JPH0320971A - 燃料電池原料ガスの調湿装置 - Google Patents

燃料電池原料ガスの調湿装置

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JPH0320971A
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長一 古屋
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市川　国延
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体高分子電解質型燃料電池の電解質膜に最
適な含水十を保持するために、燃料電池に供給するｎ前
の原料ガスに対して調湿する装ｄに関する。
（従来の技術） 固体高分子電解質型燃料電池では、電解質膜を常時一定
の湿潤状態に保持する必要がある。電解質膜が乾燥する
と、イオン導電度が低下するとともに、膜と電極との接
合不良を起こして出力の急激な低下を来す。
従来、電解質膜に水分を補給する方法として、原料ガス
の中で水素ガスに対し水蒸気を添加して燃料電池に供給
する方法があった。
（発明が解決しようとする課題） 燃料電池を定常運転するときには、原料ガスの供給量も
一定であり、燃料電池の電解質膜を一定の湿潤状態に維
持するために必要な水蒸気供給咀も一定であるところか
ら、原料ガスに対して経験的に一定の水蒸気を添加すれ
ばよい。しかし、燃料電池に負荷変動が生ずるときには
、これに対応するように原料ガスの供給量を変化させる
必要があり、また、燃料電池の発熱量も変動するので、
両者を考慮して原料ガスへの水蒸気の添加ｍを制御する
必要があるが、この制御は大変難しい。また、燃料電池
の負荷変動に対する応答速度も要求される。さらに、こ
の制御には、種々のセンサーや制御手段を必要とするた
め、装置が複雑になる。
本発明は、上記の問題点を解消し、負荷変動に対しても
特別な調湿制御手段を用いることな＜、電解質膜の含水
率を高い応答速度で一定に保持することを可能にした、
原料ガスの調湿装置を提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、固体高分子電解質型燃料電池に供給する直前
の原料ガスを調湿する装置において、水蒸気を透過する
ガス拡散膜により、該原料ガスの流路と燃料電池から流
出する冷却水の流路とを分離したことを特徴とする燃料
電池原料ガスの調湿装置である。
〈作用） 第Ｉ図は、本発明に係る原料ガス調氾装置と固体高分子
電解質型燃料電池本体との関係を示した流れ図である。
第１図では、水蒸気を透過するガス拡散膜で原料ガス流
路と冷却水流路に分離した原料ガス調湿装置ｌを、燃料
電池本体２の直前にを配置し、燃料電池本体を冷却して
、それ自体は加熱された冷却水３を原料ガス調湿装置ｌ
に導入し、水素ガス、必要に応じて酸素ガスについても
ガス拡＠膜を介して接触させ、接触時の温度に対応する
水蒸気分圧で原料ガス中に水蒸気を添加し、原料ガス中
の水蒸気分圧の方が高いときには水分を冷却水側に移行
させる。
このように、本発明の原料ガス２Ｉ湿装置を用いると、
特別な調節手段を用いなくとも、原料ガスの供給量の変
動に対応し、燃料電池本体から流出した直後の冷却水の
温度に平衡する水蒸気分圧に、原料ガスをバランスさせ
ることができ、燃料電池の電解質膜に対して最適な湿潤
状態を保持するように、原料ガスに水分の補給若しくは
除湿を行うことができる。
第２図及び第３図は、本発明の原料ガス調湿装置の具体
的な構造を示した概念図である。
第２図は、円筒状ガス拡散膜を用いた原料ガス調湿装置
であって、該ガス拡散ＩＩＩ２６を導管７の中心に配置
し、流路８及び９を形成する。これらの流路の一方には
燃料電池から流出する冷却水を、他方には燃料電池に供
給する原料ガスを流すようにしたものである。なお、冷
却水を外側の流路９に流すときには、外気により冷却水
が冷却され、その分、原料ガスへの水蒸気の供給電が低
下するので、冷却水の放熱を防ぐために導管を断熱材で
包む必変がある。
第３図は、板状ガス拡散膜を用いた原料ガス調湿装置で
あって、２枚の板状ガス拡散膜１０で冷却水流路Ｉｆを
形成し、ガス拡散膜の背面に対して、水素ガス７／ｉ　
１　４を設けた水素ガスセパレータｌ２と、酸素ガス溝
ｌ５を設けた酸素ガスセパレータｌ３を接合したもので
ある。なお、水素ガスにのみ水蒸気を補給する場合は、
酸素ガスセパレー夕側の板状ガス拡散膜の代わりにガス
を透過しない板を用いて冷却水流路を形成すればよい。
本発明の原料ガス調湿装置に用いるガス拡散膜は、疎水
性のガス拡散膜であればその揮類を問わない。
（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用し、ガス拡散膜を介して冷
却水と原料ガスとを対峙させるという極めて簡単な構造
の調湿装置を燃料電池の直前に配置することにより、燃
料電池の負荷変動にともなう原料ガスの供給量の変化＝
Ｌ２びに燃料電池の発熱量の変動に即応して、原料ガス
に対して最適な水蒸気の補給若しくは水分の除去を行う
ことを可能とした。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原料ガス調湿装ぺと燃料電池本体との
関係を示した流れ図、第２図及び第３図は本発明の原料
ガス．ｉｉ湿装置の具体的な構造を示した概念図である
。 第２図 ４．水素ガス溝

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）固体高分子電解質型燃料電池に供給する直前の原
    料ガスを調湿する装置において、水蒸気を透過するガス
    拡散膜により、該原料ガスの流路と燃料電池から流出す
    る冷却水の流路とを分離したことを特徴とする燃料電池
    原料ガスの調湿装置。
  2. （２）円筒状のガス拡散膜により、原料ガス流路と冷却
    水流路とを分離したことを特徴とする請求項（１）記載
    の燃料電池原料ガスの調湿装置。
  3. （３）板状のガス拡散膜の一方に冷却水流路を形成し、
    他方に原料ガス用の溝を設けたガスセパレータを接合し
    たことを特徴とする請求項（１）記載の燃料電池原料ガ
    スの調湿装置。
JP1152139A 1989-06-16 1989-06-16 燃料電池原料ガスの調湿装置 Expired - Lifetime JP2670146B2 (ja)

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