JPS5973860A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS5973860A JPS5973860A JP57183402A JP18340282A JPS5973860A JP S5973860 A JPS5973860 A JP S5973860A JP 57183402 A JP57183402 A JP 57183402A JP 18340282 A JP18340282 A JP 18340282A JP S5973860 A JPS5973860 A JP S5973860A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- oxidizing agent
- nitrogen
- fuel cell
- fuel
- 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
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料電池に関する。
燃料の有しているエネルギヲ面接電気的エネルギに変換
する装置として燃料電池がある。この燃料′電池は電解
質層全快んで１対の多項質゛成極を配置してなる単位セ
ルをインタコネククを介して複数積層した構成である。
する装置として燃料電池がある。この燃料′電池は電解
質層全快んで１対の多項質゛成極を配置してなる単位セ
ルをインタコネククを介して複数積層した構成である。
そして一方の 。
電極間から電気エネルギを取出す構成となっている。そ
こで第１図を参照して例えばリン酸を電解質とする燃料
′重油の原理全説明する。なおリン酸以外にも溶融塩、
アルカリ溶液、酸溶塩等がある。図中符号１は電解質層
を示す。この電解質層１は繊維質シートあるいは鉱物質
粉末にリン酸を含浸した構成である。そしてこの電解賓
層１を挾んでアノード側電極２およびカソード側電極３
が配置されている。このアノード側電極２およびカソー
ド側電極３は共に炭素質多項性物質で構成されておりそ
れぞ科電解質層１１μｍｊの面には白金触媒が塗着され
ている。上記アノード側電極２の電解質層１と反対側に
は燃料流路４が形成されてお多燃料として水素が流通す
る構成である。一方力フード側電極３の電解質層１と反
対側には酸化剤流路５が形成されており酸化剤としての
空気が流通する構成となっている０ 上記構成によると、燃料流路４を通流する燃料の水素は
アノード側電極２の空所を拡散して触媒に達し、その際
触媒の働きで次式に示す如く水素イオンと電子に解離す
るＯ Ｈ２−伽−２Ｋ ＋２８ そして解離した水素イオンは電解質層１内に大成された
ことになる。そしてカソード側電極３では酸化剤として
酸化剤流路５内を通流する空気の内酸素がカソード１１
１１１電極３の空所を拡散して触媒に達する。そしてこ
の酸素と前記アノード側電極２から泳動してきた水素イ
オンと、アノード１１１０ ’電極２から外部の電気負
荷を通ってきた電子が触媒表面で次式に示す電気化学反
応を起す。
こで第１図を参照して例えばリン酸を電解質とする燃料
′重油の原理全説明する。なおリン酸以外にも溶融塩、
アルカリ溶液、酸溶塩等がある。図中符号１は電解質層
を示す。この電解質層１は繊維質シートあるいは鉱物質
粉末にリン酸を含浸した構成である。そしてこの電解賓
層１を挾んでアノード側電極２およびカソード側電極３
が配置されている。このアノード側電極２およびカソー
ド側電極３は共に炭素質多項性物質で構成されておりそ
れぞ科電解質層１１μｍｊの面には白金触媒が塗着され
ている。上記アノード側電極２の電解質層１と反対側に
は燃料流路４が形成されてお多燃料として水素が流通す
る構成である。一方力フード側電極３の電解質層１と反
対側には酸化剤流路５が形成されており酸化剤としての
空気が流通する構成となっている０ 上記構成によると、燃料流路４を通流する燃料の水素は
アノード側電極２の空所を拡散して触媒に達し、その際
触媒の働きで次式に示す如く水素イオンと電子に解離す
るＯ Ｈ２−伽−２Ｋ ＋２８ そして解離した水素イオンは電解質層１内に大成された
ことになる。そしてカソード側電極３では酸化剤として
酸化剤流路５内を通流する空気の内酸素がカソード１１
１１１電極３の空所を拡散して触媒に達する。そしてこ
の酸素と前記アノード側電極２から泳動してきた水素イ
オンと、アノード１１１０ ’電極２から外部の電気負
荷を通ってきた電子が触媒表面で次式に示す電気化学反
応を起す。
４Ｈ＋４８＋０２−一→２Ｈ２０
このようにして水素と酸素は電気エネルギを外部の電気
負荷に与えカソード側電極３上で水になる。
負荷に与えカソード側電極３上で水になる。
上記構成において酸化剤として空気が一般的に用いられ
ているが、この空気の内酸化剤として作用する酸素は全
体の約２１係にすぎず、残９の７９％は窒素等の不要な
成分である。そしてアノード側電極２およびカソード１
１１１１ ”ｌ−１ｆ極３の酸゛素または水素が拡散し
て触媒に達する細隙の空所には上記不要な窒素が充満し
て酸素または水素の移動を妨害する恐れがある。これは
前述した電気化学反応を抑制しひいては燃料電池として
のエネルギ効率を低下させてしまうことになる。そこで
酸化剤として純酸素を使用することが行なわれているが
純酸素の使用はコスト的に好ましいとはいえず寸だ発火
、爆発等の危険性がある為に特殊々貯蔵施設が必要であ
るといった不具合があった。
ているが、この空気の内酸化剤として作用する酸素は全
体の約２１係にすぎず、残９の７９％は窒素等の不要な
成分である。そしてアノード側電極２およびカソード１
１１１１ ”ｌ−１ｆ極３の酸゛素または水素が拡散し
て触媒に達する細隙の空所には上記不要な窒素が充満し
て酸素または水素の移動を妨害する恐れがある。これは
前述した電気化学反応を抑制しひいては燃料電池として
のエネルギ効率を低下させてしまうことになる。そこで
酸化剤として純酸素を使用することが行なわれているが
純酸素の使用はコスト的に好ましいとはいえず寸だ発火
、爆発等の危険性がある為に特殊々貯蔵施設が必要であ
るといった不具合があった。
本発明の目的とするところは、酸化剤として使用する空
気から窒素を除去し酸素濃度の高い空気を酸化剤として
供給することによね酸素と水素の電気化学反応を促進さ
せエネルギ効率を一高めることが可能な燃料電池を提供
することにある。
気から窒素を除去し酸素濃度の高い空気を酸化剤として
供給することによね酸素と水素の電気化学反応を促進さ
せエネルギ効率を一高めることが可能な燃料電池を提供
することにある。
本発明による燃料電池は電解質層を挾んで配置された１
対の電極よりなる単位セルをイータコネクタを介して複
数積層してなり」二記イ咽タコネクタに形成された燃料
流路および酸化剤流路に燃料および酸化剤をそれぞれ供
給し、このときの電気化学反応により電気エネルギを出
力する燃料電池において、上記酸化剤流路に接続された
酸化剤供給配管に窒素除去装置を設は酸化剤として使用
する空気から窒素を選択的に除去し高濃度酸素を供給す
る構成である。
対の電極よりなる単位セルをイータコネクタを介して複
数積層してなり」二記イ咽タコネクタに形成された燃料
流路および酸化剤流路に燃料および酸化剤をそれぞれ供
給し、このときの電気化学反応により電気エネルギを出
力する燃料電池において、上記酸化剤流路に接続された
酸化剤供給配管に窒素除去装置を設は酸化剤として使用
する空気から窒素を選択的に除去し高濃度酸素を供給す
る構成である。
すなわち酸化剤として空気を使用する場合、窒素除去装
置により窒素全除去し酸素濃度の高い空気全酸化剤とし
て供給する構成である。
置により窒素全除去し酸素濃度の高い空気全酸化剤とし
て供給する構成である。
したがって安価でかつ安全な状態で酸素濃度させ燃料電
池としてのエネルギ効率を大いに高めることができる。
池としてのエネルギ効率を大いに高めることができる。
第２図および第３図を参照して本発明の一実施例を説明
する。図中符号１ ’０１は電解質層を示す。この電解
質層１０１は藻維質を含浸した構成である。そしてこの
電解質層１０１を挾んで炭素質多項性物質よシなるアノ
ード側電極１０２、カソード側電極１０３が配置されて
いる。この両電極１０２および１０３の電解質層１０１
１則の面には白金触媒が塗層されているＯ上記アノード
側電極１０２の電解冴層１０１と反対側には燃料流路１
０４が形成されてお９またカソード側電極１０３の電解
質層１０１と反対側には酸化剤流路１０５が形成されて
いる。
する。図中符号１ ’０１は電解質層を示す。この電解
質層１０１は藻維質を含浸した構成である。そしてこの
電解質層１０１を挾んで炭素質多項性物質よシなるアノ
ード側電極１０２、カソード側電極１０３が配置されて
いる。この両電極１０２および１０３の電解質層１０１
１則の面には白金触媒が塗層されているＯ上記アノード
側電極１０２の電解冴層１０１と反対側には燃料流路１
０４が形成されてお９またカソード側電極１０３の電解
質層１０１と反対側には酸化剤流路１０５が形成されて
いる。
そして上記燃料流路１０４にはその流入１１１１１およ
び流出側にそれぞれ燃料供給配管ｌ −０，，６Ａ 、
燃料排出配管１０６Ｂが接続されている。そして上記酸
化剤流路１０５の流入１則および流出側にはそれぞれ酸
化剤供給配管１０７におよび酸化剤排出配管１０７Ｂが
接続されている０この酸化剤供給配管１０７Ａは空気圧
縮機１−ｏｓに接続されている。ｉた上記酸化剤供給配
管１０７Ａには・窒素除去装置としての吸着塔１０９が
介挿されている。この吸着塔１０９内には活性炭素、／ ゼオライト、アルミノシリケート等よりなる窒素吸着剤
１１〃が充填されている。この窒素吸着剤１１０は粒状
、球状、円柱状、繊維状等の形で充填されている。す々
わち空気圧縮機１０８により圧縮されて供給される空気
を上記吸着塔１０９内を通流させることによりその窒素
を吸着除去し、酸素濃度の１％い空気を得る。そして乙
の酸素濃度の高いを気′ｌｔ酸化剤として酸化剤流路１
０５内に供給する構成である。
び流出側にそれぞれ燃料供給配管ｌ −０，，６Ａ 、
燃料排出配管１０６Ｂが接続されている。そして上記酸
化剤流路１０５の流入１則および流出側にはそれぞれ酸
化剤供給配管１０７におよび酸化剤排出配管１０７Ｂが
接続されている０この酸化剤供給配管１０７Ａは空気圧
縮機１−ｏｓに接続されている。ｉた上記酸化剤供給配
管１０７Ａには・窒素除去装置としての吸着塔１０９が
介挿されている。この吸着塔１０９内には活性炭素、／ ゼオライト、アルミノシリケート等よりなる窒素吸着剤
１１〃が充填されている。この窒素吸着剤１１０は粒状
、球状、円柱状、繊維状等の形で充填されている。す々
わち空気圧縮機１０８により圧縮されて供給される空気
を上記吸着塔１０９内を通流させることによりその窒素
を吸着除去し、酸素濃度の１％い空気を得る。そして乙
の酸素濃度の高いを気′ｌｔ酸化剤として酸化剤流路１
０５内に供給する構成である。
以上の構成によると酸化剤として酸素濃度の高い空気を
使用しているので水素と酸素の電気化学反応は促進され
その結果燃料電池としてエネルギ効率を大巾に向上させ
ることができる。
使用しているので水素と酸素の電気化学反応は促進され
その結果燃料電池としてエネルギ効率を大巾に向上させ
ることができる。
第３図は本実施例による酸素濃度の高い空気を酸化剤と
して使用した場合と、従来のように通常の空気全酸化剤
として使用した場合の特性を比較した図である。図中○
印は高濃度酸素の空気の場合、９印は通常の空気の場合
をそれぞれ示す。これでも明らかなように、本実施例に
よる酸素濃度の高い空気を酸化剤として使用した場合の
方が効率が良い。すなわち酸化剤として空気全使用する
場合その空気中の窒素を吸着塔１０９内に充填された吸
着剤１１０によシ吸着除去し、酸素濃度の高い空気とし
て酸化剤流路１０５に供給することによシ水素と酸素の
電気化学反応を促進させその結果燃料…；池としてのエ
ネルギ効率を大いに向上させることができる。
して使用した場合と、従来のように通常の空気全酸化剤
として使用した場合の特性を比較した図である。図中○
印は高濃度酸素の空気の場合、９印は通常の空気の場合
をそれぞれ示す。これでも明らかなように、本実施例に
よる酸素濃度の高い空気を酸化剤として使用した場合の
方が効率が良い。すなわち酸化剤として空気全使用する
場合その空気中の窒素を吸着塔１０９内に充填された吸
着剤１１０によシ吸着除去し、酸素濃度の高い空気とし
て酸化剤流路１０５に供給することによシ水素と酸素の
電気化学反応を促進させその結果燃料…；池としてのエ
ネルギ効率を大いに向上させることができる。
また吸着塔１０９および吸着剤１１０による′窒素除去
は安価でかつ安全である。なお吸着剤１１０としては、
活性炭素ゼオライト、アルミノシリケ・−ト等と単一で
使用するだけではなく、例えば窒素および炭化水素を優
先的に吸着・除去する活性炭素と、窒素および水蒸気全
優先的に吸着除去するアルミノシリケートヲ併用するよ
うに構成してもよい。
は安価でかつ安全である。なお吸着剤１１０としては、
活性炭素ゼオライト、アルミノシリケ・−ト等と単一で
使用するだけではなく、例えば窒素および炭化水素を優
先的に吸着・除去する活性炭素と、窒素および水蒸気全
優先的に吸着除去するアルミノシリケートヲ併用するよ
うに構成してもよい。
本発明による燃料電池は電解質層を挾んで配コネクタを
介して複数積層してなり上記イセＩタコネクタに形成さ
れた燃料流路および酸化剤流路に燃料および酸化剤をそ
れぞれ供給し、このときの電気化学反応により電気エネ
ルギを出力する燃料電池において、上記酸化剤流路に接
続された酸化剤供給配管に窒素除去装置を設は酸化剤と
して使用する空気から窒素を選択的に除去し高濃度酸素
全供給する構成である。すなわち１俊化剤として空気を
使用する場合、窒素除去装置によシ蒙素を除去し酸素濃
度の高い空気を酸化剤として供給する構成である。しだ
がって安価でか２安全な状態で酸素濃度の高い空気をと
してのエネルヤ効率を大いに高めることができる等その
効果は大である。
介して複数積層してなり上記イセＩタコネクタに形成さ
れた燃料流路および酸化剤流路に燃料および酸化剤をそ
れぞれ供給し、このときの電気化学反応により電気エネ
ルギを出力する燃料電池において、上記酸化剤流路に接
続された酸化剤供給配管に窒素除去装置を設は酸化剤と
して使用する空気から窒素を選択的に除去し高濃度酸素
全供給する構成である。すなわち１俊化剤として空気を
使用する場合、窒素除去装置によシ蒙素を除去し酸素濃
度の高い空気を酸化剤として供給する構成である。しだ
がって安価でか２安全な状態で酸素濃度の高い空気をと
してのエネルヤ効率を大いに高めることができる等その
効果は大である。
１′１
第１図〒従来例を示す燃料電池の断面図、第２図および
第３図本発明の一実施例金示す図で第２図は燃料電池の
断面図、第３図は通常の空気を酸化剤として使用した場
合とＫｍ度酸素を含む空気を酸化剤として使用した場合
の特性の違いを示す特性図である。 １０１・・・電解質層、１０２・・・アノード側％Ｌ極
、１０３・・・カソード１ｌｔｌｌ電極、１０−４・・
・燃料流路、ｉｏｓ・・・酸化剤供給配管、１０９・・
・吸着塔、１ １ ０ ・・・ 吸ン【ｔ、１す。 出鳩人代理人 弁理士 鈴 江 武 音節１図 ｎ２ Ｕ１
第３図本発明の一実施例金示す図で第２図は燃料電池の
断面図、第３図は通常の空気を酸化剤として使用した場
合とＫｍ度酸素を含む空気を酸化剤として使用した場合
の特性の違いを示す特性図である。 １０１・・・電解質層、１０２・・・アノード側％Ｌ極
、１０３・・・カソード１ｌｔｌｌ電極、１０−４・・
・燃料流路、ｉｏｓ・・・酸化剤供給配管、１０９・・
・吸着塔、１ １ ０ ・・・ 吸ン【ｔ、１す。 出鳩人代理人 弁理士 鈴 江 武 音節１図 ｎ２ Ｕ１
Claims (2)
- （１）電解質層全快んで配置された一対の電極よシなる
単位セルをインタコネククヲ介して複数積層してな勺上
記インタコネクタに形成された燃料流路および酸化剤流
路に燃料および酸化剤をそれぞれ供給し、このときの電
気化学反応によシミ気エネルギを出力する燃料電池にお
いて、上記酸化剤流路に接続された酸化剤供給配管に窒
素除去装置を設は酸化剤として使用する空気から窒素を
選択的に除去し高濃度酸素を供給することを特徴とする
燃料電池。 - （２）上記窒素除去装置は酸化剤供給配管に介挿された
吸着塔と、この吸着塔内に充填された活性炭素、ゼオラ
イトあるいはアルミノシリケート等からなる吸着剤とを
備える特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57183402A JPS5973860A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57183402A JPS5973860A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5973860A true JPS5973860A (ja) | 1984-04-26 |
Family
ID=16135145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57183402A Pending JPS5973860A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5973860A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989005865A1 (en) * | 1987-12-21 | 1989-06-29 | Caterpillar Inc. | Carburized low silicon steel article and process |
| JPH0398267A (ja) * | 1989-09-12 | 1991-04-23 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法と装置 |
| US7378450B2 (en) | 2001-12-27 | 2008-05-27 | University Of Connecticut | Aerogel and metallic compositions |
-
1982
- 1982-10-19 JP JP57183402A patent/JPS5973860A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989005865A1 (en) * | 1987-12-21 | 1989-06-29 | Caterpillar Inc. | Carburized low silicon steel article and process |
| EP0393137A1 (en) * | 1987-12-21 | 1990-10-24 | Caterpillar Inc | CEMENTED STEEL WITH LOW SILICON CONTENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. |
| EP0393137B1 (en) * | 1987-12-21 | 1996-09-11 | Caterpillar Inc. | Carburized low silicon steel article and process |
| JPH0398267A (ja) * | 1989-09-12 | 1991-04-23 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法と装置 |
| US7378450B2 (en) | 2001-12-27 | 2008-05-27 | University Of Connecticut | Aerogel and metallic compositions |
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