題が解消できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料の持つ化学エネル
ギを、直接電気エネルギに変換して発電を行うことので
きる、固体高分子型燃料電池から排出される残存水素、
若しくは残存酸素を、再度固体高分子型燃料電池に、動
力を必要とすることなく、循環させることのできる固体
高分子型燃料電池システムに関する。
ギを、直接電気エネルギに変換して発電を行うことので
きる、固体高分子型燃料電池から排出される残存水素、
若しくは残存酸素を、再度固体高分子型燃料電池に、動
力を必要とすることなく、循環させることのできる固体
高分子型燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、図２に示すよ
うに、その電解質膜１に、例えば、スルホン酸基を持つ
フッ素樹脂系イオン交換膜等の高分子イオン交換膜を用
い、電解質膜１の両側に、例えば、白金等を使用した触
媒電極層２，３、及び多孔質のカーボン電極４，５を備
えた電極接合体６構造を、多層積層して構成した燃料電
池本体１０と、カーボン電極４，５間に設けられた外部
回路７で構成されている。
うに、その電解質膜１に、例えば、スルホン酸基を持つ
フッ素樹脂系イオン交換膜等の高分子イオン交換膜を用
い、電解質膜１の両側に、例えば、白金等を使用した触
媒電極層２，３、及び多孔質のカーボン電極４，５を備
えた電極接合体６構造を、多層積層して構成した燃料電
池本体１０と、カーボン電極４，５間に設けられた外部
回路７で構成されている。
【０００３】この様に構成された燃料電池本体１０のカ
ーボン電極のアノード極４側に供給された、加湿された
燃料ガス中の水素は、触媒電極層のアノード極２上で、
Ｈ2→２Ｈ+ ＋２ｅ- の反応を行い、水素イオン化さ
れ、水素イオンＨ+ は電解質１中を水の介在のもと、Ｈ
+ ｘＨ2 Ｏとして、カーボン電極のカソード極５側へ、
水と共に移動する。移動した水素イオンＨ+ は、触媒電
極層のカソード極３上で、カソード極５側に供給された
空気等の酸化剤ガス中の酸素、及び外部回路７を流通し
てきた電子と反応して、１／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →
Ｈ2 Ｏの反応を行い、水を生成し、その生成水はカソー
ド極３，５より燃料電池本体１０外へ排出されることに
なる。このとき、外部回路７を流通する電子流れを直流
の電気エネルギとして利用するようにしている。
ーボン電極のアノード極４側に供給された、加湿された
燃料ガス中の水素は、触媒電極層のアノード極２上で、
Ｈ2→２Ｈ+ ＋２ｅ- の反応を行い、水素イオン化さ
れ、水素イオンＨ+ は電解質１中を水の介在のもと、Ｈ
+ ｘＨ2 Ｏとして、カーボン電極のカソード極５側へ、
水と共に移動する。移動した水素イオンＨ+ は、触媒電
極層のカソード極３上で、カソード極５側に供給された
空気等の酸化剤ガス中の酸素、及び外部回路７を流通し
てきた電子と反応して、１／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →
Ｈ2 Ｏの反応を行い、水を生成し、その生成水はカソー
ド極３，５より燃料電池本体１０外へ排出されることに
なる。このとき、外部回路７を流通する電子流れを直流
の電気エネルギとして利用するようにしている。
【０００４】なお、電解質膜１となる高分子イオン交換
膜においては、前述のように水素イオンＨ+ 透過性を実
現させるためには、常に充分なる保水状態に保持してお
く必要があり、通常、燃料ガス、および酸化剤ガスに、
電池の運転温度（常温〜１００℃程度）近辺相当の飽和
水蒸気を含ませて、すなわち、加湿した燃料ガスおよび
酸化剤ガスを燃料電池本体１０に供給し、高分子イオン
交換膜１の保水状態を保つようにしている。
膜においては、前述のように水素イオンＨ+ 透過性を実
現させるためには、常に充分なる保水状態に保持してお
く必要があり、通常、燃料ガス、および酸化剤ガスに、
電池の運転温度（常温〜１００℃程度）近辺相当の飽和
水蒸気を含ませて、すなわち、加湿した燃料ガスおよび
酸化剤ガスを燃料電池本体１０に供給し、高分子イオン
交換膜１の保水状態を保つようにしている。
【０００５】図２に、このような固体高分子型燃料電池
を用いて発電を行う、従来の固体高分子型燃料電池シス
テムの一例を示す。このシステムにおいては、電気化学
反応を起して発電を行う水素、および酸素は、それぞ
れ、例えばボンベのような燃料供給装置８、および酸化
剤供給装置９からの燃料ガス、酸化剤ガスによって供給
される。これらの燃料供給装置８、および酸化剤供給装
置９からの燃料ガスおよび酸化剤ガスは、燃料ガス供給
管２５および酸化剤ガス供給管２６によって水素側減圧
弁１９および酸素側減圧弁２０にそれぞれ送られ、これ
らの減圧弁１９，２０で調圧後、加温、加湿するため
に、それぞれ水素加湿装置１１、および酸素加湿装置１
２にそれぞれ導入される。
を用いて発電を行う、従来の固体高分子型燃料電池シス
テムの一例を示す。このシステムにおいては、電気化学
反応を起して発電を行う水素、および酸素は、それぞ
れ、例えばボンベのような燃料供給装置８、および酸化
剤供給装置９からの燃料ガス、酸化剤ガスによって供給
される。これらの燃料供給装置８、および酸化剤供給装
置９からの燃料ガスおよび酸化剤ガスは、燃料ガス供給
管２５および酸化剤ガス供給管２６によって水素側減圧
弁１９および酸素側減圧弁２０にそれぞれ送られ、これ
らの減圧弁１９，２０で調圧後、加温、加湿するため
に、それぞれ水素加湿装置１１、および酸素加湿装置１
２にそれぞれ導入される。
【０００６】燃料ガス中の水素、および酸化剤ガス中の
酸素は、ここで所定の温度、加湿状態に調整され、燃料
電池本体１０のアノード極２，４およびカソード極３，
５へとそれぞれ導入され、前述の通り電気エネルギを発
生する。また、燃料電池本体０６内で発電に利用されず
残った水素、または酸素は、電気化学反応に伴って生成
された水分、及び加湿水分とともに、燃料電池本体１０
外に排出される。この燃料電池本体１０外に排出された
水素、または酸素は、それぞれ水素気水分離器１３、酸
素気水分離器１４により気水分離され、水素循環ポン
プ、またはコンプレッサ（以下水素コンプレッサとい
う）１５、水素逆止弁１７、および酸素循環ポンプ、ま
たはコンプレッサ（以下、水素コンプレッサという）１
６、酸素逆止弁１８を介して燃料電池本体１０へ通ずる
燃料ガス供給ライン２５、および酸素供給ライン２６に
それぞれ戻され、燃料電池本体１０のアノード極２，４
およびカソード極３，５に再度導入され、循環利用され
るようになっている。
酸素は、ここで所定の温度、加湿状態に調整され、燃料
電池本体１０のアノード極２，４およびカソード極３，
５へとそれぞれ導入され、前述の通り電気エネルギを発
生する。また、燃料電池本体０６内で発電に利用されず
残った水素、または酸素は、電気化学反応に伴って生成
された水分、及び加湿水分とともに、燃料電池本体１０
外に排出される。この燃料電池本体１０外に排出された
水素、または酸素は、それぞれ水素気水分離器１３、酸
素気水分離器１４により気水分離され、水素循環ポン
プ、またはコンプレッサ（以下水素コンプレッサとい
う）１５、水素逆止弁１７、および酸素循環ポンプ、ま
たはコンプレッサ（以下、水素コンプレッサという）１
６、酸素逆止弁１８を介して燃料電池本体１０へ通ずる
燃料ガス供給ライン２５、および酸素供給ライン２６に
それぞれ戻され、燃料電池本体１０のアノード極２，４
およびカソード極３，５に再度導入され、循環利用され
るようになっている。
【０００７】しかしながら、このように構成された従来
の固体高分子型燃料電池システムによる発電では、次の
ような不具合があった。
の固体高分子型燃料電池システムによる発電では、次の
ような不具合があった。
【０００８】（１）水素コンプレッサ１５、および酸素
コンプレッサ１６は、それぞれ燃料電池本体１０で発電
した電力を、インバータ制御装置２３から供給されて作
動する、コンプレッサ駆動用モータ２１，２２で駆動さ
れるようになっているため、固体高分子型燃料電池シス
テム全体としての電気出力、いわゆる送電端出力が小さ
くなる。
コンプレッサ１６は、それぞれ燃料電池本体１０で発電
した電力を、インバータ制御装置２３から供給されて作
動する、コンプレッサ駆動用モータ２１，２２で駆動さ
れるようになっているため、固体高分子型燃料電池シス
テム全体としての電気出力、いわゆる送電端出力が小さ
くなる。
【０００９】（２）水素コンプレッサ１５、および酸素
コンプレッサ１６は、その動力軸部からの循環させる水
素ガス、および酸素ガスのリーク防止のために、この部
分に高度なシール技術が必要となり、これが機器のコス
ト上昇を招くとともに、運用上においても、機器、ある
いはシステム全体の信頼性を低下させることとなる。
コンプレッサ１６は、その動力軸部からの循環させる水
素ガス、および酸素ガスのリーク防止のために、この部
分に高度なシール技術が必要となり、これが機器のコス
ト上昇を招くとともに、運用上においても、機器、ある
いはシステム全体の信頼性を低下させることとなる。
【００１０】（３）供給圧力を持つ燃料ガス、または酸
化剤ガスを、それぞれ減圧弁１９，２０で、わざわざ減
圧して燃料電池に供給しており、燃料ガスまたは酸化剤
ガスの保有する圧力は、利用・回収されてなく、エネル
ギ的な無駄が発生しており、システムとしての効率化が
充分でない。
化剤ガスを、それぞれ減圧弁１９，２０で、わざわざ減
圧して燃料電池に供給しており、燃料ガスまたは酸化剤
ガスの保有する圧力は、利用・回収されてなく、エネル
ギ的な無駄が発生しており、システムとしての効率化が
充分でない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の固体高分子型燃料電池システムの不具合を解消し、
システム全体としての電気出力、いわゆる送電端出力を
向上できるとともに、システムに採用される機器コスト
を安くして、しかも、システム全体の信頼性を向上でき
る、効率の良い固体高分子型燃料電池システムを提供す
ることを課題とする。
来の固体高分子型燃料電池システムの不具合を解消し、
システム全体としての電気出力、いわゆる送電端出力を
向上できるとともに、システムに採用される機器コスト
を安くして、しかも、システム全体の信頼性を向上でき
る、効率の良い固体高分子型燃料電池システムを提供す
ることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の固体
高分子型燃料電池システムにおいては、次の手段を採用
した。燃料ガス供給ライン、酸化剤ガス供給ラインの少
くとも一方の供給ラインを流れる、燃料ガス、酸化剤ガ
スの供給圧力で作動する圧力回収タービンと、圧力回収
タービンで駆動されるコンプレッサを設け、このコンプ
レッサへ燃料電池本体から排出された、残存水素ガス、
残存酸素ガスの少くとも一方を導入して、加圧し、燃料
電池本体へ供給して、循環させるようにした。
高分子型燃料電池システムにおいては、次の手段を採用
した。燃料ガス供給ライン、酸化剤ガス供給ラインの少
くとも一方の供給ラインを流れる、燃料ガス、酸化剤ガ
スの供給圧力で作動する圧力回収タービンと、圧力回収
タービンで駆動されるコンプレッサを設け、このコンプ
レッサへ燃料電池本体から排出された、残存水素ガス、
残存酸素ガスの少くとも一方を導入して、加圧し、燃料
電池本体へ供給して、循環させるようにした。
【００１３】なお、圧力回収タービンは、燃料ガス、又
は酸化剤ガスの供給圧力のそれぞれで、作動させるもの
としても良く、また、これらガスのうちの一方のガスの
供給圧力で作動するものとしても良い。さらに、コンプ
レッサは、燃料電池本体から排出される残存水素、およ
び残存酸素を、それぞれ燃料電池本体に循環させるもの
を、それぞれ設けても良く、またこれらのガスのうちの
一方のガスだけを、燃料電池本体に循環させるようにし
ても良い。
は酸化剤ガスの供給圧力のそれぞれで、作動させるもの
としても良く、また、これらガスのうちの一方のガスの
供給圧力で作動するものとしても良い。さらに、コンプ
レッサは、燃料電池本体から排出される残存水素、およ
び残存酸素を、それぞれ燃料電池本体に循環させるもの
を、それぞれ設けても良く、またこれらのガスのうちの
一方のガスだけを、燃料電池本体に循環させるようにし
ても良い。
【００１４】
【作用】本発明の固体高分子型燃料電池は、上述の手段
により、燃料供給装置、若しくは酸化剤供給装置より供
給された、加圧状態の燃料ガス、又は酸化剤ガスの少く
とも一方は、圧力回収タービンに導入して膨張させるこ
とで、これを駆動させることができる。これにより、少
くとも加圧状態の燃料ガス、若しくは酸化剤ガスの保有
するガス圧力が、コンプレッサ動力として回収されると
ともに、所定の燃料電池本体に供給される圧力まで減圧
される。また、循環ガスとなる、燃料電池本体より排出
された残存水素ガス、または残存酸素ガスの少くとも一
方を、このコンプレッサにより、強制的に燃料電池本体
へ戻すように閉ループを組むことで、これらのガスの循
環システムを構成することができる。
により、燃料供給装置、若しくは酸化剤供給装置より供
給された、加圧状態の燃料ガス、又は酸化剤ガスの少く
とも一方は、圧力回収タービンに導入して膨張させるこ
とで、これを駆動させることができる。これにより、少
くとも加圧状態の燃料ガス、若しくは酸化剤ガスの保有
するガス圧力が、コンプレッサ動力として回収されると
ともに、所定の燃料電池本体に供給される圧力まで減圧
される。また、循環ガスとなる、燃料電池本体より排出
された残存水素ガス、または残存酸素ガスの少くとも一
方を、このコンプレッサにより、強制的に燃料電池本体
へ戻すように閉ループを組むことで、これらのガスの循
環システムを構成することができる。
【００１５】これにより、燃料電池本体に供給される燃
料ガス、若しくは酸化剤ガスの保有する圧力を有効に回
収することが可能となり、これにより、従来必要であっ
た残存水素ガス、若しくは残存酸素ガスを循環させるた
めに必要としていた、モータ駆動電力が不要となるた
め、システム全体の出力を上げることができるととも
に、システム効率も高められる。また、モータが不要に
なるため、動力軸部からの外部への循環ガスのリークの
心配もなくなり、これらの機器のコストが低減できると
ともに、システムの信頼性を向上させることができる。
料ガス、若しくは酸化剤ガスの保有する圧力を有効に回
収することが可能となり、これにより、従来必要であっ
た残存水素ガス、若しくは残存酸素ガスを循環させるた
めに必要としていた、モータ駆動電力が不要となるた
め、システム全体の出力を上げることができるととも
に、システム効率も高められる。また、モータが不要に
なるため、動力軸部からの外部への循環ガスのリークの
心配もなくなり、これらの機器のコストが低減できると
ともに、システムの信頼性を向上させることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の固体高分子型燃料電池システ
ムの実施例を図面にもとづき説明する。図１は、本発明
の固体高分子型燃料電池システムの一実施例を示すブロ
ック図である。
ムの実施例を図面にもとづき説明する。図１は、本発明
の固体高分子型燃料電池システムの一実施例を示すブロ
ック図である。
【００１７】図に示すように、燃料電池本体１０で電気
化学反応を起す水素ガス、および酸素ガスを含む、燃料
ガス、および酸化剤ガスは、それぞれ、例えばボンベの
ように加圧された燃料供給装置８、酸化剤供給装置９よ
り燃料ガス供給管２５、および酸化剤ガス供給管２６を
介して、水素側減圧弁１９、および酸素側減圧弁２０に
それぞれ供給される。減圧弁１９，２０ではそれぞれ一
部調圧された燃料ガス、および酸化剤ガスは、それぞれ
水素圧力回収タービン２７、および酸素圧力回収タービ
ン２８に導入される。これらの圧力回収タービン２７，
２８では、最終的に燃料電池本体１０に供給するのに必
要な所定圧力にまで、燃料ガス、および酸化剤ガス膨張
減圧させ、この圧力膨張によって水素圧力回収タービン
２７、酸素圧力回収タービン２８を回転させる。
化学反応を起す水素ガス、および酸素ガスを含む、燃料
ガス、および酸化剤ガスは、それぞれ、例えばボンベの
ように加圧された燃料供給装置８、酸化剤供給装置９よ
り燃料ガス供給管２５、および酸化剤ガス供給管２６を
介して、水素側減圧弁１９、および酸素側減圧弁２０に
それぞれ供給される。減圧弁１９，２０ではそれぞれ一
部調圧された燃料ガス、および酸化剤ガスは、それぞれ
水素圧力回収タービン２７、および酸素圧力回収タービ
ン２８に導入される。これらの圧力回収タービン２７，
２８では、最終的に燃料電池本体１０に供給するのに必
要な所定圧力にまで、燃料ガス、および酸化剤ガス膨張
減圧させ、この圧力膨張によって水素圧力回収タービン
２７、酸素圧力回収タービン２８を回転させる。
【００１８】燃料電池本体１０に供給するための所定圧
力になった、燃料ガス、および酸化剤ガスは、それぞれ
加温、加湿するために、水素加湿装置１１、および酸素
加湿装置１２に、それぞれ導入される。燃料ガス中の水
素、および酸化剤ガス中の酸素は、ここで所定の温度、
加湿状態にそれぞれ調整され、燃料電池本体１０のアノ
ード極２，４、およびカソード極３，４へそれぞれ導入
される。なお、燃料電池本体１０には、電気化学反応を
起す量以上の水素および酸素が供給されて、発電が行わ
れる。
力になった、燃料ガス、および酸化剤ガスは、それぞれ
加温、加湿するために、水素加湿装置１１、および酸素
加湿装置１２に、それぞれ導入される。燃料ガス中の水
素、および酸化剤ガス中の酸素は、ここで所定の温度、
加湿状態にそれぞれ調整され、燃料電池本体１０のアノ
ード極２，４、およびカソード極３，４へそれぞれ導入
される。なお、燃料電池本体１０には、電気化学反応を
起す量以上の水素および酸素が供給されて、発電が行わ
れる。
【００１９】そして、燃料電池本体１０内で発電に利用
されず残った残存水素、および残存酸素は、反応に伴っ
て生成された水分、及び加湿水分とともに、燃料電池本
体１０外に排出される。燃料電池本体１０外に排出され
た残存水素、および残存酸素は、それぞれ水素気水分離
器１３、および酸素気水分離器１４により、それぞれ気
水分離され、分離された残存水素、および残存酸素は、
水素回収コンプレッサ２９、および酸素回収コンプレッ
サ３０のコンプレッサ部に導入される。
されず残った残存水素、および残存酸素は、反応に伴っ
て生成された水分、及び加湿水分とともに、燃料電池本
体１０外に排出される。燃料電池本体１０外に排出され
た残存水素、および残存酸素は、それぞれ水素気水分離
器１３、および酸素気水分離器１４により、それぞれ気
水分離され、分離された残存水素、および残存酸素は、
水素回収コンプレッサ２９、および酸素回収コンプレッ
サ３０のコンプレッサ部に導入される。
【００２０】水素回収コンプレッサ２９、および酸素回
収コンプレッサ３０は、前述した燃料ガス、および酸化
剤ガスの、それぞれの膨張圧力を利用して作動する、水
素圧力回収タービン２７、および酸素圧力回収タービン
２８と同軸に連結され、これらの圧力回収タービン２
７，２８で、それぞれ駆動されており、これにより残存
水素、または残存酸素は昇圧される。昇圧された残存水
素、または残存酸素は、逆止弁１７，１８を通り、それ
ぞれ水素加湿装置１１、または酸素加湿装置１２の上流
側の燃料ガス供給管２５、および酸化剤ガス供給管２６
へと戻され、再び燃料電池燃料、酸化剤として循環利用
されるようになっている。
収コンプレッサ３０は、前述した燃料ガス、および酸化
剤ガスの、それぞれの膨張圧力を利用して作動する、水
素圧力回収タービン２７、および酸素圧力回収タービン
２８と同軸に連結され、これらの圧力回収タービン２
７，２８で、それぞれ駆動されており、これにより残存
水素、または残存酸素は昇圧される。昇圧された残存水
素、または残存酸素は、逆止弁１７，１８を通り、それ
ぞれ水素加湿装置１１、または酸素加湿装置１２の上流
側の燃料ガス供給管２５、および酸化剤ガス供給管２６
へと戻され、再び燃料電池燃料、酸化剤として循環利用
されるようになっている。
【００２１】以上、本発明の固体高分子型燃料電池シス
テムの一実施例について説明したが、本発明はこの様な
実施例に限定されるものではない。すなわち、圧力回収
タービンは、水素圧力回収タービン２７と酸素圧力回収
タービン２８を、それぞれ設け、水素回収コンプレッサ
２９、および酸素回収コンプレッサ３０をそれぞれ駆動
するようにしているが、例えば水素圧力回収タービン２
７のみを設け、これにより水素回収コンプレッサ２９、
および酸素回収コンプレッサ３０を同時駆動するように
もできる。また、残存ガスも残存水素のみを循環させる
ようにすることもできるものである。
テムの一実施例について説明したが、本発明はこの様な
実施例に限定されるものではない。すなわち、圧力回収
タービンは、水素圧力回収タービン２７と酸素圧力回収
タービン２８を、それぞれ設け、水素回収コンプレッサ
２９、および酸素回収コンプレッサ３０をそれぞれ駆動
するようにしているが、例えば水素圧力回収タービン２
７のみを設け、これにより水素回収コンプレッサ２９、
および酸素回収コンプレッサ３０を同時駆動するように
もできる。また、残存ガスも残存水素のみを循環させる
ようにすることもできるものである。
【００２２】さらに、燃料ガス、酸化剤ガスは、供給装
置から供給される水素ガス、酸素ガス、そのものを使用
するようにしても良く、逆に酸化剤供給装置９は、ブロ
ワ等により大気を供給できるようにしたものでも良いも
のである。
置から供給される水素ガス、酸素ガス、そのものを使用
するようにしても良く、逆に酸化剤供給装置９は、ブロ
ワ等により大気を供給できるようにしたものでも良いも
のである。
【００２３】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の固体高
分子型燃料電池システムによれば、特許請求の範囲に示
す構成により、 （１）従来の水素循環コンプレッサ、酸素循環コンプレ
ッサを使用することなく、残存水素、若しくは残存酸素
の循環利用ができるため、そのモータ駆動電力が不要と
なり、システム全体としての電気出力、いわゆる送電端
出力を上げることができる。すなわち、供給圧力を持っ
た燃料ガス、または酸化剤ガスの圧力を回収して、有効
利用しており、エネルギ的に無駄がなく、システム効率
を上げることが可能である。また、システム内で消費さ
れる動力が小さくなるため、効率よい固体高分子型燃料
電池システムを構成することができる。
分子型燃料電池システムによれば、特許請求の範囲に示
す構成により、 （１）従来の水素循環コンプレッサ、酸素循環コンプレ
ッサを使用することなく、残存水素、若しくは残存酸素
の循環利用ができるため、そのモータ駆動電力が不要と
なり、システム全体としての電気出力、いわゆる送電端
出力を上げることができる。すなわち、供給圧力を持っ
た燃料ガス、または酸化剤ガスの圧力を回収して、有効
利用しており、エネルギ的に無駄がなく、システム効率
を上げることが可能である。また、システム内で消費さ
れる動力が小さくなるため、効率よい固体高分子型燃料
電池システムを構成することができる。
【００２４】（２）水素循環コンプレッサ、酸素循環コ
ンプレッサのような動力軸部からの、外部への循環ガス
リーク防止対策を必要としないため、機器コストを安
く、しかも駆動部も少なく、機器、あるいはシステム全
体の信頼性を向上させることができる。
ンプレッサのような動力軸部からの、外部への循環ガス
リーク防止対策を必要としないため、機器コストを安
く、しかも駆動部も少なく、機器、あるいはシステム全
体の信頼性を向上させることができる。
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池システムの一実
施例を示すブロック図。
施例を示すブロック図。
【図２】図１に示す実施例における固体高分子型燃料電
池の発電原理を示す模型図。
池の発電原理を示す模型図。
【図３】従来の固体高分子型燃料電池システムの一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
１ 電解質膜 ２ 触媒電極（アノード極） ３ 触媒電極（カソード極） ４ 多孔質カーボン電極（アノード極） ５ 多孔質カーボン電極（カソード極） ６ 電極接合体 ７ 外部回路 ８ 燃料供給装置 ９ 酸化剤供給装置 １０ 燃料電池本体 １１ 水素加湿装置 １２ 酸素加湿装置 １３ 水素気水分離器 １４ 酸素気水分離器 １５ 水素コンプレッサ １６ 酸素コンプレッサ １７ 水素逆止弁 １８ 酸素逆止弁 １９ 減圧弁（水素側） ２０ 減圧弁（酸素側） ２１ 水素コンプレッサ駆動用モータ ２２ 酸素コンプレッサ駆動用モータ ２３ インバータ制御装置 ２５ 燃料ガス供給管 ２６ 酸化剤ガス供給管 ２７ 水素圧力回収タービン ２８ 酸素圧力回収タービン ２９ 水素回収コンプレッサ ３０ 酸素回収コンプレッサ
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料ガス中の水素と酸化剤ガス中の酸素
を電気化学反応させて発電を行う、固体高分子型燃料電
池システムにおいて、燃料電池本体に供給される加圧さ
れた前記燃料ガス、前記酸化剤ガスの少くとも一方の供
給圧力で作動する圧力回収タービンと、前記圧力回収タ
ービンで駆動させるコンプレッサを具え、前記燃料電池
本体から排出される残存水素ガス、残存酸素ガスの少く
とも一方を前記コンプレッサで前記燃料電池本体へ供給
して、循環させることを特徴とする固体高分子型燃料電
池システム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP01046395A JP3605167B2 (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 固体高分子型燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08203547A true JPH08203547A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3605167B2 JP3605167B2 (ja) | 2004-12-22 |
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ID=11750836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01046395A Expired - Lifetime JP3605167B2 (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 固体高分子型燃料電池システム |
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|---|---|
| JP (1) | JP3605167B2 (ja) |
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