JPH10172593A - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システムInfo
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- JPH10172593A JPH10172593A JP8336088A JP33608896A JPH10172593A JP H10172593 A JPH10172593 A JP H10172593A JP 8336088 A JP8336088 A JP 8336088A JP 33608896 A JP33608896 A JP 33608896A JP H10172593 A JPH10172593 A JP H10172593A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- 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
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
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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
- 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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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】供給されるガス流量に応じた微細な加湿量制御
を、簡単な構成で高精度かつ有効に遂行することを可能
にする。 【解決手段】燃料電池１２と加湿部１４とガス供給管１
６、１８とを備える。ガス供給管１６には、このガス供
給管１６内を流れる水素の流量を検出するフローメータ
５２と、前記水素に純水を供給して加湿する高圧噴射ノ
ズル５４とが配設される。フローメータ５２と高圧噴射
ノズル５４とは、このフローメータ５２からの信号に基
づいて前記高圧噴射ノズル５４の純水噴射量を設定する
ための制御手段５６に接続される。
を、簡単な構成で高精度かつ有効に遂行することを可能
にする。 【解決手段】燃料電池１２と加湿部１４とガス供給管１
６、１８とを備える。ガス供給管１６には、このガス供
給管１６内を流れる水素の流量を検出するフローメータ
５２と、前記水素に純水を供給して加湿する高圧噴射ノ
ズル５４とが配設される。フローメータ５２と高圧噴射
ノズル５４とは、このフローメータ５２からの信号に基
づいて前記高圧噴射ノズル５４の純水噴射量を設定する
ための制御手段５６に接続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に対し加
湿されたガスを供給する燃料電池システムに関する。
湿されたガスを供給する燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、固体高分子電解質膜を挟んでア
ノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池構
造体を、セパレータによって挟持して複数積層すること
により構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実
用化されつつある。
ノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池構
造体を、セパレータによって挟持して複数積層すること
により構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実
用化されつつある。
【０００３】この種の燃料電池は、一般的に水素ガス
（燃料ガス）をアノード側電極に供給するとともに、酸
化剤ガス（空気または酸素ガス）をカソード側電極に供
給することにより、前記水素ガスがイオン化して固体高
分子電解質膜内を流れ、これにより外部に電気エネルギ
が得られるように構成されている。
（燃料ガス）をアノード側電極に供給するとともに、酸
化剤ガス（空気または酸素ガス）をカソード側電極に供
給することにより、前記水素ガスがイオン化して固体高
分子電解質膜内を流れ、これにより外部に電気エネルギ
が得られるように構成されている。
【０００４】この場合、上記燃料電池では、有効な発電
機能を発揮させるために、固体高分子電解質膜を適度な
湿潤状態に維持することが必要とされている。このた
め、燃料ガスや酸化剤ガスを予め水により加湿する加湿
装置を用意し、この加湿装置を燃料電池に連結して構成
することにより、前記加湿された燃料ガスや酸化剤ガス
を発電部である燃料電池構造体に供給するものが知られ
ている。
機能を発揮させるために、固体高分子電解質膜を適度な
湿潤状態に維持することが必要とされている。このた
め、燃料ガスや酸化剤ガスを予め水により加湿する加湿
装置を用意し、この加湿装置を燃料電池に連結して構成
することにより、前記加湿された燃料ガスや酸化剤ガス
を発電部である燃料電池構造体に供給するものが知られ
ている。
【０００５】この種の加湿装置として、例えば、特開平
７−２６３０１０号公報に開示されているように、燃料
電池に接続された水素供給管に、超音波発生器とインジ
ェクタとヒータとからなる加湿装置が設けられた燃料電
池システムが知られている。この燃料電池システムで
は、燃料電池の負荷に応じてインジェクタから噴射され
る純水の量が制御され、この噴射された純水が超音波発
生器によって霧化を促進されるとともに、ヒータを介し
て前記燃料電池の反応温度まで加熱されるように構成さ
れている。
７−２６３０１０号公報に開示されているように、燃料
電池に接続された水素供給管に、超音波発生器とインジ
ェクタとヒータとからなる加湿装置が設けられた燃料電
池システムが知られている。この燃料電池システムで
は、燃料電池の負荷に応じてインジェクタから噴射され
る純水の量が制御され、この噴射された純水が超音波発
生器によって霧化を促進されるとともに、ヒータを介し
て前記燃料電池の反応温度まで加熱されるように構成さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、機械的または電気的に作動するインジェ
クタから噴射される純水のみによりガスを加湿してい
る。このため、微細な加湿量制御が困難となり、特にイ
ンジェクタが作動しないとき、ガスの加湿量が少なくな
ってしまい、あるいは、前記ガスを加湿することができ
なくなるという問題が指摘されている。しかも、常時、
インジェクタの制御を行うために、消費電力が増大する
という問題がある。
従来技術では、機械的または電気的に作動するインジェ
クタから噴射される純水のみによりガスを加湿してい
る。このため、微細な加湿量制御が困難となり、特にイ
ンジェクタが作動しないとき、ガスの加湿量が少なくな
ってしまい、あるいは、前記ガスを加湿することができ
なくなるという問題が指摘されている。しかも、常時、
インジェクタの制御を行うために、消費電力が増大する
という問題がある。
【０００７】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、供給されるガス流量に応じた微細な加湿量制御
を、簡単な構成で高精度かつ有効に遂行することが可能
な燃料電池システムを提供することを目的とする。
あり、供給されるガス流量に応じた微細な加湿量制御
を、簡単な構成で高精度かつ有効に遂行することが可能
な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明に係る燃料電池システムでは、燃料および
／または酸化剤としてのガスが、加湿手段を介して一定
量の純水により常時加湿されて燃料電池に供給されると
ともに、供給通路を流れる前記ガスの流量の変化に基づ
いて、高圧噴射手段の作用下に該ガスに純水を供給して
ガスの加湿が行われる。
めに、本発明に係る燃料電池システムでは、燃料および
／または酸化剤としてのガスが、加湿手段を介して一定
量の純水により常時加湿されて燃料電池に供給されると
ともに、供給通路を流れる前記ガスの流量の変化に基づ
いて、高圧噴射手段の作用下に該ガスに純水を供給して
ガスの加湿が行われる。
【０００９】具体的には、燃料電池に供給されるガス流
量が比較的少ない場合には、加湿手段のみが作動する一
方、前記ガス流量が比較的多い場合には、前記加湿手段
に付加して高圧噴射手段が作動する。これにより、ガス
流量に応じた微細な加湿量制御が容易に遂行可能にな
る。さらに、加湿手段と高圧噴射手段とを併用すること
により、高精度な加湿量制御が確実に遂行される。
量が比較的少ない場合には、加湿手段のみが作動する一
方、前記ガス流量が比較的多い場合には、前記加湿手段
に付加して高圧噴射手段が作動する。これにより、ガス
流量に応じた微細な加湿量制御が容易に遂行可能にな
る。さらに、加湿手段と高圧噴射手段とを併用すること
により、高精度な加湿量制御が確実に遂行される。
【００１０】また、加湿手段が、水透過膜を備えた膜型
加湿手段を構成している。このため、加湿手段の構成が
有効に簡素化されるとともに、高圧噴射手段を併用する
ことにより前記加湿手段自体を小型化することができ
る。
加湿手段を構成している。このため、加湿手段の構成が
有効に簡素化されるとともに、高圧噴射手段を併用する
ことにより前記加湿手段自体を小型化することができ
る。
【００１１】さらにまた、加湿手段による加湿量が、少
なくともアイドル時に要求される流量のガスに対応した
加湿量以上に設定される。従って、例えば、アクセルが
踏まれて走行動作が開始されることにより燃料電池に所
定以上の負荷が発生した際にのみ、高圧噴射手段が作動
を開始する。これにより、燃料電池の負荷に応じた高精
度な加湿量制御が遂行されるとともに、省電力化が図ら
れる。
なくともアイドル時に要求される流量のガスに対応した
加湿量以上に設定される。従って、例えば、アクセルが
踏まれて走行動作が開始されることにより燃料電池に所
定以上の負荷が発生した際にのみ、高圧噴射手段が作動
を開始する。これにより、燃料電池の負荷に応じた高精
度な加湿量制御が遂行されるとともに、省電力化が図ら
れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る燃料電池システム１０の概略構成説明図である。
燃料電池システム１０は、燃料電池１２と、この燃料電
池１２に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスを一定量
の純水で常時加湿するための加湿部（加湿手段）１４
と、この加湿部１４にそれぞれ水素（燃料ガス）および
空気（酸化剤ガス）を供給するためのガス供給管（供給
通路）１６、１８とを備える。
に係る燃料電池システム１０の概略構成説明図である。
燃料電池システム１０は、燃料電池１２と、この燃料電
池１２に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスを一定量
の純水で常時加湿するための加湿部（加湿手段）１４
と、この加湿部１４にそれぞれ水素（燃料ガス）および
空気（酸化剤ガス）を供給するためのガス供給管（供給
通路）１６、１８とを備える。
【００１３】燃料電池１２は、固体高分子電解質膜２０
を挟んでアノード側電極２２とカソード側電極２４を対
設した発電部（単位セル）２６を備え、この発電部２６
が図示しないセパレータを介して複数積層されている。
この燃料電池１２には、燃料ガス導入口２８、酸化剤ガ
ス導入口３０、燃料ガス導出口３２および酸化剤ガス
（反応生成水を含む）導出口３４が形成されている。燃
料電池１２の負荷を検出するための手段としては、電流
値によって検出する手段を使用してもよく、あるいは前
記燃料電池１２に供給される水素または空気の供給量を
検出する手段（後述するフローメータ５２）を用いても
よい。
を挟んでアノード側電極２２とカソード側電極２４を対
設した発電部（単位セル）２６を備え、この発電部２６
が図示しないセパレータを介して複数積層されている。
この燃料電池１２には、燃料ガス導入口２８、酸化剤ガ
ス導入口３０、燃料ガス導出口３２および酸化剤ガス
（反応生成水を含む）導出口３４が形成されている。燃
料電池１２の負荷を検出するための手段としては、電流
値によって検出する手段を使用してもよく、あるいは前
記燃料電池１２に供給される水素または空気の供給量を
検出する手段（後述するフローメータ５２）を用いても
よい。
【００１４】加湿部１４は、図示しないセパレータを介
して所定間隔ずつ離間する複数の水透過膜３６ａ〜３６
ｎを備え、前記水透過膜３６ａ〜３６ｎは、例えば、イ
オン交換膜で構成されている。水透過膜３６ａの両面側
には、燃料ガス通路３８ａと加湿用水路４０ａとが形成
されるとともに、水透過膜３６ｂの両面側には、水路４
０ｂと酸化剤ガス通路４２ａとが形成される。水透過膜
３６ｃの両面側には、燃料ガス通路３８ｂと加湿用水路
４０ｃとが形成され、水透過膜３６ｄの両面側には、水
路４０ｄと酸化剤ガス通路４２ｂとが形成される。以
下、水透過膜３６ｎまで同様に構成されている。
して所定間隔ずつ離間する複数の水透過膜３６ａ〜３６
ｎを備え、前記水透過膜３６ａ〜３６ｎは、例えば、イ
オン交換膜で構成されている。水透過膜３６ａの両面側
には、燃料ガス通路３８ａと加湿用水路４０ａとが形成
されるとともに、水透過膜３６ｂの両面側には、水路４
０ｂと酸化剤ガス通路４２ａとが形成される。水透過膜
３６ｃの両面側には、燃料ガス通路３８ｂと加湿用水路
４０ｃとが形成され、水透過膜３６ｄの両面側には、水
路４０ｄと酸化剤ガス通路４２ｂとが形成される。以
下、水透過膜３６ｎまで同様に構成されている。
【００１５】加湿部１４には、加湿された水素を燃料電
池１２の燃料ガス導入口２８に供給するための燃料ガス
導出口４４と、加湿後の空気を前記燃料電池１２の酸化
剤ガス導入口３０に送り出すための酸化剤ガス導出口４
６と、水路４０ａ〜４０ｄに加湿水を供給するための加
湿水導入口４８と、前記加湿水を外部に導出するための
加湿水導出口５０とが設けられる。加湿水導入口４８お
よび加湿水導出口５０は、図示しない水タンクに連通し
ており、加湿水を循環供給するように構成されている。
この水タンクには、燃料電池１２から排出される反応生
成水が供給される。
池１２の燃料ガス導入口２８に供給するための燃料ガス
導出口４４と、加湿後の空気を前記燃料電池１２の酸化
剤ガス導入口３０に送り出すための酸化剤ガス導出口４
６と、水路４０ａ〜４０ｄに加湿水を供給するための加
湿水導入口４８と、前記加湿水を外部に導出するための
加湿水導出口５０とが設けられる。加湿水導入口４８お
よび加湿水導出口５０は、図示しない水タンクに連通し
ており、加湿水を循環供給するように構成されている。
この水タンクには、燃料電池１２から排出される反応生
成水が供給される。
【００１６】加湿部１４によるガス加湿量は、燃料電池
システム１０が、例えば、電気自動車等の移動体に使用
される際、少なくともアイドル時に要求される流量のガ
スに対応した加湿量以上に設定される。
システム１０が、例えば、電気自動車等の移動体に使用
される際、少なくともアイドル時に要求される流量のガ
スに対応した加湿量以上に設定される。
【００１７】ガス供給管１６には、このガス供給管１６
内を流れる水素の流量を検出するフローメータ（ガス流
量検出手段）５２と、前記水素に必要に応じて純水を供
給して加湿する高圧噴射ノズル（高圧噴射手段）５４と
が配設される。この高圧噴射ノズル５４に供給される純
水は、加湿部１４に供給される加湿水用の水タンクから
送られる。高圧噴射ノズル５４は、通常、自動車用エン
ジンの燃料噴射に広く使用されているインジェクタで構
成されており、その詳細な説明は省略する。
内を流れる水素の流量を検出するフローメータ（ガス流
量検出手段）５２と、前記水素に必要に応じて純水を供
給して加湿する高圧噴射ノズル（高圧噴射手段）５４と
が配設される。この高圧噴射ノズル５４に供給される純
水は、加湿部１４に供給される加湿水用の水タンクから
送られる。高圧噴射ノズル５４は、通常、自動車用エン
ジンの燃料噴射に広く使用されているインジェクタで構
成されており、その詳細な説明は省略する。
【００１８】フローメータ５２と高圧噴射ノズル５４と
は、このフローメータ５２からの信号に基づいて前記高
圧噴射ノズル５４の純水噴射量を設定するための制御手
段５６に接続される。
は、このフローメータ５２からの信号に基づいて前記高
圧噴射ノズル５４の純水噴射量を設定するための制御手
段５６に接続される。
【００１９】空気を供給するためのガス供給管１８は、
上記水素を供給するためのガス供給管１６と同様に構成
されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し
てその詳細な説明は省略する。なお、空気に代えて酸素
を用いてもよく、また、水素側のガス供給管１６にのみ
高圧噴射ノズル５４を設けることも可能である。
上記水素を供給するためのガス供給管１６と同様に構成
されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し
てその詳細な説明は省略する。なお、空気に代えて酸素
を用いてもよく、また、水素側のガス供給管１６にのみ
高圧噴射ノズル５４を設けることも可能である。
【００２０】このように構成される第１の実施形態に係
る燃料電池システム１０の動作について、以下に説明す
る。
る燃料電池システム１０の動作について、以下に説明す
る。
【００２１】先ず、図１に示すように、ガス供給管１６
に燃料ガスとして水素が供給されると、この水素は、フ
ローメータ５２を通って高圧噴射ノズル５４に至る。図
２Ａに示すように、燃料電池１２の負荷が予め設定され
た加湿切替ラインＣよりも小さい場合には、高圧噴射ノ
ズル５４が作動されず、水素がそのまま加湿部１４に供
給される。一方、ガス供給管１８では、酸化剤ガスとし
て空気が供給され、この空気が上記水素と同様に加湿部
１４に供給される。
に燃料ガスとして水素が供給されると、この水素は、フ
ローメータ５２を通って高圧噴射ノズル５４に至る。図
２Ａに示すように、燃料電池１２の負荷が予め設定され
た加湿切替ラインＣよりも小さい場合には、高圧噴射ノ
ズル５４が作動されず、水素がそのまま加湿部１４に供
給される。一方、ガス供給管１８では、酸化剤ガスとし
て空気が供給され、この空気が上記水素と同様に加湿部
１４に供給される。
【００２２】ここで、燃料電池１２の負荷が小さい場合
とは、フローメータ５２により検出される水素の流量が
設定量よりも少ない場合に対応しており、このフローメ
ータ５２による検出信号が制御手段５６に送られる。こ
の制御手段５６は、フローメータ５２からの検出信号に
基づいて、高圧噴射ノズル５４の純水噴射量を設定す
る。
とは、フローメータ５２により検出される水素の流量が
設定量よりも少ない場合に対応しており、このフローメ
ータ５２による検出信号が制御手段５６に送られる。こ
の制御手段５６は、フローメータ５２からの検出信号に
基づいて、高圧噴射ノズル５４の純水噴射量を設定す
る。
【００２３】加湿部１４では、水透過膜３６ａ〜３６ｎ
の一方の面側に形成された燃料ガス通路３８ａ、３８ｂ
と酸化剤ガス通路４２ａ、 ４２ｂとにそれぞれ水素と空
気が供給されるとともに、前記水透過膜３６ａ〜３６ｎ
の他方の面側に形成された水路４０ａ〜４０ｄに加湿水
が供給される。これにより、水透過膜３６ａ〜３６ｎの
一方の面に沿って移動する水素および酸素は、前記水透
過膜３６ａ〜３６ｎの他方の面に沿って移動する加湿水
が該水透過膜３６ａ〜３６ｎを透過することによって、
加湿される。
の一方の面側に形成された燃料ガス通路３８ａ、３８ｂ
と酸化剤ガス通路４２ａ、 ４２ｂとにそれぞれ水素と空
気が供給されるとともに、前記水透過膜３６ａ〜３６ｎ
の他方の面側に形成された水路４０ａ〜４０ｄに加湿水
が供給される。これにより、水透過膜３６ａ〜３６ｎの
一方の面に沿って移動する水素および酸素は、前記水透
過膜３６ａ〜３６ｎの他方の面に沿って移動する加湿水
が該水透過膜３６ａ〜３６ｎを透過することによって、
加湿される。
【００２４】加湿された水素および酸素は、燃料ガス導
出口４４および酸化剤ガス導出口４６から燃料電池１２
の燃料ガス導入口２８および酸化剤ガス導入口３０を介
して発電部２６に供給される。
出口４４および酸化剤ガス導出口４６から燃料電池１２
の燃料ガス導入口２８および酸化剤ガス導入口３０を介
して発電部２６に供給される。
【００２５】ところで、図２Ａに示すように、燃料電池
１２の負荷が加湿切替ラインＣを越えると、フローメー
タ５２により検出される水素の流量が設定量よりも多く
なるため、制御手段５６を介して高圧噴射ノズル５４が
駆動される。従って、図示しない水タンクから送られた
純水は、高圧噴射ノズル５４により微粒化されてガス供
給管１６内の水素に噴射され、この水素が加湿されて加
湿部１４に送られる。一方、ガス供給管１８に供給され
る空気は、同様に加湿された状態で加湿部１４に送られ
る。
１２の負荷が加湿切替ラインＣを越えると、フローメー
タ５２により検出される水素の流量が設定量よりも多く
なるため、制御手段５６を介して高圧噴射ノズル５４が
駆動される。従って、図示しない水タンクから送られた
純水は、高圧噴射ノズル５４により微粒化されてガス供
給管１６内の水素に噴射され、この水素が加湿されて加
湿部１４に送られる。一方、ガス供給管１８に供給され
る空気は、同様に加湿された状態で加湿部１４に送られ
る。
【００２６】加湿部１４に送られた水素および空気は、
この加湿部１４に一定量だけ供給される加湿水によって
さらに加湿された後、燃料電池１２を構成する発電部２
６に供給される。これにより、燃料電池１２の負荷に応
じた純水の噴射が行われ（図２Ｂ参照）、所望の加湿状
態に維持された水素および空気が燃料電池１２の発電部
２６に供給されて高品質な発電性能を発揮することがで
きる。
この加湿部１４に一定量だけ供給される加湿水によって
さらに加湿された後、燃料電池１２を構成する発電部２
６に供給される。これにより、燃料電池１２の負荷に応
じた純水の噴射が行われ（図２Ｂ参照）、所望の加湿状
態に維持された水素および空気が燃料電池１２の発電部
２６に供給されて高品質な発電性能を発揮することがで
きる。
【００２７】このように、第１の実施形態では、ガス供
給管１６を流れる水素の供給量が少ない場合（燃料電池
１２の負荷が小さい場合）、この水素は、加湿部１４の
みにより加湿されて燃料電池１２の発電部２６に供給さ
れる。一方、ガス供給管１６を流れる水素の供給量が多
い場合（燃料電池１２の負荷が大きい場合）、制御手段
５６を介して高圧噴射ノズル５４が作動し、加湿部１４
による加湿にこの高圧噴射ノズル５４による加湿が付加
されて、水素が十分に加湿される。
給管１６を流れる水素の供給量が少ない場合（燃料電池
１２の負荷が小さい場合）、この水素は、加湿部１４の
みにより加湿されて燃料電池１２の発電部２６に供給さ
れる。一方、ガス供給管１６を流れる水素の供給量が多
い場合（燃料電池１２の負荷が大きい場合）、制御手段
５６を介して高圧噴射ノズル５４が作動し、加湿部１４
による加湿にこの高圧噴射ノズル５４による加湿が付加
されて、水素が十分に加湿される。
【００２８】これにより、加湿部１４と高圧噴射ノズル
５４とを併用してガス流量に応じた微細な加湿量制御が
容易に遂行可能になるとともに、前記加湿部１４と前記
高圧噴射ノズル５４とが個別に動作自在であるため、高
精度な加湿量制御が確実に遂行されるという効果が得ら
れる。ここで、高圧噴射ノズル５４を併用することによ
り、加湿部１４を、従来の構造に比べて一挙に小型化す
ることが可能になる。
５４とを併用してガス流量に応じた微細な加湿量制御が
容易に遂行可能になるとともに、前記加湿部１４と前記
高圧噴射ノズル５４とが個別に動作自在であるため、高
精度な加湿量制御が確実に遂行されるという効果が得ら
れる。ここで、高圧噴射ノズル５４を併用することによ
り、加湿部１４を、従来の構造に比べて一挙に小型化す
ることが可能になる。
【００２９】しかも、加湿部１４によるガス加湿量が、
少なくともアイドル時に要求される流量のガスに対応し
た加湿量以上に設定される。従って、アイドル時には、
加湿部１４のみを用いればよく、高圧噴射ノズル５４の
作動を停止することができる。これによって、燃料電池
システム１０全体の省電力化が容易に遂行可能になると
いう利点がある。
少なくともアイドル時に要求される流量のガスに対応し
た加湿量以上に設定される。従って、アイドル時には、
加湿部１４のみを用いればよく、高圧噴射ノズル５４の
作動を停止することができる。これによって、燃料電池
システム１０全体の省電力化が容易に遂行可能になると
いう利点がある。
【００３０】また、加湿部１４および高圧噴射ノズル５
４に使用される加湿水（純水）は、同一の水タンクに貯
留されるとともに、燃料電池１２から排出される反応生
成水をこの水タンクに供給している。このため、水タン
クを有効に小型化することができ、燃料電池システム１
０全体のコンパクト化が図られる。
４に使用される加湿水（純水）は、同一の水タンクに貯
留されるとともに、燃料電池１２から排出される反応生
成水をこの水タンクに供給している。このため、水タン
クを有効に小型化することができ、燃料電池システム１
０全体のコンパクト化が図られる。
【００３１】なお、第１の実施形態では、高圧噴射ノズ
ル５４の後段に加湿部１４が設けられているが、これと
は逆に、前記高圧噴射ノズル５４を燃料電池１２と前記
加湿部１４との間に配設してもよい。
ル５４の後段に加湿部１４が設けられているが、これと
は逆に、前記高圧噴射ノズル５４を燃料電池１２と前記
加湿部１４との間に配設してもよい。
【００３２】図３は、本発明の第２の実施形態に係る燃
料電池システム７０の概略構成説明図である。なお、第
１の実施形態に係る燃料電池システム１０と同一の構成
要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省
略する。
料電池システム７０の概略構成説明図である。なお、第
１の実施形態に係る燃料電池システム１０と同一の構成
要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省
略する。
【００３３】燃料電池システム７０では、高圧噴射ノズ
ル５４と加湿部１４との間にベンチュリノズル７２が配
設される。これにより、高圧噴射ノズル５４から噴射さ
れた純水の拡散性および霧化性が向上し、水素や空気を
一層有効に加湿することが可能になる。
ル５４と加湿部１４との間にベンチュリノズル７２が配
設される。これにより、高圧噴射ノズル５４から噴射さ
れた純水の拡散性および霧化性が向上し、水素や空気を
一層有効に加湿することが可能になる。
【００３４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る燃
料電池システム８０の概略構成説明図である。なお、第
１の実施形態に係る燃料電池システム１０と同一の構成
要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省
略する。
料電池システム８０の概略構成説明図である。なお、第
１の実施形態に係る燃料電池システム１０と同一の構成
要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省
略する。
【００３５】燃料電池システム８０では、高圧噴射ノズ
ル５４と加湿部１４との間に加温部８２が配設される。
従って、高圧噴射ノズル５４から噴射された純水の拡散
性および霧化性が向上する等、第２の実施形態と同様の
効果が得られる。
ル５４と加湿部１４との間に加温部８２が配設される。
従って、高圧噴射ノズル５４から噴射された純水の拡散
性および霧化性が向上する等、第２の実施形態と同様の
効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る燃料電池シ
ステムでは、燃料および／または酸化剤としてのガス
が、加湿手段を介して一定量の純水により常時加湿され
て燃料電池に供給されるとともに、前記ガス流量の変化
に基づいて高圧噴射手段の作用下に該ガスの加湿が行わ
れるため、ガス流量に応じた微細な加湿量制御が容易に
遂行可能になる。さらに、加湿手段と高圧噴射手段とを
併用することにより、高精度な加湿量制御が確実に遂行
される他、前記加湿手段の小型化が可能になり、燃料電
池システム全体のコンパクト化が図られる。
ステムでは、燃料および／または酸化剤としてのガス
が、加湿手段を介して一定量の純水により常時加湿され
て燃料電池に供給されるとともに、前記ガス流量の変化
に基づいて高圧噴射手段の作用下に該ガスの加湿が行わ
れるため、ガス流量に応じた微細な加湿量制御が容易に
遂行可能になる。さらに、加湿手段と高圧噴射手段とを
併用することにより、高精度な加湿量制御が確実に遂行
される他、前記加湿手段の小型化が可能になり、燃料電
池システム全体のコンパクト化が図られる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システ
ムの概略構成説明図である。
ムの概略構成説明図である。
【図２】図２Ａは、燃料電池の負荷が変動する際の説明
図であり、図２Ｂは、前記負荷変動に関連した純水噴射
量の説明図である。
図であり、図２Ｂは、前記負荷変動に関連した純水噴射
量の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システ
ムの概略構成説明図である。
ムの概略構成説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システ
ムの概略構成説明図である。
ムの概略構成説明図である。
１０、７０、８０…燃料電池システム １２…燃料電池 １４、８２…加湿部 １６、１８…ガ
ス供給管 ２６…発電部 ３６ａ〜３６ｎ
…水透過膜 ５２…フローメータ ５４…高圧噴射
ノズル ５６…制御手段 ７２…ベンチュ
リノズル
ス供給管 ２６…発電部 ３６ａ〜３６ｎ
…水透過膜 ５２…フローメータ ５４…高圧噴射
ノズル ５６…制御手段 ７２…ベンチュ
リノズル
Claims (3)
- 【請求項１】燃料電池と、 前記燃料電池に燃料および／または酸化剤としてのガス
を供給するための供給通路に設けられたガス流量検出手
段と、 前記供給通路を流れる前記ガスに必要に応じて純水を供
給して加湿する高圧噴射手段と、 前記ガス流量検出手段からの信号に基づいて前記高圧噴
射手段の純水噴射量を設定する手段と、 前記高圧噴射手段の前段または後段に設けられ、前記供
給通路を介して供給される前記ガスに一定量の純水によ
り常時加湿を行う加湿手段と、 を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項２】請求項１記載のシステムにおいて、前記加
湿手段は、水透過膜と、 前記水透過膜の一方の面側に形成されるガス供給通路
と、 前記水透過膜の他方の面側に形成される加湿用水路と、 を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項３】請求項１または２記載のシステムにおい
て、前記加湿手段による加湿量は、少なくともアイドル
時に要求される流量のガスに対応した加湿量以上に設定
されることを特徴とする燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8336088A JPH10172593A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8336088A JPH10172593A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172593A true JPH10172593A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18295582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8336088A Pending JPH10172593A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10172593A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6238814B1 (en) | 1997-12-22 | 2001-05-29 | Kabushikikaisha Equos Research | Fuel cell system |
| WO2001048849A1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Daikin Industries, Ltd. | Humidifying device for fuel cell |
| US6294277B1 (en) | 1997-12-22 | 2001-09-25 | Kabushikikaisha Equos Research | Fuel cell system |
| WO2001059863A3 (de) * | 2000-02-14 | 2002-05-02 | Siemens Ag | Brennstoffzellenblock mit einem an betriebsgaszuleitung angeschlossenen kondenswasserabscheider |
| US6468681B1 (en) | 1998-06-26 | 2002-10-22 | Kabushikikaisha Equos Research | Fuel cell system |
| US6537692B1 (en) | 1999-11-17 | 2003-03-25 | Kabushikikaisha Equos Research | Fuel cell apparatus |
| US6562501B1 (en) | 1999-11-30 | 2003-05-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control system for fuel cell |
| KR20030055606A (ko) * | 2001-12-27 | 2003-07-04 | 현대자동차주식회사 | 고분자 전해질 연료전지 스택용 가습장치 |
| JP2004518265A (ja) * | 2001-01-31 | 2004-06-17 | マルティン フィースマン | 内蔵された給湿装置を有する燃料電池及び燃料電池プロセスガスを給湿する方法 |
| KR100737017B1 (ko) | 2005-11-15 | 2007-07-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지스택 가습장치 |
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| JP2014044872A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の運転方法 |
| JP2020532050A (ja) * | 2017-08-17 | 2020-11-05 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 燃料電池のメンブレンの水分状態調節方法 |
-
1996
- 1996-12-16 JP JP8336088A patent/JPH10172593A/ja active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041001 |
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