JPH03187159A - 燃料電池の水冷却方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は燃料電池本体を冷却水を供給する水冷却系によ
り冷却する燃料電池の水冷却方法に関する。

（従来の技術） 従来燃料電池本体の冷却方式には、空冷方式と水冷方式
があり、このうち空冷方式は配管および冷却体を何等必
要としないので、保守管理等が極めて容易であるという
利点を有するが、冷却効率が悪いので、従来水冷方式が
多く使用されている。

第５図は従来の水冷方式の燃料電池の系統図であり、図
示しない燃料電池本体を冷却するために電池冷却体１に
形成されている冷却水路から出即し た冷却水は、配管２を経て蒸気分離器３に供給される。

この蒸気分離器３では蒸気と冷却水に分離され、この分
離された冷却水は、配管部材４を通り、この途中にある
給水配管系統５からの給水と合流され、冷却水ポンプ６
により配管部材７、フィルタ８、配管部材９を順次経て
前記再び冷却体１の冷却水路に供給される。

（発明が解決しようとする課題） 第５図のような構成の燃料電池は、水冷方式である為、
冷却効率の面では、空冷方式に比べて有利であるが、冷
却水を流通させる配管部材や燃料電池本体を冷却するた
めの冷却体１の冷却水路の腐食およびこの冷却水路の目
詰りの問題がある。

本発明は、水冷却系の腐食、目詰りを抑制できる燃料電
池の水冷却方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するため、燃料電池本体を冷却
水により冷却可能な冷却水路を有する電池冷却体と、こ
の冷却体に冷却水を供給する配管部材を備えた燃料電池
において、前記冷却体に冷却水を供給する場合、前記冷
却体の材質および前記配管部材の材質に適した所望の溶
存酸素濃度に調整するようにした燃料電池の水冷却方法
である。

（作　用） 本発明によれば、水冷却系を構成している燃料電池本体
を冷却する電池冷却体と配管部材の材質に適した所望の
溶存酸素濃度に調整することにより、水冷却系の腐食、
目詰りを抑制できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の第１の実施例を説明するための系統
図である。第１図の冷却体１は、これには図示しない燃
料電池本体を冷却するための冷却水路を有している。こ
の冷却体ｌの冷却水路の出口側と蒸気分離器３の入口側
との間に配管部材２が設けられ、蒸気分離器３の出口側
と冷却水ポンプ６の人口側との間に配管部材４が設けら
れ、冷却水ポンプ６の出口側とフィルタ８の人口側との
間に配管部材７が設けられ、フィルタ８の出口側と冷却
体１の冷却水路の入口側に配管部材９が設けられている
。そして、前記配管部材４には図示しない給水装置から
の給水が給水配管系統５により供給できるようになって
おり、この給水配管系統５の途中には、脱気器等の溶存
酸素濃度調整装置１５が設けられ、これにより溶存酸素
濃度調整ができるようになっている。さらに、前記冷却
水ポンプ６の下流側の配管部材７の途中には、分岐配管
部材１８が設けられ、これにより取り込まれるサンプリ
ング水は、熱交換器１６により冷却され、その後、溶存
酸素濃度計１７により溶存酸素濃度が検出されるように
なっている。

前記冷却体１の冷却水路および配管部材９は、いずれも
ステンレス鋼で形成され、また配管部材２、蒸気分離器
３、配管部材４、配管部材７はいずれも炭素鋼により形
成されている。

このような構成の配管系統において、冷却体１の冷却水
路を出た冷却水は、配管部材２を経て蒸気分離器３に供
給される。ここで、分離された冷却水は、配管部材４に
おいて、分岐配管部材１８により分流されたサンプリン
グ水を溶存酸素濃度計１７で検出し、溶存酸素濃度調整
装ｇ１１５により所望の値に：Ａｇ１する。この溶存酸
素濃度が調整された冷却水は、冷却水ポンプ６により、
配管部材７、フィルタ８、配管部材９、冷却体１の冷却
水路へ供給される。

以上述べた水冷却系において、溶存酸素濃度調整装ｒ１
１１５により溶存酸素濃度計１７を見ながら、溶存酸素
濃度を５０〜２００　ｐｐｂに調整すれば、配管部材２
、蒸気分離器３、配管部材４および配管部材７の腐食が
最小となることが、以下の実験結果から明らかである。

第２図はこの結果、すなわち炭素鋼の腐食速度に及ぼす
溶存酸素濃度の影響を求めたものである。この場合、実
験は２００℃の高温流水中に、５Ｂ４６の炭素鋼からな
る試験片を置き、腐食減量より腐食速度を求めたもので
ある。溶存酸素濃度の調整は、溶存酸素濃度調整装置１
５の脱気タンクに吹込むガス中の酸素濃度を変化させ、
溶存酸素濃度の測定は、試験片入口水を計測ラインに接
続して行ったものである。

第２図から明らかなように、炭素鋼の場合、溶存酸素濃
度を５０〜２００１）ｐｂに調整すれば、炭素鋼の腐食
速度は最小となる。また、図示しないがステンレス鋼の
応力割れに関しても、溶存酸素濃度が２００　ｐｐｂ以
下であれば、問題ないことが実験結果より明かである。

このように、第１図において、溶存酸素濃度を５０　Ｊ
）Ｊ）ｂ以上で、２００　ｐｐｂ以下に調整することに
より、材料が炭素鋼からなる配管部材２、蒸気分離器３
、配管部材４及び配管部材７の腐食量が最小となり、冷
却系の腐食、目詰りが抑制できる。

次に他の実験結果について説明する。第３図は銅または
銅合金の腐食速度に及ぼす溶存酸素濃度の影響を求めた
ものである。この場合、実験は２００℃の高温流水中に
、無酸素銅からなる試験片を置き、腐食減量より腐食速
度を求めたものである。溶存酸素濃度の調整は、溶存酸
素濃度調整装置１５の脱気タンクに吹込むガス中の酸素
濃度を変化させ、溶存酸素濃度の測定は、試験片人口水
を計測ラインに接続して行った。

第３図から明らかなように、無酸素銅の場合、溶存酸素
濃度を１０ｐｐｂ以下に調整すれば、無酸素銅の腐食速
度は最小となる。

第４図は本発明の第２の実施例を説明するための系統図
であり、第１図とはほぼ同様な構成となっており、第１
図とは以下の点が異なる。すなわち、冷却水路を有する
電池冷却体１０（第１図の１に対応）を、銅または銅合
金で形成したものである。この場合には、配管部材１１
（第１図の２に対応）　蒸気分離器１２（第１図の３に
対応）、配管部材１３（第１図の４に対応）、配管部材
１４（第１図の７に対応）をそれぞれ炭素鋼で形成した
場合には、銅または銅合金の腐食速度と同時に最小とす
るような溶存酸素濃度は得られないことは第２図および
第３図より明らかである。

このため、前記配管部材１１．１３．１４および蒸気分
離器１２を、それぞれ炭素鋼で形成せず、ステンレス鋼
で形成するようにしたしたものである。

この実施例においても、溶存酸素濃度調整装置１５によ
り溶存酸素濃度計１７を見ながら、溶存酸素濃度を１０
ｐｐｂ以下に調整すれば、配管部材１１、蒸気分離器１
２、配管部材１３および配管部材１４の腐食を最小とす
ることができる。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、水冷却系を構成している燃
料電池本体を冷却するため冷却水路を有する冷却体およ
び配管部材の材質に適した所望の溶存酸素濃度に調整す
ることにより、水冷却系の腐食、目詰りを抑制できる燃
料電池の水冷却方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料電池の水冷却方法の第１の実
施例を説明するための系統図、第２図は第１図の作用効
果を説明するための炭素鋼の腐食速度に及ぼす溶存酸素
濃度の関係を示す実験結果、第３図は第１図の作用効果
を説明するための無酸素銅の腐食速度に及ぼす溶存酸素
濃度の関係を示す実験結果、第４図は本発明による燃料
電池の水冷却方法の第２の実施例を説明するための系統
図、第５図は従来の燃料電池の水冷却方法の一例を説明
するための系統図である。 １・・・電池冷却体、２・・・配管部材、３・・・蒸気
分離器、４・・・配管部材、５・・・給水配管系統、６
・・・冷却水ポンプ、７・・・配管部材、８・・・フィ
ルタ、９・・・配管部材、１０・・・電池冷却体、１１
・・・配管部材、１２・・・蒸気分離器、１３・・・配
管部材、１４・・・配管部材、１５・・・溶存酸素濃度
調整装置、１６・・・熱交換器、１７・・・溶存酸素濃
度計、１８・・・分岐配管部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料電池本体を冷却水により冷却可能な冷却水路を有す
   る電池冷却体と、この冷却体に冷却水を供給する配管部
   材を備えた燃料電池において、前記冷却体に冷却水を供
   給する場合、前記冷却体の材質および前記配管部材の材
   質に適した所望の溶存酸素濃度に調整するようにした燃
   料電池の水冷却方法。