JPH0917439A - 固体高分子形燃料電池 - Google Patents
固体高分子形燃料電池Info
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- JPH0917439A JPH0917439A JP7160335A JP16033595A JPH0917439A JP H0917439 A JPH0917439 A JP H0917439A JP 7160335 A JP7160335 A JP 7160335A JP 16033595 A JP16033595 A JP 16033595A JP H0917439 A JPH0917439 A JP H0917439A
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- fuel cell
- fuel
- polymer electrolyte
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- gas
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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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】運転停止時あるいは緊急時に燃料極の残存ガス
を置換する置換用材料のための所要スペースを低減し、
スペース効率の高いものとする。 【構成】燃料電池本体１の燃料極の排出配管に、弁１４
を介して置換水タンク８と置換水供給ポンプ１０を接続
し、さらに置換水タンク８に、排出ガスの水分を凝縮さ
せる凝縮器４の凝縮タンク５の貯槽を凝縮水戻しポンプ
９を介して接続する。運転停止時あるいは緊急時には、
弁１４を開け、置換水供給ポンプ１０を作動させて置換
水タンク８より燃料極へ置換水を供給して残存ガスを置
換する。運転再開時には、使用した置換水を燃料ガスで
凝縮タンク５へと送り、凝縮水戻しポンプ９により置換
水タンク８へ回収して、次回の置換に用いる。
を置換する置換用材料のための所要スペースを低減し、
スペース効率の高いものとする。 【構成】燃料電池本体１の燃料極の排出配管に、弁１４
を介して置換水タンク８と置換水供給ポンプ１０を接続
し、さらに置換水タンク８に、排出ガスの水分を凝縮さ
せる凝縮器４の凝縮タンク５の貯槽を凝縮水戻しポンプ
９を介して接続する。運転停止時あるいは緊急時には、
弁１４を開け、置換水供給ポンプ１０を作動させて置換
水タンク８より燃料極へ置換水を供給して残存ガスを置
換する。運転再開時には、使用した置換水を燃料ガスで
凝縮タンク５へと送り、凝縮水戻しポンプ９により置換
水タンク８へ回収して、次回の置換に用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子形燃料電
池に関するもので、とくに運転停止時あるいは緊急時に
燃料極の燃料ガスの置換を行う構造に関する。
池に関するもので、とくに運転停止時あるいは緊急時に
燃料極の燃料ガスの置換を行う構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子形燃料電池は、電解質のイオ
ン交換膜の両面に燃料極と酸化剤極を配した単位セルを
積層して燃料電池本体を構成し、燃料極に水素や一酸化
炭素等の燃料ガスを、また酸化剤極に空気等の酸化剤ガ
スを供給して電気化学反応により発電するものである。
ン交換膜の両面に燃料極と酸化剤極を配した単位セルを
積層して燃料電池本体を構成し、燃料極に水素や一酸化
炭素等の燃料ガスを、また酸化剤極に空気等の酸化剤ガ
スを供給して電気化学反応により発電するものである。
【０００３】図７は、従来の固体高分子形燃料電池の反
応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図である。模式
的に示した燃料電池本体１の燃料極には、電解質の高分
子膜の湿潤度を確保するために燃料ガス加湿器２を通し
て加湿された燃料ガスが、開状態にある弁１１を通して
供給され、一方の酸化剤極には、同様に酸化剤ガス加湿
器３を通して加湿された酸化剤ガスが供給される。燃料
極にて電気化学反応を生じて発電に寄与して排出される
排出燃料ガスは、開状態にある弁１２を通して凝縮器４
へと送られ、水分が凝縮除去された乾燥排ガスとして外
部に取り出される。凝縮器４において凝縮した水は凝縮
水タンク５に貯水され、適宜、外部に取り出して利用さ
れる。また、燃料電池本体１は、冷却水ポンプ７を用い
て循環される冷却水タンク６の水により冷却され一定温
度に保持されている。
応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図である。模式
的に示した燃料電池本体１の燃料極には、電解質の高分
子膜の湿潤度を確保するために燃料ガス加湿器２を通し
て加湿された燃料ガスが、開状態にある弁１１を通して
供給され、一方の酸化剤極には、同様に酸化剤ガス加湿
器３を通して加湿された酸化剤ガスが供給される。燃料
極にて電気化学反応を生じて発電に寄与して排出される
排出燃料ガスは、開状態にある弁１２を通して凝縮器４
へと送られ、水分が凝縮除去された乾燥排ガスとして外
部に取り出される。凝縮器４において凝縮した水は凝縮
水タンク５に貯水され、適宜、外部に取り出して利用さ
れる。また、燃料電池本体１は、冷却水ポンプ７を用い
て循環される冷却水タンク６の水により冷却され一定温
度に保持されている。
【０００４】この固体高分子形燃料電池の運転停止時、
あるいは運転中に燃料電池本体１あや燃料ガス供給系統
に異常が生じた緊急時には、弁１１、１２を閉じ、運転
時には閉状態に保持されている弁２１、２２を開いて、
窒素ガスを燃料極へと供給し、燃料ガス系統に残存する
燃料ガスを置換して安全を確保する措置がとられる。燃
料ガスは供給される窒素ガスと混合、拡散しながら置換
される。再び発電運転を開始する際には、燃料ガス系統
の置換窒素ガスを排気して燃料ガスが供給される。
あるいは運転中に燃料電池本体１あや燃料ガス供給系統
に異常が生じた緊急時には、弁１１、１２を閉じ、運転
時には閉状態に保持されている弁２１、２２を開いて、
窒素ガスを燃料極へと供給し、燃料ガス系統に残存する
燃料ガスを置換して安全を確保する措置がとられる。燃
料ガスは供給される窒素ガスと混合、拡散しながら置換
される。再び発電運転を開始する際には、燃料ガス系統
の置換窒素ガスを排気して燃料ガスが供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
固体高分子形燃料電池では、運転停止時、あるいは緊急
時には、燃料ガス系統の窒素ガスによる置換が行われて
いるが、気体を用いる方法であるので、混合、拡散しな
がら置換されることとなるので、置換に必要な窒素ガス
量は置換する系の容積の数倍に達する。また、置換した
窒素ガスを回収するためには大型のコンプレッサーが必
要で、そのためには多額の設備費を要し経済的でないの
で、回収しないで大気中へ排出しているのが通例であ
る。しかしながら、緊急の事態は何時起きるとも分から
ず、また何度起きるとも分からないので、運転に際して
は、常に数回分の置換用窒素ガスを保持しておく必要が
ある。この保持量はかなり大量となるので、そのための
広いスペースを確保しなければならないという問題点が
ある。
固体高分子形燃料電池では、運転停止時、あるいは緊急
時には、燃料ガス系統の窒素ガスによる置換が行われて
いるが、気体を用いる方法であるので、混合、拡散しな
がら置換されることとなるので、置換に必要な窒素ガス
量は置換する系の容積の数倍に達する。また、置換した
窒素ガスを回収するためには大型のコンプレッサーが必
要で、そのためには多額の設備費を要し経済的でないの
で、回収しないで大気中へ排出しているのが通例であ
る。しかしながら、緊急の事態は何時起きるとも分から
ず、また何度起きるとも分からないので、運転に際して
は、常に数回分の置換用窒素ガスを保持しておく必要が
ある。この保持量はかなり大量となるので、そのための
広いスペースを確保しなければならないという問題点が
ある。
【０００６】この発明は、上記の問題点を考慮してなさ
れたもので、運転停止時あるいは緊急時に燃料極の残存
ガスを置換する置換用材料のための所要スペースが低減
されたスペース効率の高い固体高分子形燃料電池を提供
することを目的とする。
れたもので、運転停止時あるいは緊急時に燃料極の残存
ガスを置換する置換用材料のための所要スペースが低減
されたスペース効率の高い固体高分子形燃料電池を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、 (1) イオン交換膜からなる電解質を燃料極と酸化剤極と
で挟持した単位セルを積層して燃料電池本体を構成し、
燃料極に燃料ガスを、また酸化剤極に酸化剤ガスを供給
して電気化学反応により発電する固体高分子形燃料電池
において、燃料ガスの燃料極への供給配管と燃料極から
の排出配管のいずれか一方に、燃料極へ送る置換用の水
を貯える置換用貯水槽を、運転停止時あるいは緊急時に
開く弁を介して、接続することとして、燃料極の燃料ガ
スを水で置換する。
めに、本発明においては、 (1) イオン交換膜からなる電解質を燃料極と酸化剤極と
で挟持した単位セルを積層して燃料電池本体を構成し、
燃料極に燃料ガスを、また酸化剤極に酸化剤ガスを供給
して電気化学反応により発電する固体高分子形燃料電池
において、燃料ガスの燃料極への供給配管と燃料極から
の排出配管のいずれか一方に、燃料極へ送る置換用の水
を貯える置換用貯水槽を、運転停止時あるいは緊急時に
開く弁を介して、接続することとして、燃料極の燃料ガ
スを水で置換する。
【０００８】(2) さらに、上記(1) の固体高分子形燃料
電池で、燃料ガスの燃料極への供給配管が、加湿水中に
開口をもつ入口配管より供給し気層部分に開口をもつ出
口配管より取り出すことにより燃料ガスを加湿する加湿
器の出口配管に連結されてなるものにおいて、加湿器を
上記の置換用貯水槽とすることとして、燃料極の燃料ガ
スを加湿水で置換する。
電池で、燃料ガスの燃料極への供給配管が、加湿水中に
開口をもつ入口配管より供給し気層部分に開口をもつ出
口配管より取り出すことにより燃料ガスを加湿する加湿
器の出口配管に連結されてなるものにおいて、加湿器を
上記の置換用貯水槽とすることとして、燃料極の燃料ガ
スを加湿水で置換する。
【０００９】(3) さらにまた、上記(2) の固体高分子形
燃料電池において、運転停止時あるいは緊急時に弁操作
により前記加湿器の出口配管より燃料ガスを供給し、前
記加湿器の入口配管に燃料極への供給配管を連結する配
管を備えることとして、燃料極の燃料ガスを加湿水で置
換する。 (4) さらに、上記(1) 、(2) 、(3) の固体高分子形燃料
電池で、燃料ガスの燃料極からの排出配管が排出される
燃料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮器に連結されて
なるものにおいて、凝縮器で得られた凝縮水を貯水する
凝縮水タンクと前記置換用貯水槽が凝縮水戻しポンプを
介して連結することとする。
燃料電池において、運転停止時あるいは緊急時に弁操作
により前記加湿器の出口配管より燃料ガスを供給し、前
記加湿器の入口配管に燃料極への供給配管を連結する配
管を備えることとして、燃料極の燃料ガスを加湿水で置
換する。 (4) さらに、上記(1) 、(2) 、(3) の固体高分子形燃料
電池で、燃料ガスの燃料極からの排出配管が排出される
燃料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮器に連結されて
なるものにおいて、凝縮器で得られた凝縮水を貯水する
凝縮水タンクと前記置換用貯水槽が凝縮水戻しポンプを
介して連結することとする。
【００１０】(5) また、上記(1) の固体高分子形燃料電
池で、燃料ガスの燃料極からの排出配管が排出される燃
料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮器に連結されてな
るものにおいて、凝縮器で得られた凝縮水を貯水する凝
縮水タンクを前記置換用貯水槽とすることとして、燃料
極の燃料ガスを凝縮水で置換する。 (6) また、上記(1) の固体高分子形燃料電池で、燃料電
池本体を冷却する冷却水を貯える冷却水タンクと冷却水
を循環させる冷却水ポンプを備えてなるものにおいて、
冷却水タンクを前記置換用貯水槽とすることとして、燃
料極の燃料ガスを冷却水で置換する。
池で、燃料ガスの燃料極からの排出配管が排出される燃
料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮器に連結されてな
るものにおいて、凝縮器で得られた凝縮水を貯水する凝
縮水タンクを前記置換用貯水槽とすることとして、燃料
極の燃料ガスを凝縮水で置換する。 (6) また、上記(1) の固体高分子形燃料電池で、燃料電
池本体を冷却する冷却水を貯える冷却水タンクと冷却水
を循環させる冷却水ポンプを備えてなるものにおいて、
冷却水タンクを前記置換用貯水槽とすることとして、燃
料極の燃料ガスを冷却水で置換する。
【００１１】
【作用】上記のように、燃料極の燃料ガスの置換に水を
用いることとすれば、水は液体であり、燃料ガスと拡
散、混合することがないので、置換する燃料ガス系統の
容積とほぼ等しい量の水を供給すれば残存する燃料ガス
を置換することができる。とくに、燃料極内で燃料ガス
が上部より下部へと通流する構成のものにあっては、燃
料極の燃料ガスの出口側より入口側へと水を供給すれ
ば、燃料ガスが下部より上部へと残存することなく置換
されるので効果的に置換される。また、置換に用いた水
の回収は容易であり、１回分の置換用水を貯水するだけ
で常時対応することが可能となり置換用材料のための所
要スペースが大幅に低減される。
用いることとすれば、水は液体であり、燃料ガスと拡
散、混合することがないので、置換する燃料ガス系統の
容積とほぼ等しい量の水を供給すれば残存する燃料ガス
を置換することができる。とくに、燃料極内で燃料ガス
が上部より下部へと通流する構成のものにあっては、燃
料極の燃料ガスの出口側より入口側へと水を供給すれ
ば、燃料ガスが下部より上部へと残存することなく置換
されるので効果的に置換される。また、置換に用いた水
の回収は容易であり、１回分の置換用水を貯水するだけ
で常時対応することが可能となり置換用材料のための所
要スペースが大幅に低減される。
【００１２】さらに、置換用の水として、凝縮水、加湿
水あるいは冷却水を用いることとすれば、置換用のため
の所要スペースを新たに設ける必要がなくなる。なお、
置換用に水を用いると、水溶液を電解質とする燃料電池
では電極が水もしくは電解質で没するので特性劣化をも
たらすこととなるが、固体高分子形燃料電池では、高分
子膜の湿潤度を保つために加湿する必要があるため、置
換用に水を用いても燃料電池本体を損傷する恐れはな
い。
水あるいは冷却水を用いることとすれば、置換用のため
の所要スペースを新たに設ける必要がなくなる。なお、
置換用に水を用いると、水溶液を電解質とする燃料電池
では電極が水もしくは電解質で没するので特性劣化をも
たらすこととなるが、固体高分子形燃料電池では、高分
子膜の湿潤度を保つために加湿する必要があるため、置
換用に水を用いても燃料電池本体を損傷する恐れはな
い。
【００１３】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の固体高分子形燃料電池の第１の
実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図で
ある。図において、図７に示した従来例と同一の機能を
有する構成部品には同一の符号を付して、重複する説明
は省略する。
する。図１は、本発明の固体高分子形燃料電池の第１の
実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図で
ある。図において、図７に示した従来例と同一の機能を
有する構成部品には同一の符号を付して、重複する説明
は省略する。
【００１４】本実施例の特徴は、従来例で用いられてい
た弁２１、２２を介して連結された窒素ガス供給排出系
に代わり、燃料電池本体１の燃料極の排出配管に、弁１
４を介して、置換水供給ポンプ１０および置換用貯水槽
となる置換水タンク８が接続され、さらに置換水タンク
８に凝縮水戻しポンプ９を介して凝縮水タンク５が連結
されていることにある。
た弁２１、２２を介して連結された窒素ガス供給排出系
に代わり、燃料電池本体１の燃料極の排出配管に、弁１
４を介して、置換水供給ポンプ１０および置換用貯水槽
となる置換水タンク８が接続され、さらに置換水タンク
８に凝縮水戻しポンプ９を介して凝縮水タンク５が連結
されていることにある。
【００１５】本実施例の固体高分子形燃料電池では、運
転停止時あるいは緊急時には、弁１１、１２を閉じ、通
常閉状態にある弁１３、１４を開け、置換水供給ポンプ
１０を作動させて置換水タンク８に貯水された置換水を
燃料極へ供給する。残留燃料ガスは、置換水により圧力
を受け、弁１３より排出され置換される。運転を再開す
る際には、置換水供給ポンプ１０を停止し、弁１３、１
４を閉じ、弁１１、１２を開けて、燃料ガスを燃料極へ
供給する。燃料ガスの供給とともに燃料極の排出配管か
ら排出された置換水は凝縮器４を通り凝縮タンク５に回
収される。凝縮タンク５に回収された置換水は、凝縮水
戻しポンプ９の作動により再び置換水タンク８へと戻さ
れ、次回の使用に供される。このように、本実施例の構
成では置換水が回収して何度も使用でき、保持すべき置
換水の量が１回分でよいので、窒素ガスを用いた従来に
比べ置換用のスペースが大幅に低減される。
転停止時あるいは緊急時には、弁１１、１２を閉じ、通
常閉状態にある弁１３、１４を開け、置換水供給ポンプ
１０を作動させて置換水タンク８に貯水された置換水を
燃料極へ供給する。残留燃料ガスは、置換水により圧力
を受け、弁１３より排出され置換される。運転を再開す
る際には、置換水供給ポンプ１０を停止し、弁１３、１
４を閉じ、弁１１、１２を開けて、燃料ガスを燃料極へ
供給する。燃料ガスの供給とともに燃料極の排出配管か
ら排出された置換水は凝縮器４を通り凝縮タンク５に回
収される。凝縮タンク５に回収された置換水は、凝縮水
戻しポンプ９の作動により再び置換水タンク８へと戻さ
れ、次回の使用に供される。このように、本実施例の構
成では置換水が回収して何度も使用でき、保持すべき置
換水の量が１回分でよいので、窒素ガスを用いた従来に
比べ置換用のスペースが大幅に低減される。
【００１６】なお、燃料極へ供給された加湿燃料ガス
は、燃料極での反応による生成水を含んだ気体と液体の
混合物となるので、図２に模式的に示したように、ガス
入口を上部に、ガス出口を下部に設けて、上部から下部
へと通流するよう流路が形成されるのが通例である。し
たがって、置換水で残留ガスを置換する場合には、下部
から置換水を供給するのが効果的であり、図１の実施例
においても、これを考慮して燃料極の排出配管側から置
換水を供給するよう構成されている。
は、燃料極での反応による生成水を含んだ気体と液体の
混合物となるので、図２に模式的に示したように、ガス
入口を上部に、ガス出口を下部に設けて、上部から下部
へと通流するよう流路が形成されるのが通例である。し
たがって、置換水で残留ガスを置換する場合には、下部
から置換水を供給するのが効果的であり、図１の実施例
においても、これを考慮して燃料極の排出配管側から置
換水を供給するよう構成されている。
【００１７】図３は、本発明の固体高分子形燃料電池の
第２の実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系
統図である。本実施例の特徴は、第１の実施例の置換水
タンク８に代わって燃料ガス加湿器２を置換用貯水槽と
し、加湿水を置換水として用いている点にある。本実施
例では加湿水を置換水供給ポンプ１０の作動により燃料
極に送り残留ガスを置換する。置換に用いられた加湿水
は凝縮タンク５に回収され、凝縮水戻しポンプ９の作動
により再び燃料ガス加湿器２へと回収される。本構成で
は、第１の実施例のような専用の置換水タンク８を設け
る必要がないので、スペースの低減に効果的である。
第２の実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系
統図である。本実施例の特徴は、第１の実施例の置換水
タンク８に代わって燃料ガス加湿器２を置換用貯水槽と
し、加湿水を置換水として用いている点にある。本実施
例では加湿水を置換水供給ポンプ１０の作動により燃料
極に送り残留ガスを置換する。置換に用いられた加湿水
は凝縮タンク５に回収され、凝縮水戻しポンプ９の作動
により再び燃料ガス加湿器２へと回収される。本構成で
は、第１の実施例のような専用の置換水タンク８を設け
る必要がないので、スペースの低減に効果的である。
【００１８】図４は、本発明の固体高分子形燃料電池の
第３の実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系
統図である。本実施例は、第２の実施例と同様に燃料ガ
ス加湿器２の加湿水を置換用に用いたもので、燃料ガス
加湿器２に通流する燃料ガスの経路を弁の操作により変
更することにより、運転停止時あるいは緊急時に加湿水
を燃料極に供給するよう構成したことが特徴である。本
構成では、通常運転時には、弁１１、１５を開状態に、
また弁１３、１６を閉状態に保持して、燃料ガスを弁１
１を通して燃料ガス加湿器２の加湿水中に供給して加湿
させ、弁１５を通して燃料極へと供給する。運転停止時
あるいは緊急時には、弁１１、１５を閉じ、弁１３、１
６を開いて、燃料ガスを弁１６を通して燃料ガス加湿器
２の気層部へと供給する。燃料ガス加湿器２の加湿水
は、供給された燃料ガスの圧力により弁１３を通して燃
料極へと圧送され、残留ガスを置換することとなる。本
構成では、第１の実施例のような専用の置換水タンク
８、さらには置換水供給ポンプ１０を設ける必要がない
ので、所要スペースがより効果的に低減される。
第３の実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系
統図である。本実施例は、第２の実施例と同様に燃料ガ
ス加湿器２の加湿水を置換用に用いたもので、燃料ガス
加湿器２に通流する燃料ガスの経路を弁の操作により変
更することにより、運転停止時あるいは緊急時に加湿水
を燃料極に供給するよう構成したことが特徴である。本
構成では、通常運転時には、弁１１、１５を開状態に、
また弁１３、１６を閉状態に保持して、燃料ガスを弁１
１を通して燃料ガス加湿器２の加湿水中に供給して加湿
させ、弁１５を通して燃料極へと供給する。運転停止時
あるいは緊急時には、弁１１、１５を閉じ、弁１３、１
６を開いて、燃料ガスを弁１６を通して燃料ガス加湿器
２の気層部へと供給する。燃料ガス加湿器２の加湿水
は、供給された燃料ガスの圧力により弁１３を通して燃
料極へと圧送され、残留ガスを置換することとなる。本
構成では、第１の実施例のような専用の置換水タンク
８、さらには置換水供給ポンプ１０を設ける必要がない
ので、所要スペースがより効果的に低減される。
【００１９】図５は、本発明の固体高分子形燃料電池の
第４の実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系
統図である。本実施例の特徴は、凝縮水タンク５を置換
用貯水槽として用い、凝縮水タンク５の貯槽を置換水供
給ポンプ１０と弁１７を介して燃料極の燃料ガスの供給
配管に接続して構成されていることにある。本構成で
は、運転停止時あるいは緊急時には、弁１１を閉じ、弁
１７を開き、置換水供給ポンプ１０を作動させて、凝縮
水を直接燃料極へと供給し、残留ガスを置換する。本構
成においては、第１の実施例のような専用の置換水タン
ク８や凝縮水戻しポンプ９を必要としないので、所要ス
ペースがより効果的に低減される。
第４の実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系
統図である。本実施例の特徴は、凝縮水タンク５を置換
用貯水槽として用い、凝縮水タンク５の貯槽を置換水供
給ポンプ１０と弁１７を介して燃料極の燃料ガスの供給
配管に接続して構成されていることにある。本構成で
は、運転停止時あるいは緊急時には、弁１１を閉じ、弁
１７を開き、置換水供給ポンプ１０を作動させて、凝縮
水を直接燃料極へと供給し、残留ガスを置換する。本構
成においては、第１の実施例のような専用の置換水タン
ク８や凝縮水戻しポンプ９を必要としないので、所要ス
ペースがより効果的に低減される。
【００２０】図６は、本発明の固体高分子形燃料電池の
第５の実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系
統図である。本実施例の特徴は、燃料電池本体１を冷却
して一定温度に保持するための冷却水を貯えた冷却水タ
ンク６を置換用貯水槽として用い、冷却水タンク６と冷
却水ポンプ７とを含む冷却水系の配管が、弁１８を介し
て、燃料極への燃料ガスの供給配管に連結されている点
にある。本構成では、運転停止時あるいは緊急時には、
弁１１を閉じ、弁１８を開いて、燃料極へ冷却水の一部
を供給し、残留ガスを置換する。本構成においては、第
１の実施例のような専用の置換水タンク８や凝縮水戻し
ポンプ９、さらには置換水供給ポンプ１０を必要としな
いので、所要スペースがより効果的に低減される。
第５の実施例の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系
統図である。本実施例の特徴は、燃料電池本体１を冷却
して一定温度に保持するための冷却水を貯えた冷却水タ
ンク６を置換用貯水槽として用い、冷却水タンク６と冷
却水ポンプ７とを含む冷却水系の配管が、弁１８を介し
て、燃料極への燃料ガスの供給配管に連結されている点
にある。本構成では、運転停止時あるいは緊急時には、
弁１１を閉じ、弁１８を開いて、燃料極へ冷却水の一部
を供給し、残留ガスを置換する。本構成においては、第
１の実施例のような専用の置換水タンク８や凝縮水戻し
ポンプ９、さらには置換水供給ポンプ１０を必要としな
いので、所要スペースがより効果的に低減される。
【００２１】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、 (1) 固体高分子形燃料電池において、燃料ガスの燃料極
への供給配管と燃料極からの排出配管のいずれか一方
に、燃料極へ送る置換用の水を貯える置換用貯水槽を運
転停止時あるいは緊急時に開く弁を介して接続すること
として、燃料極の燃料ガスを水で置換することとしたの
で、燃料ガス系統の容積とほぼ等しい量の水を供給すれ
ば残存する燃料ガスが置換でき、従来の窒素ガスによる
置換に比べ置換用材料のための所要スペースが大幅に低
減されることとなったので、スペース効率の高い固体高
分子形燃料電池が得られることとなった。
への供給配管と燃料極からの排出配管のいずれか一方
に、燃料極へ送る置換用の水を貯える置換用貯水槽を運
転停止時あるいは緊急時に開く弁を介して接続すること
として、燃料極の燃料ガスを水で置換することとしたの
で、燃料ガス系統の容積とほぼ等しい量の水を供給すれ
ば残存する燃料ガスが置換でき、従来の窒素ガスによる
置換に比べ置換用材料のための所要スペースが大幅に低
減されることとなったので、スペース効率の高い固体高
分子形燃料電池が得られることとなった。
【００２２】(2) さらに、燃料ガスの燃料極への供給配
管が、加湿水中に開口をもつ入口配管より供給し気層部
分に開口をもつ出口配管より取り出すことにより燃料ガ
スを加湿する加湿器の出口配管に連結される固体高分子
形燃料電池において、加湿器を上記の置換用貯水槽とし
て用い、燃料極の燃料ガスを加湿水で置換することとす
れば、置換用貯水槽を別途設置する必要がないので、置
換用材料のための所要スペースがさらに低減されるの
で、スペース効率の高い固体高分子形燃料電池として好
適である。
管が、加湿水中に開口をもつ入口配管より供給し気層部
分に開口をもつ出口配管より取り出すことにより燃料ガ
スを加湿する加湿器の出口配管に連結される固体高分子
形燃料電池において、加湿器を上記の置換用貯水槽とし
て用い、燃料極の燃料ガスを加湿水で置換することとす
れば、置換用貯水槽を別途設置する必要がないので、置
換用材料のための所要スペースがさらに低減されるの
で、スペース効率の高い固体高分子形燃料電池として好
適である。
【００２３】(3) さらにまた、上記(2) の固体高分子形
燃料電池において、運転停止時あるいは緊急時に弁操作
により加湿器の出口配管より燃料ガスを供給し、加湿器
の入口配管に燃料極への供給配管を連結する配管を備え
ることとして、燃料極の燃料ガスを加湿水で置換するこ
ととすれば、運転停止時あるいは緊急時には加湿水が供
給される燃料ガスで圧送されるので、置換水供給用のポ
ンプを別途設ける必要がなくなるので、スペース効率の
高い固体高分子形燃料電池としてより好適である。
燃料電池において、運転停止時あるいは緊急時に弁操作
により加湿器の出口配管より燃料ガスを供給し、加湿器
の入口配管に燃料極への供給配管を連結する配管を備え
ることとして、燃料極の燃料ガスを加湿水で置換するこ
ととすれば、運転停止時あるいは緊急時には加湿水が供
給される燃料ガスで圧送されるので、置換水供給用のポ
ンプを別途設ける必要がなくなるので、スペース効率の
高い固体高分子形燃料電池としてより好適である。
【００２４】(4) さらに、上記(1) 、(2) 、(3) の固体
高分子形燃料電池で、燃料ガスの燃料極からの排出配管
が排出される燃料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮器
に連結されてなるものにおいて、凝縮器で得られた凝縮
水を貯水する凝縮水タンクと置換用貯水槽が凝縮水戻し
ポンプを介して連結することとすれば、使用した置換水
を回収した再利用できるので、置換用貯水槽は１回分の
置換水を貯水する容量を持てば良く、スペース効率の高
い固体高分子形燃料電池としてさらに好適となる。
高分子形燃料電池で、燃料ガスの燃料極からの排出配管
が排出される燃料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮器
に連結されてなるものにおいて、凝縮器で得られた凝縮
水を貯水する凝縮水タンクと置換用貯水槽が凝縮水戻し
ポンプを介して連結することとすれば、使用した置換水
を回収した再利用できるので、置換用貯水槽は１回分の
置換水を貯水する容量を持てば良く、スペース効率の高
い固体高分子形燃料電池としてさらに好適となる。
【００２５】(5) また、燃料ガスの燃料極からの排出配
管が排出される燃料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮
器に連結される固体高分子形燃料電池において、凝縮器
で得られた凝縮水を貯水する凝縮水タンクを置換用貯水
槽として用い、燃料極の燃料ガスを凝縮水で置換するこ
ととすれば、置換用貯水槽、置換水供給用のポンプ、さ
らに凝縮水戻しポンプも不要となり、スペース効率の極
めて高い固体高分子形燃料電池が得られる。
管が排出される燃料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮
器に連結される固体高分子形燃料電池において、凝縮器
で得られた凝縮水を貯水する凝縮水タンクを置換用貯水
槽として用い、燃料極の燃料ガスを凝縮水で置換するこ
ととすれば、置換用貯水槽、置換水供給用のポンプ、さ
らに凝縮水戻しポンプも不要となり、スペース効率の極
めて高い固体高分子形燃料電池が得られる。
【００２６】(6) また、燃料電池本体を冷却する冷却水
を貯える冷却水タンクと冷却水を循環させる冷却水ポン
プを備える固体高分子形燃料電池において、冷却水タン
クを置換用貯水槽として用い、燃料極の燃料ガスを冷却
水で置換することとすれば、置換用貯水槽を別途設置す
る必要がないので、スペース効率の高い固体高分子形燃
料電池として好適である。
を貯える冷却水タンクと冷却水を循環させる冷却水ポン
プを備える固体高分子形燃料電池において、冷却水タン
クを置換用貯水槽として用い、燃料極の燃料ガスを冷却
水で置換することとすれば、置換用貯水槽を別途設置す
る必要がないので、スペース効率の高い固体高分子形燃
料電池として好適である。
【図１】本発明の固体高分子形燃料電池の第１の実施例
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
【図２】固体高分子形燃料電池の単位セルの一般的な反
応ガス流路構成を示す模式図
応ガス流路構成を示す模式図
【図３】本発明の固体高分子形燃料電池の第２の実施例
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
【図４】本発明の固体高分子形燃料電池の第３の実施例
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
【図５】本発明の固体高分子形燃料電池の第４の実施例
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
【図６】本発明の固体高分子形燃料電池の第５の実施例
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
の反応ガス系統の要部の基本構成を示す系統図
【図７】従来の固体高分子形燃料電池の反応ガス系統の
要部の基本構成を示す系統図
要部の基本構成を示す系統図
１ 燃料電池本体 ２ 燃料ガス加湿器 ３ 酸化剤ガス加湿器 ４ 凝縮器 ５ 凝縮水タンク ６ 冷却水タンク ７ 冷却水ポンプ ８ 置換水タンク ９ 凝縮水戻しポンプ １０ 置換水供給ポンプ １１，１２ 弁 １３，１４ 弁 １５，１６ 弁 １７，１８ 弁
Claims (6)
- 【請求項１】イオン交換膜からなる電解質を燃料極と酸
化剤極とで挟持した単位セルを積層して燃料電池本体を
構成し、燃料極に燃料ガスを、また酸化剤極に酸化剤ガ
スを供給して電気化学反応により発電する固体高分子形
燃料電池において、燃料ガスの燃料極への供給配管と燃
料極からの排出配管のいずれか一方に、燃料極へ送る置
換用の水を貯える置換用貯水槽が、運転停止時あるいは
緊急時に開く弁を介して、接続されていることを特徴と
する固体高分子形燃料電池。 - 【請求項２】請求項１に記載の固体高分子形燃料電池に
おいて、燃料ガスの燃料極への供給配管が、加湿水中に
開口をもつ入口配管より供給し気層部分に開口をもつ出
口配管より取り出すことにより燃料ガスを加湿する加湿
器の出口配管に連結されてなり、かつ、加湿器を前記置
換用貯水槽とすることを特徴とする固体高分子形燃料電
池。 - 【請求項３】請求項２に記載の固体高分子形燃料電池に
おいて、運転停止時あるいは緊急時に弁操作により前記
加湿器の出口配管より燃料ガスを供給し、前記加湿器の
入口配管に燃料極への供給配管を連結する配管を備えて
なることを特徴とする固体高分子形燃料電池。 - 【請求項４】請求項１、２または３に記載の固体高分子
形燃料電池において、燃料ガスの燃料極からの排出配管
が排出される燃料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮器
に連結されてなり、かつ、凝縮器で得られた凝縮水を貯
水する凝縮水タンクと前記置換用貯水槽が凝縮水戻しポ
ンプを介して連結されていることを特徴とする固体高分
子形燃料電池。 - 【請求項５】請求項１に記載の固体高分子形燃料電池に
おいて、燃料ガスの燃料極からの排出配管が排出される
燃料ガスに含まれる水分を凝縮する凝縮器に連結されて
なり、かつ、凝縮器で得られた凝縮水を貯水する凝縮水
タンクを前記置換用貯水槽とすることを特徴とする固体
高分子形燃料電池。 - 【請求項６】請求項１に記載の固体高分子形燃料電池に
おいて、燃料電池本体を冷却する冷却水を貯える冷却水
タンクと冷却水を循環させる冷却水ポンプを備えてな
り、かつ、冷却水タンクを前記置換用貯水槽とすること
を特徴とする固体高分子形燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7160335A JPH0917439A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 固体高分子形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7160335A JPH0917439A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 固体高分子形燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917439A true JPH0917439A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15712757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7160335A Pending JPH0917439A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 固体高分子形燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0917439A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005123004A (ja) * | 2003-10-16 | 2005-05-12 | Nisshin Steel Co Ltd | 固体高分子型燃料電池システム |
| JP2005521221A (ja) * | 2002-03-20 | 2005-07-14 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | Ｐｅｍ型燃料電池のための性能回復方法 |
| JP2006059734A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池システム及びその起動・停止方法 |
| JP2009094013A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
| JP2009205824A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム及びその制御方法 |
| JP2010033979A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-12 | Hitachi Maxell Ltd | 燃料電池発電システム |
| WO2012140742A1 (ja) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | 燃料電池システムおよびその停止方法 |
-
1995
- 1995-06-27 JP JP7160335A patent/JPH0917439A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005521221A (ja) * | 2002-03-20 | 2005-07-14 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | Ｐｅｍ型燃料電池のための性能回復方法 |
| JP2005123004A (ja) * | 2003-10-16 | 2005-05-12 | Nisshin Steel Co Ltd | 固体高分子型燃料電池システム |
| JP2006059734A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池システム及びその起動・停止方法 |
| JP2009094013A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
| JP2009205824A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム及びその制御方法 |
| JP2010033979A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-12 | Hitachi Maxell Ltd | 燃料電池発電システム |
| WO2012140742A1 (ja) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | 燃料電池システムおよびその停止方法 |
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