JPH04229958A - 液体燃料電池の気液分離器 - Google Patents
液体燃料電池の気液分離器Info
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- JPH04229958A JPH04229958A JP2408353A JP40835390A JPH04229958A JP H04229958 A JPH04229958 A JP H04229958A JP 2408353 A JP2408353 A JP 2408353A JP 40835390 A JP40835390 A JP 40835390A JP H04229958 A JPH04229958 A JP H04229958A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
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- 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
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、液体燃料電池のセル
スタックから排出される未消化の燃料の気液分離器に関
する。
スタックから排出される未消化の燃料の気液分離器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】メタノール燃料電池の燃料極においては
メタノールが化学反応により消費されて次の式に示す反
応が起こっている。
メタノールが化学反応により消費されて次の式に示す反
応が起こっている。
【０００３】
【化１】
【０００４】この反応式に示すように、液体燃料電池の
セルスタックの燃料極側から排出されるものは、この反
応で生成した二酸化炭素ガスと、セルスタックの燃料室
からの未反応のメタノールが排出される。従来、液体燃
料電池から排出される気体分を排出するのに、単に排出
ポートを設け、気体を直接そのまま排出していた（例え
ば、特開昭６３−２４５８６８号公報参照）。
セルスタックの燃料極側から排出されるものは、この反
応で生成した二酸化炭素ガスと、セルスタックの燃料室
からの未反応のメタノールが排出される。従来、液体燃
料電池から排出される気体分を排出するのに、単に排出
ポートを設け、気体を直接そのまま排出していた（例え
ば、特開昭６３−２４５８６８号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
、液体燃料としてメタノールを燃料とする液体燃料電池
においては、電池を運転する温度は５０〜６０℃程度で
その反応活性が発揮されることが知られている。ところ
で、メタノールの沸点は丁度この運転付近の温度である
から、メタノール燃料電池の燃料室から排出されるもの
は未反応のメタノール水溶液と二酸化炭素ガスとメタノ
ール蒸気である。
、液体燃料としてメタノールを燃料とする液体燃料電池
においては、電池を運転する温度は５０〜６０℃程度で
その反応活性が発揮されることが知られている。ところ
で、メタノールの沸点は丁度この運転付近の温度である
から、メタノール燃料電池の燃料室から排出されるもの
は未反応のメタノール水溶液と二酸化炭素ガスとメタノ
ール蒸気である。
【０００６】したがって、排出されるガスをそのまま外
気に放出すれば、メタノール蒸気を放出することになり
、周囲の環境を汚染することになるし、また、メタノー
ル燃料電池の全体の系からすれば、燃料の損失になる。 そこで、本発明は、液体燃料電池において、排出される
ガスに、メタノール燃料等の液体燃料の蒸気を含まない
、燃料電池の気液分離器を提供することを目的とする。
気に放出すれば、メタノール蒸気を放出することになり
、周囲の環境を汚染することになるし、また、メタノー
ル燃料電池の全体の系からすれば、燃料の損失になる。 そこで、本発明は、液体燃料電池において、排出される
ガスに、メタノール燃料等の液体燃料の蒸気を含まない
、燃料電池の気液分離器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、下部が回収燃料の貯槽である分離器本体
部とその上部が分離器本体部に通ずる冷却部とからなる
気液分離器であって、前記分離器本体部は、燃料電池か
ら回収される燃料を受け入れるための回収燃料受入口と
、燃料を排出するための燃料排出口とを有し、前記冷却
部は、燃料蒸気を凝縮して燃料として回収するための平
板状の冷却板４が互いに間隔を保ち層状に配置されてお
り、該冷却板は気液分離器の外部にまで延びて鍔状の冷
却フィンを形成し、該冷却板の前記冷却部の内部では二
酸化炭素を通過させる小孔を有し、冷却部の最上部には
撥水性気液分離フィルターで冷却部を閉じている気液分
離器としたものである。
めに本発明は、下部が回収燃料の貯槽である分離器本体
部とその上部が分離器本体部に通ずる冷却部とからなる
気液分離器であって、前記分離器本体部は、燃料電池か
ら回収される燃料を受け入れるための回収燃料受入口と
、燃料を排出するための燃料排出口とを有し、前記冷却
部は、燃料蒸気を凝縮して燃料として回収するための平
板状の冷却板４が互いに間隔を保ち層状に配置されてお
り、該冷却板は気液分離器の外部にまで延びて鍔状の冷
却フィンを形成し、該冷却板の前記冷却部の内部では二
酸化炭素を通過させる小孔を有し、冷却部の最上部には
撥水性気液分離フィルターで冷却部を閉じている気液分
離器としたものである。
【０００８】
【作用】セルスタックの燃料室から排出された未消費の
メタノール燃料と二酸化炭素ガスとメタノール蒸気は気
液分離器に導入され、気液分離器の冷却部でメタノール
蒸気は冷却されて凝縮し、冷却板の小孔でメタノール滴
となって下方に貯留された回収燃料液と合体される。一
方、二酸化炭素ガスは撥水性気液分離フィルターに達し
、このフィルターを通過して外部に放出される。
メタノール燃料と二酸化炭素ガスとメタノール蒸気は気
液分離器に導入され、気液分離器の冷却部でメタノール
蒸気は冷却されて凝縮し、冷却板の小孔でメタノール滴
となって下方に貯留された回収燃料液と合体される。一
方、二酸化炭素ガスは撥水性気液分離フィルターに達し
、このフィルターを通過して外部に放出される。
【０００９】
【実施例】図１及び図２に基づいて本発明の気液分離器
を説明する。図１は本発明の気液分離器１を示し、図２
はその展開図を示す。気液分離器１は外形が四角柱また
は円柱等の柱状の容器となっており、分離器本体部と冷
却部とからなる。その分離器本体部は気液分離器１の下
部に位置し、その分離器本体部の底部付近には、燃料排
出口２と回収燃料供給口３がそれぞれ別の位置に設けら
れている。
を説明する。図１は本発明の気液分離器１を示し、図２
はその展開図を示す。気液分離器１は外形が四角柱また
は円柱等の柱状の容器となっており、分離器本体部と冷
却部とからなる。その分離器本体部は気液分離器１の下
部に位置し、その分離器本体部の底部付近には、燃料排
出口２と回収燃料供給口３がそれぞれ別の位置に設けら
れている。
【００１０】次に、その前記冷却部は分離器本体部の上
部に位置し、メタノールガスを凝縮して燃料として回収
するための平板状の冷却板４が互いに間隔を保ち層状に
配置されている。該冷却板４は、図２に示すように気液
分離器１内においては透口が多数形成されており、また
、気液分離器１の外部にかけて鍔状の冷却フィンを形成
している。そして、冷却板４は分離器本体の上に、冷却
板４と枠状のスペーサ５とを交互に積み重ねて冷却部を
形成している。
部に位置し、メタノールガスを凝縮して燃料として回収
するための平板状の冷却板４が互いに間隔を保ち層状に
配置されている。該冷却板４は、図２に示すように気液
分離器１内においては透口が多数形成されており、また
、気液分離器１の外部にかけて鍔状の冷却フィンを形成
している。そして、冷却板４は分離器本体の上に、冷却
板４と枠状のスペーサ５とを交互に積み重ねて冷却部を
形成している。
【００１１】気液分離器１の最上部には二酸化炭素ガス
だけを外部に透過する撥水性気液分離フィルター６が配
置され、気液分離器１の上部開口部を閉じている。この
撥水性気液分離フィルター６には、通常、化学工業で使
用されている撥水性の気液分離膜（ＰＴＦＥを材料とし
たフィルター又は、ポリプロピレンを材料としたフィル
ターなど）を使用する。この撥水性気液分離フィルター
６の上にはカバー枠７が配置され撥水性気液分離フィル
ター６を固定している。
だけを外部に透過する撥水性気液分離フィルター６が配
置され、気液分離器１の上部開口部を閉じている。この
撥水性気液分離フィルター６には、通常、化学工業で使
用されている撥水性の気液分離膜（ＰＴＦＥを材料とし
たフィルター又は、ポリプロピレンを材料としたフィル
ターなど）を使用する。この撥水性気液分離フィルター
６の上にはカバー枠７が配置され撥水性気液分離フィル
ター６を固定している。
【００１２】次に、図３に本発明の気液分離器を液体燃
料電池であるセルスタックに組み合わせた場合の液体燃
料系統の回路図を示す。この図３の回路図および前記図
１、図２に基づいて本発明の気液分離器１の作動を燃料
電池全体のシステムとの関連で説明する。燃料タンクか
らのメタノール燃料はポンプの駆動によりセルスタック
の燃料室に供給される。一方、大気中よりブロアで吸引
した空気をセルスタックの空気室に供給する。燃料室で
は前記式（１）の反応が起こり、この反応で生成した二
酸化炭素ガスと、未反応のメタノールが排出される。し
かしながら、セルスタックの運転温度はメタノールの沸
点の近傍、通常５０〜６０℃で運転されるので、排出流
体の中の未反応メタノールは一部メタノール蒸気になっ
ている。したがって、燃料室から排出されるものは液相
、気相の混相流となって排出されることになる。この混
相流は気液分離器１の下部の回収燃料供給口３に供給さ
れる。この回収燃料を気液分離器へ供給すのための動力
は、気液分離器１からセルスタックへ燃料を供給するた
めのポンプの循環供給力によっている。
料電池であるセルスタックに組み合わせた場合の液体燃
料系統の回路図を示す。この図３の回路図および前記図
１、図２に基づいて本発明の気液分離器１の作動を燃料
電池全体のシステムとの関連で説明する。燃料タンクか
らのメタノール燃料はポンプの駆動によりセルスタック
の燃料室に供給される。一方、大気中よりブロアで吸引
した空気をセルスタックの空気室に供給する。燃料室で
は前記式（１）の反応が起こり、この反応で生成した二
酸化炭素ガスと、未反応のメタノールが排出される。し
かしながら、セルスタックの運転温度はメタノールの沸
点の近傍、通常５０〜６０℃で運転されるので、排出流
体の中の未反応メタノールは一部メタノール蒸気になっ
ている。したがって、燃料室から排出されるものは液相
、気相の混相流となって排出されることになる。この混
相流は気液分離器１の下部の回収燃料供給口３に供給さ
れる。この回収燃料を気液分離器へ供給すのための動力
は、気液分離器１からセルスタックへ燃料を供給するた
めのポンプの循環供給力によっている。
【００１３】気液分離器１内には燃料室から排出、回収
されたメタノール燃料が貯留しており、その燃料の一部
は燃料排出口２から排出され、別に設けた燃料タンクか
ら供給される燃料と合流されて、再びポンプによりセル
スタックの燃料室に供給される。また、気液分離器１に
供給された前記混相流からなる回収燃料は、その中に含
まれる二酸化炭素ガスとメタノール蒸気は液面より浮上
して冷却板４の小孔８を通過し、この部分でこれらの気
体は冷却されて、メタノール蒸気は凝縮して滴となり下
部に貯留している燃料液上に落下して合体される。した
がって、メタノール蒸気は、気液分離器１の最上部にあ
る撥水性気液分離フィルター６まで達することはない。 さらに、前記二酸化炭素はこの撥水性気液分離フィルタ
ー６に到達して、この膜を通過して外部へ放出される。 更に、メタノール蒸気から奪った熱は放熱フィンから外
部に放出される。
されたメタノール燃料が貯留しており、その燃料の一部
は燃料排出口２から排出され、別に設けた燃料タンクか
ら供給される燃料と合流されて、再びポンプによりセル
スタックの燃料室に供給される。また、気液分離器１に
供給された前記混相流からなる回収燃料は、その中に含
まれる二酸化炭素ガスとメタノール蒸気は液面より浮上
して冷却板４の小孔８を通過し、この部分でこれらの気
体は冷却されて、メタノール蒸気は凝縮して滴となり下
部に貯留している燃料液上に落下して合体される。した
がって、メタノール蒸気は、気液分離器１の最上部にあ
る撥水性気液分離フィルター６まで達することはない。 さらに、前記二酸化炭素はこの撥水性気液分離フィルタ
ー６に到達して、この膜を通過して外部へ放出される。 更に、メタノール蒸気から奪った熱は放熱フィンから外
部に放出される。
【００１４】一方、ファンブロワにより大気中より空気
を吸入してセルスタックの空気室に供給する。空気極で
の反応により空気中の酸素が消費され、反応により水が
生じるので、空気室から、空気と水が排出される。次い
で排出された空気と水はコンデンサで水と空気に分離さ
れ、空気は大気中に放出され、水は前記燃料と合流され
てポンプにより燃料タンクの燃料室に供給される。
を吸入してセルスタックの空気室に供給する。空気極で
の反応により空気中の酸素が消費され、反応により水が
生じるので、空気室から、空気と水が排出される。次い
で排出された空気と水はコンデンサで水と空気に分離さ
れ、空気は大気中に放出され、水は前記燃料と合流され
てポンプにより燃料タンクの燃料室に供給される。
【００１５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。例えば、上記の実施例では液体燃料の例としてメタ
ノールを使用した例を示したが、液体燃料はメタノール
に限られず、燃料が消費されて気体を出すものなら適用
可能であり、例えば、ヒドラジン燃料でも使用可能であ
る。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。例えば、上記の実施例では液体燃料の例としてメタ
ノールを使用した例を示したが、液体燃料はメタノール
に限られず、燃料が消費されて気体を出すものなら適用
可能であり、例えば、ヒドラジン燃料でも使用可能であ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下部が回収燃料の貯槽である分離器本体部とその
上部が分離器本体部に通ずる冷却部とからなる気液分離
器であって、前記分離器本体部は、燃料電池から回収さ
れる燃料を受け入れるための回収燃料受入れ口と、燃料
を排出するための燃料排出口とを有し、前記冷却部は、
燃料蒸気を凝縮して燃料として回収するための平板状の
冷却板４が互いに間隔を保ち層状に配置されており、該
冷却板は気液分離器の外部にまで延びて鍔状の冷却フィ
ンを形成し、該冷却板の前記冷却部の内部では二酸化炭
素を通過させる小孔を有し、冷却部の最上部には撥水性
気液分離フィルターで冷却部を閉じている気液分離器と
したので、燃料蒸気が気液分離器の外へ拡散することを
防止して二酸化炭素ガスのみを外へ放出することができ
る。
れば、下部が回収燃料の貯槽である分離器本体部とその
上部が分離器本体部に通ずる冷却部とからなる気液分離
器であって、前記分離器本体部は、燃料電池から回収さ
れる燃料を受け入れるための回収燃料受入れ口と、燃料
を排出するための燃料排出口とを有し、前記冷却部は、
燃料蒸気を凝縮して燃料として回収するための平板状の
冷却板４が互いに間隔を保ち層状に配置されており、該
冷却板は気液分離器の外部にまで延びて鍔状の冷却フィ
ンを形成し、該冷却板の前記冷却部の内部では二酸化炭
素を通過させる小孔を有し、冷却部の最上部には撥水性
気液分離フィルターで冷却部を閉じている気液分離器と
したので、燃料蒸気が気液分離器の外へ拡散することを
防止して二酸化炭素ガスのみを外へ放出することができ
る。
【００１７】また、メタノール蒸気は撥水性気液分離フ
ィルターに達しないので、撥水性気液分離フィルターの
目詰まりをおこさない。さらに、燃料の熱交換がおこな
え、セルスタック内の温度の上昇を抑えることができる
。
ィルターに達しないので、撥水性気液分離フィルターの
目詰まりをおこさない。さらに、燃料の熱交換がおこな
え、セルスタック内の温度の上昇を抑えることができる
。
【図１】本発明の液体燃料の気液分離器を示す。
【図２】本発明の液体燃料の気液分離器の展開図を示す
。
。
【図３】本発明の気液分離器を液体燃料電池であるセル
スタックに組み合わせた場合の燃料電池システムの回路
図である。
スタックに組み合わせた場合の燃料電池システムの回路
図である。
１ 気液分離器
２ 燃料排出口
３ 回収燃料受入口
４ 冷却板
５ スペーサ
６ 撥水性気液分離フィルター
７ カバー枠
Claims (1)
- 【請求項１】 下部が回収燃料の貯槽である分離器本
体部とその上部が分離器本体部に通ずる冷却部とからな
る気液分離器であって、前記分離器本体部は、燃料電池
から回収される燃料を受け入れるための回収燃料受入口
と、燃料を排出するための燃料排出口とを有し、前記冷
却部は、燃料蒸気を凝縮して燃料として回収するための
平板状の冷却板４が互いに間隔を保ち層状に配置されて
おり、該冷却板は気液分離器の外部にまで延びて鍔状の
冷却フィンを形成し、該冷却板の前記冷却部の内部では
二酸化炭素を通過させる小孔を有し、冷却部の最上部に
は撥水性気液分離フィルターで冷却部を閉じていること
を特徴とする気液分離器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408353A JPH04229958A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 液体燃料電池の気液分離器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408353A JPH04229958A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 液体燃料電池の気液分離器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229958A true JPH04229958A (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=18517814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2408353A Withdrawn JPH04229958A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 液体燃料電池の気液分離器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04229958A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999044250A1 (de) * | 1998-02-25 | 1999-09-02 | Xcellsis Gmbh | Flüssigbrennstoffzellensystem |
| US6509112B1 (en) * | 1996-06-26 | 2003-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Direct methanol fuel cell (DMFC) |
| EP1498972A3 (en) * | 1994-10-18 | 2005-02-02 | The University Of Southern California | Organic fuel cell with water recovery system |
| JP2005310506A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Sony Corp | 燃料混合器及び燃料電池装置 |
| JP2006085952A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Hitachi Maxell Ltd | 燃料電池及び電力供給システム並びに電子機器 |
| KR100670348B1 (ko) * | 2005-06-24 | 2007-01-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접액체연료전지의 기액 분리장치 |
| WO2007058429A1 (en) * | 2005-11-15 | 2007-05-24 | Lg Chem, Ltd. | Water controller system for direct methanol fuel cell |
| KR100751365B1 (ko) * | 2006-02-07 | 2007-08-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접액체연료전지의 기액 분리장치 |
| KR100757441B1 (ko) * | 2005-09-23 | 2007-09-11 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지시스템 |
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