JPH1064569A - 固体高分子電解質型燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質型燃料電池Info
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- JPH1064569A JPH1064569A JP8223562A JP22356296A JPH1064569A JP H1064569 A JPH1064569 A JP H1064569A JP 8223562 A JP8223562 A JP 8223562A JP 22356296 A JP22356296 A JP 22356296A JP H1064569 A JPH1064569 A JP H1064569A
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- fuel cell
- polymer electrolyte
- circuit
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- 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
- H01M8/04082—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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- 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】
【課題】単電池ユニットのガス流路に結露して滞留する
水が容易に、かつ確実に除去され、安定して運転できる
ものとする。 【解決手段】燃料電池積層体３０に反応ガスを供給する
ガス供給装置、例えばアノード電極に燃料ガスを供給す
るガス供給装置において、燃料ガス供給器２１より送ら
れた燃料ガスの供給回路に、加湿器２３を通流する回路
とこれに並列に配したバイパス回路、および燃料ガスの
流れをこの二つの回路の間で切り換える切換弁２４を備
え、制御装置２５によって切換弁２４の動作を制御し、
適宜、乾燥した燃料ガスを送って結露した水を蒸発させ
て除去する。
水が容易に、かつ確実に除去され、安定して運転できる
ものとする。 【解決手段】燃料電池積層体３０に反応ガスを供給する
ガス供給装置、例えばアノード電極に燃料ガスを供給す
るガス供給装置において、燃料ガス供給器２１より送ら
れた燃料ガスの供給回路に、加湿器２３を通流する回路
とこれに並列に配したバイパス回路、および燃料ガスの
流れをこの二つの回路の間で切り換える切換弁２４を備
え、制御装置２５によって切換弁２４の動作を制御し、
適宜、乾燥した燃料ガスを送って結露した水を蒸発させ
て除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質層に固体高
分子電解質膜を用いる固体高分子電解質型燃料電池に燃
料ガス、あるいは酸化剤ガスを供給するガス供給装置の
構成に関する。
分子電解質膜を用いる固体高分子電解質型燃料電池に燃
料ガス、あるいは酸化剤ガスを供給するガス供給装置の
構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、固体高分子電解質型燃料電池の
単電池ユニットの基本構成を示す分解断面図である。固
体高分子電解質膜１の両側の主面にアノード電極２とカ
ソード電極３が接合してセルを構成し、このセルを、セ
ルに面して反応ガス通流用のガス流路５を備え、相対す
る主面に冷却用媒体通流用の冷却媒体流路６を備えた導
電性でかつガス不透過性の材料よりなる一組のセパレー
タ４により挟持して単電池ユニットを構成している。
単電池ユニットの基本構成を示す分解断面図である。固
体高分子電解質膜１の両側の主面にアノード電極２とカ
ソード電極３が接合してセルを構成し、このセルを、セ
ルに面して反応ガス通流用のガス流路５を備え、相対す
る主面に冷却用媒体通流用の冷却媒体流路６を備えた導
電性でかつガス不透過性の材料よりなる一組のセパレー
タ４により挟持して単電池ユニットを構成している。
【０００３】図４は、固体高分子電解質型燃料電池の燃
料電池積層体の基本構成を示す断面図である。多数の単
電池ユニット８を積層し、集電板９、電気絶縁と熱絶縁
を目的とする絶縁板１０、ならびに荷重を加えて積層状
態を保持するための締付板１１によって挟持し、ボルト
１２とナット１４により締め付けられており、締め付け
荷重は、皿バネ１３により加えられている。
料電池積層体の基本構成を示す断面図である。多数の単
電池ユニット８を積層し、集電板９、電気絶縁と熱絶縁
を目的とする絶縁板１０、ならびに荷重を加えて積層状
態を保持するための締付板１１によって挟持し、ボルト
１２とナット１４により締め付けられており、締め付け
荷重は、皿バネ１３により加えられている。
【０００４】図５は、単電池ユニットを構成するセパレ
ータ４のガス流路の構成例を示す平面図である。本図
は、セパレータ４のセル側より見た平面図で、セルの電
極に面した発電領域７に、多数の平行に配されたガス流
路５が形成されている。アノード電極２に面したセパレ
ータ４に送られる燃料ガス、あるいはカソード電極３に
面したセパレータ４に送られる酸化剤ガスは、ガス入口
１５より入口側マニホールド１６へと導入され、多数の
ガス流路５に分流し、電極へ拡散して電気化学反応に寄
与する。余剰ガスおよび反応生成ガスは出口側マニホー
ルド１７へと集められ、ガス出口１８より排出される。
なお、図中のガス入口連通孔１９とガス出口連通孔２０
は、このセパレータと相対して配されるセパレータに通
流するガスのガス入口、ガス出口に連通しており、相対
する電極へのガスの供給に用いられるものである。
ータ４のガス流路の構成例を示す平面図である。本図
は、セパレータ４のセル側より見た平面図で、セルの電
極に面した発電領域７に、多数の平行に配されたガス流
路５が形成されている。アノード電極２に面したセパレ
ータ４に送られる燃料ガス、あるいはカソード電極３に
面したセパレータ４に送られる酸化剤ガスは、ガス入口
１５より入口側マニホールド１６へと導入され、多数の
ガス流路５に分流し、電極へ拡散して電気化学反応に寄
与する。余剰ガスおよび反応生成ガスは出口側マニホー
ルド１７へと集められ、ガス出口１８より排出される。
なお、図中のガス入口連通孔１９とガス出口連通孔２０
は、このセパレータと相対して配されるセパレータに通
流するガスのガス入口、ガス出口に連通しており、相対
する電極へのガスの供給に用いられるものである。
【０００５】固体高分子電解質膜としては、スルホン酸
基を持つポリスチレン系の陽イオン交換膜をカチオン導
電性膜としたもの、フロロカーボンスルホン酸とポリビ
ニリデンフロライドの混合膜、フロロカーボンマトリッ
クスにトリフロロエチレンをグラフト化したもの、及び
パーフロロカーボンスルホン酸膜（米国デュポン社製、
商品名ナフィオン膜）などが知られている。これらの固
体高分子電解質膜は分子中にプロトン交換基を有してお
り、含水量を飽和させると比抵抗が常温で 20Ωcm2 以
下となり、プロトン導電性電解質として機能する。
基を持つポリスチレン系の陽イオン交換膜をカチオン導
電性膜としたもの、フロロカーボンスルホン酸とポリビ
ニリデンフロライドの混合膜、フロロカーボンマトリッ
クスにトリフロロエチレンをグラフト化したもの、及び
パーフロロカーボンスルホン酸膜（米国デュポン社製、
商品名ナフィオン膜）などが知られている。これらの固
体高分子電解質膜は分子中にプロトン交換基を有してお
り、含水量を飽和させると比抵抗が常温で 20Ωcm2 以
下となり、プロトン導電性電解質として機能する。
【０００６】アノード電極とカソード電極は、触媒活物
質を含む触媒層と、反応ガスを供給し集電体として機能
する電極基材からなる。アノード電極に水素を含む燃料
ガス、カソード電極に酸素を含む酸化剤ガスを供給する
と、それぞれの電極の触媒層と固体高分子電解質膜との
間に三相界面が形成され、以下の電気化学反応が生じ
て、水素と酸素より水が生成されることとなる。
質を含む触媒層と、反応ガスを供給し集電体として機能
する電極基材からなる。アノード電極に水素を含む燃料
ガス、カソード電極に酸素を含む酸化剤ガスを供給する
と、それぞれの電極の触媒層と固体高分子電解質膜との
間に三相界面が形成され、以下の電気化学反応が生じ
て、水素と酸素より水が生成されることとなる。
【０００７】
【化１】アノード ； Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋２ｅ- カソード ； ２Ｈ+ ＋ (1/2)Ｏ2 ＋２ｅ- →Ｈ2Ｏ 上述のように固体高分子電解質膜は飽和に含水させるこ
とによりプロトン導電性電解質として機能し、また高温
になると固体高分子電解質膜が変態してプロトン導電性
が低くなるので、固体高分子電解質型燃料電池において
は、運転温度を50 〜100 ℃程度とし、反応ガスに水蒸
気を飽和に含ませて各単電池ユニットに供給して運転す
る方法が採られている。
とによりプロトン導電性電解質として機能し、また高温
になると固体高分子電解質膜が変態してプロトン導電性
が低くなるので、固体高分子電解質型燃料電池において
は、運転温度を50 〜100 ℃程度とし、反応ガスに水蒸
気を飽和に含ませて各単電池ユニットに供給して運転す
る方法が採られている。
【０００８】一方、単電池ユニットにおいては、上記の
ごとく電気化学反応に伴って生成水が生じるので、単電
池ユニットを流れるガスには生成水に対応した水分が加
わり、下流側になるほど多量の水分が含まれることとな
る。したがって、水蒸気を飽和に含ませて供給したガス
は下流側で過飽和となり、過剰な水分が凝縮、結露して
ガス流路内に滞留する。このように、ガス流路に滞留水
が付着すると、ガスの円滑な流れが阻害され、ガスの供
給量が不足して発電特性が低下するので、滞留水の効果
的な除去が必要となる。
ごとく電気化学反応に伴って生成水が生じるので、単電
池ユニットを流れるガスには生成水に対応した水分が加
わり、下流側になるほど多量の水分が含まれることとな
る。したがって、水蒸気を飽和に含ませて供給したガス
は下流側で過飽和となり、過剰な水分が凝縮、結露して
ガス流路内に滞留する。このように、ガス流路に滞留水
が付着すると、ガスの円滑な流れが阻害され、ガスの供
給量が不足して発電特性が低下するので、滞留水の効果
的な除去が必要となる。
【０００９】このため、初期の宇宙用燃料電池に用い
られたように繊維や糸をガス流路に設置して毛管力によ
り吸い出す方法、電池の発熱により温度を高めて蒸発
させ、湿度を低くして水の凝縮を防止する方法、あるい
はガスの圧力によりガス流路中の液滴を排出する方法
等が採られている。
られたように繊維や糸をガス流路に設置して毛管力によ
り吸い出す方法、電池の発熱により温度を高めて蒸発
させ、湿度を低くして水の凝縮を防止する方法、あるい
はガスの圧力によりガス流路中の液滴を排出する方法
等が採られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、固体高
分子電解質型燃料電池においては、過剰な水分が凝縮、
結露してガス流路内に滞留し、発電特性が低下するのを
防止するために、種々の方法が採られている。しかしな
がら、上記のの方法を採用すると構造が極めて複雑に
なるという欠点があり、の方法においては、蒸発と蒸
発した水分の吸収に対応して、精度の高い反応温度、湿
度の制御を必要とするという難点がある。また、の方
法においては、ガス流路に付着した液滴の大きさが十分
な動圧が加わる大きさ以上にならないと排出できないと
いう欠点がある。
分子電解質型燃料電池においては、過剰な水分が凝縮、
結露してガス流路内に滞留し、発電特性が低下するのを
防止するために、種々の方法が採られている。しかしな
がら、上記のの方法を採用すると構造が極めて複雑に
なるという欠点があり、の方法においては、蒸発と蒸
発した水分の吸収に対応して、精度の高い反応温度、湿
度の制御を必要とするという難点がある。また、の方
法においては、ガス流路に付着した液滴の大きさが十分
な動圧が加わる大きさ以上にならないと排出できないと
いう欠点がある。
【００１１】本発明は、このような従来技術の状況を考
慮してなされたもので、簡単な構成によってガス流路内
に凝縮、結露した滞留水が除去され、滞留水による特性
低下をもたらすことなく安定して運転できる固体高分子
電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
慮してなされたもので、簡単な構成によってガス流路内
に凝縮、結露した滞留水が除去され、滞留水による特性
低下をもたらすことなく安定して運転できる固体高分子
電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、固体高分子電解質膜と、その
両面に接合された一組の電極と、これらを挟持するガス
流路を備えたガス不透過性のセパレータとからなる単電
池ユニットを多数積層して燃料電池積層体を構成し、付
設した酸化剤ガスおよび燃料ガスのガス供給装置より前
記のガス流路に酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給して発
電する固体高分子電解質型燃料電池において、 （１）酸化剤ガスを供給するガス供給装置と燃料ガスを
供給するガス供給装置のうち少なくともいずれか一方
に、加湿器を経てガスを供給する回路とこの回路に並列
に設けられた加湿器を迂回する回路を備え、さらに供給
するガスの流れを前記の二つの回路の間で切り換える制
御弁、ならびに該制御弁の動作を制御する制御装置を備
えることとする。
めに、本発明においては、固体高分子電解質膜と、その
両面に接合された一組の電極と、これらを挟持するガス
流路を備えたガス不透過性のセパレータとからなる単電
池ユニットを多数積層して燃料電池積層体を構成し、付
設した酸化剤ガスおよび燃料ガスのガス供給装置より前
記のガス流路に酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給して発
電する固体高分子電解質型燃料電池において、 （１）酸化剤ガスを供給するガス供給装置と燃料ガスを
供給するガス供給装置のうち少なくともいずれか一方
に、加湿器を経てガスを供給する回路とこの回路に並列
に設けられた加湿器を迂回する回路を備え、さらに供給
するガスの流れを前記の二つの回路の間で切り換える制
御弁、ならびに該制御弁の動作を制御する制御装置を備
えることとする。
【００１３】（２）また、（１）の制御装置に、制御弁
を周期的に切り換え動作させる制御信号を発する機能を
備えることとする。ガス供給装置を上記の（１）のごと
くにすれば、制御装置により制御弁を切り換えて加湿器
を経る回路にガスを通流させた時、単電池ユニットには
加湿され飽和に含水したガスが送られることとなり、制
御装置により制御弁を切り換えて加湿器を迂回する回路
にガスを通流させた時、単電池ユニットには乾燥ガスが
送られることとなる。したがって、適宜、加湿器を迂回
する回路に切り換えてガスを通流させることにより、単
電池ユニットのセパレータのガス流路に凝縮、結露した
滞留水が蒸発し除去されることとなる。
を周期的に切り換え動作させる制御信号を発する機能を
備えることとする。ガス供給装置を上記の（１）のごと
くにすれば、制御装置により制御弁を切り換えて加湿器
を経る回路にガスを通流させた時、単電池ユニットには
加湿され飽和に含水したガスが送られることとなり、制
御装置により制御弁を切り換えて加湿器を迂回する回路
にガスを通流させた時、単電池ユニットには乾燥ガスが
送られることとなる。したがって、適宜、加湿器を迂回
する回路に切り換えてガスを通流させることにより、単
電池ユニットのセパレータのガス流路に凝縮、結露した
滞留水が蒸発し除去されることとなる。
【００１４】また、上記の（２）のごとくにすれば、加
湿器を通流する回路を通流させる時間を特定することに
より、単電池ユニットのセパレータのガス流路に結露し
滞留する水分量が特定され、加湿器を迂回する回路を通
流させて乾燥ガスを供給する時間を特定すれば、セパレ
ータのガス流路に滞留する水分の蒸発可能量が特定され
るので、特定される蒸発可能量が特定される滞留水分量
を越えるように各回路への通流時間を特定して、周期的
に通流させれば、単電池ユニットのセパレータのガス流
路の滞留水が効果的に除去されることとなる。
湿器を通流する回路を通流させる時間を特定することに
より、単電池ユニットのセパレータのガス流路に結露し
滞留する水分量が特定され、加湿器を迂回する回路を通
流させて乾燥ガスを供給する時間を特定すれば、セパレ
ータのガス流路に滞留する水分の蒸発可能量が特定され
るので、特定される蒸発可能量が特定される滞留水分量
を越えるように各回路への通流時間を特定して、周期的
に通流させれば、単電池ユニットのセパレータのガス流
路の滞留水が効果的に除去されることとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による固体高分子
電解質型燃料電池の第１の実施例を示すガス供給装置の
要部の構成図であり、アノード電極側に供給する燃料ガ
スの供給装置の要部の構成を示したものである。図にお
いて、２１は、乾燥した燃料ガスを供給する燃料ガス供
給器、２２は、アノード電極への燃料ガスの供給流量を
制御する流量調整弁、２３は、通流するガスを加湿する
加湿器、２４は、燃料ガスを加湿器２３を通流する回路
と加湿器２３を迂回する回路のいずれか一方に切り換え
て供給する切換弁、２５は、切換弁２４の動作を制御す
る制御装置、３０は、模式的に表示した固体高分子電解
質型燃料電池の燃料電池積層体である。
電解質型燃料電池の第１の実施例を示すガス供給装置の
要部の構成図であり、アノード電極側に供給する燃料ガ
スの供給装置の要部の構成を示したものである。図にお
いて、２１は、乾燥した燃料ガスを供給する燃料ガス供
給器、２２は、アノード電極への燃料ガスの供給流量を
制御する流量調整弁、２３は、通流するガスを加湿する
加湿器、２４は、燃料ガスを加湿器２３を通流する回路
と加湿器２３を迂回する回路のいずれか一方に切り換え
て供給する切換弁、２５は、切換弁２４の動作を制御す
る制御装置、３０は、模式的に表示した固体高分子電解
質型燃料電池の燃料電池積層体である。
【００１６】制御装置２５は、アノード電極へと供給す
る燃料ガスが、加湿器２３を通流する回路に所定の時間
通流して供給したのち、加湿器２３を迂回する回路に所
定の時間通流して供給するサイクルを周期的に繰り返す
ように、切換弁２４の動作を制御する機能を備えてい
る。したがって、各回路を通流する時間を適正に選定し
て周期的に切り換えれば、単電池ユニットのセパレータ
のガス流路に水分が結露し滞留する事態が生じても、乾
燥ガスにより効果的に除去されるので、ガス流路の液滴
による閉塞が回避される。
る燃料ガスが、加湿器２３を通流する回路に所定の時間
通流して供給したのち、加湿器２３を迂回する回路に所
定の時間通流して供給するサイクルを周期的に繰り返す
ように、切換弁２４の動作を制御する機能を備えてい
る。したがって、各回路を通流する時間を適正に選定し
て周期的に切り換えれば、単電池ユニットのセパレータ
のガス流路に水分が結露し滞留する事態が生じても、乾
燥ガスにより効果的に除去されるので、ガス流路の液滴
による閉塞が回避される。
【００１７】図２は、本発明による固体高分子電解質型
燃料電池の第２の実施例を示すガス供給装置の要部の構
成図で、アノード電極側に供給する燃料ガスの供給装置
の要部の構成を示したものである。本構成の特徴は、図
１の第１の実施例に用いた切換弁２４に代わり、加湿器
２３を迂回する回路に開閉弁２６が備えられている点に
ある。制御装置２５Ａの制御信号により開閉弁２６を閉
状態に保持すると、燃料ガス供給器２１より送られた燃
料ガスは加湿器２３を通流し、加湿されて燃料電池積層
体３０のアノード電極へと送られる。一方、開閉弁２６
を開状態にすると、加湿器２３を通流する回路と迂回す
る回路が共に通流可能となるが、前者は後者に比べて多
大な圧力損失を生じるので、前者を流れる燃料ガスは極
微量に制限され、ほとんど全量が後者、すなわち加湿器
２３を迂回する回路に流れることとなる。したがって、
本構成においても、開閉弁２６の開閉操作により燃料ガ
スを二つの回路に切り換えて通流させることができ、第
１の実施例と同様な効果が得られる。
燃料電池の第２の実施例を示すガス供給装置の要部の構
成図で、アノード電極側に供給する燃料ガスの供給装置
の要部の構成を示したものである。本構成の特徴は、図
１の第１の実施例に用いた切換弁２４に代わり、加湿器
２３を迂回する回路に開閉弁２６が備えられている点に
ある。制御装置２５Ａの制御信号により開閉弁２６を閉
状態に保持すると、燃料ガス供給器２１より送られた燃
料ガスは加湿器２３を通流し、加湿されて燃料電池積層
体３０のアノード電極へと送られる。一方、開閉弁２６
を開状態にすると、加湿器２３を通流する回路と迂回す
る回路が共に通流可能となるが、前者は後者に比べて多
大な圧力損失を生じるので、前者を流れる燃料ガスは極
微量に制限され、ほとんど全量が後者、すなわち加湿器
２３を迂回する回路に流れることとなる。したがって、
本構成においても、開閉弁２６の開閉操作により燃料ガ
スを二つの回路に切り換えて通流させることができ、第
１の実施例と同様な効果が得られる。
【００１８】なお、第１の実施例と第２の実施例ではア
ノード電極に供給する燃料ガスの供給装置に本発明を適
用した場合を示したが、カソード電極に供給する酸化剤
ガスの供給装置に本発明を適用しても同様の効果が得ら
れることは図示するまでもなく明らかであり、燃料ガス
の供給装置と酸化剤ガスの供給装置の双方に本発明を適
用すれば、両電極においてガス流路の液滴による閉塞が
回避されるので、セル特性の低下を引き起こすことなく
安定して運転できることとなる。
ノード電極に供給する燃料ガスの供給装置に本発明を適
用した場合を示したが、カソード電極に供給する酸化剤
ガスの供給装置に本発明を適用しても同様の効果が得ら
れることは図示するまでもなく明らかであり、燃料ガス
の供給装置と酸化剤ガスの供給装置の双方に本発明を適
用すれば、両電極においてガス流路の液滴による閉塞が
回避されるので、セル特性の低下を引き起こすことなく
安定して運転できることとなる。
【００１９】例えば、電極面積が 250cm2 のセルを16個
積層した燃料電池積層体３０において、空気利用率 25
％、運転温度 70 ℃、電池の電流密度 0.4 Acm-2で運転
するとき、加湿器２３により加湿されて供給されるガス
の露点が 70 ℃、加湿器２３を迂回する回路を通して供
給される乾燥ガスの露点が４℃であれば、加湿器２３を
通流する回路に流れる時間を７分、加湿器２３を迂回す
る回路に流れる時間を１分とし、これを１周期として周
期的に切換弁２４の切り換え操作を制御すれば、ガス流
路に滞留する液滴が効果的に除去され、安定したセル特
性が得られることとなる。
積層した燃料電池積層体３０において、空気利用率 25
％、運転温度 70 ℃、電池の電流密度 0.4 Acm-2で運転
するとき、加湿器２３により加湿されて供給されるガス
の露点が 70 ℃、加湿器２３を迂回する回路を通して供
給される乾燥ガスの露点が４℃であれば、加湿器２３を
通流する回路に流れる時間を７分、加湿器２３を迂回す
る回路に流れる時間を１分とし、これを１周期として周
期的に切換弁２４の切り換え操作を制御すれば、ガス流
路に滞留する液滴が効果的に除去され、安定したセル特
性が得られることとなる。
【００２０】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、固体高
分子電解質膜と、その両面に接合された一組の電極と、
これらを挟持するガス流路を備えたガス不透過性のセパ
レータとからなる単電池ユニットを多数積層して燃料電
池積層体を構成し、付設した酸化剤ガスおよび燃料ガス
のガス供給装置より前記のガス流路に酸化剤ガスおよび
燃料ガスを供給して発電する固体高分子電解質型燃料電
池において、 （１）酸化剤ガスを供給するガス供給装置と燃料ガスを
供給するガス供給装置のうち少なくともいずれか一方
に、加湿器を経てガスを供給する回路とこの回路に並列
に設けられた加湿器を迂回する回路を備え、さらに供給
するガスの流れを前記の二つの回路の間で切り換える制
御弁、ならびに該制御弁の動作を制御する制御装置を備
えることとしたので、セパレータのガス流路内に水分が
凝縮、結露し、滞留水が生じても、乾燥ガスにより蒸発
させて除去されるので、特性低下を生じることなく安定
して運転できる固体高分子電解質型燃料電池が得られる
こととなった。
分子電解質膜と、その両面に接合された一組の電極と、
これらを挟持するガス流路を備えたガス不透過性のセパ
レータとからなる単電池ユニットを多数積層して燃料電
池積層体を構成し、付設した酸化剤ガスおよび燃料ガス
のガス供給装置より前記のガス流路に酸化剤ガスおよび
燃料ガスを供給して発電する固体高分子電解質型燃料電
池において、 （１）酸化剤ガスを供給するガス供給装置と燃料ガスを
供給するガス供給装置のうち少なくともいずれか一方
に、加湿器を経てガスを供給する回路とこの回路に並列
に設けられた加湿器を迂回する回路を備え、さらに供給
するガスの流れを前記の二つの回路の間で切り換える制
御弁、ならびに該制御弁の動作を制御する制御装置を備
えることとしたので、セパレータのガス流路内に水分が
凝縮、結露し、滞留水が生じても、乾燥ガスにより蒸発
させて除去されるので、特性低下を生じることなく安定
して運転できる固体高分子電解質型燃料電池が得られる
こととなった。
【００２１】（２）また、制御装置に、制御弁を周期的
に切り換え動作させる制御信号を発する機能を備えるこ
ととすれば、滞留水が周期的に除去されるので、より効
果的である。
に切り換え動作させる制御信号を発する機能を備えるこ
ととすれば、滞留水が周期的に除去されるので、より効
果的である。
【図１】本発明による固体高分子電解質型燃料電池の第
１の実施例を示すガス供給装置の要部の構成図
１の実施例を示すガス供給装置の要部の構成図
【図２】本発明による固体高分子電解質型燃料電池の第
２の実施例を示すガス供給装置の要部の構成図
２の実施例を示すガス供給装置の要部の構成図
【図３】固体高分子電解質型燃料電池の単電池ユニット
の基本構成を示す分解断面図
の基本構成を示す分解断面図
【図４】固体高分子電解質型燃料電池の燃料電池積層体
の基本構成を示す断面図
の基本構成を示す断面図
【図５】単電池ユニットを構成するセパレータのガス流
路の構成例を示す平面図
路の構成例を示す平面図
１ 固体高分子電解質膜 ２ アノード電極 ３ カソード電極 ４ セパレータ ５ ガス流路 ６ 冷却媒体流路 ２１ 燃料ガス供給器 ２２ 流量調整弁 ２３ 加湿器 ２４ 切換弁 ２５ 制御装置 ２５Ａ 制御装置 ２６ 開閉弁 ３０ 燃料電池積層体
Claims (2)
- 【請求項１】固体高分子電解質膜と、その両面に接合さ
れた一組の電極と、これらを挟持するガス流路を備えた
ガス不透過性のセパレータとからなる単電池ユニットを
多数積層して燃料電池積層体を構成し、付設した酸化剤
ガスおよび燃料ガスのガス供給装置より前記のガス流路
に酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給して発電する固体高
分子電解質型燃料電池において、 酸化剤ガスを供給するガス供給装置と燃料ガスを供給す
るガス供給装置のうち少なくともいずれか一方が、加湿
器を経てガスを供給する回路とこの回路に並列に設けら
れた加湿器を迂回する回路を備え、供給するガスの流れ
を前記の二つの回路の間で切り換える制御弁、ならびに
該制御弁の動作を制御する制御装置を備えてなることを
特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項２】前記のガス供給装置の制御装置が、制御弁
を周期的に切り換え動作させる制御信号を発する機能を
備えてなることを特徴とする請求項１に記載の固体高分
子電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8223562A JPH1064569A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8223562A JPH1064569A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064569A true JPH1064569A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16800113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8223562A Pending JPH1064569A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064569A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6436563B1 (en) * | 2000-06-13 | 2002-08-20 | Hydrogenics Corporation | Water recovery, primarily in the cathode side, of a proton exchange membrane fuel cell |
| KR20030010125A (ko) * | 2001-07-25 | 2003-02-05 | 현대자동차주식회사 | 고체 고분자형 연료 전지 시스템 |
| KR20030054925A (ko) * | 2001-12-26 | 2003-07-02 | 현대자동차주식회사 | 가습관을 이용한 연료전지 시스템 |
| KR20040003656A (ko) * | 2002-07-03 | 2004-01-13 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 수막제거장치 및 그 방법 |
| JP2004103367A (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| KR100488877B1 (ko) * | 2002-11-26 | 2005-05-11 | 현대자동차주식회사 | 연료전지스택 주입 수소 및 산소의 가습 최적화 방법 |
| US6916567B2 (en) | 2001-06-13 | 2005-07-12 | Hydrogenics Corporation | Regenerative dryer device and method for water recovery, primarily in the cathode side, of a proton exchange membrane fuel cell |
| KR100645557B1 (ko) | 2004-10-05 | 2006-11-15 | 현대자동차주식회사 | 고분자 전해질 연료전지의 양극 플러딩 회복시스템 및 그방법 |
| JP2009140621A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| US8551665B2 (en) | 2007-02-09 | 2013-10-08 | Daimler Ag | Supply system and warning device for a fuel cell stack and method for controlling the supply system |
| DE10219626B4 (de) * | 2001-05-03 | 2015-04-02 | General Motors Corp. | Elektronische Steuerung zur Umleitung von Gas um den Befeuchter zu dem Brennstoffzellenstapel |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP8223562A patent/JPH1064569A/ja active Pending
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