JPS5830076A - 燃料電池用炭酸ガス除去器 - Google Patents

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】 本発明は燃料電池用炭酸ガス除去器に係り、特に酸化剤
ガスとして空気を供給するようにした燃料電池において
空気中に含まれる炭酸ガスを効果的に除去できるように
し走燃料電池用炭酸ガス除去器に関する。

一般にアルカリ水溶液を電解質とする燃料電池において
、燃料電池に供給する反応ガス中に炭酸ガスが含まれて
いると電解液が炭酸塩に変化し燃料電池の性能が低下す
る。例えば電、解液が水酸化カリウム（ＫＯＨ）である
場合には、炭酸カリウム（Ｋ２　ｃｏ３）に変化し、こ
れが電極のガス側面に析出しガスの拡散を阻害する。こ
のために空気中よυ炭酸ガスを除去する必要があシ、通
常は炭酸ガス吸収器を使って吸収除去され、吸収器の吸
収剤としてはカセイアルカリ液モノエタノールアミン、
ソーダライム等が知られている。このうち、カ性ブルカ
ＩＪｉが多用されこの吸収剤は加温すると吸収効率が向
上することが知られている。しかしながら、力性アルカ
リ液を加温する手段が問題であって、従来より知られて
いる電熱ヒータやガス、油等の燃料を使用することは運
転コストの増大を招来し好ましい解決手段ではなかった
。

そこで、本発明の目的は、空気中の炭酸ガスを吸収する
吸収剤を安価な費用で加温できるようにした燃料電池用
炭酸ガス吸収器を提供することにある。

しかして、本発明によれば、上記目的は、酸化剤ガスと
しての空気を空気供給管を通じて燃料電池内に供給し、
上記空気供給管路上に空気中の炭酸ガス除去装置を設け
、吸収液を供給空気に向って散布するようにしたものに
おいて、貯溜された吸収液中に熱交換器を組み込み、こ
の熱交換器内に燃料電池より排出される高温の加熱媒体
を導いて吸収液を加熱することによって達成される０以
下本発明による燃料電池用炭酸ガス除去器の実施例を図
面を参照して説明する０ 第１図において、符号１は燃料電池を示しており、この
燃料電池は酸（ヒ剤ガスとして空気を用いる燃料電池で
ある。この燃料電池１には空気供給管２が接続され、こ
の空気供給管２の途中には炭酸ガス吸収器３が設けられ
ている。この炭酸ガス吸収器３は密閉したタンク４を有
し、このタンク４の底部は炭酸ガス吸収剤としてのカセ
イアルカリ液の貯溜槽５となつプいる。この貯溜槽５内
の力性アルカリ液は、吸出し管６を介してポンプ７に供
給され、加圧されたのち吐出管８を通してスプレーノズ
ル９に供給される。このスプレーノズル９のノズル口か
ら図示のようにガス吸収室ｌＯに向って霧状の力性アル
カリ液が散布される。したがって、酸化剤ガスとしての
空気は、入口管１１を通してガス吸収室１０内に供給さ
れ、この室内で力性アルカリ液が散布され、空気中の炭
酸ガスが除去されたのち空気供給管２へ送られる。

一方、燃料電池１内へ送られ、例えば水素ガスなどの燃
料ガスと化学反応し高温となった排出空気は空気排出管
１２を通して排出される。この空気排出管１２は上記貯
溜槽５内に設けられた熱交換器］３と接続されている。

この熱交換器１３は入熱交換率を良くするためにケーシ
ング１４内に数本の貫流管１５　、１５が配管され、そ
の管上には多数のフィン１６　、１６　、・・・１６が
設けられている。したがって高温の排出空気が熱交換器
１３を通過するとき、排出空気が保有する排熱エネルギ
は力性アルカリ液を加温することになる。

一方、上記燃料電池１よシ排出された排出空気は水蒸気
飽和状態にあるから、熱交換器１３内を流れるときに低
温の力性アルカリ液によって冷却され、凝縮されること
になり、この凝縮液は蒸留水溜めタンク１７内に貯溜さ
れる。

他方、第１図において符号１８は電解液槽を示しており
、この電解液槽１８内の電解液１９は、電解液供給管側
を通して燃料電池１内に供給され、通常管路上に組込ま
れた循環ポンプ２１によって圧送される。そして、燃料
電池１内を通過し排出される高温の電解液は電解液戻し
管路ｎを通して上記電解液槽１８内へ戻される０ ところで、上記燃料電池１内で反応によって生成した水
はすべて電極を通し水蒸気となって蒸発し排気ガスと共
に電池セル外に排出されるが空気を多量に流すと生成水
量以上の水が蒸発し、その結果、電解液の濃度が高くな
ってしまう。そのために電解液中に蒸留水を供給して適
正な濃度に調整され、その蒸留水として前述した凝縮液
を使うことが好都合である。

すなわち、上記タンク１７内の蒸留水は蒸留水補給管路
２３を通じポンプ冴によって圧送され電解液槽１８内へ
補給される。この電解液槽１８内の電解液のレベルを一
定に制御するためにレベル計５がセットされ、このレベ
ル計５の出力信号によってポンプＵが運転制御され、電
解液の液面位が一定となるように制御される。

第２図は本発明の他の実施例を示しており、第１図と同
一部分には同一符号を付して示しである。

この実施例は、燃料電池１の燃料ガスとして水素（Ｈ２
）が使用され、水素ガスは循環回路２６を介して連続的
に供給されるようになっている。この回路中には循環ポ
ンプ２７が組込まれ燃料電池１内に水素ガスが連続して
供給され、水素ガスは、図中矢視方向へ循環するように
なっている。しかして、燃料電池１よシ排出される水素
ガスは高温であるので、循環回路謳中の出口側には熱交
換器路が接続され、排熱エネルギーを回収できるように
なっている。すなわち、冷却管路は、冷却タンク（９）
内を蛇行して吸熱器３１を構成しこの吸熱器３１の出口
側には熱交換器３２が接続されている。この熱交換器３
２は、力性アルカリ液の貯留槽５内に没しており、力性
アルカリ液との間で熱交換し、力性アルカリ液を加温す
るようになっている。このような実施例によっても燃料
電池より排出される水素ガスが保有する熱エネルギを吸
熱器３１で吸熱し、熱交換器３２により力性アルカリ液
を加熱する。

第３図は本発明のさらに他の実施例を示しており、電解
液槽１８内の電解液１９は、循環ポンプ２１によって燃
料電池１内に連続供給されるＯそして、燃料電池より排
出される高温の電解液は、導出管３３を介して炭酸ガス
吸収器３の貯溜槽５内の熱交換器３４に供給され、カセ
イブルカ１ノ液と熱交換したのち、電解液戻し管路ｎを
経て電解液槽１８内に戻される。このような実施例によ
っても燃料電池より排出される高温の電解液が保有する
熱エネルギによって力性アルカリ液を加熱すること力；
できる０ 以上述べたように、本発明によれば、燃料電池より排出
される高温の排出空気、燃料ガス、電解液のいずれかを
炭酸ガス吸収器の吸収剤内の熱交換器に導いて熱交換を
行ない吸収剤をカロ熱するようにしたから、炭酸ガスの
吸収性能力縞まり、吸収効率を向上させることができる
０しかも、燃料電池より排出される酸化剤ガス、燃料ガ
ス、電解液が保有する熱エネルギを利用する７５＼らカ
ロ熱エネルギのための費用が廉価になる等の効果を奏す
る０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料電池用炭酸ガス除去器の一実
施例を示した説明図、第２図および第３図は本発明の他
の実施例による燃料電池用炭酸ガス除去器の要部を示し
た説明図である。 １・・・燃料電池、２・・・空気供給管、３・・・炭酸
ガス吸収器、５・・・貯溜槽、９・・・スプレーノズル
、１０・・・ガス吸収室、１２・・・空気排出管、１３
，３２．３４・・・熱交換器。 特許出願人　富士電機製造株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化剤ガスとしての空気を空気供給管を通じて燃料
   電池内に供給し、上記空気供給管路上に空気中の炭酸ガ
   スを除去する炭酸ガス除去装置を設け、吸収液を供給空
   気に向って散布するようにしたものにおいて、貯溜され
   次吸収液中比熱交換器全組み込み、この熱交換器内に燃
   料電池より排出される高温の加熱媒体を導いて吸収液を
   加熱するようにしたことを特徴とする燃料電池用炭酸ガ
   ス除去器。 ２、　　％許請求の範囲第１項記載の燃料電池用炭酸ガ
   ス除去器において、加熱媒°体は、燃料電池より排出さ
   れる酸化剤ガスとしての高温の空気であることを特徴と
   する炭酸ガス祿去器０ ３、特許請求の範囲第１項記載の燃料電池用炭酸ガス除
   去器において、加熱媒体は燃料電池より排出される燃料
   ガスとしての水素ガスであることを特徴とする炭酸ガス
   除去器０ ４、特許請求の範囲第１項記載の燃料電池用炭酸ガス除
   去器において、加熱媒体は燃料電池より排出される高温
   の電解液であることを特徴とする炭酸ガス除去器。