JPS58108672A - 燃料電池のガス供給方法 - Google Patents
燃料電池のガス供給方法Info
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- JPS58108672A JPS58108672A JP56206713A JP20671381A JPS58108672A JP S58108672 A JPS58108672 A JP S58108672A JP 56206713 A JP56206713 A JP 56206713A JP 20671381 A JP20671381 A JP 20671381A JP S58108672 A JPS58108672 A JP S58108672A
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- JP
- Japan
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- air
- temperature
- aqueous solution
- fuel cell
- solution
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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
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃料電池のガス供給方法に関し、さらに詳し
くは、燃料電池に酸化剤として供給する空気の湿潤方法
に関する。
くは、燃料電池に酸化剤として供給する空気の湿潤方法
に関する。
酸化剤として空気を用いるアルカリ電解質燃料電池にお
いて、供給空気を加湿することの必要性が言われている
。これは、空気中の炭酸ガスにより電解液が水酸化カリ
ウム水溶液である場合は炭酸カリウムに変化し、これが
電極のカス側面に析出し、ガスの拡散を阻害する現象が
生じ、しかして湿った空気を供給することにより炭酸カ
リウムの析出が防止されるからである。しかしながら、
供給空気を湿潤化する方法について、これまで実際に適
用された例はなく、実験室的には空気を水中にバブリン
グされる方法が採られている。しかし、この方法は、バ
ブリングさせるために水圧に打勝つ必要から供給空気圧
を高くとらねばならす、したがって必要量の空気を得る
ためには消費電力の大きな空気ポンプを必要とするとい
う欠点が、あるＯ また、湿潤の程度については明確な基準がなかった。こ
のために湿潤の不足により炭酸カリウムの析出がしばし
ば生じた。
いて、供給空気を加湿することの必要性が言われている
。これは、空気中の炭酸ガスにより電解液が水酸化カリ
ウム水溶液である場合は炭酸カリウムに変化し、これが
電極のカス側面に析出し、ガスの拡散を阻害する現象が
生じ、しかして湿った空気を供給することにより炭酸カ
リウムの析出が防止されるからである。しかしながら、
供給空気を湿潤化する方法について、これまで実際に適
用された例はなく、実験室的には空気を水中にバブリン
グされる方法が採られている。しかし、この方法は、バ
ブリングさせるために水圧に打勝つ必要から供給空気圧
を高くとらねばならす、したがって必要量の空気を得る
ためには消費電力の大きな空気ポンプを必要とするとい
う欠点が、あるＯ また、湿潤の程度については明確な基準がなかった。こ
のために湿潤の不足により炭酸カリウムの析出がしばし
ば生じた。
上述のような現象を根本的に防止するためには、炭酸ガ
スを除去した空便を供給すればよいが、炭酸ガスを１０
０％除去するためには高性能な炭酸ガス除去器を必要と
し、これを実際に適用した場合には設備費及び運転費が
莫大なものとなり、実用的ではない。また、実用的な除
去器をもってしても炭酸ガスの除去はせいぜい９０％が
限度であって、少くとも残り１０％は直接燃料電池の発
電セルに送られることになり、上述の現象の原因となる
。
スを除去した空便を供給すればよいが、炭酸ガスを１０
０％除去するためには高性能な炭酸ガス除去器を必要と
し、これを実際に適用した場合には設備費及び運転費が
莫大なものとなり、実用的ではない。また、実用的な除
去器をもってしても炭酸ガスの除去はせいぜい９０％が
限度であって、少くとも残り１０％は直接燃料電池の発
電セルに送られることになり、上述の現象の原因となる
。
したがって、本発明は、燃料電池へ空気を供給する際の
上述のような欠点を除去して、供給空気の実用的な湿潤
方法並びに適正な湿潤度を得る方法を提供することを目
的とする。
上述のような欠点を除去して、供給空気の実用的な湿潤
方法並びに適正な湿潤度を得る方法を提供することを目
的とする。
ここに、上記の目的は、本発明に従い、供給空気中の炭
酸ガス除去のためにアルカリ水溶液を吸収剤として用い
る向流式炭酸ガス吸収塔において、アルカリ水溶液を適
正に加温することにより達成できることがわかった。
酸ガス除去のためにアルカリ水溶液を吸収剤として用い
る向流式炭酸ガス吸収塔において、アルカリ水溶液を適
正に加温することにより達成できることがわかった。
本発明に従って炭酸ガス吸収塔においてアルカリ水溶液
を加温すべき温度は、次の順序で決定される。
を加温すべき温度は、次の順序で決定される。
（イ）まず、加湿の程度を、燃料電池の発電セル温度で
の飽和炭酸カリウム水溶液の飽和水蒸気圧以上の水蒸気
圧を供給空気が持つように決定する。
の飽和炭酸カリウム水溶液の飽和水蒸気圧以上の水蒸気
圧を供給空気が持つように決定する。
これは、発電セル運転温度（即ち、燃料電池の電、解液
の温度）と飽和炭酸カリウム水溶液の飽和蒸気圧の関係
を示したグラフから容易に求められる。
の温度）と飽和炭酸カリウム水溶液の飽和蒸気圧の関係
を示したグラフから容易に求められる。
そのようなグラフの例を第１図に示す。このグラフから
発電セル運転温度を決めれば、飽和炭酸カリウム水溶液
の飽和蒸気圧が求められる。
発電セル運転温度を決めれば、飽和炭酸カリウム水溶液
の飽和蒸気圧が求められる。
仲）次に、上記（イ）の条件を満足させるために炭酸ガ
ス吸収器の温度を、その温度でのアルカリ水溶液の飽和
蒸気圧が上記（イ）で求めた飽和炭酸カリウム水溶液の
飽和蒸気圧と等しいか又はそれ以上となるように設定す
る。第２図は、吸収液である水酸化カリウム水溶液の種
々の濃度におけるその飽和蒸気圧と温度との関係を示し
たグラフであり、第１図から求めた飽和炭酸カリウム水
溶液の飽和蒸気圧の値を第２図の水酸化カリウム水溶液
の飽 １和蒸気圧とみなし、用いたアルカリ
吸収液の濃度に対応する曲線から吸収液の温度を決定す
ることができる。
ス吸収器の温度を、その温度でのアルカリ水溶液の飽和
蒸気圧が上記（イ）で求めた飽和炭酸カリウム水溶液の
飽和蒸気圧と等しいか又はそれ以上となるように設定す
る。第２図は、吸収液である水酸化カリウム水溶液の種
々の濃度におけるその飽和蒸気圧と温度との関係を示し
たグラフであり、第１図から求めた飽和炭酸カリウム水
溶液の飽和蒸気圧の値を第２図の水酸化カリウム水溶液
の飽 １和蒸気圧とみなし、用いたアルカリ
吸収液の濃度に対応する曲線から吸収液の温度を決定す
ることができる。
ここで、本発明の方法を具体例をもって説明すれば、例
えば、燃料電池の運転温度が５０℃の場合は、第１図に
より飽和炭酸カリウム水溶液の飽和蒸気圧は３７ｍ＋ｎ
Ｈｇとなることがわかる。次に、７規定水酸化カリウム
水溶液を吸収液として用いる場合は、第２図の曲線を用
いて水酸化カリウム水溶液の飽和蒸気圧３７■Ｈｇに対
応する吸収液の温度を求めると４２℃となり、したがっ
て炭酸ガス吸収塔はこれ以上の温度で運転すれば良いこ
とがわかる０ 本発明に従うアルカリ水溶液の加温は、各種の方法によ
り実施できる０特に好ましいのは、燃料電池の排熱を利
用することである０その一つは、燃料電池からの排出空
気で炭酸ガス吸収器を熱交換することにより加温するこ
とである。空気を酸化剤として用いる燃料電池では、通
常多量の熱風が排出される０例えば、１０Ｋｗ出力の燃
料電池を６０℃で運転する場合は排出空気の温度は５５
℃に達するので、これにより吸収器を加温することがで
きる。第二は、燃料電池の冷却排水により加温する方法
である。燃料電池の運転温度が６０〜８０℃の場合には
冷却排水は約４０〜６０℃であるので、この排水により
吸収塔を加温することができる。
えば、燃料電池の運転温度が５０℃の場合は、第１図に
より飽和炭酸カリウム水溶液の飽和蒸気圧は３７ｍ＋ｎ
Ｈｇとなることがわかる。次に、７規定水酸化カリウム
水溶液を吸収液として用いる場合は、第２図の曲線を用
いて水酸化カリウム水溶液の飽和蒸気圧３７■Ｈｇに対
応する吸収液の温度を求めると４２℃となり、したがっ
て炭酸ガス吸収塔はこれ以上の温度で運転すれば良いこ
とがわかる０ 本発明に従うアルカリ水溶液の加温は、各種の方法によ
り実施できる０特に好ましいのは、燃料電池の排熱を利
用することである０その一つは、燃料電池からの排出空
気で炭酸ガス吸収器を熱交換することにより加温するこ
とである。空気を酸化剤として用いる燃料電池では、通
常多量の熱風が排出される０例えば、１０Ｋｗ出力の燃
料電池を６０℃で運転する場合は排出空気の温度は５５
℃に達するので、これにより吸収器を加温することがで
きる。第二は、燃料電池の冷却排水により加温する方法
である。燃料電池の運転温度が６０〜８０℃の場合には
冷却排水は約４０〜６０℃であるので、この排水により
吸収塔を加温することができる。
このように、炭酸ガス除去器の加温に燃料電池の排熱を
利用すれば、加温のためのエネルギー（電気、ガス等）
を節約することができ、本発明の方法の実施にとって特
に好ましい加温方法となる。
利用すれば、加温のためのエネルギー（電気、ガス等）
を節約することができ、本発明の方法の実施にとって特
に好ましい加温方法となる。
燃料電池において、炭酸ガスと直接反応する空気極の反
応界面では炭酸カリウムの濃度は、電解液室内の濃度に
比較して相当に高いと想像される。
応界面では炭酸カリウムの濃度は、電解液室内の濃度に
比較して相当に高いと想像される。
しかし、上述のように、本発明の方法によれば、たとえ
炭酸カリウムが１００％であっても、電解液と接する空
気の湿度は飽和炭酸カリウム水溶液の蒸気圧を越えてい
るので、炭酸カリウムは固体となって析出することがで
きない。したがって、析出により細孔が詰まることがな
いので、空気の反応界面への拡散はさまたげられず、電
極性能の低下が防止できる。
炭酸カリウムが１００％であっても、電解液と接する空
気の湿度は飽和炭酸カリウム水溶液の蒸気圧を越えてい
るので、炭酸カリウムは固体となって析出することがで
きない。したがって、析出により細孔が詰まることがな
いので、空気の反応界面への拡散はさまたげられず、電
極性能の低下が防止できる。
ここで、本発明の方法に従う条件で処理した空気で運転
した場合とそのような処理をしない空気で運転した場合
の燃料電池の空気極の連続放電データを第３図に示す。
した場合とそのような処理をしない空気で運転した場合
の燃料電池の空気極の連続放電データを第３図に示す。
曲線■は本発明に従って処理された空気で運転された空
気極の連続放電電位であり、曲線■はそのような処理を
しない空気を用いて吸収塔を室温で運転した場合の空気
極の連続放電電位である。後者の場合には加湿が不足し
ているために劣化が大きいことがわかる。これに対して
、本発明の方法によれば、電極の劣化を防止する効果が
得られる。
気極の連続放電電位であり、曲線■はそのような処理を
しない空気を用いて吸収塔を室温で運転した場合の空気
極の連続放電電位である。後者の場合には加湿が不足し
ているために劣化が大きいことがわかる。これに対して
、本発明の方法によれば、電極の劣化を防止する効果が
得られる。
第４図は本発明方法を実施するための装置の一具体例を
示す。Ａは炭酸ガス除去器、１は炭酸ガス吸収器、２は
燃料電池、３はカセイアルカリ液貯蔵槽、４はスプレー
ノズル、５はポンプ、６はカセイアルカリ液循環管、７
はヒーター、８は温度検出器、９は温度調整器、１０は
空気供給管、１１は空気排出管である。
示す。Ａは炭酸ガス除去器、１は炭酸ガス吸収器、２は
燃料電池、３はカセイアルカリ液貯蔵槽、４はスプレー
ノズル、５はポンプ、６はカセイアルカリ液循環管、７
はヒーター、８は温度検出器、９は温度調整器、１０は
空気供給管、１１は空気排出管である。
第４図において、燃料電池２に空気を供給するに際して
前記空気を炭酸ガス除去器Ａを通過させる。すなわち、
まず空気供給管１ｏから空気をカセイアルカリ液貯蔵槽
３に導入する。この貯蔵槽３内のカセイアルカリ液はヒ
ーター７により可温され、かつ温度調整器９により所望
の温度に調整され、これと連結された温度検出器８によ
り液温を検出するようになっている。しかも前記の加温
されたカセイアルカリ液はポンプ５にまりカセイアルカ
リ液循環管６を通って貯蔵槽３の上部に設置されたスプ
レーノズル４に導かれ、ここから噴霧状に滴下される。
前記空気を炭酸ガス除去器Ａを通過させる。すなわち、
まず空気供給管１ｏから空気をカセイアルカリ液貯蔵槽
３に導入する。この貯蔵槽３内のカセイアルカリ液はヒ
ーター７により可温され、かつ温度調整器９により所望
の温度に調整され、これと連結された温度検出器８によ
り液温を検出するようになっている。しかも前記の加温
されたカセイアルカリ液はポンプ５にまりカセイアルカ
リ液循環管６を通って貯蔵槽３の上部に設置されたスプ
レーノズル４に導かれ、ここから噴霧状に滴下される。
空気供給管１ｏがらの空気はこのような炭酸ガス除去器
Ａを通過することにょシ本発明の条件に適合した加温が
達成される。なお、燃料電池２に導入された空気は空気
排出管１１がら排出される。
Ａを通過することにょシ本発明の条件に適合した加温が
達成される。なお、燃料電池２に導入された空気は空気
排出管１１がら排出される。
第１図は、発電セル運転温度と飽和炭酸カリウム水溶液
の飽和蒸気性との関係を示すグラフである０ 第２図は、水酸化カリウム水溶液の蒸気圧と温度との関
係を示すグラフである。 第３図は、燃料電池の空気極の連続放電特性の比較を示
すグラフである。第４図は本発明方法を実施するための
装置の一具体例を示す。 Ａ・・・炭酸ガス除去器、１・・・炭酸ガス吸収器、２
・・・燃料電池、３・・・カセイアルカリ液貯蔵槽、４
・・・スプレーノズル、５・・・ポンプ、６・・・カセ
イアルカリ液循環管、７・・・ヒーター、訃・・温度検
出器、９・・・温度調整器、］０・・・空気供給管、】
ｌ・・・空気排出管 特許出願人 株式会社富士電機総合研究所同
富士電機製造株式会社 箋２図 ＫＯＪＩ吸味東幻吸藷耐与）
の飽和蒸気性との関係を示すグラフである０ 第２図は、水酸化カリウム水溶液の蒸気圧と温度との関
係を示すグラフである。 第３図は、燃料電池の空気極の連続放電特性の比較を示
すグラフである。第４図は本発明方法を実施するための
装置の一具体例を示す。 Ａ・・・炭酸ガス除去器、１・・・炭酸ガス吸収器、２
・・・燃料電池、３・・・カセイアルカリ液貯蔵槽、４
・・・スプレーノズル、５・・・ポンプ、６・・・カセ
イアルカリ液循環管、７・・・ヒーター、訃・・温度検
出器、９・・・温度調整器、］０・・・空気供給管、】
ｌ・・・空気排出管 特許出願人 株式会社富士電機総合研究所同
富士電機製造株式会社 箋２図 ＫＯＪＩ吸味東幻吸藷耐与）
Claims (1)
- （１）アルカリ水溶液霜：解質燃料電池に酸化剤として
空気を供給するにあたり、供給空気を加温したアルカリ
水溶液を用いた炭酸ガス除去器に通すことによって加湿
することからなり、その際（イ）加湿の程度は供給空気
が発電セル運転温度での飽和炭酸カリウム水溶液の飽和
蒸気圧以上の水蒸気圧を持つような程度にすること及び
（ロ）上記（イ）の条件を満足させるために炭酸ガス除
去器の温度をその温度でのアルカリ水溶液の飽和蒸気圧
が」二記（イ）で定められた飽和炭酸カリウム水溶液の
飽和蒸気圧と同等か又はそれ以上となるように調節する
ことを特徴とする燃料゛電池のガス供給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206713A JPS58108672A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 燃料電池のガス供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206713A JPS58108672A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 燃料電池のガス供給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58108672A true JPS58108672A (ja) | 1983-06-28 |
| JPH0158627B2 JPH0158627B2 (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=16527872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56206713A Granted JPS58108672A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 燃料電池のガス供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58108672A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015516108A (ja) * | 2012-05-11 | 2015-06-04 | エイエフシー エナジー ピーエルシー | 燃料電池システム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01156506A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-20 | Aubex Corp | 交通安全用帽子 |
-
1981
- 1981-12-21 JP JP56206713A patent/JPS58108672A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015516108A (ja) * | 2012-05-11 | 2015-06-04 | エイエフシー エナジー ピーエルシー | 燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0158627B2 (ja) | 1989-12-12 |
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