WO2002015315A1 - Systeme de pile a combustible - Google Patents

Description

明 細 書 燃料電池装置 技術分野

本発明は、 燃料電池装置に関し、 さらに詳し く は反応空気中に 微量に含まれる有害物質を除去した反応空気を供給できる燃料電 池装置に関する。 背景技術

従来の燃料電池のシステムの一例を図 6に示す。 このシ ステム Sでは、 天然ガス、 都市ガス、 メ タ ノール、 L P G、 ブタ ンなど の原燃料 1が脱硫器 2に供給され、 こ こで原燃料から硫黄成分が 除去される。 この脱硫器 2を経た原燃料は、 昇圧ポンプ 1 0で昇 圧されて改質器 3に供給されて、 水素、 二酸化炭素、 および一酸 化炭素を含む改質ガスが生成される。 この改質器 3を経たガス は、 C O変成器 4に供給され、 こ こでは改質ガスに含まれる一酸 化炭素が二酸化炭素に変成される。 この C 0変成器 4を経たガス は、 C O除去器 5に供給され、 こ こでは C 0変性器 4を経たガス 中の未変成の一酸化炭素が除去される。

C 0除去器 5を経た一酸化炭素が除去された後の水素リ ッ チな 改質ガスが燃料電池 6に供給される。 この燃料電池 6は、 燃料極 6 aと酸化剤極 6 b と冷却部 6 c とを備え、 上記水素は燃料極 6 aに供給される。 この水素と、 フ ァ ン 1 1を経て水タンク 2 1中 に供給されて加湿されて酸化剤極 6 bに供給された空気中に含ま れる酸素とが反応して、 電力が発生する。 例えば、 燃料電池 6が固体高分子電解質膜を用いる場合は、 加 湿されて酸化剤極 6 bに供給された空気に含まれる水分によ り固 体高分子電解質膜を湿潤させて、 イ オン導電性を向上させる。

改質器 3は、 パーナ 1 2を有し、 ここにはパイプ 1 3を介して 原燃料が供給され、 フ ァ ン 1 4を介して空気が供給され、 パイ プ 1 5を介して、 燃料極 6 aを経た未反応水素が供給される。 シス テム始動時には、 パーナ 1 2にパイプ 1 3を介して原燃料が供給 されるとともに、 フ ァ ン 1 4を介して空気が供給され、 起動後、 シ ステムが安定した場合には、 原燃料の供給が断たれて、 パーナ 1 2に、 パイプ 1 5を介して燃料極 6 aを経た未反応水素が供給 される。

上記した改質器 3、 C O変成器 4、 C O除去器 5、 燃料電池 6 では所定の反応温度を有する化学反応が行われる。 改質器 3にお ける化学反応は吸熱反応であるので、 パーナ 1 2によって常時加 熱しながら化学反応を行う。

C O変成器 4、 C 0除去器 5で行われる化学反応は発熱反応で あるので、 例えば C O除去器 5ではシ ステム起動時のみ図示しな いパーナを燃焼させて燃焼ガスを発生させ、 この時発生した燃焼 ガス の熱で C 0除去器 5の温度を反応温度まで昇温し、 運転中 は、 発熱反応の熱により反応温度以上に昇温しないように冷却が 行われる。

上記改質器 3と C 0変成器 4間、 C 0変成器 4と C 0除去器 5 間、 C 0除去器 5と燃料電池 6間にはそれぞれ熱交換器 1 8、 1 9、 2 0が接続されている。

そして各熱交換器 1 8、 1 9、 2 0には水タンク 2 1の水が、 ポ ン プ 2 3、 2 4、 2 5を介して循環し、 これらの水で改質器 3、 C O変成器 4、 C 0除去器 5を経たガスがそれぞれ冷却され る。

燃料電池 6の冷却部 6 c には、 ポンプ 4 8を介して水タ ン ク 2 1 の水が循環し、 こ の水で燃料電池 6が冷却される。 2 6は燃料 電池 6の酸化剤極 6 bの排気系である。

上記改質器 3の排気系 3 1 には熱交換器 1 7が接続され、 水タ ン ク 2 1 の水がポ ンプ 2 2を介して供給されると、 この熱交換器 1 7で水蒸気化し、 この水蒸気が原燃料と混合して改質器 3に供 給される。

上記の従来のシステム Sでは、 燃料電池周辺の空気.（外気） が フ ァ ン 1 1 を経て水タ ン ク 2 1中に供給されて加湿されて酸化剤 極 6 bに反応空気として供給される。 従って、 空気 （外気） 中に 微量に含まれる N O x、 S O x、 シアン化合物、 硫黄化合物、 芳 香族化合物、 アンモニア、 有機溶剤などの電池特性に悪影響を与 える不純物は、 水タ ンク 2 1 中に貯えられた水によ り一旦は除去 される。 しかしながら、 運転時間が長時間になると水中の不純物 濃度が増加するために、 水タ ン ク 2 1 を通る空気中の不純物はも はや除去されず、 不純物を含む空気が反応空気として酸化剤極 6 bに供給されるこ とになる。

反応空気中に含まれる上記不純物は、 空気中の酸素とともに電 極基材を透過して電極触媒層に到達し、 電解質と接触して化学反 応を起こし、 こ の化学反応によって電解質が変質して電解質と し ての機能が低下すると ともに、 電極触媒の酸素吸着機能が阻害さ れるため、 これらが原因で燃料電池のセル特性や寿命特性の低下 を招 く という問題が発生する。

また、 かかる反応空気中に含まれる不純物による悪影響の間題 は、 固体高分子膜を用いた燃料電池に限らず、 リ ン酸型燃料電池 など他の燃料電池においても同様に発生していた。

本発明の目的は、 従来の間題を解決し、 空気 （外気） 中に微量 含まれる、 無機物や有機物などの塵埃などや、 芳香剤、 塗料の揮 発成分、 C O、 N O , S O x、 シアン化合物、 硫黄化合物、 芳 香族化合物、 アンモニアなどの電池特性に悪影響を与える有害物 質を予め除去して、 反応空気を燃料電池 6の酸化剤極 6 bに供給 するように構成して、 燃料電池のセル特性や寿命特性の低下を防 止し、 信頼性が高く、 長寿命で耐久性の高い燃料電池装置を提供 する こ とである。 発明の開示

上記課題を解決するため請求項 1 の燃料電池装置は、 燃料極に 燃料ガスを、 酸化剤極に空気を供給するこ とによ り発電する燃料 電池と、 前記空気の供給経路に設けられた、 洗挣液が貯えられた 洗浄液タ ン ク と、 前記洗铮液タ ン ク中に貯えられた前記洗铮液を 入れ替える手段と、 を有することを特徴とするものである。

空気の供給経路に設けられた、 洗浄液タ ンク中の洗浄液で空気 を洗浄して酸化剤極に供給するこ とによ り、 そして洗铮液を入れ 替えることにより酸化剤極に常に清铮な空気を供給するこ とがで きる。

請求項 2の燃料電池装置は、 請求項 1記載の燃料電池装置にお いて、 前記洗浄液が、 水、 または有機化合物の洗挣液であること を特徴とする。

洗浄液として水または有機化合物の洗铮液を用いることによ り 、 空気中の不純物を除去するこ とができる。 請求項 3の燃料電池装置は、 請求項 1あるいは請求項 2記載の 燃料電池装置において、 前記洗浄液タンクが前記空気の供給経路 に複数個連続して設けられ、 少なく とも上流側に配された洗铮液 タ ン ク中に貯えられた洗浄液を定期的に入れ替える手段を有する ことを特徴とする。

複数段の洗挣液タ ン クを用いて空気を洗浄するこ とによ り 、 空 気のさらなる挣化を図ることができる。 特に、 水を用いた洗浄液 タ ン ク と、 有機化合物の洗铮液を用いた洗铮液タン ク とを組み合 わせることにより、 多種類の不純物を除去できる。 また、 このよ うに複数段の洗铮液タ ン クを用いた場合は、 洗浄液の入れ替えは 最低限上流側に配された洗铮液タンクに対して行うだけで効果が ある。

請求項 4の燃料電池装置は、 請求項 3記載の燃料電池装置にお いて、 同じ洗浄液が蓄えられた洗铮液タ ン クを水位差を設けて複 数個配し、 水位差によ って上方の洗铮液タ ン クから下方の洗铮液 タ ン ク に洗铮液を供給することを特徴とする。

両タ ン ク の水位差によ つて上方の洗浄液タ ン クから下方の洗浄 液タ ン クへ水を容易に供給できる。

請求項 5 の燃料電池装置は、 請求項 1から請求項 4のいずれか に記載の燃料電池装置において、 洗铮液として水を用いた洗铮液 タ ン ク に供給する水が、 水処理された水であるこ とを特徴とす o

洗铮液タンクへ供給する氷は、 水処理して塵埃などの不純物を 除去した水が好まし く、 さらには電池特性に悪影響を与える有害 物質を除去した水がより好まし く、 特に水処理して得られる純氷 が好ましい。 請求項 6の燃料電池装置は、 燃料極に燃料ガスを、 酸化剤極に 空気を供給するこ とによ り発電する燃料電池と、 燃料電池の冷却 水を貯める水タンクと、 前記空気の供給経路に設けられた、 洗铮 液が貯えられた洗铮液タ ン ク と、 前記洗铮液タン ク中に貯えられ た前記洗浄液を入れ替える手段と、 を有するこ とを特徴とするも のである。

請求項 7の燃料電池装置は、 請求項 1あるいは請求項 6記載の 燃料電池装置において、 前記洗浄液を入れ替える手段は一定時間 毎に動作することを特徴とするものである。

請求項 8の燃料電池装置は、 請求項 1あるいは請求項 6記載の 燃料電池装置において、 前記洗浄液を入れ替える手段は洗铮液の 汚れに応じて動作することを特徴とするものである。

請求項 9の燃料電池装置は、 請求項 6記載の燃料電池装置にお いて、 前記水タ ン ク の水を前記洗浄タ ン クへ供給する手段を有す るこ とを特徴とするものである。

請求項 1 0の燃料電池装置は、 請求項 6記載の燃料電池装置に おいて、 前記空気は前記洗浄液タン ク で空気中の不純物が除去さ れ前記水タ ン クで加湿された後、 前記酸化剤極へ供給されるこ と を特徴とするものである。 図面の簡単な説明

図 1 はこ の発明の燃料電池装置の第 1の実施の形態を示す構成 図である。 図 2 は この発明の燃料電池装置の第 2の実施の形態を 示す構成図である。 図 3 はこの発明の燃料電池装置の第 3の実施 の形態を示す構成図である。 図 4はこの発明の燃料電池装置の第 4の実施の形態を示す構成図である。 図 5はこの発明の燃料電池 装置の第 5の実施の形態を示す構成図である。 図 1〜図 5におい て図 6に示した従来技術と同じ構成部分には同一参照符号を付す ことにより、 重複した説明を省略する。 発明を実施するための最良な形態

以下、 本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。 図 1に示した燃料電池装置のシ ステム S 1 において、 燃料電池 6は、 反応空気中の有害物質を水で洗浄して除去する反応空気洗 浄手段 2 7 Aを備えている。

反応空気洗铮手段 2 7 Aは、 洗浄用の水を収容した洗浄液タ ン ク 2 7と、 市水を水処理装置 3 7で水処理した水を洗铮液タ ン ク 2 7へ供給する水供給経路 2 8と、 フ ィ ルタ 2 9を経てポ ンプ 3 0により空気 （外気） を取り入れて洗铮液タ ン ク 2 7へ供給する 空気の供給経路 3 1 と、 洗铮液タ ン ク 2 7で空気を洗浄液の水で 洗浄して有害物質を除去した空気を加湿するために水タ ン ク （洗 浄液として水を貯えた洗浄液タ ン ク。 以下、 水タ ン ク と称す） 2 1へ供給する洗铮空気供給経路 3 2と、 洗浄液タ ン ク 2 7に収容 した洗浄液の水を定期的に排出する手段 3 4と、 を備えている。 水を定期的に排出する手段 3 4は排出経路 3 5と、 排出経路 3 5に設置した排出用開閉弁 3 6とを備えている。

3 8は、 市水を水処理装置 3 7で水処理した水を水タ ン ク 2 1 へ供給する経路であり、 そして L C Z 1 は水タ ン ク 2 1に設置し たレベルコ ン ト ローラで、 水タ ン ク 2 1 に収容した水のレ ベルを 所定のレベルに維持するように経路 3 8に設置した開閉弁 3 9を 開閉する。

L C Z 2は洗铮タ ン ク 2 7 に設置したレベルコ ン ト ロー ラで、 洗浄液タ ンク 2 7に収容した洗铮用の水のレベルを所定のレベル に維持するように水供給経路 2 8に設置した開閉弁 3 3を開閉す

Ό

上記の構成の燃料電池装置のシ ステム S 1を運転すると、 水夕 ン ク 2 1 と洗浄液タ ン ク 2 7には、 巿水を水処理装置 3 7で水処 理した水 （例えば、 純水） が経路 3 8、 水供給経路 2 8を経てそ れぞれ所定量供給され、 所定のレベルに維持される。

一方、 ポンプ 3 0により取り入れられフ ィ ルタ 2 9を経て塵埃 などを除去され空気 （外気） は空気の供給経路 3 1を経て洗浄液 タ ン ク 2 7へ供給される。 そして洗浄液タ ン ク 2 7へ供給された 空気は洗浄タ ン ク 2 7に収容された洗浄用の水とよ く接触、 混合 され、 洗浄されて有害物質が除去される。

このようにして空気中に微量に含まれる N 0 X、 S O x、 シァ ン化合物、 硫黄化合物、 芳香族化合物、 ア ンモニアなどの電池特 性に悪影響を与える有害物質を除去した空気を洗铮空気供給経路 3 2を経て水タ ン ク 2 1へ供給して加湿する。 水タ ン ク 2 1で加 湿された空気を反応空気として燃料電池 6の酸化剤極 6 bに供給 する。 有害物質を含まない清浄な反応空気を燃料電池 6の酸化剤 極 6 bに供給するようにしたので、 有害物質と電解質との化学反 応に基づく電解質の変質、 および電極触媒の酸素吸着能の低下を 防ぎ、 これらが原因で発生するセル特性の低下を回避することが できる。

空気を洗浄して有害物質を除去するために用いた洗浄液タ ンク 2 7に収容した水を水排出用開閉弁 3 6を自動的に、 あるいは手 動で開けて定期的に （例えば、 暦日時間により、 あるいは発電量 が所定値になったら、 あるいは発電時間が所定値になったら、 あ るいはシ ステムの運転時間が所定値になったら、 あるいは電導度 センサーなどで汚れを検知し汚れが所定値以上にになったら） 排 出する。

そして排出後は、 新たな水が洗铮液タンク 2 7へ供給されるよ うにしたので、 洗浄液タ ン ク 2 7に.おいて有害物質を常に連続し て容易に除去でき、 有害物質を含む空気が水タ ン ク 2 1を経て燃 料電池 6の酸化剤極 6 bに供給されるのを抑制 ·防止できる。

図 2は、 こ の発明の燃料電池装置の第 2の実施の形態を示す構 成図である。

燃料電池装置のシ ステム S 2における燃料電池 6は反応空気中 の有害物質を水で洗铮して除去する反応空気洗浄手段 2 7 Bを備 えている。 反応空気洗浄手段 2 7 Bは洗铮液タ ン ク 2 7— 1 を水 タ ン ク 2 1 よ り下方に設置し、 両タ ン ク の水位差 Hによ って水夕 ン ク 2 1から洗浄液タ ン ク 2 7— 1へ水を供給するようにした以 外は図 1 に示した燃料電池装置のシ ステム S 1の反応空気洗浄手 段 2 7 Aと同様になつている。

したがつてこ の反応空気洗铮手段 2 7 Bは図 1に示した燃料電 池装置のシ ステム S 1 の反応空気洗浄手段 2 7 Aと同様の作用効 果を奏するとともに、 洗浄液タンク 2 7— 1を水タンク 2 1 よ り 下方に設置したので、 両タ ン ク の水位差 Hによって水タ ン ク 2 1 から洗铮液タ ン ク 2 7— 1へ水を容易に供給できる。

図 3 は こ の発明の燃料電池装置の第 3の実施の形態を示す構成 図である。 燃料電池装置のシ ステム S 3における燃料電池 6は反 応空気中の有害物質を水以外の洗浄液で洗浄して除去するための 反応空気洗铮手段 2 7 Cを備えている。

本発明で用いる水以外の洗浄液は特に限定されないが、 具体的 には、 例えば、 炭化水素類、 アルコ ール類などの有機化合物を挙 げることができ、 また、 N O x、 S 0 Xなどをよ く洗浄して除去 できる洗浄液として、 例えば、 タ ン グステ ン酸ソーダやモ リ ブデ ン酸塩を水や有機溶媒に溶解し、 これに必要に応じて尿素アルデ ヒ ドを添加した洗铮液などを挙げるこ とができ る。

反応空気洗铮手段 2 7 Cは、 洗浄液タ ン ク 2 7— 2に有害物質 を除去するための水以外の洗浄液を収容し、 この洗浄液タ ン ク 2 7— 2に空気を導入して空気中に含まれる微量の有害物質を除去 するようにした以外は図 1に示した燃料電池装置のシ ステム S 1 の反応空気洗浄手段 2 7 Aと同様になつている。

したがつてこ の反応空気洗铮手段 2 7 Bは図 1 に示した燃料電 池装置のシ ステム S 1の反応空気洗浄手段 2 7 Aと同様の作用効 果を奏するとともに、 水以外の洗挣液を収容した洗浄液タ ン ク 2 7— 2で空気と水以外の洗浄液を接触、 混合するこ とによ り、 水 では洗铮できないような有害物質を除去できる。

図 4 はこ の発明の燃料電池装置の第 4の実施の形態を示す構成 図である。 燃料電池装置のシ ステム S 4における燃料電池 6は、 図 2に示した洗浄液タンク 2 7— 1 と図 3に示した洗浄液タ ン ク 2 7 - 2を直列に連結した構成の反応空気洗铮手段 2 7 Dを備え ている以外は図 2および図 3に示した燃料電池装置のシス テム S 2、 S 3 の反応空気洗浄手段 2 7 B 、 2 7 C と同様になつてい る o

したがつてこの反応空気洗浄手段 2 7 Dは図 2、 図 3に示した 反応空気洗铮手段 2 7 B、 2 7 Cと同様の作用効果を奏すると と もに、 先ず第 1段で水以外の洗浄液を収容した洗浄液タ ン ク 2 7 一 2で水では洗铮できないような空気 （外気） 中に微量に含まれ る有害物質を除去し、 次いで第 2段で、 この空気を経路 4 0を経 て水を収容した洗浄液タン ク 2 7— 1へ供給し、 この水で再度洗 铮して有害物質を充分に除去し、 有害物質を充分に除去した空気 を水タ ンク 2 1へ供給して加湿して、 加湿した空気を反応空気と して燃料電池 6の酸化剤極 6 bに供給するようにしたので、 有害 物質と電解質との化学反応に基づく電解質の変質、 および電極触 媒の酸素吸着能の低下をより一層防ぐことができ、 これらが原因 で発生するセル特性の低下を回避することができる。

図 5はこの発明の燃料電池装置の第 5の実施の形態を示す構成 図である。 燃料電池装置のシ ステ ム S 5は、 市水を水処理装置 3 7で水処理した氷を経路 3 8を経て水タ ン ク 2 1へ供給し、 そし て、 フ ィルタ 2 9を経てポンプ 3 0により空気 （外気） を取り入 れて空気の供給経路 3 1から水タンク 2. 1 に直接供給し、 そして 水タ ン ク 2 1に収容した洗铮液の水を定期的に排出する手段 3 4 を設けた以外は、 図 1に示した燃料電池装置のシ ス テム S 1 と同 様になっている。

水タ ンク 2 1には、 巿水を水処理装置 3 7で水処理した水 （例 えば、 純水） が経路 3 8を経て所定量供給され、 所定のレベルに 維持される。

一方、 ポンプ 3 0によ り取り入れられフ ィルタ 2 9を経て塵埃 などを除去され空気 （外気） は空気の供給経路 3 1を経て水タ ン ク 2 1へ供給される。 そして水タ ン ク 2 1へ供給された空気は水 とよ く接触、 混合され、 洗浄されて有害物質が除去される。

こ のよ う にして、 空気中に微量に含まれる有害物質が除去さ れ、 かつ加湿された空気を反応空気として燃料電池 6の酸化剤極 6 bに供給できる。 そして、 空気の洗浄に用いた水タ ン ク 2 1に収容した水を水排 出用開閉弁 3 6を自動的に、 あるいは手動で開けて定期的に排出 する。

そして排出後は、 新たな水が水タ ン ク 2 1へ供給されて所定の レベルに維持されるよ う にし たので、 水タ ン ク 2 1 において有害 物質を常に連続して容易に除去でき、 有害物質を含む空気が水タ ン ク 2 1を経て燃料電池 6 の酸化剤極 6 bに供給されるのを抑制 •防止できる。

上記図 5に示した実施の形態においては、 水タ ン ク 2 1 中の洗 浄液を氷としたが、 洗浄液は水に限定されず、 他の洗浄液であつ てもよ く、 例えば有機化合物であってもよい。

上記実施の形態の説明は、 本発明を説明するためのものであつ て、 特許請求の範囲に記載の発明を限定し、 或は範囲を減縮する も のではない。 又、 本発明の各部構成は上記実施の形態に限ら ず、 特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能で める。

例えば、 本発明は、 固体高分子型燃料電池あるいは直接メ タ ノ ール型燃料電池のように固体高分子膜を用いた燃料電池を有する 燃料電池装置に限らず、 リ ン酸型など他の燃料電池を用いた燃料 電池装置についても用いることができる。

本発明の請求項 1 の燃料電池装置は、 空気の供給経路に設けら れた、 洗浄液タ ン ク中の洗铮液で空気を洗浄して酸化剤極に供給 するこ とにより、 そして洗浄液を入れ替えることにより、 酸化剤 極に N O x、 S O x、 シ ア ン化合物、 硫黄化合物、 芳香族化合 物、 ア ン モニアなどの電池特性に悪影響を与える有害物質を含ま ない、 清浄な空気を常に供給することが可能となり、 有害物質と 電解質との化学反応に基づく電解質の変質、 および電極触媒の酸 素吸着能の低下を防ぎ、 これらが原因で発生するセル特性の低下 を防止できるので、 信頼性が高く、 長寿命で耐久性が高く なると いう顕著な効果を奏する。

本発明の請求項 2の燃料電池装置は、 洗铮液として水または有 機化合物の洗浄液を用いるこ と によ り、 空気中の不純物を除去す るこ とができ る。

本発明の請求項 3の燃料電池装置は、 複数段の洗浄液タ ン クを 用いて空気を洗浄するこ とによ り、 空気のさらなる浄化を図るこ とができる上、 特に、 水を用いた洗浄液タ ン ク と、 有機化合物の 洗浄液を用いた洗浄液タ ン ク とを組み合わせるこ とによ り、 多種 類の不純物を除去でき、 また、 このように複数段の洗浄液タンク を用いた場合は、 洗浄液の入れ替えは最低限上流側に配された洗 浄液タンクに対して行うだけで効果がある。

本発明の請求項 4の燃料電池装置は、 同じ洗浄液が蓄えられた 洗铮液タ ン クを水位差を設けて複数個配し、 水位差によって上方 の洗铮液タ ン ク か ら下方の洗浄液タ ン ク に洗浄液を供給する の で、 上方の洗浄液タ ン クから下方の洗铮液タ ン クへ水を容易に供 給できるとい う顕著な効果を奏する。

本発明の請求項 5の燃料電池装置は、 水処理して塵埃などの不 純物を除去した水や有害物質を除去した水あるいは水処理して得 られる純水を洗浄液タ ン ク に供給するので、 有害物質をよりよ く 除去できるという顕著な効果を奏する。

本発明の請求項 6の燃料電池装置は、 空気の供給経路に設けら れた、 洗浄液タ ン ク中の洗铮液で空気を洗浄して酸化剤極に供給 することにより、 そして洗浄液を入れ替えることにより、 酸化剤 極に N O x、 S O x、 シアン化合物、 硫黄化合物、 芳香族化合 物、 ア ン モニアなどの電池特性に悪影響を与える有害物質を含ま ない、 清浄な空気を常に供給することが可能となり、 有害物質と 電解質との化学反応に基づく電解質の変質、 および電極触媒の酸 素吸着能の低下を防ぎ、 これらが原因で発生するセル特性の低下 を防止できるので、 信頼性が高く 、 長寿命で耐久性が高く なる 上、 燃料電池の冷却水を貯める水タ ン クを有するので、 水タ ン ク の冷却水を用いて燃料電池を冷却できるとともに酸化剤極に供給 する反応空気の加湿などにも使用できるという顕著な効果を奏す る

本発明の請求項 7の燃料電池装置は、 前記洗铮液を入れ替える 手段が一定時間毎に動作するので、 一定時間毎に前記洗浄液を入 れ替えて電池特性に悪影響を与える有害物質を含まない、 清浄な 空気を常に燃料電池に供給できるという顕著な効果を奏する。 本発明の請求項 8の燃料電池装置は、 前記洗浄液を入れ替える 手段が洗铮液の汚れに応じて動作するので、 洗浄液の汚れが悪い レ ベルに達する前に洗挣液を入れ替えて電池特性に悪影響を与え る有害物質を含まない、 清浄な空気を常に燃料電池に供給でき、 信頼性が一層向上するという顕著な効果を奏する。

本発明の請求項 9の燃料電池装置は、 前記水タ ン ク の水を前記 洗铮タ ン クへ供給する手段を有するので、 前記水タ ン クの水を有 効利用できコ ス ト ダウ ン、 小型化などを図ることができるという 顕著な効果を奏する。

本発明の請求項 1 0の燃料電池装置は、 前記空気は前記洗铮液 タ ン ク で空気中の不純物が除去され前記水タ ン ク で加湿された後 、 前記酸化剤極へ供給されるので、 電池特性に悪影響を与える有 害物質を含まない、 清铮な空気を常に供給することが可能となる 上、 酸化剤極に供給する空気に含まれる水分により固体高分子電 解質膜を湿潤させて、 イ オン導電性を向上できるという顕著な効 果を奏する。

産業上の利用可能性

本発明の燃料電池装置は、 燃料極に燃料ガスを、 酸化剤極に空 気を供給するこ とによ り発電する燃料電池と、 空気の供給経路に 設けられた、 洗铮液が貯えられた洗浄液タ ンクと、 前記洗浄液タ ンク中に貯えられた前記洗浄液を定期的に入れ替える手段とを有 するので、 前記洗浄液で空気を洗挣して酸化剤極に供給し、 洗挣 液を定期的に入れ替えることによ り酸化剤極に常に清浄な空気を 供給することが可能となる。 電池特性に悪影響を与える有害物質 を含まない清浄な反応空気を燃料電池の酸化剤極に供給でき、 有 害物質と電解質との化学反応に基づく電解質の変質などを防止で きるので、 信頼性が高く、 長寿命で耐久性の高い燃料電池装置を 提供できるので、 その産業上の利用価値は甚だ大きい。

Claims

I B 請求の範囲

1 . 燃料極に燃料ガスを、 酸化剤極に空気を供給することによ り 発電する燃料電池と、 前記空気の供給経路に設けられた、 洗铮液 が貯えられた洗浄液タ ンク と、 前記洗铮液タ ンク中に貯えられた 前記洗浄液を定期的に入れ替える手段と、 を有するこ とを特徴と する燃料電池装置。

2 . 前記洗铮液が、 水、 または有機化合物の洗浄液である こ とを 特徴とする請求項 1記載の燃料電池装置。

3 . 前記洗浄液タ ンクが前記空気の供給経路に複数個連続して設 けられ、 少な く とも上流側に配された洗浄液タ ン ク中に貯えられ た洗铮液を定期的に入れ替える手段を有する ことを特徵とする請 求項 1 あるいは請求項 2記載の燃料電池装置。

4 . 同じ洗浄液が蓄えられた洗浄液タ ン ク を水位差を設けて複数 個配し、 氷位差によ って上方の洗铮液タ ン クから下方の洗浄液夕 ン ク に洗浄液を供給するこ とを特徴とする請求項 3記載の燃料電 池装置。

5 . 洗浄液として水を用いた洗浄液タ ン ク に供給する水が、 水処 理された水である こ とを特徴とする請求項 1 から請求項 4のいず れかに記載の燃料電池装置。

6 . 燃料極に燃料ガスを、 酸化剤極に空気を供給することによ り 発電する燃料電池と、 燃料電池の冷却水を貯める水タ ン ク と、 前 記空気の供給経路に設けられた、 洗铮液が貯えられた洗铮液タ ン ク と、 前記洗铮液タンク中に貯えられた前記洗浄液を入れ替える 手段と、 を有する ことを特徴とする燃料電池装置。

7 . 前記洗铮液を入れ替える手段は一定時間毎に動作する こ とを 特徴とする請求項 1あるいは請求項 6記載の燃料電池装置。

8 . 前記洗浄液を入れ替える手段は洗浄液の汚れに応じて動作す るこ とを特徴とする請求項 1 あるいは請求項 6記載の燃料電池装 o

9 . 前記水タ ン ク の水を前記洗浄タ ン クへ供給する手段を有する ことを特徴とする請求項 6記載の燃料電池装置。

1 0 . 前記空気は前記洗浄液タ ン ク で空気中の不純物が除去され 前記水タンクで加湿された後、 前記酸化剤極へ供給される こ とを 特徴とする請求項 6記載の燃料電池装置。