JPH097620A - 固体高分子型燃料電池発電装置 - Google Patents
固体高分子型燃料電池発電装置Info
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- JPH097620A JPH097620A JP7148567A JP14856795A JPH097620A JP H097620 A JPH097620 A JP H097620A JP 7148567 A JP7148567 A JP 7148567A JP 14856795 A JP14856795 A JP 14856795A JP H097620 A JPH097620 A JP H097620A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料極に供給する燃料改質ガス中の一酸化炭素
の濃度を数ppm に低減し、電極の白金触媒の被毒に伴う
電池特性の低下を抑制する。 【構成】改質器６とＣＯ変成器７により改質された燃料
改質ガスを加湿して燃料電池本体１の燃料極に供給する
燃料ガス加湿器２Ａに、銅と亜鉛との合金触媒を付加し
たＣＯ酸化触媒付き白金網１０を備えて、燃料改質ガス
に残存する一酸化炭素を酸化し、一酸化炭素の濃度を低
減して燃料極に供給する。
の濃度を数ppm に低減し、電極の白金触媒の被毒に伴う
電池特性の低下を抑制する。 【構成】改質器６とＣＯ変成器７により改質された燃料
改質ガスを加湿して燃料電池本体１の燃料極に供給する
燃料ガス加湿器２Ａに、銅と亜鉛との合金触媒を付加し
たＣＯ酸化触媒付き白金網１０を備えて、燃料改質ガス
に残存する一酸化炭素を酸化し、一酸化炭素の濃度を低
減して燃料極に供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子型燃料電
池発電装置、とくに燃料ガス供給系統の構成に関する。
池発電装置、とくに燃料ガス供給系統の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、固体高分子型燃料電池発電装置
の燃料電池本体の一般的な基本構造を示す断面図であ
る。図に見られるように、電解質として用いられるイオ
ン導電性の高分子膜２１の両面に燃料極２２と空気極２
３とを配置し、燃料極２２の外側に燃料ガス通路２６を
備えた集電子２４を、また空気極２３の外側に空気通路
２７を備えた集電子２５を配し、さらに、これらをガス
セパレータ２８，２９により挟んでセルの基本単位が形
成されている。図５には基本単位のみ示しているが、燃
料電池本体はこの基本単位を積層して構成されている。
の燃料電池本体の一般的な基本構造を示す断面図であ
る。図に見られるように、電解質として用いられるイオ
ン導電性の高分子膜２１の両面に燃料極２２と空気極２
３とを配置し、燃料極２２の外側に燃料ガス通路２６を
備えた集電子２４を、また空気極２３の外側に空気通路
２７を備えた集電子２５を配し、さらに、これらをガス
セパレータ２８，２９により挟んでセルの基本単位が形
成されている。図５には基本単位のみ示しているが、燃
料電池本体はこの基本単位を積層して構成されている。
【０００３】この固体高分子型燃料電池は、電解質に用
いられる高分子膜のイオン導電率が高いので、従来のリ
ン酸型燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池などと比べて高
出力密度が得られるという特徴がある。また、本燃料電
池の定常運転温度は一般的に８０℃程度であるが、室温
付近におけるイオン導電率が他の方式の燃料電池のよう
に低くならないので、室温においても負荷運転できると
いう特徴がある。
いられる高分子膜のイオン導電率が高いので、従来のリ
ン酸型燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池などと比べて高
出力密度が得られるという特徴がある。また、本燃料電
池の定常運転温度は一般的に８０℃程度であるが、室温
付近におけるイオン導電率が他の方式の燃料電池のよう
に低くならないので、室温においても負荷運転できると
いう特徴がある。
【０００４】しかしながら、高分子膜のイオン導電性は
膜の湿潤度に大きく影響され、燃料ガスや空気が乾燥状
態で供給されると、高分子膜中の水分が蒸発して膜が乾
燥し導電率が低下してしまう。したがって、固体高分子
型燃料電池では、燃料ガスや空気の反応ガスを加湿して
供給する方式が採られる。図６は、従来より用いられて
いる固体高分子型燃料電池発電装置の反応ガス供給系統
の基本構成図である。燃料ガスは、改質器６により水蒸
気を加えて改質し、さらにＣＯ変成器７によって含まれ
る一酸化炭素を二酸化炭素に変えて改質ガスとし、燃料
ガス加湿器２の加湿水の中へ送って気泡状に通過させて
加湿したのち、模式的に示した燃料電池本体１の燃料極
に供給される。燃料ガス加湿器２には、温度センサー４
２とヒーター４１が設置されており、温度調節器４によ
って加湿水の温度を一定温度に制御することにより、燃
料ガスの加湿レベルを一定に制御している。一方、空気
は、温度センサー５２とヒーター５１と温度調節器５を
備えた空気加湿器３において、同様に加湿したのち、燃
料電池本体１の空気極に供給される。燃料電池本体１に
おいて発電反応を行ったのち排出される排ガスは、それ
ぞれ、燃料排ガス凝縮器８および空気排ガス凝縮器９で
水分を凝縮除去されたのち、乾燥排ガスとして排出され
る。
膜の湿潤度に大きく影響され、燃料ガスや空気が乾燥状
態で供給されると、高分子膜中の水分が蒸発して膜が乾
燥し導電率が低下してしまう。したがって、固体高分子
型燃料電池では、燃料ガスや空気の反応ガスを加湿して
供給する方式が採られる。図６は、従来より用いられて
いる固体高分子型燃料電池発電装置の反応ガス供給系統
の基本構成図である。燃料ガスは、改質器６により水蒸
気を加えて改質し、さらにＣＯ変成器７によって含まれ
る一酸化炭素を二酸化炭素に変えて改質ガスとし、燃料
ガス加湿器２の加湿水の中へ送って気泡状に通過させて
加湿したのち、模式的に示した燃料電池本体１の燃料極
に供給される。燃料ガス加湿器２には、温度センサー４
２とヒーター４１が設置されており、温度調節器４によ
って加湿水の温度を一定温度に制御することにより、燃
料ガスの加湿レベルを一定に制御している。一方、空気
は、温度センサー５２とヒーター５１と温度調節器５を
備えた空気加湿器３において、同様に加湿したのち、燃
料電池本体１の空気極に供給される。燃料電池本体１に
おいて発電反応を行ったのち排出される排ガスは、それ
ぞれ、燃料排ガス凝縮器８および空気排ガス凝縮器９で
水分を凝縮除去されたのち、乾燥排ガスとして排出され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の固
体高分子型燃料電池発電装置においては、反応ガスを加
湿して供給する方式を採用することにより高分子膜の乾
燥を防ぎ、導電率の低下を回避して運転されているが、
すでに述べたように固体高分子型燃料電池の運転温度は
約８０℃と他の方式の燃料電池に比べて低いので、改質
ガス中に残存する１００ ppm以下の極微量の一酸化炭素
によって、電極中の白金触媒が被毒され、電池性能が低
下してしまうという問題点がある。
体高分子型燃料電池発電装置においては、反応ガスを加
湿して供給する方式を採用することにより高分子膜の乾
燥を防ぎ、導電率の低下を回避して運転されているが、
すでに述べたように固体高分子型燃料電池の運転温度は
約８０℃と他の方式の燃料電池に比べて低いので、改質
ガス中に残存する１００ ppm以下の極微量の一酸化炭素
によって、電極中の白金触媒が被毒され、電池性能が低
下してしまうという問題点がある。
【０００６】燃料改質ガス中の一酸化炭素濃度を下げる
方法としては、一酸化炭素燃焼器や一酸化炭素吸着筒、
あるいは一酸化炭素選択透過膜を用いる方法が考えられ
るが、一酸化炭素燃焼器は、酸素を混入させるため爆発
の危険性を含んでおり、しかも完全には一酸化炭素を除
去できず１００ ppm以下に濃度を下げることは困難であ
り、加えて未反応の酸素が燃料極で水素と反応し分極を
生じて電池特性が低下することとなる。また、一酸化炭
素吸着筒、あるいは一酸化炭素選択透過膜を用いる方法
では、発電量の２０％程度の大きな動力を必要とするた
め発電装置のシステム効率が著しく低下することとな
る。
方法としては、一酸化炭素燃焼器や一酸化炭素吸着筒、
あるいは一酸化炭素選択透過膜を用いる方法が考えられ
るが、一酸化炭素燃焼器は、酸素を混入させるため爆発
の危険性を含んでおり、しかも完全には一酸化炭素を除
去できず１００ ppm以下に濃度を下げることは困難であ
り、加えて未反応の酸素が燃料極で水素と反応し分極を
生じて電池特性が低下することとなる。また、一酸化炭
素吸着筒、あるいは一酸化炭素選択透過膜を用いる方法
では、発電量の２０％程度の大きな動力を必要とするた
め発電装置のシステム効率が著しく低下することとな
る。
【０００７】この他、燃料改質ガス中に若干の空気を混
入させて電極の白金触媒の表面で酸化燃焼させる方法が
提案されているが、この方法では爆発の危険を伴うこと
に加えて、燃料極上で酸化反応を行わせるため分極が生
じて電池性能が低下する欠点がある。本発明は、かかる
状況を考慮してなされたもので、その目的は、燃料極に
供給する燃料改質ガス中の一酸化炭素の濃度が数ppm に
低減され、電極の白金触媒の被毒に伴う電池性能の低下
が抑制される固体高分子型燃料電池発電装置を提供する
ことにある。
入させて電極の白金触媒の表面で酸化燃焼させる方法が
提案されているが、この方法では爆発の危険を伴うこと
に加えて、燃料極上で酸化反応を行わせるため分極が生
じて電池性能が低下する欠点がある。本発明は、かかる
状況を考慮してなされたもので、その目的は、燃料極に
供給する燃料改質ガス中の一酸化炭素の濃度が数ppm に
低減され、電極の白金触媒の被毒に伴う電池性能の低下
が抑制される固体高分子型燃料電池発電装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【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、改質器、あるいは改質器と一
酸化炭素変成器により改質された燃料ガスを導入し加湿
して燃料電池本体の燃料極へと供給する加湿器を備えた
固体高分子型燃料電池発電装置において、加湿器に、導
かれた燃料ガス中の一酸化炭素を酸化する酸化手段を備
えることとし、上記の酸化手段に、白金またはパラジウ
ム、ルテニウム、コバルト、銅、亜鉛のいずれかからな
る触媒、もしくはこれらのいずれか２種類以上を組み合
わせてなる合金の触媒を用いることとする。
めに、本発明においては、改質器、あるいは改質器と一
酸化炭素変成器により改質された燃料ガスを導入し加湿
して燃料電池本体の燃料極へと供給する加湿器を備えた
固体高分子型燃料電池発電装置において、加湿器に、導
かれた燃料ガス中の一酸化炭素を酸化する酸化手段を備
えることとし、上記の酸化手段に、白金またはパラジウ
ム、ルテニウム、コバルト、銅、亜鉛のいずれかからな
る触媒、もしくはこれらのいずれか２種類以上を組み合
わせてなる合金の触媒を用いることとする。
【０００９】あるいは、上記の酸化手段に、空気を導入
し加湿して燃料電池本体の空気極へと供給する加湿器の
加湿水、および空気極から排出される空気排ガスを導い
て水分を凝縮させ乾燥排ガスを排出する空気排ガス凝縮
器の凝縮水の少なくともいずれか一つを用いることとす
る。
し加湿して燃料電池本体の空気極へと供給する加湿器の
加湿水、および空気極から排出される空気排ガスを導い
て水分を凝縮させ乾燥排ガスを排出する空気排ガス凝縮
器の凝縮水の少なくともいずれか一つを用いることとす
る。
【００１０】
【作用】上記のごとく、燃料ガス系の改質器に酸化手段
を備えることとし、その酸化手段に、白金やパラジウム
等のいずれかからなる触媒、もしくはこれらのいずれか
２種類以上を組み合わせてなる合金の触媒を用いること
とすれば、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素は、水との
共存下において、触媒上で式(1) の反応により二酸化炭
素と水素に化学変化する。
を備えることとし、その酸化手段に、白金やパラジウム
等のいずれかからなる触媒、もしくはこれらのいずれか
２種類以上を組み合わせてなる合金の触媒を用いること
とすれば、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素は、水との
共存下において、触媒上で式(1) の反応により二酸化炭
素と水素に化学変化する。
【００１１】
【化１】 ＣＯ ＋ Ｈ2 Ｏ → ＣＯ2 ＋ Ｈ2 (1) この反応は、エンタルピー変化が−４１〔kJ/mol〕の発
熱反応であり、低温で有利に働く。さらに、ＣＯ2 、Ｈ
2 、ＣＯの分圧をＰ(CO2) 、Ｐ(H2)、Ｐ(CO)で表示し、
水蒸気分圧をＰ(H2O) で表示すると、この反応の圧平衡
定数Ｋp は、式(2) で表される。
熱反応であり、低温で有利に働く。さらに、ＣＯ2 、Ｈ
2 、ＣＯの分圧をＰ(CO2) 、Ｐ(H2)、Ｐ(CO)で表示し、
水蒸気分圧をＰ(H2O) で表示すると、この反応の圧平衡
定数Ｋp は、式(2) で表される。
【００１２】
【化２】 Ｋp ＝ Ｐ(CO2) ・Ｐ(H2)／〔Ｐ(CO)・Ｐ(H2O) 〕 (2) 固体高分子型燃料電池の運転温度の８０℃においては、
Ｋp ＝ 7.831×104 と非常に大きな値であり、天然ガス
を改質して得られた、Ｈ2 が約75％、ＣＯ2 が約25％の
燃料ガスの場合には、含まれる一酸化炭素濃度を 9.7 p
pmまで低減できることとなる。したがって、電極の白金
触媒の被毒が防止され、電池性能の劣化が回避されるこ
ととなる。
Ｋp ＝ 7.831×104 と非常に大きな値であり、天然ガス
を改質して得られた、Ｈ2 が約75％、ＣＯ2 が約25％の
燃料ガスの場合には、含まれる一酸化炭素濃度を 9.7 p
pmまで低減できることとなる。したがって、電極の白金
触媒の被毒が防止され、電池性能の劣化が回避されるこ
ととなる。
【００１３】また、空気を加湿して燃料電池本体の空気
極へと供給する加湿器、および空気極からの空気排ガス
を導いて水分を凝縮させる空気排ガス凝縮器において
は、酸素の水に対する溶解度のモル分率が７０℃で1.68
×10-5であるので、加湿器の加湿水、凝縮器の凝縮水に
は酸素が1.87×10-4〔mol/ｌ〕溶解している。したがっ
て、これらの加湿水と凝縮水の少なくともいずれかを燃
料ガスを加湿する加湿器へ供給すれば、この加湿器にお
いて、次式のごとく燃料ガスに含まれる一酸化炭素が酸
素により容易に酸化されて二酸化炭素となる。
極へと供給する加湿器、および空気極からの空気排ガス
を導いて水分を凝縮させる空気排ガス凝縮器において
は、酸素の水に対する溶解度のモル分率が７０℃で1.68
×10-5であるので、加湿器の加湿水、凝縮器の凝縮水に
は酸素が1.87×10-4〔mol/ｌ〕溶解している。したがっ
て、これらの加湿水と凝縮水の少なくともいずれかを燃
料ガスを加湿する加湿器へ供給すれば、この加湿器にお
いて、次式のごとく燃料ガスに含まれる一酸化炭素が酸
素により容易に酸化されて二酸化炭素となる。
【００１４】
【化３】 ２ＣＯ ＋ Ｏ2 → ２ＣＯ2 (3) 仮に出力１ｋＷの固体高分子型燃料電池を想定すると、
水素利用率を７０％として、 19 〔ｌ/min] の改質燃料
ガスを供給する必要があり、含まれる一酸化炭素濃度を
100 ppmとすると、8.48×10-5〔mol/min 〕の一酸化炭
素が供給されることとなる。したがって、燃料ガスの加
湿器に、空気の加湿器の加湿水および空気排ガス凝縮器
の凝縮水を合わせて１〔ｌ/min] 供給すれば、溶存酸素
が1.87×10-4〔mol/min 〕供給されることとなるので、
燃料ガス中に含まれる一酸化炭素が式(3) に従ってほぼ
完全に酸化されることとなり、加湿器より燃料電池本体
の燃料極へ送られる燃料ガス中の一酸化炭素濃度を数pp
m に低下させることができる。したがって、電極の白金
触媒の被毒が防止され、電池性能の劣化が回避されるこ
ととなる。
水素利用率を７０％として、 19 〔ｌ/min] の改質燃料
ガスを供給する必要があり、含まれる一酸化炭素濃度を
100 ppmとすると、8.48×10-5〔mol/min 〕の一酸化炭
素が供給されることとなる。したがって、燃料ガスの加
湿器に、空気の加湿器の加湿水および空気排ガス凝縮器
の凝縮水を合わせて１〔ｌ/min] 供給すれば、溶存酸素
が1.87×10-4〔mol/min 〕供給されることとなるので、
燃料ガス中に含まれる一酸化炭素が式(3) に従ってほぼ
完全に酸化されることとなり、加湿器より燃料電池本体
の燃料極へ送られる燃料ガス中の一酸化炭素濃度を数pp
m に低下させることができる。したがって、電極の白金
触媒の被毒が防止され、電池性能の劣化が回避されるこ
ととなる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明の固体高分子型燃料電池発電装置の
第１の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構成図であ
る。図６に示した従来例と同一の機能を有する構成部品
については同一の符号を付して重複する説明は省略す
る。本実施例の従来例との差異は燃料ガス加湿器２Ａの
構成にあり、加湿水を一定温度に制御するヒーター４
１、温度センサー４２、温度調節器４に加えて、ＣＯ酸
化触媒付き白金網１０が備えられていることが特徴であ
る。
る。図１は、本発明の固体高分子型燃料電池発電装置の
第１の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構成図であ
る。図６に示した従来例と同一の機能を有する構成部品
については同一の符号を付して重複する説明は省略す
る。本実施例の従来例との差異は燃料ガス加湿器２Ａの
構成にあり、加湿水を一定温度に制御するヒーター４
１、温度センサー４２、温度調節器４に加えて、ＣＯ酸
化触媒付き白金網１０が備えられていることが特徴であ
る。
【００１６】本実施例のＣＯ酸化触媒には銅と亜鉛との
合金触媒が用いられており、改質器６とＣＯ変成器７に
より改質され、残存する100 〜 1000 ppm のＣＯを含む
燃料ガスは、燃料ガス加湿器２Ａにおいて、バブリング
により触媒と水蒸気に接し、加湿されると同時に、ＣＯ
が酸化されてＣＯ2 とＨ2 に変化するので、燃料ガス加
湿器２Ａを通過後の燃料ガスのＣＯ濃度は5 〜 10 ppm
に低下する。
合金触媒が用いられており、改質器６とＣＯ変成器７に
より改質され、残存する100 〜 1000 ppm のＣＯを含む
燃料ガスは、燃料ガス加湿器２Ａにおいて、バブリング
により触媒と水蒸気に接し、加湿されると同時に、ＣＯ
が酸化されてＣＯ2 とＨ2 に変化するので、燃料ガス加
湿器２Ａを通過後の燃料ガスのＣＯ濃度は5 〜 10 ppm
に低下する。
【００１７】図２は、本実施例の構成による固体高分子
型燃料電池発電装置のセル電圧─電流密度特性を、図６
の構成による従来例の特性と比較して示したものであ
る。図にみられるように、従来例では、反応ガス量を増
大し電流密度を上げるとセル電圧が急激に低下していた
が、本実施例においては、セル電圧の低下は抑制され、
良好な特性が得られている。これは、燃料極へ送られる
改質ガスのＣＯ濃度が 10 ppm 以下に低減され、電極の
触媒の被毒が抑制されたことによるものである。
型燃料電池発電装置のセル電圧─電流密度特性を、図６
の構成による従来例の特性と比較して示したものであ
る。図にみられるように、従来例では、反応ガス量を増
大し電流密度を上げるとセル電圧が急激に低下していた
が、本実施例においては、セル電圧の低下は抑制され、
良好な特性が得られている。これは、燃料極へ送られる
改質ガスのＣＯ濃度が 10 ppm 以下に低減され、電極の
触媒の被毒が抑制されたことによるものである。
【００１８】なお、本実施例では、ＣＯ酸化触媒に銅と
亜鉛との合金触媒を用いているが、ＣＯ酸化触媒は、こ
れに限るものではなく、同様な酸化触媒作用を有する白
金またはパラジウム、ルテニウム、コバルト、銅、亜鉛
を単独、もしくは２種類以上を組み合わせてなる合金の
触媒を用いても、同様に燃料極へ送られる改質ガスのＣ
Ｏ濃度を低減し、電極の触媒の被毒を抑制して電池性能
の低下を回避することができる。
亜鉛との合金触媒を用いているが、ＣＯ酸化触媒は、こ
れに限るものではなく、同様な酸化触媒作用を有する白
金またはパラジウム、ルテニウム、コバルト、銅、亜鉛
を単独、もしくは２種類以上を組み合わせてなる合金の
触媒を用いても、同様に燃料極へ送られる改質ガスのＣ
Ｏ濃度を低減し、電極の触媒の被毒を抑制して電池性能
の低下を回避することができる。
【００１９】図３は、本発明の固体高分子型燃料電池発
電装置の第２の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構
成図である。本実施例の特徴は、燃料ガス加湿器２と空
気加湿器３との間に配管が付設され、空気加湿器３の加
湿水が燃料ガス加湿器２へ供給されている点にある。本
構成では、酸素が溶存する空気加湿器３の加湿水を取り
込むことにより、燃料ガス加湿器２の加湿水が酸素を含
むこととなるので、改質器６とＣＯ変成器７により改質
して導入される燃料ガスに残存するＣＯが酸化され、Ｃ
Ｏ2 とＨ2 に変化し、燃料ガス加湿器２を通過後の燃料
ガスのＣＯ濃度は 10 ppm 以下に低減される。したがっ
て、電極の触媒の被毒が抑制され、電池性能の低下が回
避される。
電装置の第２の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構
成図である。本実施例の特徴は、燃料ガス加湿器２と空
気加湿器３との間に配管が付設され、空気加湿器３の加
湿水が燃料ガス加湿器２へ供給されている点にある。本
構成では、酸素が溶存する空気加湿器３の加湿水を取り
込むことにより、燃料ガス加湿器２の加湿水が酸素を含
むこととなるので、改質器６とＣＯ変成器７により改質
して導入される燃料ガスに残存するＣＯが酸化され、Ｃ
Ｏ2 とＨ2 に変化し、燃料ガス加湿器２を通過後の燃料
ガスのＣＯ濃度は 10 ppm 以下に低減される。したがっ
て、電極の触媒の被毒が抑制され、電池性能の低下が回
避される。
【００２０】図４は、本発明の固体高分子型燃料電池発
電装置の第３の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構
成図である。本実施例の特徴は、燃料ガス加湿器２と空
気排ガス凝縮器９との間に配管が付設され、空気排ガス
凝縮器９の凝縮水が燃料ガス加湿器２へ供給されている
点にある。本構成においても、図３の第２の実施例と同
様に、燃料ガス加湿器２の加湿水が酸素を含むこととな
るので、導入される燃料ガスに残存するＣＯが酸化さ
れ、燃料ガス加湿器２を通過後の燃料ガスのＣＯ濃度は
10 ppm 以下に低減され、電極の触媒の被毒が抑制され
て電池性能の低下が回避されることとなる。
電装置の第３の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構
成図である。本実施例の特徴は、燃料ガス加湿器２と空
気排ガス凝縮器９との間に配管が付設され、空気排ガス
凝縮器９の凝縮水が燃料ガス加湿器２へ供給されている
点にある。本構成においても、図３の第２の実施例と同
様に、燃料ガス加湿器２の加湿水が酸素を含むこととな
るので、導入される燃料ガスに残存するＣＯが酸化さ
れ、燃料ガス加湿器２を通過後の燃料ガスのＣＯ濃度は
10 ppm 以下に低減され、電極の触媒の被毒が抑制され
て電池性能の低下が回避されることとなる。
【００２１】なお、上記の構成に代えて、空気加湿器３
と空気排ガス凝縮器９の双方と燃料ガス加湿器２との間
に配管を付設し、空気加湿器３の加湿水と空気排ガス凝
縮器９の凝縮水を同時に燃料ガス加湿器２へ供給する構
成としても、同様な効果が得られることは、図示するま
でもなく明らかである。
と空気排ガス凝縮器９の双方と燃料ガス加湿器２との間
に配管を付設し、空気加湿器３の加湿水と空気排ガス凝
縮器９の凝縮水を同時に燃料ガス加湿器２へ供給する構
成としても、同様な効果が得られることは、図示するま
でもなく明らかである。
【００２２】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、改質
器、あるいは改質器と一酸化炭素変成器により改質され
た燃料ガスを導入し加湿して燃料電池本体の燃料極へと
供給する加湿器を備えた固体高分子型燃料電池発電装置
において、加湿器に、導かれた燃料ガス中の一酸化炭素
を酸化する酸化手段を備えることとしたので、燃料極へ
供給する燃料ガス中の一酸化炭素濃度が低下し、電極の
触媒の被毒に伴う電池性能の低下が抑制された固体高分
子型燃料電池発電装置を得ることができることとなっ
た。、とくに、上記の酸化手段に、白金またはパラジウ
ム、ルテニウム、コバルト、銅、亜鉛のいずれかからな
る触媒、もしくはこれらのいずれか２種類以上を組み合
わせてなる合金の触媒を用いることとすれば、触媒によ
り一酸化炭素が酸化され、燃料極へ供給する燃料ガス中
の一酸化炭素濃度が効果的に低下するので、電極の触媒
の被毒に伴う電池性能の低下が抑制された固体高分子型
燃料電池発電装置として好適である。
器、あるいは改質器と一酸化炭素変成器により改質され
た燃料ガスを導入し加湿して燃料電池本体の燃料極へと
供給する加湿器を備えた固体高分子型燃料電池発電装置
において、加湿器に、導かれた燃料ガス中の一酸化炭素
を酸化する酸化手段を備えることとしたので、燃料極へ
供給する燃料ガス中の一酸化炭素濃度が低下し、電極の
触媒の被毒に伴う電池性能の低下が抑制された固体高分
子型燃料電池発電装置を得ることができることとなっ
た。、とくに、上記の酸化手段に、白金またはパラジウ
ム、ルテニウム、コバルト、銅、亜鉛のいずれかからな
る触媒、もしくはこれらのいずれか２種類以上を組み合
わせてなる合金の触媒を用いることとすれば、触媒によ
り一酸化炭素が酸化され、燃料極へ供給する燃料ガス中
の一酸化炭素濃度が効果的に低下するので、電極の触媒
の被毒に伴う電池性能の低下が抑制された固体高分子型
燃料電池発電装置として好適である。
【００２３】また、上記の酸化手段に、空気を導入し加
湿して燃料電池本体の空気極へと供給する加湿器の加湿
水、および空気極から排出される空気排ガスを導いて水
分を凝縮させ乾燥排ガスを排出する空気排ガス凝縮器の
凝縮水の少なくともいずれか一つを用いることとすれ
ば、これらの加湿水および凝縮水に溶存する酸素により
一酸化炭素が酸化され、燃料極へ供給する燃料ガス中の
一酸化炭素濃度が効果的に低下するので、電極の触媒の
被毒に伴う電池性能の低下が抑制された固体高分子型燃
料電池発電装置として好適である。
湿して燃料電池本体の空気極へと供給する加湿器の加湿
水、および空気極から排出される空気排ガスを導いて水
分を凝縮させ乾燥排ガスを排出する空気排ガス凝縮器の
凝縮水の少なくともいずれか一つを用いることとすれ
ば、これらの加湿水および凝縮水に溶存する酸素により
一酸化炭素が酸化され、燃料極へ供給する燃料ガス中の
一酸化炭素濃度が効果的に低下するので、電極の触媒の
被毒に伴う電池性能の低下が抑制された固体高分子型燃
料電池発電装置として好適である。
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池発電装置の第１
の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構成図
の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構成図
【図２】第１の実施例の固体高分子型燃料電池発電装置
のセル電圧─電流密度特性を、従来例と比較して示す特
性図
のセル電圧─電流密度特性を、従来例と比較して示す特
性図
【図３】本発明の固体高分子型燃料電池発電装置の第２
の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構成図
の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構成図
【図４】本発明の固体高分子型燃料電池発電装置の第３
の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構成図
の実施例の反応ガス供給系統を示す基本構成図
【図５】固体高分子型燃料電池発電装置の燃料電池本体
の一般的な基本構造を示す断面図
の一般的な基本構造を示す断面図
【図６】従来より用いられている固体高分子型燃料電池
発電装置の反応ガス供給系統の基本構成図
発電装置の反応ガス供給系統の基本構成図
１ 燃料電池本体 ２ 燃料ガス加湿器 ２Ａ 燃料ガス加湿器 ３ 空気加湿器 ４ 温度調節器 ５ 温度調節器 ６ 改質器 ７ ＣＯ変成器 ８ 燃料排ガス凝縮器 ９ 空気排ガス凝縮器 ４１ ヒーター ４２ 温度センサー ５１ ヒーター ５２ 温度センサー
Claims (3)
- 【請求項１】改質器、あるいは改質器と一酸化炭素変成
器により改質された燃料ガスを導入し加湿して燃料電池
本体の燃料極へと供給する加湿器を備えた固体高分子型
燃料電池発電装置において、加湿器が、導かれた燃料ガ
ス中の一酸化炭素を酸化する酸化手段を備えてなること
を特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置。 - 【請求項２】前記酸化手段が、白金またはパラジウム、
ルテニウム、コバルト、銅、亜鉛のいずれかからなる触
媒、もしくはこれらのいずれか２種類以上を組み合わせ
てなる合金の触媒であることを特徴とする請求項１に記
載の固体高分子型燃料電池発電装置。 - 【請求項３】前記酸化手段が、空気を導入し加湿して燃
料電池本体の空気極へと供給する加湿器の加湿水、およ
び空気極から排出される空気排ガスを導いて水分を凝縮
させ乾燥排ガスを排出する空気排ガス凝縮器の凝縮水の
少なくともいずれか一つからなることを特徴とする請求
項１に記載の固体高分子型燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148567A JPH097620A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 固体高分子型燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148567A JPH097620A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 固体高分子型燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH097620A true JPH097620A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15455639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7148567A Pending JPH097620A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 固体高分子型燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH097620A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001006709A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2001223017A (ja) * | 2000-02-09 | 2001-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用燃料ガスの生成システム |
| JP2002158023A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-31 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池システム |
| JP2002216823A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-08-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2005158501A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Ebara Ballard Corp | 触媒燃焼装置及び燃料電池コージェネレーションシステム |
| JP2008533654A (ja) * | 2005-02-10 | 2008-08-21 | ブルックヘヴン サイエンス アソシエイツ | 酸素還元電極触媒としてのパラジウム−コバルト粒子 |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP7148567A patent/JPH097620A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001006709A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2001223017A (ja) * | 2000-02-09 | 2001-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用燃料ガスの生成システム |
| JP2002158023A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-31 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池システム |
| JP2002216823A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-08-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2005158501A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Ebara Ballard Corp | 触媒燃焼装置及び燃料電池コージェネレーションシステム |
| JP2008533654A (ja) * | 2005-02-10 | 2008-08-21 | ブルックヘヴン サイエンス アソシエイツ | 酸素還元電極触媒としてのパラジウム−コバルト粒子 |
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