JPS62110265A - 燃料電池冷却水システム - Google Patents
燃料電池冷却水システムInfo
- Publication number
- JPS62110265A JPS62110265A JP60249037A JP24903785A JPS62110265A JP S62110265 A JPS62110265 A JP S62110265A JP 60249037 A JP60249037 A JP 60249037A JP 24903785 A JP24903785 A JP 24903785A JP S62110265 A JPS62110265 A JP S62110265A
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- JP
- Japan
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- cooling water
- fuel cell
- cooling
- cutoff valves
- flow
- Prior art date
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- Granted
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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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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】
［発明の１支術分野］
本発明は、電池反応温度を水を用いて冷却する燃料電池
に係り、特に艮スを命化を図り得る様にした燃料電池冷
却水システムに関する。
に係り、特に艮スを命化を図り得る様にした燃料電池冷
却水システムに関する。
［発明の技術的背景とその問題点コ
近年、公害要因が少なくエネルギー変換効率が高い発電
装置として、燃料電池の実用化が大きな期待を集めてお
り、官民による燃料電池の開発が強力に推進されてきて
いる。この燃料電池は通常、電解質を含浸したマトリッ
クスを挟んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一
方の電極の背面に水素等の燃料を接触させ、また他方の
電極の背面に酸素等の酸化剤を接触させ、この時起こる
電気化学的反応を利用して、上記電極間から電気エネル
ギーを取出を様にしたものであり、前記燃料と酸化剤が
供給されている限り高い変換効率で電気エネルギーを取
出すことがでさるものである。
装置として、燃料電池の実用化が大きな期待を集めてお
り、官民による燃料電池の開発が強力に推進されてきて
いる。この燃料電池は通常、電解質を含浸したマトリッ
クスを挟んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一
方の電極の背面に水素等の燃料を接触させ、また他方の
電極の背面に酸素等の酸化剤を接触させ、この時起こる
電気化学的反応を利用して、上記電極間から電気エネル
ギーを取出を様にしたものであり、前記燃料と酸化剤が
供給されている限り高い変換効率で電気エネルギーを取
出すことがでさるものである。
この様な燃料電池において発電時に発生する熱の冷ｕｌ
方式には、水冷ＦＪ１方式と空気冷ｗ方式とがある。第
４図は、燃料電池プラントの電池冷却水システムを表し
たフロー図である。電池冷却水システムは、燃料電池本
体１、気水分１ｌｌｔ器２、冷ＪＪＩ水循環ポンプ３、
水貯蔵タンク４、水処理装置５、しゃ断弁６．７、ドレ
ン弁８、及び後述の絶縁チ１−１９から成る。冷却水は
気水分１ｌｌｔ器２、冷却水循環ポンプ３、燃料電池本
体１、更に気水分離器２を結ぶ冷却水ループ内を循環す
る。冷却水の一部は、水貯蔵タンク４を経て水処理装置
５へ送られ、水質を向上した後、再び冷加水ループへ戻
る。
方式には、水冷ＦＪ１方式と空気冷ｗ方式とがある。第
４図は、燃料電池プラントの電池冷却水システムを表し
たフロー図である。電池冷却水システムは、燃料電池本
体１、気水分１ｌｌｔ器２、冷ＪＪＩ水循環ポンプ３、
水貯蔵タンク４、水処理装置５、しゃ断弁６．７、ドレ
ン弁８、及び後述の絶縁チ１−１９から成る。冷却水は
気水分１ｌｌｔ器２、冷却水循環ポンプ３、燃料電池本
体１、更に気水分離器２を結ぶ冷却水ループ内を循環す
る。冷却水の一部は、水貯蔵タンク４を経て水処理装置
５へ送られ、水質を向上した後、再び冷加水ループへ戻
る。
水冷却方式は、冷却水系がコンパクトに成り、廃熱の利
用が容易という特徴を持っているが、以下に述べる燃料
電池本体の問題も持っている。
用が容易という特徴を持っているが、以下に述べる燃料
電池本体の問題も持っている。
第５図は、燃料電池本体１の構成例を斜視図にて示した
ものである。同図において、燃料電池０単電池１０数枚
毎に冷却板１１が挿入されている。
ものである。同図において、燃料電池０単電池１０数枚
毎に冷却板１１が挿入されている。
冷却板１１内には、細い冷却管１２が埋め込まれている
。各冷却板１１の間には、直列に積層された単電池１０
による電位差があるため、絶縁チューブ９により電気的
に絶縁されている。
。各冷却板１１の間には、直列に積層された単電池１０
による電位差があるため、絶縁チューブ９により電気的
に絶縁されている。
第６図は、絶縁チューブ９周辺の詳細を断面図にて表し
たものである。絶縁チューブ９の両端の絶縁継手１３の
間には、電位差があるため、リーク電流による電食が起
こる。冷却水中に金属イオン、例えば、鉄イオン或いは
銅イオンが数１０ＰＰＢ以上含まれていると、絶縁継手
１２に金属化合物が付着し、この付着物１４により冷却
水の流路が狭められ、目詰まりが生ずる。この目詰まり
は徐々に進行し、冷却水流量が徐々に減少し、電池の冷
却が十分に行なわれなくなる。更に発電を継続すると電
池温度は徐々に上昇し、やがて電池温度ｉＩ制御不能と
なる。電池温度が上昇すると電池触媒の劣化、Ｎ地雷解
質の蒸発による電池寿命の短縮、燃料と空気のクロスオ
ーバーによる電極の焼損が発生し、発電不能となる。
たものである。絶縁チューブ９の両端の絶縁継手１３の
間には、電位差があるため、リーク電流による電食が起
こる。冷却水中に金属イオン、例えば、鉄イオン或いは
銅イオンが数１０ＰＰＢ以上含まれていると、絶縁継手
１２に金属化合物が付着し、この付着物１４により冷却
水の流路が狭められ、目詰まりが生ずる。この目詰まり
は徐々に進行し、冷却水流量が徐々に減少し、電池の冷
却が十分に行なわれなくなる。更に発電を継続すると電
池温度は徐々に上昇し、やがて電池温度ｉＩ制御不能と
なる。電池温度が上昇すると電池触媒の劣化、Ｎ地雷解
質の蒸発による電池寿命の短縮、燃料と空気のクロスオ
ーバーによる電極の焼損が発生し、発電不能となる。
また、電食により崩れた腐食生成物等は、第６図に示す
様に、冷却水が滞留し易い箇所に堆積する。このＪ（を
積層１５が第６図に示す様に、絶縁チューブ９に堆積す
ると絶縁が劣化する恐れがあり、これも電池寿命を短縮
してしまう。
様に、冷却水が滞留し易い箇所に堆積する。このＪ（を
積層１５が第６図に示す様に、絶縁チューブ９に堆積す
ると絶縁が劣化する恐れがあり、これも電池寿命を短縮
してしまう。
かかる目詰まり及び絶縁劣化を防止するために、電池冷
却水を、電導度０．４μじ／ｃｍ以下、濁度１０ＰＰＢ
以下という高い水質に維持して金属化合物の付着を抑シ
リし、且つ徐々に進行づる目詰よりを除去することが望
まれるが、従来この様な技術は開発されていなかった。
却水を、電導度０．４μじ／ｃｍ以下、濁度１０ＰＰＢ
以下という高い水質に維持して金属化合物の付着を抑シ
リし、且つ徐々に進行づる目詰よりを除去することが望
まれるが、従来この様な技術は開発されていなかった。
電池冷却水の高い水質を得且つ長期に渡って維持するこ
とは難しく、従来、燃料電池の寿命の短縮及び発電設備
の信頼性低下は深刻な問題となっていた。
とは難しく、従来、燃料電池の寿命の短縮及び発電設備
の信頼性低下は深刻な問題となっていた。
［発明の目的］
本発明は、上記の様な問題を解消するためになされたも
ので、その目的は、前述の付着物を除去し、電池冷却管
の目詰まりを防１にすることにより、燃料電池の長寿命
化及び発電設備としての信頼性白土を実現した燃わ１電
池冷却水システムを提供することである。
ので、その目的は、前述の付着物を除去し、電池冷却管
の目詰まりを防１にすることにより、燃料電池の長寿命
化及び発電設備としての信頼性白土を実現した燃わ１電
池冷却水システムを提供することである。
［発明の概要］
本発明の燃料電池冷却水システムは、燃料電池本体バイ
パスライン及びしゃ断弁を設置することにより、電池冷
１］水の流れ方向を定期的に変え、電池冷却管を発電時
に逆洗して電池冷却管の目詰まりを防什できる様にした
しのである。
パスライン及びしゃ断弁を設置することにより、電池冷
１］水の流れ方向を定期的に変え、電池冷却管を発電時
に逆洗して電池冷却管の目詰まりを防什できる様にした
しのである。
（発明の実施例］
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明に適用する電池冷却システムを示したフ
ロー図である。同図においては、第４図に示した従来の
燃料電池冷却水システムに加えて、電池バイパスライン
１６．１７及びしゃ断弁１８〜２２が新設されている。
ロー図である。同図においては、第４図に示した従来の
燃料電池冷却水システムに加えて、電池バイパスライン
１６．１７及びしゃ断弁１８〜２２が新設されている。
以上の様な構成を有する本実施例の作用は、次の通りで
ある。
ある。
第２図及び第３図はいずれも発電時の電池冷却水システ
ムの冷部水の流れを示したものであり、互いに燃料電池
本体１を通る冷却水の流れ方向が逆になっている。なお
、各図において、閉状態の弁は、黒く塗りつ４；シてい
る。即ち、第２図に示す様に、しゃ断弁１９．２２を開
、しゃ断弁１８゜２０．２１、ドレン弁８を開とすれば
、冷却水は燃料電池本体１を図の下から上へ向かって流
れる。
ムの冷部水の流れを示したものであり、互いに燃料電池
本体１を通る冷却水の流れ方向が逆になっている。なお
、各図において、閉状態の弁は、黒く塗りつ４；シてい
る。即ち、第２図に示す様に、しゃ断弁１９．２２を開
、しゃ断弁１８゜２０．２１、ドレン弁８を開とすれば
、冷却水は燃料電池本体１を図の下から上へ向かって流
れる。
逆に第３図に示１様に、しゃ断弁１８．２０．２１を開
、しゃ断弁１９．２２．及びドレン弁８を閑とづれば、
冷ＩＪ＋水は燃料電池本体１を図の上から下へ向かって
流れる。従って、本実施例によれば、弁の開閉操作だけ
で簡単に冷却水の流れを変えることができ、逆洗によっ
て付着物の除去を行なえる。
、しゃ断弁１９．２２．及びドレン弁８を閑とづれば、
冷ＩＪ＋水は燃料電池本体１を図の上から下へ向かって
流れる。従って、本実施例によれば、弁の開閉操作だけ
で簡単に冷却水の流れを変えることができ、逆洗によっ
て付着物の除去を行なえる。
以下に、上述の作用に関する詳細な説明として、燃料電
池冷却管の目詰まりについて行なった実験に基づき、第
６図に示した付着物１４の除去を例示する。まず、第１
に付着物１４の付着力は、付着物１４の先端程弱く、冷
却水の流れによりｈが加わると付着物１４の先端部面・
辺は、１１１を脱する。
池冷却管の目詰まりについて行なった実験に基づき、第
６図に示した付着物１４の除去を例示する。まず、第１
に付着物１４の付着力は、付着物１４の先端程弱く、冷
却水の流れによりｈが加わると付着物１４の先端部面・
辺は、１１１を脱する。
第２に付着物１４の形状は、冷却水の流れ方向に関係が
ある。第６図は、図の左から右へ冷却水が流れる場合で
あるが、上流側はなだらかな傾斜であるのに対し、先端
部より下流側は急な傾斜で、冷却水の流れ方向に対し垂
直に近い。故に、冷却水の流れる向きにより、付着物１
４に加わる力は異なり、第６図においては、左から右へ
流れる場合よりも右から左へ流れる場合の方が、付着物
に加わる力が大きくなる。従って、流れを逆にする逆洗
により、付着物１４の全部或いは一部が除去される。
ある。第６図は、図の左から右へ冷却水が流れる場合で
あるが、上流側はなだらかな傾斜であるのに対し、先端
部より下流側は急な傾斜で、冷却水の流れ方向に対し垂
直に近い。故に、冷却水の流れる向きにより、付着物１
４に加わる力は異なり、第６図においては、左から右へ
流れる場合よりも右から左へ流れる場合の方が、付着物
に加わる力が大きくなる。従って、流れを逆にする逆洗
により、付着物１４の全部或いは一部が除去される。
即ら、本発明の燃料電池冷却水システムにおいて、ある
期間発電を行なった後にプラントを停止した際、第２図
及び第３図に示した様にして流れ方向を変え、再び発電
時に逆洗を長期間継続して行なえば、有効に付着物１４
を除去することが可能である。以後、定期的に流れ方向
を変える様にすれば、付着物１４による目詰まりは、長
期にわたって防止される。
期間発電を行なった後にプラントを停止した際、第２図
及び第３図に示した様にして流れ方向を変え、再び発電
時に逆洗を長期間継続して行なえば、有効に付着物１４
を除去することが可能である。以後、定期的に流れ方向
を変える様にすれば、付着物１４による目詰まりは、長
期にわたって防止される。
また、堆積物１５による絶縁劣化の問題も前述の逆洗に
より、堆積物１５が舞いあげられ、絶縁チューブ９部か
ら除去される為、絶縁劣化も効果的に防止できる。
より、堆積物１５が舞いあげられ、絶縁チューブ９部か
ら除去される為、絶縁劣化も効果的に防止できる。
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく
、燃料電池本体バイパスライン及びしゃ断弁の構成は適
宜変更可能である。また、定期的に流れ方向を変える為
に、しゃ断弁に自！ＩＩ ＩＩ御装置を取付ける等の構
成も考えられる。
、燃料電池本体バイパスライン及びしゃ断弁の構成は適
宜変更可能である。また、定期的に流れ方向を変える為
に、しゃ断弁に自！ＩＩ ＩＩ御装置を取付ける等の構
成も考えられる。
［発明の効果１
以上説明した様に、本発明によれば、燃料電池本体を通
る冷却水の流れ方向を変え、逆洗できる様にした為、絶
縁継手の付貨物及び絶縁デユープの堆積物を除去でき、
従って、電池冷却管の目詰まり及び絶縁劣化を防止して
、燃料電池の長寿命化及び光電設備としての信頼性を向
上させた燃料電池冷却水システムを提供できる。
る冷却水の流れ方向を変え、逆洗できる様にした為、絶
縁継手の付貨物及び絶縁デユープの堆積物を除去でき、
従って、電池冷却管の目詰まり及び絶縁劣化を防止して
、燃料電池の長寿命化及び光電設備としての信頼性を向
上させた燃料電池冷却水システムを提供できる。
第１図は本発明にＪ、る燃料電池冷却水システムの一実
施例を示すフロー図、第２図及び第３図は同実施例にお
１）る発電時のしゃ断弁の開閉及び冷１４１ホの流れ方
向を示すフロー図、第４図は従来の燃斜電池冷Ｉ、１１
水システｔ１を表したフロー因、第５図；Ｊ燃料電池本
体の一構成例を示した斜視図、第６図ｔよ第５図におり
る絶縁チューブ周辺の詳細を示した断面図である。 １・・・燃料電池本体、２・・・気水分前器、３・・・
冷却水循環ポンプ、４・・・水貯蔵タンク、５・・・水
処理装石、６，７・・・しゃ断弁、８・・・ドレン弁、
９・・・絶縁チ］−ブ、１０・・・単電池、１１・・・
冷ｌＪｌ板、１２・・・冷ＩＪｌ管、１３・・・絶縁継
手、１４・・・イ・」る物、１５・・・１「（ｈ物、１
６．１７・・・電池バイパスライン、１８〜２２・・・
しゃ断弁。 第５図 第 ６ 図
施例を示すフロー図、第２図及び第３図は同実施例にお
１）る発電時のしゃ断弁の開閉及び冷１４１ホの流れ方
向を示すフロー図、第４図は従来の燃斜電池冷Ｉ、１１
水システｔ１を表したフロー因、第５図；Ｊ燃料電池本
体の一構成例を示した斜視図、第６図ｔよ第５図におり
る絶縁チューブ周辺の詳細を示した断面図である。 １・・・燃料電池本体、２・・・気水分前器、３・・・
冷却水循環ポンプ、４・・・水貯蔵タンク、５・・・水
処理装石、６，７・・・しゃ断弁、８・・・ドレン弁、
９・・・絶縁チ］−ブ、１０・・・単電池、１１・・・
冷ｌＪｌ板、１２・・・冷ＩＪｌ管、１３・・・絶縁継
手、１４・・・イ・」る物、１５・・・１「（ｈ物、１
６．１７・・・電池バイパスライン、１８〜２２・・・
しゃ断弁。 第５図 第 ６ 図
Claims (1)
- （１）燃料電池本体、気水分離器、冷却水循環ポンプか
ら成る冷却水ループ内に冷却水を循環させて燃料電池を
冷却し、前記冷却水の一部を水貯蔵タンクを経て水処理
装置へ送り水質を向上させた後再び前記冷却水ループに
戻す様にし、更に、前記燃料電池本体の単電池間に配設
した冷却管を絶縁チューブで接続した燃料電池冷却水シ
ステムにおいて、 前記冷却水ループに、冷却水の流れ方向を変える燃料電
池本体バイパスライン及びしゃ断弁を設置したことを特
徴とする燃料電池冷却水システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60249037A JPH0821407B2 (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃料電池冷却水システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60249037A JPH0821407B2 (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃料電池冷却水システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62110265A true JPS62110265A (ja) | 1987-05-21 |
| JPH0821407B2 JPH0821407B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=17187060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60249037A Expired - Lifetime JPH0821407B2 (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃料電池冷却水システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821407B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0210664A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池水処理システム |
| JPH0210663A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池熱併給システム |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP60249037A patent/JPH0821407B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0210664A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池水処理システム |
| JPH0210663A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池熱併給システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0821407B2 (ja) | 1996-03-04 |
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