JPH09204924A - Pem型燃料電池のガス加湿方法及びガス加湿器 - Google Patents

Pem型燃料電池のガス加湿方法及びガス加湿器

Info

Publication number
JPH09204924A
JPH09204924A JP8010604A JP1060496A JPH09204924A JP H09204924 A JPH09204924 A JP H09204924A JP 8010604 A JP8010604 A JP 8010604A JP 1060496 A JP1060496 A JP 1060496A JP H09204924 A JPH09204924 A JP H09204924A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
cooling water
plate
passage
fuel cell
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
Application number
JP8010604A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yanagihara
浩 柳原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanaka Kikinzoku Kogyo KK filed Critical Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Priority to JP8010604A priority Critical patent/JPH09204924A/ja
Publication of JPH09204924A publication Critical patent/JPH09204924A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • 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
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Air Humidification (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒーター加熱のバブラーを用いることなく、
自動的に効率よく加湿することができ、またPEM型燃
料電池のコンパクト化を達成する。 【解決手段】 冷却水通路を有する冷却水プレートと、
ガス通路を有するガスプレートとを、固体高分子電解質
膜を挾んで冷却水通路とガス通路を対向させて重合し、
固体高分子電解質膜の片面の冷却水通路側に冷却水を流
通させ、他の片面のガス通路側にガスを流通させて、冷
却水を固体高分子電解質膜を透過させ、ガス側に蒸発さ
せてガスを加湿する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PEM型燃料電池
のガス加湿方法及びガス加湿器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりPEM型燃料電池の発電効率を
上げる為に、H2 ガスを加湿している。H2 ガスを加湿
するには、ヒーター加熱のバブラー内の温水を通して加
湿し、この加湿H2 ガスを燃料電池に供給している。
【0003】ところで、このヒーター加熱のバブラーに
よるH2 ガスの加湿では、電力消費が大きく、加湿効率
が悪い。また、H2 ガスの加湿を適正なものにするに
は、バブラー温度TB と燃料電池のセル温度TC の2つ
をコントロールしなければならない。しかし、TB >>
C の時、加湿オーバーによりセル内で結露し、ガスが
詰まり、ガス不足が生じて、発電効率が低下し、またT
B <<TC の時、加湿不十分で発電効率が低下するの
で、TB =TC のコントロール範囲が狭く、非常にコン
トロールが難しかった。しかも加湿の程度は電流密度に
よっても異なり、高電流密度側では高加湿が要求される
ので、一層コントロールが難しかった。その上バブラー
常備ではPEM型燃料電池のコンパクト化を達成できな
いものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ヒー
ター加熱のバブラーを用いることなく、自動的に効率良
く加湿することができ、またPEM型燃料電池のコンパ
クト化を達成できるPEM型燃料電池のガス加湿方法及
びガス加湿器を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のPEM型燃料電池のガス加湿方法は、冷却水
通路を有する冷却水プレートと、ガス通路を有するガス
プレートとを、固体高分子電解質膜を挾んで冷却水通路
とガス通路を対向させて重合し、固体高分子電解質膜の
片面の冷却水通路側に冷却水を流通させ、他の片面のガ
ス通路側にガスを流通させて、ガスを加湿することを特
徴とする。
【0006】本発明のPEM型燃料電池のガス加湿器の
1つは、冷却水通路を有する冷却水プレートと、ガス通
路を有するガスプレートとを、固体高分子電解質膜を介
在して冷却水通路とガス通路とが対向するように多数積
層してなるものである。
【0007】本発明のPEM型燃料電池のガス加湿器の
他の1つは、冷却水通路を有する冷却水プレートと、ガ
ス通路を有するガスプレートとをセパレータを介在して
接着接合して一体化したガス−冷却水プレートを、固体
高分子電解質膜を介在して冷却水通路とガス通路とが対
向するように多数積層してなるものである。
【0008】上記2つのPEM型燃料電池のガス加湿器
に於いて、冷却水通路を有する冷却水プレートと、ガス
通路を有するガスプレートは、各々全面ガス不透過処理
の薄型導電性基板よりなるものであることが好ましく、
また、冷却水通路を有する冷却水プレートと、ガス通路
を有するガスプレート、各々の冷却水通路、ガス通路の
み水の通過性、ガスの透過性を残し、他の部分をガス不
透過処理した薄型導電性基板よりなるであることも好ま
しい。
【0009】
【発明の実施の形態】上記のように本発明のPEM型燃
料電池のガス加湿方法は、固体高分子膜の片面の冷却水
通路側に冷却水を流通させ、他の片面のガス通路側にガ
スを流通させて、ガスを加湿させるのであるから、加湿
されたガスを発電エリアに送ることにより、また温度の
低い加湿エリアの冷却効果により、発電エリアの発熱が
抑制され、両エリアの温度が自動的に等しくなるので、
発電エリアでは効率良く安定した発電ができるようにな
る。
【0010】また、上記の如く構成された本発明のPE
M型燃料電池のガス加湿器は、薄型、軽量のコンパクト
なしかも安価なガス加湿器となり、燃料電池の加湿エリ
アで発電エリアのスタックと一体化することにより、P
EM型燃料電池のコンパクト化を達成できる。
【0011】
【実施例】本発明のPEM型燃料電池のガス加湿方法及
びガス加湿器の実施例を説明する。先ずガス加湿器の一
例について説明する。図1に示すように厚さ0.36mm、一
辺120mmの方形の薄型導電性ガス不透過基板1の中央部
に平行に、左右に往復蛇行する幅2mmの冷却水通路2を
形成し、その両端に入口3、出口4を形成した冷却プレ
ート5を厚さ0.36mm、一辺 120mmの方形の薄型導電性ガ
ス不透過基板1の中央部に平行に、左右に報復蛇行する
幅2mmのガス通路6を形成し、その両端に入口7、出口
8を形成したガスプレート9とを厚さ50μm、一辺 120
mmの固体高分子電解質膜10を介在して、冷却水通路2と
ガス通路6とが対向するように積層することを図2に示
すように5回繰り返して図3に示すガス加湿器11を構成
した。
【0012】上記ガス加湿器11に於ける冷却水プレート
5及びガスプレート9は、全面ガス不透過処理の薄型導
電性基板よりなる。
【0013】また、上記ガス加湿器11を構成する際、積
層を簡単化する為、図4に示すように冷却水プレート5
の両面に、固体高分子電解質膜10を配し、これら予め図
5に示すように積層接着して一体化しておいてもよい。
【0014】次にガス加湿器の他の例について説明す
る。図6に示すように前記実施例のガス加湿器11に於け
るものと同じ冷却水プレート5及びガスプレート9を、
厚さ0.36mm、一辺 120mmの方形のセパレーター12を介在
して2液性弾力性エポキシ系接着剤にて接着接合して、
図7に示すように一体化し、ガス−冷却水プレート13を
作った。このガス−冷却水プレート13を図8に示すよう
に厚さ50μm、一辺120mmの固体高分子電解質膜10を介
在して、冷却水通路2とガス通路6とが対向するように
積層することを5回繰り返して図9に示すガス加湿器1
1′を構成した。
【0015】このガス加湿器11′に於ける冷却水プレー
ト5及びガスプレート9は、全面ガス不透過処理の薄型
導電性基板よりなるが、冷却水プレート5は冷却水通路
2のみ水の透過性を残し、他の部分をガス不透過処理し
た薄型導電性基板よりなり、ガスプレート9はガス通路
6のみガスの透過性を残し、他の部分をガス不透過処理
した薄型導電性基板よりなるものでもよい。
【0016】然して本発明のガス加湿方法の実施例につ
いて説明すると、前記構成のガス加湿器11(11′)を夫
々図10に示すようにPEM型燃料電池の発電エリアのス
タック14に、ダミープレート15を介在して重合し、その
上下両面にダミープレート15を積層の上、メタルプレー
ト16、16にて挾んで締着一体化してPEM型燃料電池17
を組み立て、発電エリアのスタック14に供給するH2
スの加湿を行う。即ち、ガス加湿器11の固体高分子電解
質膜10の片面のガス通路6(図1参照)に、燃料ガスで
ある温度20℃、湿度0%のH2 ガスを3リットル/分で
流通させ、他の片面の冷却水通路2(図1参照)に発電
エリアのスタック14を冷却してきた70℃の水を1リット
ル/分で前記H2 ガスより僅かに高い圧力で流通させ
た。その結果、70℃の水は固体高分子電解質膜10を透過
してガス通路6側で蒸発し、H2 ガスが自動的に効率良
く加湿された。この加湿されたH2 ガスは、発電エリア
のスタック14に送られ、また温度の低い加湿エリアの冷
却効果によって、発電エリアの発熱が抑制され、両エリ
アの温度が自動的に略等しくなり、発電エリアでは効率
良く安定した発電ができるようになった。
【0017】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明のPEM
型燃料電池のガス加湿方法によれば、発電エリアのスタ
ックを冷却してきた温度の高い水が固体高分子電解質膜
を透過してガス側に蒸発するので、ヒーター加熱のバブ
ラーを用いることなく自動的に効率良く加湿される。そ
して、この加湿されたガスを発電エリアのスタックに送
ることと、温度の低い加湿エリアの冷却効果により発電
エリアの発熱が抑制され、両エリアの温度が自動的に略
等しくなるので、効率良く安定した発電ができる。
【0018】また、本発明のPEM型燃料電池のガス加
湿器は、燃料電池の加湿エリアで発電エリアのスタック
と一体化することにより、上記加湿方法を適確に行うこ
とができ、燃料電池の安定した運転ができると共に燃料
電池のコンパクト化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のPEM型燃料電池のガス加湿器の1つ
に於ける冷却水プレートと固体高分子電解質膜とガスプ
レートの積層の仕方を示す斜視図である。
【図2】図1の冷却水プレートと固体高分子電解質膜と
ガスプレートを5回繰り返し積層する状態を示す斜視図
である。
【図3】図2の冷却水プレートと固体高分子電解質膜と
ガスプレートを積層一体化して得たガス加湿器を示す斜
視図である。
【図4】図1の積層の仕方の一部変更例を示す斜視図で
ある。
【図5】図4の積層によって得られる固体高分子電解質
膜付冷却水プレートを示す斜視図である。
【図6】本発明のPEM型燃料電池のガス加湿器の他の
1つに於ける冷却水プレートとセパレーターとガスプレ
ートの積層の仕方を示す斜視図である。
【図7】図6の冷却水プレートとセパレーターとガスプ
レートを積層一体化して得たガス−冷却水プレートを示
す斜視図である。
【図8】図7のガス−冷却水プレートを固体高分子電解
質膜を介在して5回繰り返し、積層する状態を示す斜視
図である。
【図9】図8のガス−冷却水プレートと固体高分子電解
質膜を積層一体化して得たガス加湿器を示す斜視図であ
る。
【図10】図3及び図9のガス加湿器を発電エリアのスタ
ックと一体化して組み立てたPEM型燃料電池を示す斜
視図である。
【符号の説明】
1 薄型導電性ガス不透過基板 2 冷却水通路 5 冷却水プレート 6 ガス通路 9 ガスプレート 10 固体高分子電解質膜 11、11′ ガス加湿器 12 セパレータ 13 ガス−冷却水プレート 14 発電エリアのスタック 15 ダミープレート 16 メタルプレート 17 PEM型燃料電池

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PEM型燃料電池スタックに供給するガ
    スを加湿するに於いて、冷却水通路を有する冷却水プレ
    ートと、ガス通路を有するガスプレートとを、固体高分
    子電解質膜を挾んで冷却水通路とガス通路を対向させて
    重合し、固体高分子電解質膜の片面の冷却水通路側に冷
    却水を流通させ、他の片面のガス通路側にガスを流通さ
    せて、ガスを加湿することを特徴とするPEM型燃料電
    池のガス加湿方法。
  2. 【請求項2】 冷却水通路を有する冷却水プレートと、
    ガス通路を有するガスプレートとを、固体高分子電解質
    膜を介在して冷却水通路とガス通路とが対向するように
    多数積層してなるPEM型燃料電池のガス加湿器。
  3. 【請求項3】 冷却水通路を有する冷却水プレートと、
    ガス通路を有するガスプレートとを、セパレータを介在
    して接着接合して一体化したガス−冷却水プレートを、
    固体高分子電解質膜を介在して冷却水通路とガス通路と
    が対向するように多数積層してなるPEM型燃料電池の
    ガス加湿器。
  4. 【請求項4】 冷却水通路を有する冷却水プレートと、
    ガス通路を有するガスプレートが、各々全面ガス不透過
    処理の薄型導電性基板よりなるものであることを特徴と
    する請求項2又は3記載のPEM型燃料電池のガス加湿
    器。
  5. 【請求項5】 冷却水通路を有する冷却水プレートと、
    ガス通路を有するガスプレートが、各々の冷却水通路、
    ガス通路のみ水の通過性ガスの透過性を残し、他の部分
    をガス不透過処理した薄型導電性基板よりなるものであ
    ることを特徴とする請求項2又は3記載のPEM型燃料
    電池のガス加湿器。
JP8010604A 1996-01-25 1996-01-25 Pem型燃料電池のガス加湿方法及びガス加湿器 Pending JPH09204924A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8010604A JPH09204924A (ja) 1996-01-25 1996-01-25 Pem型燃料電池のガス加湿方法及びガス加湿器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8010604A JPH09204924A (ja) 1996-01-25 1996-01-25 Pem型燃料電池のガス加湿方法及びガス加湿器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09204924A true JPH09204924A (ja) 1997-08-05

Family

ID=11754862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8010604A Pending JPH09204924A (ja) 1996-01-25 1996-01-25 Pem型燃料電池のガス加湿方法及びガス加湿器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09204924A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999066580A1 (fr) * 1998-06-15 1999-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pile a combustible renfermant un electrolyte d'un haut polymere
WO2000019555A1 (en) * 1998-09-25 2000-04-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell stack with separator of a laminate structure
KR20020032874A (ko) * 2000-10-27 2002-05-04 이계안 이온교환막을 이용한 연료전지용 가습장치
WO2002054518A1 (de) * 2000-12-29 2002-07-11 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellenanlage
EP1298750A1 (de) * 2001-09-27 2003-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellenblock mit Befeuchtungszellen
JP2008010205A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Nok Corp 中空糸膜モジュール及び燃料電池
KR100835359B1 (ko) * 2007-03-12 2008-06-04 삼성전자주식회사 공기조화기 및 공기조화방법

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999066580A1 (fr) * 1998-06-15 1999-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pile a combustible renfermant un electrolyte d'un haut polymere
WO2000019555A1 (en) * 1998-09-25 2000-04-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell stack with separator of a laminate structure
US6689504B1 (en) 1998-09-25 2004-02-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell stack with separator of a laminate structure
KR20020032874A (ko) * 2000-10-27 2002-05-04 이계안 이온교환막을 이용한 연료전지용 가습장치
WO2002054518A1 (de) * 2000-12-29 2002-07-11 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellenanlage
EP1298750A1 (de) * 2001-09-27 2003-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellenblock mit Befeuchtungszellen
WO2003030287A2 (de) * 2001-09-27 2003-04-10 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellenblock
WO2003030287A3 (de) * 2001-09-27 2003-10-23 Siemens Ag Brennstoffzellenblock
US7314676B2 (en) 2001-09-27 2008-01-01 Siemens Aktiengesellschaft Fuel-cell stack
JP2008010205A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Nok Corp 中空糸膜モジュール及び燃料電池
KR100835359B1 (ko) * 2007-03-12 2008-06-04 삼성전자주식회사 공기조화기 및 공기조화방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6783878B2 (en) Solid polymer fuel cell system and method for humidifying and adjusting the temperature of a reactant stream
JP4037698B2 (ja) 固体高分子型セルアセンブリ
US6106964A (en) Solid polymer fuel cell system and method for humidifying and adjusting the temperature of a reactant stream
JP3077618B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP3444541B2 (ja) 固体高分子型燃料電池
US20060147773A1 (en) Heat and humidity exchanger
WO2013065757A1 (ja) 燃料電池
JP3249282B2 (ja) 固体高分子電解質燃料電池
JP2002025584A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池とその加湿方法
JP2002170584A (ja) 固体高分子形燃料電池
JPH09204924A (ja) Pem型燃料電池のガス加湿方法及びガス加湿器
JP3111682B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池システム
JPH10223238A (ja) 固体高分子型燃料電池積層体及びそのガス分離板の製造方法
JPH06124722A (ja) 加温・加湿システム装置及び燃料電池
JP3276175B2 (ja) 固体高分子電解質燃料電池
JP2000277128A (ja) 固体高分子型燃料電池
JP2006114415A (ja) 燃料電池システム
JP2001202984A (ja) 固体高分子型燃料電池スタック
JPH10106593A (ja) 固体高分子型燃料電池,その運転方法及び固体高分子型燃料電池システム
JPH11185777A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池用加湿器
JP4642975B2 (ja) 固体高分子型燃料電池システム
JPH0935737A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JPH1173979A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP3514880B2 (ja) Pem型燃料電池のガス加湿器
JPH07320768A (ja) 燃料電池セルスタックのガス分配方法及び燃料電池セルスタック