[發(fā)明專(zhuān)利]燃料電池的水處理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310019751.3
• 申請(qǐng)日: 2010-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103130303A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊藤美和;大江太郎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 奧加諾株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/42
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/42
• 代理公司: 天津才智專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 陳昌娟

本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?01010187604.3、申請(qǐng)日為2010年6月1日、發(fā)明名稱(chēng)為“燃料電池的水處理裝置”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用離子交換樹(shù)脂的燃料電池的水處理裝置。

背景技術(shù)

燃料電池需要?dú)洌鵀榱藦某鞘腥細(xì)饣蛘咛烊粴獾戎圃鞖洌中枰诟男怨ば蛑惺褂盟渲械乃褂眉兯４送猓诶鋮s燃料電池時(shí)或者在對(duì)固體高分子型燃料電池的高分子膜進(jìn)行加濕等時(shí)也需要使用純水。

純水通常是通過(guò)具備離子交換樹(shù)脂的水處理裝置去除雜質(zhì)離子而制成的。除了從自來(lái)水制造純水的技術(shù)之外，目前已經(jīng)有多種通過(guò)對(duì)從燃料電池的發(fā)電反應(yīng)生成的冷凝水等進(jìn)行處理，將該處理水（純水）循環(huán)使用于燃料電池的技術(shù)。

例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了這樣一種技術(shù)：在為防止燃料電池的腐蝕而對(duì)向燃料電池供給的冷卻水中的碳酸根離子及碳酸氫根離子（以下稱(chēng)為碳酸根離子等或者僅稱(chēng)為碳酸）進(jìn)行處理的水處理裝置中，通過(guò)將陰離子交換樹(shù)脂和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的使用比率調(diào)整到適當(dāng)?shù)某潭龋瑴p少陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的量，實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載了通過(guò)將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的量最佳化，以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化的內(nèi)容，但沒(méi)有對(duì)陰離子交換樹(shù)脂進(jìn)行探討。

例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了通過(guò)使用耐熱性高的離子交換樹(shù)脂而提高排熱回收量的水處理裝置。

此外，由于燃料電池是以長(zhǎng)期使用為目標(biāo)而被開(kāi)發(fā)的，所以用于這樣的燃料電池的水處理裝置也同樣需要能長(zhǎng)期使用。但是，在燃料電池中使用的水由于與由外部氣體引入的空氣接觸，因此根據(jù)裝置的設(shè)置環(huán)境的不同，有時(shí)細(xì)菌可能通過(guò)該空氣混入水處理裝置內(nèi)并進(jìn)行繁殖。如果水處理裝置內(nèi)有細(xì)菌繁殖，則不僅得不到期望的水質(zhì)，還有可能引起堵塞而無(wú)法穩(wěn)定地供給處理水。

以往技術(shù)中已有幾種抑制水處理裝置內(nèi)的細(xì)菌繁殖的方法（例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1及專(zhuān)利文獻(xiàn)3）。

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中提示了通過(guò)使用OH型的陰離子交換樹(shù)脂能夠起到抑制細(xì)菌繁殖的效果。并且，關(guān)于具有該效果的理由，提到了是由OH型的陰離子交換樹(shù)脂具有強(qiáng)堿性帶來(lái)的。此外，非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了OH型和H型的混合床樹(shù)脂具有比OH型的陰離子交換樹(shù)脂更強(qiáng)的殺菌能力的內(nèi)容。關(guān)于其理由，提到了是因?yàn)榧?xì)菌在通過(guò)樹(shù)脂內(nèi)時(shí)，無(wú)序地接觸OH型和H型而受到較大的pH變化的緣故。

專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了通過(guò)將擔(dān)載有銀的活性炭等抗菌劑與離子交換樹(shù)脂混合來(lái)抑制細(xì)菌繁殖的技術(shù)。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：特開(kāi)平8－17457號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：特開(kāi)平11－204123號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：特開(kāi)平10－314727號(hào)公報(bào)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1：左藤利夫等，電化學(xué)與工業(yè)物理化學(xué)，54（3），1986年，269頁(yè)～273頁(yè)

為實(shí)現(xiàn)燃料電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，重要的是去除向燃料電池供給的水中的氯化物離子。換言之，如果含有氯化物離子的水被供給到燃料電池中，燃料電池的部件被腐蝕的危險(xiǎn)就會(huì)很高。因此，急需一種能有效減少向燃料電池供給的水中的氯化物離子的濃度的用于燃料電池的水處理裝置。

同時(shí)，也期待出現(xiàn)一種耐熱性高、價(jià)格低廉且小型化的用于燃料電池的水處理裝置。

此外，在使用陰離子交換樹(shù)脂和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的混合床樹(shù)脂的水處理裝置中，由于陰離子交換樹(shù)脂和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的比重不同，因此在對(duì)該水處理裝置進(jìn)行搬運(yùn)、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)等而引起振動(dòng)時(shí)，比重大的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂會(huì)移動(dòng)到下部，而比重小的陰離子交換樹(shù)脂會(huì)移動(dòng)到上部，導(dǎo)致兩種離子交換樹(shù)脂分離。如果將這樣分離的混合床樹(shù)脂用于經(jīng)常在高溫、低流量狀態(tài)下使用的燃料電池的水處理裝置中，則有時(shí)從陰離子交換樹(shù)脂中主要溶出三甲胺，而從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中主要溶出聚苯乙烯磺酸。例如，如果將被處理的水向下方向流通，則源自下部的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的溶出成分不會(huì)被捕捉，而如果將被處理的水向上方向流通，則源自上部的陰離子交換樹(shù)脂的溶出成分不會(huì)被捕捉。從而導(dǎo)致處理水中的TOC增加。而且，如果這些溶出成分混入處理水中，則處理水中的TOC增加，導(dǎo)致無(wú)法達(dá)到所要求的水的導(dǎo)電率，或者這些溶出成分或以這些溶出成分作為生成源的銨離子、硝酸根離子、亞硝酸根離子、硫酸根離子等對(duì)燃料電池的發(fā)電性能和壽命帶來(lái)壞的影響。

此外，還期待出現(xiàn)一種能夠抑制由燃料電池的長(zhǎng)期使用引起的細(xì)菌繁殖，保證長(zhǎng)期正常使用的燃料電池的水處理裝置。

發(fā)明內(nèi)容