JPH10284107A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH10284107A JPH10284107A JP9081002A JP8100297A JPH10284107A JP H10284107 A JPH10284107 A JP H10284107A JP 9081002 A JP9081002 A JP 9081002A JP 8100297 A JP8100297 A JP 8100297A JP H10284107 A JPH10284107 A JP H10284107A
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/065—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
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- 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
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
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- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、システムが大掛かりになることを
避けながら、反応生成水を回収することができる燃料電
池発電システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 内壁２ａに開設された燃料電池本体３へ
の空気流通窓にはラジエータ７０、内壁２ｂに開設され
た燃料電池本体３からの排空気流通窓にはラジエータ７
１がはめ込まれ、この２つのラジエータ間に配管６０が
配設されて、ポンプ６１により配管６０には、熱媒体で
ある水が循環されている。カソードから排空気（カソー
ド排ガスと冷却空気排ガスの総和）がラジエータ７１を
通過するときに、配管６０を循環してきた冷たい熱媒体
によって冷却され、その温度での飽和水蒸気量を越えた
分だけ水蒸気が結露し、反応生成水が回収される。
避けながら、反応生成水を回収することができる燃料電
池発電システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 内壁２ａに開設された燃料電池本体３へ
の空気流通窓にはラジエータ７０、内壁２ｂに開設され
た燃料電池本体３からの排空気流通窓にはラジエータ７
１がはめ込まれ、この２つのラジエータ間に配管６０が
配設されて、ポンプ６１により配管６０には、熱媒体で
ある水が循環されている。カソードから排空気（カソー
ド排ガスと冷却空気排ガスの総和）がラジエータ７１を
通過するときに、配管６０を循環してきた冷たい熱媒体
によって冷却され、その温度での飽和水蒸気量を越えた
分だけ水蒸気が結露し、反応生成水が回収される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池発電シス
テムに関し、特に、反応生成水の回収機構に関する。
テムに関し、特に、反応生成水の回収機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電システムは、空気などの酸
化剤ガスと水素などの燃料ガスを電気化学的に反応させ
て発電を行うものである。そのシステム構成をリン酸型
燃料電発電システムを一例に挙げて説明すると、電解質
層にカソードとアノードを配してなるセルと、セパレー
タとが積層された積層体に、冷却プレートが適宜挿設さ
れてなる燃料電池本体と、カソードに空気を供給するフ
ァンと、アノードに水素ガスを供給する水素ガス供給
源、冷却プレートに冷却用空気を供給するためのファン
などで構成されている。
化剤ガスと水素などの燃料ガスを電気化学的に反応させ
て発電を行うものである。そのシステム構成をリン酸型
燃料電発電システムを一例に挙げて説明すると、電解質
層にカソードとアノードを配してなるセルと、セパレー
タとが積層された積層体に、冷却プレートが適宜挿設さ
れてなる燃料電池本体と、カソードに空気を供給するフ
ァンと、アノードに水素ガスを供給する水素ガス供給
源、冷却プレートに冷却用空気を供給するためのファン
などで構成されている。
【０００３】このような燃料電池発電システムの用途
は、移動通信、建築、土木工事等と広範に及んでいる。
特に、携帯用の燃料電池は、商用電源が配備されていな
い地域、例えば、砂漠、高地等での使用には有用であ
り、非常用のライフスポットとしての役割も大きい。
は、移動通信、建築、土木工事等と広範に及んでいる。
特に、携帯用の燃料電池は、商用電源が配備されていな
い地域、例えば、砂漠、高地等での使用には有用であ
り、非常用のライフスポットとしての役割も大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池発
電システムにおいて、特に、携帯用の燃料電池システム
においては、電力を供給するだけでなく発電に伴って生
成される水を回収して用いることができれば、その価値
は一層向上する。前記構成の燃料電池発電システムにお
いて、燃料電池本体のカソード側から排出されるカソー
ドガス（以下「カソード排ガス」という。）中の反応生
成水を回収しようとすれば、カソード排ガスの通路に凝
縮器を設置して生成水を回収する方法が考えられる。
電システムにおいて、特に、携帯用の燃料電池システム
においては、電力を供給するだけでなく発電に伴って生
成される水を回収して用いることができれば、その価値
は一層向上する。前記構成の燃料電池発電システムにお
いて、燃料電池本体のカソード側から排出されるカソー
ドガス（以下「カソード排ガス」という。）中の反応生
成水を回収しようとすれば、カソード排ガスの通路に凝
縮器を設置して生成水を回収する方法が考えられる。
【０００５】この場合、凝縮器を冷却する必要がある
が、そのために冷却装置を別途設置すると、システムの
構成がそれだけ大がかりになるという点で問題がある。
そこで、本発明は、システムが大がかりになることをで
きるだけ避けながら、反応生成水を回収することが可能
な燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
が、そのために冷却装置を別途設置すると、システムの
構成がそれだけ大がかりになるという点で問題がある。
そこで、本発明は、システムが大がかりになることをで
きるだけ避けながら、反応生成水を回収することが可能
な燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の燃料電池発電システムは、アノードとカソ
ードとを配した燃料電池本体と、当該燃料電池本体にア
ノードガスを供給するアノードガス供給手段と、カソー
ドガスを供給するカソードガス供給手段と、前記燃料電
本体を冷却するための冷却媒体を燃料電池本体に供給す
る冷却媒体供給手段とを備えた燃料電池発電システムで
あって、前記燃料電池本体のカソード側から排出される
カソードガスの熱を、前記冷却媒体供給手段により供給
される冷却媒体に放熱して当該カソードガスから反応生
成水を回収する生成水回収手段を備えている。
に、本発明の燃料電池発電システムは、アノードとカソ
ードとを配した燃料電池本体と、当該燃料電池本体にア
ノードガスを供給するアノードガス供給手段と、カソー
ドガスを供給するカソードガス供給手段と、前記燃料電
本体を冷却するための冷却媒体を燃料電池本体に供給す
る冷却媒体供給手段とを備えた燃料電池発電システムで
あって、前記燃料電池本体のカソード側から排出される
カソードガスの熱を、前記冷却媒体供給手段により供給
される冷却媒体に放熱して当該カソードガスから反応生
成水を回収する生成水回収手段を備えている。
【０００７】つまり、冷却媒体供給手段が燃料電池本体
に供給する冷却媒体の冷却力を用いて、燃料電池本体か
らのカソード排ガスを冷却し、当該カソード排ガスに含
有される反応生成水を回収するので、別途に冷却装置を
設ける場合と比べてシステム構成が簡素となる。また、
前記冷却媒体供給手段を、空気を燃料電池本体に供給す
るものとし、前記生成水回収手段を、燃料電池本体から
排出されるカソード排ガスが通過するよう設けられた第
１の熱交換器と、冷却媒体供給手段が燃料電池本体に供
給する空気の通路に設けられた第２の熱交換器と、第１
の熱交換器と第２の熱交換器との間で熱媒体を循環させ
る熱媒体循環手段とで構成とすることができる。
に供給する冷却媒体の冷却力を用いて、燃料電池本体か
らのカソード排ガスを冷却し、当該カソード排ガスに含
有される反応生成水を回収するので、別途に冷却装置を
設ける場合と比べてシステム構成が簡素となる。また、
前記冷却媒体供給手段を、空気を燃料電池本体に供給す
るものとし、前記生成水回収手段を、燃料電池本体から
排出されるカソード排ガスが通過するよう設けられた第
１の熱交換器と、冷却媒体供給手段が燃料電池本体に供
給する空気の通路に設けられた第２の熱交換器と、第１
の熱交換器と第２の熱交換器との間で熱媒体を循環させ
る熱媒体循環手段とで構成とすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、発明に係る燃料電池につい
て図面を参照しながら説明する。 〔実施の形態１〕図１は、本実施の形態に係るポータブ
ルタイプのリン酸型燃料電池発電システム１（以下「シ
ステム１」という。）の構成を示す正面図である。
て図面を参照しながら説明する。 〔実施の形態１〕図１は、本実施の形態に係るポータブ
ルタイプのリン酸型燃料電池発電システム１（以下「シ
ステム１」という。）の構成を示す正面図である。
【０００９】本システム１は図に示すように、筐体２，
燃料電池本体３，水素吸蔵合金タンク４とから構成され
ている。筐体２は、図１に示すように、内壁２ａ，２ｂ
および２ｃによって４つの空間に分けられている。筐体
１内の中央部に位置している空間Ａには、燃料電池本体
３が搭載され、右側空間Ｂは水素吸蔵合金タンク４を収
容するための水素吸蔵合金タンク収容室、左側空間Ｃは
反応空気を燃料電池本体３へ供給するための反応空気供
給室となっている。また、筐体２内の上部空間Ｄには発
電を制御する制御器２１が設置されている。なお、ポー
タブル燃料電池非使用時には、筐体２は、その上部に上
蓋１０をかぶせて密閉することができる。
燃料電池本体３，水素吸蔵合金タンク４とから構成され
ている。筐体２は、図１に示すように、内壁２ａ，２ｂ
および２ｃによって４つの空間に分けられている。筐体
１内の中央部に位置している空間Ａには、燃料電池本体
３が搭載され、右側空間Ｂは水素吸蔵合金タンク４を収
容するための水素吸蔵合金タンク収容室、左側空間Ｃは
反応空気を燃料電池本体３へ供給するための反応空気供
給室となっている。また、筐体２内の上部空間Ｄには発
電を制御する制御器２１が設置されている。なお、ポー
タブル燃料電池非使用時には、筐体２は、その上部に上
蓋１０をかぶせて密閉することができる。
【００１０】筐体２の下側には、脱着自在に水貯蔵用の
タンク１００が取り付けられている。なお、図示しない
が前記空間Ｂの下部には、タンク１００内に生成水を案
内する通路が設けられている。燃料電池本体３は、リン
酸を含ませた電解質層の一方の側にアノードを配し、他
方の側にカソードを配したセルと、バイポーラプレート
とが交互に積層された電池スタック構成であって、水素
ガスチャネルと空気ガスチャネルとが直交して開設され
た公知のＤＩＧＡＳタイプのものを用いている。
タンク１００が取り付けられている。なお、図示しない
が前記空間Ｂの下部には、タンク１００内に生成水を案
内する通路が設けられている。燃料電池本体３は、リン
酸を含ませた電解質層の一方の側にアノードを配し、他
方の側にカソードを配したセルと、バイポーラプレート
とが交互に積層された電池スタック構成であって、水素
ガスチャネルと空気ガスチャネルとが直交して開設され
た公知のＤＩＧＡＳタイプのものを用いている。
【００１１】図１に白抜き矢印で示すように、前記上部
空間Ｄ内に設けられた空気供給ファン１２の吸引送風作
用によって、空気が空気取入口１３（図２参照）から筐
体２内に取り込まれ、燃料電池本体３内を図１の左側か
ら右側へ水平に流通する。この空気は、反応空気と冷却
空気を兼ねており、カソードに酸素を供給すると共に、
燃料電池本体から熱を吸収した後、高温の排空気として
排出される。
空間Ｄ内に設けられた空気供給ファン１２の吸引送風作
用によって、空気が空気取入口１３（図２参照）から筐
体２内に取り込まれ、燃料電池本体３内を図１の左側か
ら右側へ水平に流通する。この空気は、反応空気と冷却
空気を兼ねており、カソードに酸素を供給すると共に、
燃料電池本体から熱を吸収した後、高温の排空気として
排出される。
【００１２】水素吸蔵合金タンク４は、図２に示すよう
に、一対の支柱４１間に円筒状の水素吸蔵合金タンク単
体４ａを水平姿勢で複数本（図では５本）列設した構成
であって、水素吸蔵合金タンク収納室Ｂ内で、燃料電池
本体３からの排空気と効率よく熱交換するように配置さ
れている。この水素吸蔵合金タンクと燃料電池本体３と
は、その先端に脱着可能なカプラー５１が取り付けられ
た配管５０で連結されている。燃料電池本体３はこの配
管５０を通して水素の供給を受け、図示していないが、
水素ガスは前記反応空気兼冷却空気と交差するように燃
料電池本体３内を上側から下側へ流通する。
に、一対の支柱４１間に円筒状の水素吸蔵合金タンク単
体４ａを水平姿勢で複数本（図では５本）列設した構成
であって、水素吸蔵合金タンク収納室Ｂ内で、燃料電池
本体３からの排空気と効率よく熱交換するように配置さ
れている。この水素吸蔵合金タンクと燃料電池本体３と
は、その先端に脱着可能なカプラー５１が取り付けられ
た配管５０で連結されている。燃料電池本体３はこの配
管５０を通して水素の供給を受け、図示していないが、
水素ガスは前記反応空気兼冷却空気と交差するように燃
料電池本体３内を上側から下側へ流通する。
【００１３】水素吸蔵合金タンク収容室Ｂには、図２に
示すように、上部に手動開閉自在な開閉蓋２５が取り付
けられており、該開閉蓋２５には、スリット状の開口２
５ａ…が設けられている。燃料電池本体３からの排空気
は、図１に黒矢印で示すように水素吸蔵合金タンク収容
室Ｂ内を水素吸蔵合金タンク４に沿って上方へ流れ、前
記開口２５ａ…を通って筐体２外へ排出される。
示すように、上部に手動開閉自在な開閉蓋２５が取り付
けられており、該開閉蓋２５には、スリット状の開口２
５ａ…が設けられている。燃料電池本体３からの排空気
は、図１に黒矢印で示すように水素吸蔵合金タンク収容
室Ｂ内を水素吸蔵合金タンク４に沿って上方へ流れ、前
記開口２５ａ…を通って筐体２外へ排出される。
【００１４】内壁２ａに開設された燃料電池本体３への
空気流通窓（不図示）にはラジエータ７０、内壁２ｂに
開設された燃料電池本体３からの排空気流通窓（不図
示）にはラジエータ７１がはめ込まれている。この２つ
のラジエータ間に配管６０が配設されて、ポンプ６１に
より配管６０には、熱媒体である水が循環されるように
なっている。
空気流通窓（不図示）にはラジエータ７０、内壁２ｂに
開設された燃料電池本体３からの排空気流通窓（不図
示）にはラジエータ７１がはめ込まれている。この２つ
のラジエータ間に配管６０が配設されて、ポンプ６１に
より配管６０には、熱媒体である水が循環されるように
なっている。
【００１５】このラジエータ７０と、ラジエータ７１
と、配管６０と、ポンプ６１とは排空気から生成水を回
収する生成水回収手段であり、配管６０と、ポンプ６１
とは熱媒体循環手段である。前記ラジエータ７０，７１
の内部構造は、図３に示すように、配管６０に接続され
た蛇行状管７０ａ，７１ａが空気の通路の全面に張り巡
らされていて、蛇行状管７０ａ，７１ａにフィン７０
ｂ，７１ｂ…が取着されている。
と、配管６０と、ポンプ６１とは排空気から生成水を回
収する生成水回収手段であり、配管６０と、ポンプ６１
とは熱媒体循環手段である。前記ラジエータ７０，７１
の内部構造は、図３に示すように、配管６０に接続され
た蛇行状管７０ａ，７１ａが空気の通路の全面に張り巡
らされていて、蛇行状管７０ａ，７１ａにフィン７０
ｂ，７１ｂ…が取着されている。
【００１６】発電時において排空気には、電池反応で生
成した反応生成水が、水蒸気の状態で含有され、電池発
電温度付近の飽和水蒸気量未満の水蒸気を含有してい
る。この排空気はラジエータ７１を通過するときに、配
管６０を循環してきた冷たい熱媒体によって冷却され、
その温度での飽和水蒸気量を越えた分だけ水蒸気が結露
し、この結露した水は上記案内通路を通ってタンク１０
０に貯蔵される。
成した反応生成水が、水蒸気の状態で含有され、電池発
電温度付近の飽和水蒸気量未満の水蒸気を含有してい
る。この排空気はラジエータ７１を通過するときに、配
管６０を循環してきた冷たい熱媒体によって冷却され、
その温度での飽和水蒸気量を越えた分だけ水蒸気が結露
し、この結露した水は上記案内通路を通ってタンク１０
０に貯蔵される。
【００１７】ラジエータ７１で排空気から熱を受けた熱
媒体は、ラジエータ７０において、ファン１２で送風さ
れる室温程度の空気に放熱し冷却されて再度、排空気の
冷却に供される。一方、当該空気は昇温されて燃料電池
本体３に供給される。以上説明したように本システム１
では、燃料電池本体３からの排空気の熱を熱媒体を介し
て電池冷却兼反応用の空気に対して放出することで、反
応生成水を回収するものであって、ファン１２の送風を
排空気の冷却に有効利用するものである。
媒体は、ラジエータ７０において、ファン１２で送風さ
れる室温程度の空気に放熱し冷却されて再度、排空気の
冷却に供される。一方、当該空気は昇温されて燃料電池
本体３に供給される。以上説明したように本システム１
では、燃料電池本体３からの排空気の熱を熱媒体を介し
て電池冷却兼反応用の空気に対して放出することで、反
応生成水を回収するものであって、ファン１２の送風を
排空気の冷却に有効利用するものである。
【００１８】このようにシステム１では、発電と同時に
反応生成水を蓄えることができ、蓄えた水は緊急時の飲
料水やその他の生活用水として利用することが可能であ
る。なお、このように回収される反応生成水の量は、発
電量に依存するもので、発電量が大きい程、得られる水
量は多くなる。 〔実施の形態２〕本実施の形態に係るリン酸型燃料電池
発電システム２００（以下「システム２００」という）
について説明する。
反応生成水を蓄えることができ、蓄えた水は緊急時の飲
料水やその他の生活用水として利用することが可能であ
る。なお、このように回収される反応生成水の量は、発
電量に依存するもので、発電量が大きい程、得られる水
量は多くなる。 〔実施の形態２〕本実施の形態に係るリン酸型燃料電池
発電システム２００（以下「システム２００」という）
について説明する。
【００１９】図４は、そのシステム構成を示すブロック
図である。本システム２００は、ＳＧＣタイプの燃料電
池本体２０１と、水素ガスボンベ２０２と、水素ガス流
量調整装置２０３と、反応空気供給用ファン２０４と、
冷却空気供給用ファン２０５と、冷却空気通路に挿設さ
れたラジエータ２０６と、燃料電池本体２０１から排出
されるカソード排ガスの通路に挿設されたラジエータ２
０７と、ラジエータ２０６とラジエータ２０７との間に
熱媒体を循環させる配管２０８並びにポンプ２０９と、
回収した反応生成水を貯蔵するタンク２１０とから構成
されている。
図である。本システム２００は、ＳＧＣタイプの燃料電
池本体２０１と、水素ガスボンベ２０２と、水素ガス流
量調整装置２０３と、反応空気供給用ファン２０４と、
冷却空気供給用ファン２０５と、冷却空気通路に挿設さ
れたラジエータ２０６と、燃料電池本体２０１から排出
されるカソード排ガスの通路に挿設されたラジエータ２
０７と、ラジエータ２０６とラジエータ２０７との間に
熱媒体を循環させる配管２０８並びにポンプ２０９と、
回収した反応生成水を貯蔵するタンク２１０とから構成
されている。
【００２０】本燃料電池本体２０１は、図５に示すよう
に、リン酸を含浸させた電解質マトリックス２１１の両
面にアノード２１２とカソード２１３を配したセル２１
４と、このセル２１４にアノードガスを供給するガスチ
ャネルＴ１およびカソードガスを供給するガスチャンル
Ｔ２が形成されたバイポーラプレート２２０と、前記セ
ル２１４にアノードガスを供給するガスチャネルＴ１が
形成されたハーフプレート２３０およびカソードガスを
供給するガスチャネルＴ２が形成されたハーフプレート
２４０とを積層させ、かつ、前記ハーフプレート２３０
とハーフプレート２４０との間に冷却プレート２５０を
介挿させた電池スタックに、アノードガス供給・排出マ
ニホールド３００，３０１（図６参照）、カソードガス
供給・排出マニホールド３１０，３１１（図６参照）お
よび冷却空気供給・排出マニホールド３２０，３２１
（図６参照）とを取り付けて構成されている。
に、リン酸を含浸させた電解質マトリックス２１１の両
面にアノード２１２とカソード２１３を配したセル２１
４と、このセル２１４にアノードガスを供給するガスチ
ャネルＴ１およびカソードガスを供給するガスチャンル
Ｔ２が形成されたバイポーラプレート２２０と、前記セ
ル２１４にアノードガスを供給するガスチャネルＴ１が
形成されたハーフプレート２３０およびカソードガスを
供給するガスチャネルＴ２が形成されたハーフプレート
２４０とを積層させ、かつ、前記ハーフプレート２３０
とハーフプレート２４０との間に冷却プレート２５０を
介挿させた電池スタックに、アノードガス供給・排出マ
ニホールド３００，３０１（図６参照）、カソードガス
供給・排出マニホールド３１０，３１１（図６参照）お
よび冷却空気供給・排出マニホールド３２０，３２１
（図６参照）とを取り付けて構成されている。
【００２１】プレート２２０，２３０に供給されたアノ
ードガスは、アノードガス供給内部マニホールド部２６
０からガスチャネルＴ１に分配されたのち、アノードガ
ス排出内部マニホールド部２６１を通って排出される。
プレート２２０，２４０に供給されたカソードガスは、
カソードガス供給マニホールド３１０からガスチャネル
Ｔ２に分配され、カソード排出マニホールド３１１から
排出される。一方、冷却空気供給マニホールド３２０か
ら冷却プレート２５０に供給された電池冷却用空気は、
カソードガスである反応空気と直交する方向に流れて、
冷却空気排出マニホールド３２１から排出される。
ードガスは、アノードガス供給内部マニホールド部２６
０からガスチャネルＴ１に分配されたのち、アノードガ
ス排出内部マニホールド部２６１を通って排出される。
プレート２２０，２４０に供給されたカソードガスは、
カソードガス供給マニホールド３１０からガスチャネル
Ｔ２に分配され、カソード排出マニホールド３１１から
排出される。一方、冷却空気供給マニホールド３２０か
ら冷却プレート２５０に供給された電池冷却用空気は、
カソードガスである反応空気と直交する方向に流れて、
冷却空気排出マニホールド３２１から排出される。
【００２２】この燃料電池本体２０１の周囲において、
前記ラジエータ２０６は冷却空気供給マニホールド３２
０に冷却空気を送る配管３２０ａに挿設され、また、前
記ラジエータ２０７はカソードガス排出マニホールド３
１１からカソード排ガスを送り出す配管３１１ａに挿設
されている。そして、ラジエータ２０６とラジエータ２
０７との間に、実施の形態１と同様、循環水用の配管２
０８が配設され、これにポンプ２０９が設けられてい
る。なお、ラジエータ２０７の外装板２０７ａの底部に
はタンク２１０に水を導く孔（不図示）が複数個開設さ
れている。
前記ラジエータ２０６は冷却空気供給マニホールド３２
０に冷却空気を送る配管３２０ａに挿設され、また、前
記ラジエータ２０７はカソードガス排出マニホールド３
１１からカソード排ガスを送り出す配管３１１ａに挿設
されている。そして、ラジエータ２０６とラジエータ２
０７との間に、実施の形態１と同様、循環水用の配管２
０８が配設され、これにポンプ２０９が設けられてい
る。なお、ラジエータ２０７の外装板２０７ａの底部に
はタンク２１０に水を導く孔（不図示）が複数個開設さ
れている。
【００２３】このような構成のシステム２００におい
て、水素ボンベ２０２から水素ガスが水素ガス流量調整
装置２０３で流量調整されながらアノードに供給され、
一方、ファン２０４によって空気がカソードに供給さ
れ、また同時に、ファン２０５によって冷却プレートに
冷却用空気が供給されて発電が行われる。そしてカソー
ド排ガス（反応空気）中には、発電に伴って生成される
水が含有されるが、ラジエータ２０７で当該カソードガ
スは冷却されて、反応生成水は結露しタンク２１０内に
回収される。
て、水素ボンベ２０２から水素ガスが水素ガス流量調整
装置２０３で流量調整されながらアノードに供給され、
一方、ファン２０４によって空気がカソードに供給さ
れ、また同時に、ファン２０５によって冷却プレートに
冷却用空気が供給されて発電が行われる。そしてカソー
ド排ガス（反応空気）中には、発電に伴って生成される
水が含有されるが、ラジエータ２０７で当該カソードガ
スは冷却されて、反応生成水は結露しタンク２１０内に
回収される。
【００２４】なお、本システム２００の場合には、電池
反応用の空気と冷却用の空気を別に供給する形態である
ので、前記システム１に比べ、カソードに供給される空
気は少量である。従って、カソード排ガス単位量当たり
の水蒸気量は多いので反応生成水回収効率に優れ、外気
温度が比較的高い場合でも反応生成水を回収することが
できる。
反応用の空気と冷却用の空気を別に供給する形態である
ので、前記システム１に比べ、カソードに供給される空
気は少量である。従って、カソード排ガス単位量当たり
の水蒸気量は多いので反応生成水回収効率に優れ、外気
温度が比較的高い場合でも反応生成水を回収することが
できる。
【００２５】
【実施例】実施の形態２の燃料電池発電システム２００
において、外気温度２０℃，湿度０％と仮定し、１ＫＷ
出力させた場合に、カソード排ガスの冷却温度を変化さ
せた時の回収される反応生成水量の計算値を表１に示
す。なお、水回収量の数値は、１時間当たりの水量で現
し、回収率も併記した。
において、外気温度２０℃，湿度０％と仮定し、１ＫＷ
出力させた場合に、カソード排ガスの冷却温度を変化さ
せた時の回収される反応生成水量の計算値を表１に示
す。なお、水回収量の数値は、１時間当たりの水量で現
し、回収率も併記した。
【００２６】
【表１】
【００２７】これに示すように、カソード排ガスを外気
温度付近まで冷却できれば、９０％近くの反応生成水が
回収可能である。 〔その他の事項〕 （１）前述の各実施の形態では、水などの熱媒体を介し
てカソード排ガスの熱を冷却用空気に対して放出するも
のについて説明したが、これに限定されないのは言うま
でもなく、図７に示すように、冷却空気供給用ファン４
０３から燃料電池本体４００に冷却空気を送る通路に熱
交換器４０２を挿設すると共に、燃料電池本体４００か
ら排出されたカソードガスを熱交換器４０２に導入する
配管４０１を設け、排出されたカソードガスと冷却空気
との間で直接熱交換することによって反応生成水を回収
することもできる。
温度付近まで冷却できれば、９０％近くの反応生成水が
回収可能である。 〔その他の事項〕 （１）前述の各実施の形態では、水などの熱媒体を介し
てカソード排ガスの熱を冷却用空気に対して放出するも
のについて説明したが、これに限定されないのは言うま
でもなく、図７に示すように、冷却空気供給用ファン４
０３から燃料電池本体４００に冷却空気を送る通路に熱
交換器４０２を挿設すると共に、燃料電池本体４００か
ら排出されたカソードガスを熱交換器４０２に導入する
配管４０１を設け、排出されたカソードガスと冷却空気
との間で直接熱交換することによって反応生成水を回収
することもできる。
【００２８】なお、この場合、熱交換器４０２として
は、例えば、フィンとスペーサ等が積層された内部構造
を有する公知のプレートフィン熱交換器を用いることが
できる。 （２）熱媒体循環手段として、ポンプにより水を配管内
を循環させる構成について説明したが、これに限定され
ることなく、例えば、ヒートパイプを用いより簡略な構
成にすることもできる。
は、例えば、フィンとスペーサ等が積層された内部構造
を有する公知のプレートフィン熱交換器を用いることが
できる。 （２）熱媒体循環手段として、ポンプにより水を配管内
を循環させる構成について説明したが、これに限定され
ることなく、例えば、ヒートパイプを用いより簡略な構
成にすることもできる。
【００２９】（３）リン酸型燃料電池の回収した反応生
成水中には微量であるがリン酸が含有されることになる
ので、特に飲料水として使用しようとする場合には、イ
オン交換器等を設けて、ラジエータで水を凝縮させた
後、当該イオン交換器に導入させることが望ましい。 （４）回収した反応生成水は、生活水としての利用だけ
でなく、その他必要に応じて各種用途（例えば、水素リ
ッチガスを得るための改質反応などに）に使用するよう
にしてもよい。
成水中には微量であるがリン酸が含有されることになる
ので、特に飲料水として使用しようとする場合には、イ
オン交換器等を設けて、ラジエータで水を凝縮させた
後、当該イオン交換器に導入させることが望ましい。 （４）回収した反応生成水は、生活水としての利用だけ
でなく、その他必要に応じて各種用途（例えば、水素リ
ッチガスを得るための改質反応などに）に使用するよう
にしてもよい。
【００３０】（５）前記実施の形態では、リン酸型燃料
電池発電システムについて述べたがこれに限定されない
のはいうまでもなく、固体高分子型あるいはアルカリ型
燃料電池発電システム等のその他の燃料電池発電システ
ムにおいても同様に実施可能である。
電池発電システムについて述べたがこれに限定されない
のはいうまでもなく、固体高分子型あるいはアルカリ型
燃料電池発電システム等のその他の燃料電池発電システ
ムにおいても同様に実施可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の燃料電
池発電システムによれば、アノードとカソードとを配し
た燃料電池本体と、当該燃料電池本体にアノードガスを
供給するアノードガス供給手段と、カソードガスを供給
するカソードガス供給手段と、前記燃料電本体を冷却す
るための冷却媒体を燃料電池本体に供給する冷却媒体供
給手段とを備えた燃料電池発電システムであって、前記
燃料電池本体のカソード側から排出されるカソードガス
の熱を、前記冷却媒体供給手段により供給される冷却媒
体に放熱して当該カソードガスから反応生成水を回収す
る生成水回収手段を備えているので、冷却媒体供給手段
を有効に利用して、システムの大型化を極力抑えながら
反応生成水を回収することができる。
池発電システムによれば、アノードとカソードとを配し
た燃料電池本体と、当該燃料電池本体にアノードガスを
供給するアノードガス供給手段と、カソードガスを供給
するカソードガス供給手段と、前記燃料電本体を冷却す
るための冷却媒体を燃料電池本体に供給する冷却媒体供
給手段とを備えた燃料電池発電システムであって、前記
燃料電池本体のカソード側から排出されるカソードガス
の熱を、前記冷却媒体供給手段により供給される冷却媒
体に放熱して当該カソードガスから反応生成水を回収す
る生成水回収手段を備えているので、冷却媒体供給手段
を有効に利用して、システムの大型化を極力抑えながら
反応生成水を回収することができる。
【００３２】ここで、前記冷却媒体供給手段は、空気を
燃料電池本体に供給するものであって、前記生成水回収
手段を、燃料電池本体のカソード側から排出されるカソ
ードガスが通過するよう設けられた第１の熱交換器と、
冷却媒体供給手段が燃料電池本体に供給する空気の通路
に設けられた第２の熱交換器と、前記第１の熱交換器と
第２の熱交換器との間で熱媒体を循環させる熱媒体循環
手段とから構成することができる。
燃料電池本体に供給するものであって、前記生成水回収
手段を、燃料電池本体のカソード側から排出されるカソ
ードガスが通過するよう設けられた第１の熱交換器と、
冷却媒体供給手段が燃料電池本体に供給する空気の通路
に設けられた第２の熱交換器と、前記第１の熱交換器と
第２の熱交換器との間で熱媒体を循環させる熱媒体循環
手段とから構成することができる。
【図１】実施の形態１に係るリン酸型燃料電池発電シス
テムの構成を示す正面図である。
テムの構成を示す正面図である。
【図２】前記リン酸型燃料電池発電システムの構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図３】上記システムに用いられるラジエータの構成を
示す図である。
示す図である。
【図４】別な実施の形態２に係るリン酸型燃料電池発電
システムの構成を示すブロック図である。
システムの構成を示すブロック図である。
【図５】前記リン酸型燃料電池発電システムの燃料電池
本体の要部斜視図（一部、切欠図）である。
本体の要部斜視図（一部、切欠図）である。
【図６】上記システムにおける生成水回収手段の構成を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図７】上記実施の形態とは別の形態の生成水回収手段
の構成を示す斜視図である。
の構成を示す斜視図である。
１ リン酸型燃料電池発電システム ３ リン酸型燃料電池本体 ６０ 配管 ６１ ポンプ ７０，７１ ラジエータ ２００ リン酸型燃料電池発電システム ２０６，２０７ ラジエータ ２０８ 配管 ２０９ ポンプ
Claims (2)
- 【請求項１】 アノードとカソードとを配した燃料電池
本体と、当該燃料電池本体にアノードガスを供給するア
ノードガス供給手段と、カソードガスを供給するカソー
ドガス供給手段と、前記燃料電本体を冷却するための冷
却媒体を燃料電池本体に供給する冷却媒体供給手段とを
備えた燃料電池発電システムであって、 前記燃料電池本体のカソード側から排出されるカソード
ガスの熱を、前記冷却媒体供給手段により供給される冷
却媒体に放熱して当該カソードガスから反応生成水を回
収する生成水回収手段を備えたことを特徴とする燃料電
池システム。 - 【請求項２】 前記冷却媒体供給手段は、空気を燃料電
池本体に供給するものであって、 前記生成水回収手段は、 燃料電池本体のカソード側から排出されるカソードガス
が通過するよう設けられた第１の熱交換器と、 冷却媒体供給手段が燃料電池本体に供給する空気の通路
に設けられた第２の熱交換器と、 前記第１の熱交換器と第２の熱交換器との間で熱媒体を
循環させる熱媒体循環手段とを備えることを特徴とする
請求項１記載の燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9081002A JPH10284107A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9081002A JPH10284107A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284107A true JPH10284107A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13734319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9081002A Pending JPH10284107A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284107A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10312821A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-11-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2000010209A2 (de) * | 1998-08-10 | 2000-02-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur nutzung der abwärme einer luftgekühlten brennstoffzellenbatterie |
| JP2006140165A (ja) * | 2006-01-11 | 2006-06-01 | Toshiba Home Technology Corp | 燃料電池装置 |
| KR100709200B1 (ko) | 2005-11-28 | 2007-04-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 |
| JP2007193963A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2007193962A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| US7364811B2 (en) * | 2003-09-30 | 2008-04-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel Cell |
| JP2010277961A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| EP2608302A1 (en) * | 2010-08-17 | 2013-06-26 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
| JP2020133777A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | トヨタ自動車株式会社 | 水素ステーション |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9081002A patent/JPH10284107A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10312821A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-11-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2000010209A2 (de) * | 1998-08-10 | 2000-02-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur nutzung der abwärme einer luftgekühlten brennstoffzellenbatterie |
| WO2000010209A3 (de) * | 1998-08-10 | 2000-06-08 | Siemens Ag | Vorrichtung und verfahren zur nutzung der abwärme einer luftgekühlten brennstoffzellenbatterie |
| US6630261B2 (en) | 1998-08-10 | 2003-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for utilizing the waste heat of an air-cooled fuel cell battery |
| US7364811B2 (en) * | 2003-09-30 | 2008-04-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel Cell |
| KR100709200B1 (ko) | 2005-11-28 | 2007-04-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 |
| JP4591872B2 (ja) * | 2006-01-11 | 2010-12-01 | 東芝ホームテクノ株式会社 | 燃料電池装置 |
| JP2006140165A (ja) * | 2006-01-11 | 2006-06-01 | Toshiba Home Technology Corp | 燃料電池装置 |
| JP2007193962A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2007193963A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2010277961A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| EP2608302A1 (en) * | 2010-08-17 | 2013-06-26 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
| EP2608302A4 (en) * | 2010-08-17 | 2014-01-22 | Panasonic Corp | FUEL CELL SYSTEM |
| US9023544B2 (en) | 2010-08-17 | 2015-05-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2020133777A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | トヨタ自動車株式会社 | 水素ステーション |
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