[發(fā)明專利]燃料電池用加濕裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00803776.0
• 申請(qǐng)日: 2000-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN1340222A
• 公開（公告）日: 2002-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 松井伸樹;池上周司;岡本康令;米本和生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大金工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04;H01M8/10
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王以平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于對(duì)供給到固體高分子型燃料電池的電極的氣體進(jìn)行加濕的加濕裝置。

背景技術(shù)

一般情況下，可將烴或甲醇改性生成氫，通過(guò)這樣改性生成的氫可用于燃料電池。

作為這樣的燃料電池，過(guò)去有例如日本特開平11-67256號(hào)公報(bào)所示那樣稱之為固體高分子型的燃料電池。該固體高分子型燃料電池具備以?shī)A有由固體高分子構(gòu)成的電解質(zhì)的形式配置的氫極(燃料極)和氧極(空氣極)，向該氫極供給含有氫的作為燃料的改性氣體，向氧極供給含有氧的空氣(含氧氣體)，在兩電極間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

在上述固體高分子型燃料電池中，為了降低電解質(zhì)內(nèi)的質(zhì)子傳導(dǎo)阻力需要使電解質(zhì)成為由水潤(rùn)濕的狀態(tài)，含氫的改性氣體和含氧的氣體分別以接近水蒸氣飽和狀態(tài)的狀態(tài)被供給。

為了這樣將改性氣體和空氣形成為大體水蒸氣飽和狀態(tài)，對(duì)于前者的改性氣體，在該改性氣體生成時(shí)導(dǎo)入水蒸氣，從而使生成的改性氣體中含有水份。獲得生成改性氣體時(shí)所要供給的水蒸氣而所需的熱量是由改性氣體的顯熱或由燃燒器使燃料電池的排氣燃燒獲得的燃燒熱來(lái)提供。

另一方面，對(duì)于供給到燃料電池的氧極的空氣，使用燃料電池的冷卻水在電池內(nèi)部對(duì)其進(jìn)行加濕，該加濕所需的熱量由燃料電池的余熱提供。

然而，由于這樣獲得供給到改性氣體和空氣中的水蒸氣而所需的熱量是由改性氣體的顯熱、電池排氣的燃燒熱、及電池的余熱提供，所以需要相應(yīng)的供熱，因此為了進(jìn)一步提高燃料電池的系統(tǒng)熱效率希望加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是鑒于上述情況而作出的，其目的在于通過(guò)很好地利用燃料電池的排氣，從而不需要用于獲得水蒸氣的加熱即可對(duì)送往燃料電池的改性氣體等進(jìn)行加濕，提高燃料電池系統(tǒng)的熱效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明著眼于在從燃料電池排出的排氣中含有水蒸氣這一情況，利用水蒸氣透過(guò)膜使該水蒸氣透過(guò)該膜，供給到改性氣體等。

具體地說(shuō)，本發(fā)明的燃料電池1具備以?shī)A有由固體高分子構(gòu)成的電解質(zhì)的方式配置的氫極和氧極，且對(duì)上述氫極供給由改性裝置4改性后的包含氫的改性氣體，對(duì)氧極供給包含有氧的含氧氣體，在兩電極間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，其中，設(shè)置加濕裝置31，該加濕裝置31使包含于從該燃料電池1排出的排氣中的水蒸氣透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34，至少供給到送往上述改性裝置4的供給氣體。

按照該構(gòu)成，由加濕裝置31使包含于從該燃料電池1排出的排氣中的水蒸氣透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34，將該水蒸氣至少供給到改性裝置4的氣體。這樣，供給到燃料電池1的氫極的改性氣體大體被加濕到水蒸氣飽和狀態(tài)，同時(shí)，不需要供給用于該加濕的熱量，從而可提高燃料電池系統(tǒng)的熱效率。

另外，上述改性裝置4也可具有根據(jù)包含部分氧化的反應(yīng)，從原料氣體生成具有豐富氫的改性氣體的部分氧化改性部6。

另外，上述加濕裝置31也可使包含于從燃料電池1的氫極排出的氫極排氣的水蒸氣透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34，供給到導(dǎo)入至部分氧化改性部6的空氣或空氣與原料氣體的混合氣體。

這樣，也可用燃料電池1的氫極排氣中的透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34的水蒸氣對(duì)供給到燃料電池1的氫極的改性氣體進(jìn)行加濕，提高燃料電池系統(tǒng)的熱效率。

另一方面，上述改性裝置4也可具有通過(guò)反應(yīng)，從原料氣體生成具有豐富氫的改性氣體的水蒸氣改性部43。

另外，加濕裝置31也可使包含于從燃料電池1的氫極排出的氫極排氣中的水蒸氣透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34，供給到導(dǎo)入至水蒸氣改性部43的原料氣體。

這樣，與上述一樣，供給到燃料電池1的氫極的改性氣體可用燃料電池1的氫極排氣中的透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34的水蒸氣加濕，從而可提高燃料電池系統(tǒng)的熱效率。

上述加濕裝置31也可具有用氫極排氣中的水蒸氣加濕空氣或氣體的第1加濕部32和，用使加熱溫水透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜38獲得的水蒸氣加濕已由該第1加濕部32加濕的空氣或氣體的第2加濕部36。

這樣，空氣或氣體在第1加濕部32用氫極排氣中的透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34的水蒸氣加濕，此后，在第2加濕部36用使加熱溫水透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜38而獲得的水蒸氣加濕。通過(guò)這樣的對(duì)空氣或氣體的2階段加濕，即使在燃料電池1的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，也可穩(wěn)定地對(duì)改性氣體進(jìn)行加濕。

上述加濕裝置31也可使包含于從燃料電池1的氧極排出的氧極排氣中的水蒸氣透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34，供給到送往燃料電池1的含氧氣體。

按照該構(gòu)成，供給到燃料電池1的氧極的含氧氣體用燃料電池1的氧極排氣中的透過(guò)水蒸氣透過(guò)膜34的水蒸氣加濕，在該場(chǎng)合，也可提高燃料電池系統(tǒng)的熱效率。