JPH11154528A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH11154528A
JPH11154528A JP9318577A JP31857797A JPH11154528A JP H11154528 A JPH11154528 A JP H11154528A JP 9318577 A JP9318577 A JP 9318577A JP 31857797 A JP31857797 A JP 31857797A JP H11154528 A JPH11154528 A JP H11154528A
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JP
Japan
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pressure
fuel cell
fuel
regulator
cell body
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Pending
Application number
JP9318577A
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English (en)
Inventor
Akira Fujio
昭 藤生
Akio Kawakami
彰雄 河上
勝行 ▲槙▼原
Katsuyuki Makihara
Taketoshi Ouki
丈俊 黄木
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10Applications of fuel cells in buildings
    • 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
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な低圧用電磁弁を用いることができる燃
料電池の圧力調整装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池本体へ燃料および酸化剤を供給
して発電する燃料電池であって、高圧保存された燃料源
から燃料電池本体へ燃料を供給する管路に順に高圧から
低圧に圧力調整する第1のレギュレータ、前記低圧から
燃料電池本体への供給圧力まで圧力調整する第2のレギ
ュレータ、および開閉弁を備え、先ず第1のレギュレー
タにより燃料源からの燃料を高圧から低圧に圧力調整
し、次いで第2のレギュレータにより燃料電池本体への
供給圧力まで圧力調整した後、開閉弁を経て燃料電池本
体へ燃料を供給する圧力調整装置を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池に関するも
のであり、さらに詳しくは燃料電池への燃料の供給に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、燃料電池、蓄電池、燃料供給
源、制御器等を備え、燃料電池で発生した電力を外部負
荷に供給した後の余剰電力を蓄電池に蓄え、燃料電池で
発生した電力が不足の場合に蓄電池から電力を補って外
部負荷に供給する燃料電池が知られており、土木建築工
事用電源、家庭用非常電源等として多くの期待が集めら
れている。
【0003】燃料電池には酸性型燃料電池とアルカリ型
燃料電池があるが、酸性型燃料電池の1つである固体高
分子型燃料電池の特徴を次に説明する。固体高分子型燃
料電池は、図6に示すように、電解質01に高分子イオ
ン交換膜(例えば、スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イ
オン交換膜)を用い、その両側に触媒電極(例えば、白
金等)02,03及び集電体04,05を具備した電極
接合体06の構成からなっている。
【0004】そして、アノード極側に供給された加湿燃
料中の水素は、触媒電極(アノード極)02上で水素イ
オン化され、この水素イオンは電解質01中を水の介在
のもとH+ ・xH2 Oとして、カソード極側へ水と共に
移動する。この移動した水素イオンは、触媒電極(カソ
ード極)03上で酸化剤(例えば、空気)中の酸素及び
外部回路07を流通してきた電子と反応して水を生成す
る。この生成水はカソード極03,05より残存酸化剤
に搬送されて燃料電池外へ排出されることになる。この
時、外部回路07を流通した電子の流れを直流の電気エ
ネルギーとして利用することができる。
【0005】なお、電解質01となる高分子イオン交換
膜において、前述のような水素イオン透過性を実現させ
るためには、この高分子イオン交換膜を常に充分なる保
水状態に保持しておく必要があり、例えば燃料又は酸化
剤に燃料電池の運転温度(常温〜100℃程度)近傍相
当の飽和水蒸気を含ませて、すなわち加湿して燃料及び
酸化剤を電極接合体06に供給し、膜の保水状態を保つ
ようにしている。また燃料電池は運転中に発熱するので
冷却する必要がある。
【0006】一方、アルカリ型燃料電池の場合は、電解
質中を水酸イオンが移動してアノード極上で燃料ガス
(水素ガス)と反応して水を生成する。この生成水はア
ノード極より残存燃料ガスに搬送されて燃料電池外へ排
出されることになる。
【0007】図7は、燃料電池本体へ燃料および酸化剤
を供給して発電する従来の燃料電池の説明図である。図
7において、燃料の水素を充填した燃料ガスボンベ1か
ら手動栓2、高圧から低圧に圧力調整する第1のレギュ
レータ3、電磁弁4、4、前記低圧から燃料電池本体へ
の供給圧力まで圧力調整する第2のレギュレータ5を経
て燃料電池本体6のアノード極に供給された水素ガス
は、ファン7により燃料電池8の外部から取り入れて燃
料電池本体6のカソード極に送られた空気と燃料電池本
体6内で前記電気化学反応を行って発電し、反応しなか
った少量の排水素と排空気は燃料電池8の外部に排出さ
れる。燃料電池本体6へ水素を供給する管路9に、水素
と共に水が供給される。10は水溜め11から水を汲み
上げて燃料電池本体6に供給するための水ポンプであ
り、水は循環して使用するようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来、燃
料の水素は、約150kg/cm2 の圧力の燃料が充填
されている燃料ガスボンベ1、手動栓2、約150kg
/cm2 の圧力を約2kg/cm2 に圧力調整する第1
のレギュレータ3、電磁弁4、4、約2kg/cm2
圧力を約100〜200mmH2 Oに圧力調整する第2
のレギュレータ5を経て燃料電池本体6のアノード極に
供給するようになっているために、電磁弁4、4として
高価な高圧用電磁弁を用いる必要があった。本発明の目
的は、高価な高圧用電磁弁を用いず安価な低圧用電磁弁
を用いることができる燃料電池を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1の発明は、燃料電池本体へ燃料および酸化剤を
供給して発電する燃料電池であって、高圧保存された燃
料源から燃料電池本体へ燃料を供給する管路に順に高圧
から低圧に圧力調整する第1のレギュレータ、前記低圧
から燃料電池本体への供給圧力まで圧力調整する第2の
レギュレータ、および開閉弁を備え、先ず第1のレギュ
レータにより燃料源からの燃料を高圧から低圧に圧力調
整し、次いで第2のレギュレータにより燃料電池本体へ
の供給圧力まで圧力調整した後、開閉弁を経て燃料電池
本体へ燃料を供給する圧力調整装置を備えたことを特徴
とするものである。本発明においては、例えば、約15
0kg/cm2 の圧力を約2kg/cm2に圧力調整す
る第1のレギュレータで燃料の水素の圧力を約2kg/
cm2 に圧力調整し、次いで約2kg/cm2 の圧力を
約100〜200mmH2 Oに圧力調整する第2のレギ
ュレータ5で水素の圧力を約100〜200mmH2
に圧力調整した後、電磁弁を経て燃料電池本体へ燃料の
水素を供給するようにしたので、安価な低圧用電磁弁を
用いることができる。
【0010】本発明の請求項2の発明は、請求項1記載
の燃料電池において、前記第2のレギュレータと開閉弁
が1つのハウジング内に一体に組み込まれていることを
特徴とするものである。第2のレギュレータと開閉弁を
1つのハウジング内に一体に組み込んだ部品を使用する
ことによりコンパクトになるので、装置を小型化できる
とともに、部品数が減少するのでより安価になる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図1は、本発明の燃料電池の一実
施例の側面説明図であり、図2は図1に示した本発明の
燃料電池の圧力調整装置を説明する説明図である。図1
および図2において、燃料電池8Aは、ケース12中に
燃料ガスボンベ1が起立状態で収納してある。ケース1
2の後部の上段には図示しない2次電池やDC/DCコ
ンバータなどを備えた制御装置13などが収納されてお
り、中段には燃料の水素と酸化剤としての空気が供給さ
れて電気化学反応させることにより発電する燃料電池本
体6が収納されており、下段にはDC/ACインバータ
14および水溜め11などが収納されている。
【0012】燃料の水素は燃料ガスボンベ1から手動栓
2を経て、高圧から低圧に圧力調整する第1のレギュレ
ータ3で圧力を約2kg/cm2 に圧力調整され、次い
で、約2kg/cm2 から燃料電池本体6への供給圧力
である約100〜200mmH2 Oまで圧力調整する第
2のレギュレータ5を経て圧力を約100〜200mm
2 Oに圧力調整された後、電磁弁4A、4Aを経て、
燃料電池本体6のアノード極に供給される。燃料電池本
体6のアノード極に供給された水素ガスは、ファン7に
よりケース12の外部から反応空気取入口15を経てケ
ース12内に取り入れて燃料電池本体6のカソード極に
送られた空気と燃料電池本体6内で前記電気化学反応を
行って発電し、反応しなかった少量の排水素と排空気は
ケース12の外部に排出される。第1のレギュレータ
3、第2のレギュレータ5、電磁弁4A、4A管路9な
どを備えた本発明の燃料電池8Aの圧力調整装置は、安
価な低圧用電磁弁4A、4Aを用いることができる。2
0は後述する第2のレギュレータ5と電磁弁4A、4A
が1つのハウジング19内に一体に組み込まれている部
品を示す。
【0013】燃料電池本体6のアノード極へ管路9から
水素が供給されるとともに水が供給される。10は水溜
め11から水を汲み上げて燃料電池本体6に供給するた
めの水ポンプであり、水は循環して使用するようになっ
ている。16は燃料電池本体6からでる排空気をケース
12外へ放出するための排気ダクトてある。白矢印で示
したように流れる高温の排空気は含まれた水分(生成水
および循環水の一部を含む)が排気ダクト16の内面や
邪魔板の表面に結露し、水分を分離された排空気がケー
ス12外に排出される。分離された水分は矢印で示した
ように、排気ダクト16に設けた勾配により下部に連結
して設けた排水タンク17内に集落して、一旦蓄えら
れ、排水管18を経て外部に排水される。
【0014】図3は、前記第2のレギュレータ5と電磁
弁4A、4Aが1つのハウジング19内に一体に組み込
まれている部品20を示す平面説明図である。図4は、
図3に示した部品20の側面説明図、図5は、図3に示
した部品20の正面説明図である。図3〜5において、
部品20は第2のレギュレータ5、電磁弁4A、4A、
燃料入口21および燃料出口22を備えたハウジング1
9からなり、第2のレギュレータ5と電磁弁4A、4A
が1つのハウジング19内に組み込まれて一体の部品2
0を構成している。前記第1のレギュレータ3で水素の
圧力を約2kg/cm2 に圧力調整された燃料は燃料入
口21から部品20内に入り、第2のレギュレータ5で
約100〜200mmH2 Oに圧力調整された後、電磁
弁4A、4Aを経て燃料出口22から部品20の外部に
でて前記燃料電池本体6のアノード極に供給される。部
品20はコンパクトであり、部品20を用いることによ
り装置を小型化でき、部品数が減少するので安価にな
る。
【0015】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【0016】
【発明の効果】本発明の燃料電池は安価な低圧用電磁弁
を用いることができる。第2のレギュレータと開閉弁が
1つのハウジング内に一体に組み込まれた部品を使用す
ることによりコンパクトになるので、装置を小型化でき
るとともに、部品数が減少するのでより安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の燃料電池の一実施例の側面説明図で
ある。
【図2】 図1に示した本発明の燃料電池の圧力調整装
置を説明する説明図である。
【図3】 第2のレギュレータと電磁弁が1つのハウジ
ング内に一体に組み込まれている部品を示す平面説明図
である。
【図4】 図3に示した部品の側面説明図である。
【図5】 図3に示した部品20の正面説明図である。
【図6】 固体高分子型燃料電池の特徴を示す説明図で
ある。
【図7】 従来の燃料電池の説明図である。
【符号の説明】
1 燃料ガスボンベ 2 手動栓 3 第1のレギュレータ 4 電磁弁 4A 低圧用電磁弁 5 第2のレギュレータ 6 燃料電池本体 7 ファン 8、8A 燃料電池 9 管路 10 水ポンプ 19 ハウジング 20 部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄木 丈俊 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料電池本体へ燃料および酸化剤を供給
    して発電する燃料電池であって、高圧保存された燃料源
    から燃料電池本体へ燃料を供給する管路に順に高圧から
    低圧に圧力調整する第1のレギュレータ、前記低圧から
    燃料電池本体への供給圧力まで圧力調整する第2のレギ
    ュレータ、および開閉弁を備え、先ず第1のレギュレー
    タにより燃料源からの燃料を高圧から低圧に圧力調整
    し、次いで第2のレギュレータにより燃料電池本体への
    供給圧力まで圧力調整した後、開閉弁を経て燃料電池本
    体へ燃料を供給する圧力調整装置を備えたことを特徴と
    する燃料電池。
  2. 【請求項2】 前記第2のレギュレータと開閉弁が1つ
    のハウジング内に一体に組み込まれていることを特徴と
    する請求項1記載の燃料電池。
JP9318577A 1997-11-19 1997-11-19 燃料電池 Pending JPH11154528A (ja)

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Effective date: 20040406