JPH0714596A - 燃料電池発電装置補給水の脱酸素装置 - Google Patents
燃料電池発電装置補給水の脱酸素装置Info
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- JPH0714596A JPH0714596A JP5174887A JP17488793A JPH0714596A JP H0714596 A JPH0714596 A JP H0714596A JP 5174887 A JP5174887 A JP 5174887A JP 17488793 A JP17488793 A JP 17488793A JP H0714596 A JPH0714596 A JP H0714596A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料電池の冷却水の補給水に脱酸素剤を混入す
ることなく、溶存酸素を除去できる脱酸素装置を提供す
る。 【構成】隔膜１０で陰極側と陽極側とに分離され回収水
１２を電気分解する反応水槽５と、脱酸素補給水１７の
流量を測定する流量計７と、回収水の温度を測定する温
度計８と、陰極９ａ，陽極９ｂに加える電流，電圧を調
整する電解電圧コントローラ６とからなり、回収水１２
を反応槽５へ導いて電解し、反応槽５の陰極側に水素ガ
スを発生させ、水素ガスを回収水の溶存酸素と反応さ
せ、回収水の酸素を除去するので、装置が簡素化され、
信頼性を高める。
ることなく、溶存酸素を除去できる脱酸素装置を提供す
る。 【構成】隔膜１０で陰極側と陽極側とに分離され回収水
１２を電気分解する反応水槽５と、脱酸素補給水１７の
流量を測定する流量計７と、回収水の温度を測定する温
度計８と、陰極９ａ，陽極９ｂに加える電流，電圧を調
整する電解電圧コントローラ６とからなり、回収水１２
を反応槽５へ導いて電解し、反応槽５の陰極側に水素ガ
スを発生させ、水素ガスを回収水の溶存酸素と反応さ
せ、回収水の酸素を除去するので、装置が簡素化され、
信頼性を高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、リン酸型燃料電池の
冷却水の補給水の溶存酸素を除去する脱酸素装置に関す
る。
冷却水の補給水の溶存酸素を除去する脱酸素装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池の積層電池は、反応ガスの流路
を有する一対の燃料電極と、酸化剤電極との間に電解質
としてのリン酸を含浸させたマトリックスを挟持してな
る単位セルを多数積層して形成される。これらの電極に
一方側からは燃料ガスを、他方側からは酸化剤ガスを供
給して電気化学的反応に基づく電気エネルギーを両極よ
り取り出すように構成されている。周知のように、電解
液にリン酸を用いたリン酸型燃料電池は、作動温度が１
５０℃〜２３０℃であり、発電時に生じた余剰熱を除去
するために冷却水を使用する。冷却水系統は、冷却対象
の燃料電池本体と燃料電池で発生したスチームを分解す
る水蒸気分離器と余剰熱を除去する熱交換器と、これら
に水を循環させるための循環ポンプから構成される。炭
化水素と水蒸気の反応により水素含有ガスを製造する
が、そのさい燃料ガスに水素の添加脱流工程、次いで水
蒸気を供給してスチームリフオーミング工程、高温変成
工程、低温変成工程を経て、一酸化炭素含有量を減少さ
せ水素ガス含有量を増やした水蒸気改質を行っている。
燃料電池で発生したスチームは、燃料電池発電装置の水
蒸気改質装置に供給されるので、この分だけ冷却水系統
に水を補給する必要がある。従来、このような水蒸気分
離器を含む系統に補給する水は、スケール防止や腐食防
止を目的に薬剤を添加するが、燃料電池に流す冷却水
は、積層電池の絶縁を保つために、高純度が要求される
ので、イオン化しやすい薬剤を添加できず、イオン交換
樹脂で水中のイオンを処理したイオン交換水が使用され
る。
を有する一対の燃料電極と、酸化剤電極との間に電解質
としてのリン酸を含浸させたマトリックスを挟持してな
る単位セルを多数積層して形成される。これらの電極に
一方側からは燃料ガスを、他方側からは酸化剤ガスを供
給して電気化学的反応に基づく電気エネルギーを両極よ
り取り出すように構成されている。周知のように、電解
液にリン酸を用いたリン酸型燃料電池は、作動温度が１
５０℃〜２３０℃であり、発電時に生じた余剰熱を除去
するために冷却水を使用する。冷却水系統は、冷却対象
の燃料電池本体と燃料電池で発生したスチームを分解す
る水蒸気分離器と余剰熱を除去する熱交換器と、これら
に水を循環させるための循環ポンプから構成される。炭
化水素と水蒸気の反応により水素含有ガスを製造する
が、そのさい燃料ガスに水素の添加脱流工程、次いで水
蒸気を供給してスチームリフオーミング工程、高温変成
工程、低温変成工程を経て、一酸化炭素含有量を減少さ
せ水素ガス含有量を増やした水蒸気改質を行っている。
燃料電池で発生したスチームは、燃料電池発電装置の水
蒸気改質装置に供給されるので、この分だけ冷却水系統
に水を補給する必要がある。従来、このような水蒸気分
離器を含む系統に補給する水は、スケール防止や腐食防
止を目的に薬剤を添加するが、燃料電池に流す冷却水
は、積層電池の絶縁を保つために、高純度が要求される
ので、イオン化しやすい薬剤を添加できず、イオン交換
樹脂で水中のイオンを処理したイオン交換水が使用され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池の冷却水を高
純度にするために使用されるイオン交換樹脂は、高電気
伝導率の処理水を得る事ができるが、水中の溶存酸素は
除去されない。溶存酸素が冷却水中に存在すると、冷却
水を燃料電池に循環させるとき、パイプを腐食させると
いう問題が発生する。また、脱酸素剤を混入後、溶存酸
素と反応させて脱酸素された水をイオン交換樹脂で処理
すれば、脱酸素剤を混入した分だけイオン交換樹脂の負
荷が増えるためイオン交換処理後にイオン交換樹脂の再
生費用が増加するという問題がある。
純度にするために使用されるイオン交換樹脂は、高電気
伝導率の処理水を得る事ができるが、水中の溶存酸素は
除去されない。溶存酸素が冷却水中に存在すると、冷却
水を燃料電池に循環させるとき、パイプを腐食させると
いう問題が発生する。また、脱酸素剤を混入後、溶存酸
素と反応させて脱酸素された水をイオン交換樹脂で処理
すれば、脱酸素剤を混入した分だけイオン交換樹脂の負
荷が増えるためイオン交換処理後にイオン交換樹脂の再
生費用が増加するという問題がある。
【０００４】この発明は、燃料電池の冷却水の補給水に
脱酸素剤を混入することなく、溶存酸素を除去できる脱
酸素装置を提供することを目的とする。
脱酸素剤を混入することなく、溶存酸素を除去できる脱
酸素装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】複数個の単電池を積層し
た電池積層体に、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて
発電し、その排気ガスから水を回収して回収水とする水
回収装置を備えた燃料電池において、隔膜で陰極側と陽
極側とに分離され前記回収水を電気分解する反応槽と、
前記陰極側から送り出される脱酸素補給水の流量を測定
する流量計と、前記回収水の温度を測定する温度計と、
前記流量計から発信される信号と前記温度計から発信さ
れる信号とを入力させ、両方の電極に加える電流，電圧
を調整する電解電圧コントローラとからなり、前記水回
収装置からポンプを介して前記回収水を前記反応槽へ導
き、前記反応槽で前記回収水を電気分解させて陰極側に
水素ガスを発生させ、この水素ガスを前記回収水の溶存
酸素と反応させ、前記回収水の酸素を除去することによ
って、上記目的を達成する。
た電池積層体に、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて
発電し、その排気ガスから水を回収して回収水とする水
回収装置を備えた燃料電池において、隔膜で陰極側と陽
極側とに分離され前記回収水を電気分解する反応槽と、
前記陰極側から送り出される脱酸素補給水の流量を測定
する流量計と、前記回収水の温度を測定する温度計と、
前記流量計から発信される信号と前記温度計から発信さ
れる信号とを入力させ、両方の電極に加える電流，電圧
を調整する電解電圧コントローラとからなり、前記水回
収装置からポンプを介して前記回収水を前記反応槽へ導
き、前記反応槽で前記回収水を電気分解させて陰極側に
水素ガスを発生させ、この水素ガスを前記回収水の溶存
酸素と反応させ、前記回収水の酸素を除去することによ
って、上記目的を達成する。
【０００６】
【作用】この発明においては、隔膜で陰極側と陽極側と
に分離された反応槽により回収水を電気分解する。水の
電解により発生する水素と酸素の発生量は、電解電流に
比例するので、電解電圧コントローラにより電流を調整
すれば、必要な水素量を得ることができる。一方、水中
の溶存酸素濃度は、温度とガス中の酸素濃度で飽和量が
決まっているので、脱酸素すべき水量を測定すれば、溶
存酸素量に相当する水素量が算出でき、反応槽に必要な
電解電流が求まる。水の電解により反応槽の陰極から水
素が発生し、この水素が回収水中の溶存酸素と触媒によ
り反応が促進され、溶存酸素を除去することができる。
そのとき、陰極は白金を担持させたカーボン等の触媒作
用の強い材料で電極を製作すると、電極面で発生した水
素と溶存酸素が反応して水となり、電解時の水素過電圧
が低下して効率的な電解が可能である。さらに、電解電
圧の上限を規制すれば、溶存酸素がなくなったときは、
電極面での水素過電圧が上昇するので、電解電流が制限
され補給水中に過剰な水素が混入することを防止でき
る。水の電解により反応槽の陽極から酸素が発生し、陽
極側の酸素を含む水は、水回収装置のスプレーとして使
用され、酸素は排気される。
に分離された反応槽により回収水を電気分解する。水の
電解により発生する水素と酸素の発生量は、電解電流に
比例するので、電解電圧コントローラにより電流を調整
すれば、必要な水素量を得ることができる。一方、水中
の溶存酸素濃度は、温度とガス中の酸素濃度で飽和量が
決まっているので、脱酸素すべき水量を測定すれば、溶
存酸素量に相当する水素量が算出でき、反応槽に必要な
電解電流が求まる。水の電解により反応槽の陰極から水
素が発生し、この水素が回収水中の溶存酸素と触媒によ
り反応が促進され、溶存酸素を除去することができる。
そのとき、陰極は白金を担持させたカーボン等の触媒作
用の強い材料で電極を製作すると、電極面で発生した水
素と溶存酸素が反応して水となり、電解時の水素過電圧
が低下して効率的な電解が可能である。さらに、電解電
圧の上限を規制すれば、溶存酸素がなくなったときは、
電極面での水素過電圧が上昇するので、電解電流が制限
され補給水中に過剰な水素が混入することを防止でき
る。水の電解により反応槽の陽極から酸素が発生し、陽
極側の酸素を含む水は、水回収装置のスプレーとして使
用され、酸素は排気される。
【０００７】
【実施例】図１はこの発明の脱酸素装置の実施例を示す
系統図である。リン酸型燃料電池は、積層電池に一方側
から燃料としての水素ガスを供給し、他方側から酸化剤
としての空気を供給して電気化学的反応に基づく電気エ
ネルギーを取り出すので、排気ガス中に水が含まれてい
る。燃料電池で発生したスチームは、燃料電池発電装置
の水蒸気改質装置に供給されるので、その分だけ冷却水
系統に水を補給する必要がある。そのため燃料電池の排
気ガスを水回収装置２へ導いて回収水とし、この回収水
を補給水として利用する。水回収装置２の下部へ燃料電
池排気ガス１１が導入される。水回収装置２の内部には
充填物が詰められてあり、上からのスプレーと燃料電池
排気ガス１１とが接触して排気ガス中の水分が凝縮し回
収水１２となる。回収水１２はポンプ３で熱交換器４へ
送られ、ここで冷却水１３により冷却された水は反応槽
５へ送り込まれる。そのさい、陽極側から送られた水に
含まれる酸素は、排気ガス１４として除去される。この
発明においては、燃料電池排気ガス１１を冷却するた
め、回収水１２をポンプ３で循環させる系統に脱酸素装
置１を設置する。
系統図である。リン酸型燃料電池は、積層電池に一方側
から燃料としての水素ガスを供給し、他方側から酸化剤
としての空気を供給して電気化学的反応に基づく電気エ
ネルギーを取り出すので、排気ガス中に水が含まれてい
る。燃料電池で発生したスチームは、燃料電池発電装置
の水蒸気改質装置に供給されるので、その分だけ冷却水
系統に水を補給する必要がある。そのため燃料電池の排
気ガスを水回収装置２へ導いて回収水とし、この回収水
を補給水として利用する。水回収装置２の下部へ燃料電
池排気ガス１１が導入される。水回収装置２の内部には
充填物が詰められてあり、上からのスプレーと燃料電池
排気ガス１１とが接触して排気ガス中の水分が凝縮し回
収水１２となる。回収水１２はポンプ３で熱交換器４へ
送られ、ここで冷却水１３により冷却された水は反応槽
５へ送り込まれる。そのさい、陽極側から送られた水に
含まれる酸素は、排気ガス１４として除去される。この
発明においては、燃料電池排気ガス１１を冷却するた
め、回収水１２をポンプ３で循環させる系統に脱酸素装
置１を設置する。
【０００８】図２は図１の脱酸素装置の詳細図である。
この発明による脱酸素装置は、陰極９ａを備えた陰極側
と陽極９ｂを備えた陽極側とに隔膜１０で分離され、回
収水１２を電気分解する反応槽５と、陰極側から送り出
される脱酸素補給水１７の流量を測定する流量計７と、
回収水１２の温度を測定する温度計８と、流量計７から
発信される信号と温度計から発信される信号とを入力さ
せ、陰極９ａ，陽極９ｂに加える電流，電圧を調整する
電解電圧コントローラ６とから構成される。反応槽５は
水素と酸素の混合を避けるためにアスベスト製の隔膜１
０が置かれている。陽極側はニッケルメッキした鉄網で
あり、陰極側はカーボンに白金を担持した触媒を粒状活
性炭素表面に塗布し充填している。電解電圧コントロー
ラ６には、流量計７と、温度計８が接続され、溶存酸素
量演算工程で流量と温度から飽和溶存酸素量を計算し
（ステップＳ１）、電解電圧演算工程で電解電流を演算
し（ステップＳ２）、反応槽に必要な電解電流，電圧を
定電流電圧発生器から供給する（ステップＳ３）。その
さい、この演算された電流値に対し電圧リミッターによ
り電圧上限を設定する（ステップＳ４）。反応槽５には
陰極側出口１５と陽極側出口１６と２つあり、陰極９ａ
では流量に応じた電解電流により水を電解して、水素ガ
スを発生させ、発生した水素ガスは溶存酸素と反応して
脱酸素補給水１７となり、さらにイオン交換樹脂で処理
され補給水として発電装置に供給される。陽極側を通過
した回収水は、電解によって発生した酸素を含んでいる
が、水回収装置２内で燃料電池排気ガス１１と接触する
間に脱気され、排気ガスの酸素濃度と回収水の温度から
決まる飽和溶存酸素濃度の回収水１２となり、ポンプ３
で循環使用される。
この発明による脱酸素装置は、陰極９ａを備えた陰極側
と陽極９ｂを備えた陽極側とに隔膜１０で分離され、回
収水１２を電気分解する反応槽５と、陰極側から送り出
される脱酸素補給水１７の流量を測定する流量計７と、
回収水１２の温度を測定する温度計８と、流量計７から
発信される信号と温度計から発信される信号とを入力さ
せ、陰極９ａ，陽極９ｂに加える電流，電圧を調整する
電解電圧コントローラ６とから構成される。反応槽５は
水素と酸素の混合を避けるためにアスベスト製の隔膜１
０が置かれている。陽極側はニッケルメッキした鉄網で
あり、陰極側はカーボンに白金を担持した触媒を粒状活
性炭素表面に塗布し充填している。電解電圧コントロー
ラ６には、流量計７と、温度計８が接続され、溶存酸素
量演算工程で流量と温度から飽和溶存酸素量を計算し
（ステップＳ１）、電解電圧演算工程で電解電流を演算
し（ステップＳ２）、反応槽に必要な電解電流，電圧を
定電流電圧発生器から供給する（ステップＳ３）。その
さい、この演算された電流値に対し電圧リミッターによ
り電圧上限を設定する（ステップＳ４）。反応槽５には
陰極側出口１５と陽極側出口１６と２つあり、陰極９ａ
では流量に応じた電解電流により水を電解して、水素ガ
スを発生させ、発生した水素ガスは溶存酸素と反応して
脱酸素補給水１７となり、さらにイオン交換樹脂で処理
され補給水として発電装置に供給される。陽極側を通過
した回収水は、電解によって発生した酸素を含んでいる
が、水回収装置２内で燃料電池排気ガス１１と接触する
間に脱気され、排気ガスの酸素濃度と回収水の温度から
決まる飽和溶存酸素濃度の回収水１２となり、ポンプ３
で循環使用される。
【０００９】
【発明の効果】この発明によれば、回収水を電解させて
水素ガスを発生させ、この水素ガスを回収水中の溶存酸
素と反応させ、脱酸素させてから補給水として使用する
ので、燃料電池冷却水系統の酸素濃度は低くなり、冷却
水系統機器の腐食割れ等の溶存酸素に起因する故障が少
なくなる。また、酸素の除去に薬剤を使用せず、電解電
流で酸素除去量を調整できるので、装置が簡素化され、
信頼性を向上させる。
水素ガスを発生させ、この水素ガスを回収水中の溶存酸
素と反応させ、脱酸素させてから補給水として使用する
ので、燃料電池冷却水系統の酸素濃度は低くなり、冷却
水系統機器の腐食割れ等の溶存酸素に起因する故障が少
なくなる。また、酸素の除去に薬剤を使用せず、電解電
流で酸素除去量を調整できるので、装置が簡素化され、
信頼性を向上させる。
【図１】この発明の実施例による補給水の脱酸素装置の
系統図である。
系統図である。
【図２】図１の脱酸素装置の詳細図である。
１ 脱酸素装置 ２ 水回収装置 ３ ポンプ ５ 反応槽 ６ 電解電圧コントローラ ７ 流量計 ８ 温度計 ９ａ 陰極 ９ｂ 陽極 １０ 隔膜 １１ 燃料電池排気ガス １２ 回収水 １７ 脱酸素補給水
Claims (1)
- 【請求項１】複数個の単電池を積層した電池積層体に、
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電し、その排気
ガスから水を回収して回収水とする水回収装置を備えた
燃料電池において、隔膜で陰極側と陽極側とに分離され
前記回収水を電気分解する反応槽と、前記陰極側から送
り出される脱酸素補給水の流量を測定する流量計と、前
記回収水の温度を測定する温度計と、前記流量計から発
信される信号と前記温度計から発信される信号とを入力
させ、両方の電極に加える電流，電圧を調整する電解電
圧コントローラとからなり、前記水回収装置からポンプ
を介して前記回収水を前記反応槽へ導き、前記反応槽で
前記回収水を電気分解させて陰極側に水素ガスを発生さ
せ、この水素ガスを前記回収水の溶存酸素と反応させ、
前記回収水の酸素を除去することを特徴とする燃料電池
発電装置補給水の脱酸素装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174887A JPH0714596A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 燃料電池発電装置補給水の脱酸素装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174887A JPH0714596A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 燃料電池発電装置補給水の脱酸素装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0714596A true JPH0714596A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15986410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5174887A Pending JPH0714596A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 燃料電池発電装置補給水の脱酸素装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0714596A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009140632A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池システム |
| WO2011041805A1 (de) | 2009-10-07 | 2011-04-14 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg | Brennkraftmaschinenzündvorrichtung |
| WO2022177395A1 (ko) * | 2021-02-22 | 2022-08-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP5174887A patent/JPH0714596A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009140632A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池システム |
| WO2011041805A1 (de) | 2009-10-07 | 2011-04-14 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg | Brennkraftmaschinenzündvorrichtung |
| US8365689B2 (en) | 2009-10-07 | 2013-02-05 | Ge Jenbacher Gmbh & Co. Ohg | Internal combustion engine ignition device |
| WO2022177395A1 (ko) * | 2021-02-22 | 2022-08-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 |
| KR20220120492A (ko) * | 2021-02-22 | 2022-08-30 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 |
| US12609375B2 (en) | 2021-02-22 | 2026-04-21 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery pack and vehicle comprising same |
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