JPS6249703B2 - - Google Patents

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JPS6249703B2
JPS6249703B2 JP57004590A JP459082A JPS6249703B2 JP S6249703 B2 JPS6249703 B2 JP S6249703B2 JP 57004590 A JP57004590 A JP 57004590A JP 459082 A JP459082 A JP 459082A JP S6249703 B2 JPS6249703 B2 JP S6249703B2
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JP
Japan
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hydrogen
fuel cell
metal hydride
container
room
Prior art date
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Expired
Application number
JP57004590A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58121566A (ja
Inventor
Nobuyuki Yanagihara
Junji Niikura
Tsutomu Iwaki
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP57004590A priority Critical patent/JPS58121566A/ja
Publication of JPS58121566A publication Critical patent/JPS58121566A/ja
Publication of JPS6249703B2 publication Critical patent/JPS6249703B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/065Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
    • 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
    • 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
    • Y02E60/32Hydrogen storage
    • 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
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水素吸蔵合金又は金属水素化物(以
下これらを金属水素化物と呼ぶ)の熱的作用(発
熱)と精製作用(水素の純化効果)に着目し、燃
料電池に金属水素化物の水素吸蔵によつて生じる
熱によつて、他方の金属水素化物から放出する水
素を加熱して燃料電池に供給すると共に、金属水
素化物から出て来る高純度の水素を燃料電池に供
給する水素燃料電池に関する。
金属水素化物から放出される水素を供給する燃
料電池は既に提案されている。この際、金属水素
化物からの水素の放出過程は吸熱反応であり、金
属水素化物自体が冷却されるため、水素の放出圧
力が低下して、燃料電池発電に必要な水素流量が
不足する欠点を有する。一方、炭化水素類、たと
えば天然ガス、メタノールなどを改質して水素リ
ツチなガスとして使用する場合、水素ガス中に一
酸化炭素などが含有している。この水素リツチガ
スを用いて燃料電池の発電を行うと電極触媒の被
毒現象により性能が著しく低下する。したがつ
て、簡単な方法、装置で、水素の放出と水素の精
製による燃料電池が望まれていた。
本発明は、水素の供給が容易で、しかも純度の
高い水素によつて発電ができる水素燃料電地を提
供するものである。
すなわち本発明は、金属水素化物を収容する容
器を、各独立した部屋を有する二重管構造とし、
各部屋を水素源及び燃料電池と弁を介して連結
し、一方の部屋の金属水素化物に水素を吸蔵させ
るときに、他方の部屋の金属水素化物から水素を
放出させて燃料電池に供給するものである。
本発明によれば、二重管構造の容器に収容され
た金属水素化物は、その水素吸蔵熱が容易に交換
されるので、一方の部屋での水素吸蔵熱によつて
他方の部屋の水素放出反応を円滑に行わせること
ができる。
以下、本発明を実施例により説明する。
第1図において、1は水素−酸素燃料電池で、
素電池2の積層体を保温材3で包囲してある。4
は燃料水素の入口、5は出口、6は酸素の入口、
7は出口、8は酸素の予熱器である。
9は二重管構造の容器で、断面が同心円状に形
成され、相互に独立した部屋10,10′にはそ
れぞれ金属水素化物11,11′が収納されてい
る。部屋10,10′の水素出口側は弁12,1
3を有する管14,15に連結され、さらに弁1
6を介して電池の水素入口4に連結されている。
また部屋10,10′の水素入口側は弁17,1
8を有する管19,20に連結され、さらに弁2
1を介して水素源に連結されている。
なお、部屋10,10′の水素の出入口側にフ
イルタ22,23が設けてある。また、第2図の
ように、部屋10内には軸方向に伸びた連結板2
4を設けて、部屋10,10′間の熱交換を容易
にしている。
次に発電方法について説明する。
まず、弁18を開き、弁21を管21側に開
き、水素源から高圧水素または天然ガスを改質し
た水素を部屋10′内へ導入し、金属水素化物1
1′に水素を吸蔵させる。次に弁18を閉じると
ともに弁17を開き、弁21を管19側へ開い
て、水素源から部屋10内へ水素を導入して金属
水素化物11へ吸蔵させる。このとき発生する吸
蔵熱によつて部屋10′内の金属水素化物11′を
加熱し、水素を放出させる。こうして放出される
加熱水素は弁13を開き、弁6を管15側に開く
ことによつて燃料電池1へ供給される。一方、酸
素又は空気は予熱器8を通して電池1へ供給する
ことによつて電池1は発電する。
なお、容器9から水素を電池へ供給するに先立
つて数回パージすることにより、容器内の濃縮さ
れた不純物ガスを除去することができる。
上記のように、一方の部屋へ水素を吸蔵させる
ときの熱により他方の部屋を加熱し、他方の部屋
からの水素放出を容易にして連続的に高純度の水
素を燃料電池に供給して発電させることができ
る。
次に具体例について説明する。
ニツケル焼結基板に白金触媒を添加し、フツ素
樹脂デイスパージヨンで防水処理した水素極と、
同じくニツケル焼結基板に銀触媒を添加し防水処
理した酸素極とを用いた素電池20個を積層して燃
料電池を構成し、20Aの電流(電流密度100m
A/cm2)で放電した。1セル当たりの電圧は約
0.7Vで、出力は約280Wである。電解液としては
か性カリの30重量%水溶液10を用いた。金属水
素化物としてTiMn1.5・Hxを各部屋に10Kgずつ計
20Kg使用した。TiMn1.5・Hxの水素含有量は1.5
重量%であるから、10Kg中に含有する水素量は
150gに相当し、標準状態では1680の水素ガス
量となる。水素1g当たりの放電容量は理論的に
26.8Ahに相当する。この電池の1時間当たりの
放電容量は400Ahである。したがつて理論的には
1回の水素吸蔵量で約10時間の発電が可能である
が、この例では各部屋2時間毎に水素の吸蔵・放
出を自動的に切換えた。
上記した本発明の燃料電池では、一方の部屋に
おける水素吸蔵熱によつて他方の部屋が加熱され
るため、水素の供給も安定しており、電圧の変動
は50時間連続動作において0.68〜0.72V(0.7±
0.02V)であり、また電池寿命も5000時間におい
て電圧低下の度合は数%以下であつた。また電圧
の立上り時間も30分以内であつた。
これに対して、1個の金属水素化物容器に水素
を吸蔵し、その後に同じ金属水素化物から水素を
放出させる方式の従来例では、金属水素化物の温
度が低下し、必要な水素量が放出せず性能が低下
し、電圧の変動は0.4〜0.72V/セルと非常に大き
くなつた。また電池寿命も燃料不足による性能低
下から触媒効果を害して、3000時間と短く、電圧
の立上りには1時間を要した。
また金属水素化物による水素の精製効果を行わ
ない場合、直接、天然ガスの改質水素を電池へ供
給すると、一酸化炭素の被毒作用で、電池特性は
さらに低下し、電池寿命も1000時間以下であつ
た。
この様に、燃料用水素貯蔵容器を熱交換のでき
る二重管構造として金属水素化物を内蔵すること
によつて、燃料電池の性能の向上が可能となり、
金属水素化物による水素の純化作用の効果もあつ
て、より長寿命化が可能となつた。
また、二重管容器の周囲を断熱材で包囲するこ
とによつて、熱を外部に放出させることなく、水
素の放出に利用することができ、より効果的に熱
の利用が可能となる。さらに、二重管容器の内側
容器と外側容器とを熱伝導性の部材で連結するこ
とにより、金属水素化物間の熱移動をよりよく
し、水素の放出速度を高めることができる。
なお、前記実施例においては二重管容器を1個
用いたが、複数個の二重管容器を用いることもで
きる。この場合、1回の水素貯蔵量が増加し、発
電時間を延長することができる。さらには1回の
サイクル時間を同じにすると温度の立上りが速く
なり、より発電可能時間を短縮することができ
る。また発電時間を規定すれば水素ガスの精製能
力も向上し、燃料電池の長寿化が図れる。
また実施例においては電解質としてアルカリ性
電解質を用いたが、リン酸、硫酸のような酸性電
解質を用いてもよい。さらに酸化剤として酸素を
用いたが、空気を用いてもよい。空気を用いる場
合は、酸性電解質を用いる方がよい。
以上のように、本発明によれば、水素ガスの吸
蔵熱を有効に利用して、燃料電池への水素ガスの
供給を円滑にし、発電の立上りを速やかにするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の水素−酸素燃料電
池の構成を示す図、第2図は第1図における水素
貯蔵容器の横断面図である。 1……燃料電池、9……水素貯蔵容器、10,
10′……部屋、11,11′……金属水素化物、
12,13,16,17,18……弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃料電池と、水素吸蔵合金又は金属水素化物
    を各々有し、かつ二重管構造とした第1、第2の
    容器と、前記第1、第2の容器と水素源を選択的
    に接続する第1の水素配管と、前記第1、第2の
    容器と前記燃料電池を選択的に接続する第2の水
    素配管を具備し、前記第1の容器(または第2の
    容器)が前記水素源と接続するとき前記第2の容
    器(または第1の容器)が前記燃料電池と接続す
    ることを特徴とする水素燃料電池。
JP57004590A 1982-01-13 1982-01-13 水素燃料電池 Granted JPS58121566A (ja)

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JP57004590A JPS58121566A (ja) 1982-01-13 1982-01-13 水素燃料電池

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JPS58121566A JPS58121566A (ja) 1983-07-19
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JPS58121566A (ja) 1983-07-19

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