[go: up one dir, main page]

JP2008186800A - Gas-liquid separator and fuel cell device equipped with the same - Google Patents

Gas-liquid separator and fuel cell device equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP2008186800A
JP2008186800A JP2007022068A JP2007022068A JP2008186800A JP 2008186800 A JP2008186800 A JP 2008186800A JP 2007022068 A JP2007022068 A JP 2007022068A JP 2007022068 A JP2007022068 A JP 2007022068A JP 2008186800 A JP2008186800 A JP 2008186800A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
permeable membrane
fuel
liquid
liquid separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007022068A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Watanabe
大介 渡邉
Jun Asaga
潤 浅賀
Motoi Goto
基伊 後藤
Tomohiko Hirayama
智彦 平山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2007022068A priority Critical patent/JP2008186800A/en
Publication of JP2008186800A publication Critical patent/JP2008186800A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】液体中のガスを効率良く分離することが可能な気液分離器、およびこれを備えた燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有し化学反応により発電する起電部と、燃料タンクと、起電部に燃料および空気を供給する循環系と、を有している。循環系は、燃料タンクから供給された燃料をアノードを通して循環させる燃料流路22と、カソードを通して空気を循環させる空気流路24と、燃料流路内でアノードの流出端と燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器40と、を有している。気液分離器は、多孔質材料で形成され、気液2相流に接する第1表面と外気に接する第2表面とを有し、気液2相流中のガスを透過するガス透過性膜46と、ガス透過性膜において少なくとも第2表面側設けられ、ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第2表面側を発熱させる触媒48と、を備えている。
【選択図】 図1
A gas-liquid separator capable of efficiently separating a gas in a liquid and a fuel cell device including the same are provided.
A fuel cell device includes an electromotive unit that has an anode and a cathode and generates power by a chemical reaction, a fuel tank, and a circulation system that supplies fuel and air to the electromotive unit. The circulation system includes a fuel flow path 22 that circulates fuel supplied from a fuel tank through the anode, an air flow path 24 that circulates air through the cathode, and an anode between an outflow end of the anode and the fuel tank in the fuel flow path. And a gas-liquid separator 40 that separates liquid and gas. The gas-liquid separator is formed of a porous material, has a first surface in contact with the gas-liquid two-phase flow and a second surface in contact with the outside air, and transmits a gas in the gas-liquid two-phase flow. 46 and a catalyst 48 that is provided at least on the second surface side in the gas permeable membrane and reacts the gas that passes through the gas permeable membrane with oxygen in the outside air to generate heat on the second surface side. Yes.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、気液分離器、およびこの気液分離器を備えているとともに電子機器等の電源として用いられる燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a gas-liquid separator, and a fuel cell device that includes the gas-liquid separator and is used as a power source for electronic devices and the like.

現在、携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータ(以下、ノートPCと称する)、モバイル機器等の電子機器の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が用いられている。近年、これら電子機器の高機能化に伴う消費電力の増加や更なる長時間使用の要請から、高出力で充電の必要のない小型燃料電池が新たな電源として期待されている。燃料電池には種々の形態があるが、特に、燃料としてメタノール溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池(以下、DMFCと称する)は、水素を燃料とする燃料電池に比べて燃料の取扱いが容易で、システムが簡易であることから、電子機器の電源として注目されている。   Currently, secondary batteries such as lithium ion batteries are mainly used as power sources for portable notebook personal computers (hereinafter referred to as notebook PCs) and mobile devices. In recent years, a small fuel cell with high output and no need for charging has been expected as a new power source due to an increase in power consumption accompanying the enhancement of functions of these electronic devices and a request for longer use. There are various types of fuel cells. In particular, a direct methanol fuel cell (hereinafter referred to as DMFC) using a methanol solution as a fuel is easier to handle than a fuel cell using hydrogen as a fuel. Since the system is simple, it is attracting attention as a power source for electronic devices.

通常、DMFCは、メタノールが収容された燃料タンク、メタノールを起電部に圧送する送液ポンプ、および起電部に空気を供給する送気ポンプ等を備えている。起電部はそれぞれアノードおよびカソードを有した複数の単セルを積層したセルスタックを備え、アノード側に希釈されたメタノールを、カソード側に空気を供給することにより、化学反応によって発電を行う。発電に伴う反応生成物として、起電部のアノード側には未反応のメタノールおよび炭酸ガスが発生し、カソード側には水が発生する。反応生成物である水は蒸気となって排気される。   Usually, the DMFC includes a fuel tank in which methanol is stored, a liquid feed pump that pumps methanol to the electromotive unit, an air pump that supplies air to the electromotive unit, and the like. The electromotive unit includes a cell stack in which a plurality of single cells each having an anode and a cathode are stacked. Electricity is generated by a chemical reaction by supplying methanol diluted to the anode side and air to the cathode side. As reaction products accompanying power generation, unreacted methanol and carbon dioxide gas are generated on the anode side of the electromotive section, and water is generated on the cathode side. The reaction product water is exhausted as steam.

アノードで生じた未反応の燃料および炭酸ガスの気液2相流において、炭酸ガスは発電反応を阻害するため、アノードで生じた未反応燃料を循環させて使用する場合、気液2層流中の期待成分を分離、除去する必要がある。そこで、起電部のアノード出口と燃料タンクとの間を延びる流路には気液分離器が設けられている。起電部のアノード側に生じた未反応のメタノールおよび炭酸ガスは気液分離器に送られ、メタノールと炭酸ガスとが分離される。分離後、メタノールは回収流路を通して燃料タンクへ送られ、炭酸ガスは排気路を通してカソード流路に送られる(例えば、特許文献1)。   In the gas-liquid two-phase flow of unreacted fuel and carbon dioxide generated at the anode, carbon dioxide gas inhibits the power generation reaction. Therefore, when the unreacted fuel generated at the anode is circulated and used, It is necessary to separate and remove the expected components. Therefore, a gas-liquid separator is provided in the flow path extending between the anode outlet of the electromotive unit and the fuel tank. Unreacted methanol and carbon dioxide generated on the anode side of the electromotive section are sent to a gas-liquid separator, and methanol and carbon dioxide are separated. After the separation, methanol is sent to the fuel tank through the recovery channel, and carbon dioxide gas is sent to the cathode channel through the exhaust channel (for example, Patent Document 1).

気液分離器としては、多孔質の気液分離膜からなるチューブによって構成されたものが提案されている(例えば、特許文献2)。このチューブは液体の流れ横切って配置されているとともに、内部が排気装置によって減圧されている。これにより、液体中に含まれる気体は、気液分離膜のチューブを通ってチューブ内へ排気され、液体から分離される。
特開2005−108718号公報 特開平4−4002号公報
As a gas-liquid separator, what was comprised by the tube which consists of a porous gas-liquid separation membrane is proposed (for example, patent document 2). The tube is disposed across the flow of the liquid, and the inside is decompressed by an exhaust device. Thereby, the gas contained in the liquid is exhausted into the tube through the tube of the gas-liquid separation membrane and separated from the liquid.
JP-A-2005-108718 Japanese Patent Laid-Open No. 4-4002

上記のように構成された燃料電池装置において、気液分離器で分離された燃料は燃料タンクに戻され、再度、発電に利用される。そのため、燃料を効率良く利用する上で、起電部と燃料タンクとの間に設けられた気液分離器は、燃料と炭酸ガスとを確実に分離できることが必要となる。   In the fuel cell device configured as described above, the fuel separated by the gas-liquid separator is returned to the fuel tank and is used again for power generation. Therefore, in order to efficiently use the fuel, the gas-liquid separator provided between the electromotive unit and the fuel tank needs to be able to reliably separate the fuel and the carbon dioxide gas.

しかしながら、燃料電池装置のアノード燃料循環系は比較的高温であり、また、気液分離器により分離されたガスは、分離直後に多くの水蒸気を含んでいる。そのため、分離されたガスが冷却されると水蒸気が結露し、気液分離器を構成している気液分離膜の表面に付着する。そして、この結露により気液分離膜の孔が埋められ、気体の通路が閉じられてしまう。その結果、気液分離器の気液分離効率が低下する可能性がある。   However, the anode fuel circulation system of the fuel cell device has a relatively high temperature, and the gas separated by the gas-liquid separator contains a large amount of water vapor immediately after the separation. For this reason, when the separated gas is cooled, water vapor is condensed and adheres to the surface of the gas-liquid separation membrane constituting the gas-liquid separator. And this condensation will fill the hole of the gas-liquid separation membrane and close the gas passage. As a result, the gas-liquid separation efficiency of the gas-liquid separator may be reduced.

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、液体中のガスを効率良く分離することが可能な気液分離器、およびこれを備えた燃料電池装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a gas-liquid separator capable of efficiently separating a gas in a liquid, and a fuel cell device including the same.

上記課題を達成するため、この発明の態様に係る気液分離器は、多孔質材料で形成され、気液2相流に接する第1表面と外気に接する第2表面とを有し、気液2相流中のガスを透過するガス透過性膜と、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第2表面側設けられ、前記ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第2表面側を発熱させる触媒と、を備えている。   In order to achieve the above object, a gas-liquid separator according to an aspect of the present invention includes a first surface that is formed of a porous material and is in contact with a gas-liquid two-phase flow and a second surface that is in contact with outside air. A gas permeable membrane that permeates gas in a two-phase flow; and at least the second surface side of the gas permeable membrane, the gas that passes through the gas permeable membrane reacts with oxygen in the outside air. And a catalyst for generating heat on the second surface side.

この発明の他の態様に係る燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、燃料を収容した燃料タンクと、前記燃料タンクから供給された燃料を前記起電部のアノードを通して循環させる燃料流路と、前記起電部のカソードを通して空気を循環させる気体流路と、前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器と、を有した循環系と、を備え、
前記気液分離器は、多孔質材料で形成され、前記アノードから排出された気液2相流に接する第1表面と外気に接する第2表面とを有し、気液2相流中のガスを透過するガス透過性膜と、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第2表面側設けられ、前記ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第2表面側を発熱させる触媒と、を備えている。
A fuel cell device according to another aspect of the present invention includes a cell having an anode and a cathode, an electromotive unit that generates electric power by a chemical reaction, a fuel tank that contains fuel, and fuel supplied from the fuel tank. A fuel flow path that circulates through the anode of the electromotive section; a gas flow path that circulates air through the cathode of the electromotive section; and between the outflow end of the electromotive section and the fuel tank in the fuel flow path. And a gas-liquid separator that separates liquid and gas, and a circulation system,
The gas-liquid separator is formed of a porous material and has a first surface in contact with the gas-liquid two-phase flow discharged from the anode and a second surface in contact with outside air, and the gas in the gas-liquid two-phase flow A gas permeable membrane that permeates, and at least the second surface side of the gas permeable membrane, and reacts the gas that permeates the gas permeable membrane with oxygen in the outside air to make the second surface side And a catalyst for generating heat.

上記構成によれば、ガス透過性膜の第2表面側に発熱機能を付与することにより、透過ガスの結露を防止し、気液分離効率の低下を防止する。これにより、液体中のガスを効率良く分離することが可能な気液分離器、およびこれを備えた燃料電池装置を提供することができる。   According to the above configuration, by providing a heat generation function to the second surface side of the gas permeable membrane, dew condensation of the permeated gas is prevented, and a decrease in gas-liquid separation efficiency is prevented. Thereby, the gas-liquid separator which can isolate | separate the gas in a liquid efficiently, and a fuel cell apparatus provided with the same can be provided.

以下、図面を参照しながら、この発明の第1の実施形態に係る燃料電池装置について詳細に説明する。
図1は燃料電池装置の循環系構成を概略的に示している。図1に示すように、燃料電池装置10は、メタノールを液体燃料としたDMFCとして構成されている。燃料電池装置10は、起電部を構成したDMFCスタック12、燃料タンク14、およびDMFCスタックに燃料および空気を供給する循環系20、燃料電池装置全体の動作を制御する電池制御部51を備えている。
Hereinafter, a fuel cell device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a circulation system configuration of a fuel cell device. As shown in FIG. 1, the fuel cell device 10 is configured as a DMFC using methanol as a liquid fuel. The fuel cell device 10 includes a DMFC stack 12 that constitutes an electromotive unit, a fuel tank 14, a circulation system 20 that supplies fuel and air to the DMFC stack, and a battery control unit 51 that controls the operation of the entire fuel cell device. Yes.

燃料タンク14は密閉構造を有し、その内部には液体燃料として高濃度のメタノールが収容されている。燃料タンク14は、燃料電池装置10に対して脱着自在な燃料カートリッジとして形成してもよい。   The fuel tank 14 has a sealed structure, and contains high-concentration methanol as a liquid fuel. The fuel tank 14 may be formed as a fuel cartridge that is detachable from the fuel cell device 10.

循環系20は、燃料タンク14の燃料供給口14aから供給された燃料をDMFCスタック12を通して循環させる燃料流路(液体流路)22、およびDMFCスタック12を通して空気を含む気体を循環させる空気流路(気体流路)24、燃料流路内および空気流路内に設けられた複数の補機を有している。燃料流路22および空気流路24は、それぞれ配管等によって形成されている。   The circulation system 20 includes a fuel flow path (liquid flow path) 22 for circulating the fuel supplied from the fuel supply port 14 a of the fuel tank 14 through the DMFC stack 12, and an air flow path for circulating a gas containing air through the DMFC stack 12. (Gas flow path) 24, a plurality of auxiliary machines provided in the fuel flow path and the air flow path. The fuel flow path 22 and the air flow path 24 are each formed by piping or the like.

図2はDMFCスタック12の積層構造を示し、図3は各セルの発電反応を模式的に示している。図2および図3に示すように、セルスタックとしてのDMFCスタック12は、複数、例えば、4つの単セル140と、5枚の矩形板状のセパレータ142とを交互に積層して構成された積層体、および積層体を支持した枠体145を有している。各単セル140は、それぞれ触媒層とカーボンペーパとで構成されたほぼ矩形板状のカソード(空気極)46およびアノード(燃料極)47、これらカソード、アノード間に挟持されたほぼ矩形状の高分子電解質膜144とを一体化した膜・電極接合体(MEA)を備えている。高分子電解質膜144は、アノード37およびカソード36よりも大きな面積に形成されている。   FIG. 2 shows the laminated structure of the DMFC stack 12, and FIG. 3 schematically shows the power generation reaction of each cell. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the DMFC stack 12 as a cell stack is a stacked structure in which a plurality of, for example, four single cells 140 and five rectangular plate-like separators 142 are alternately stacked. And a frame body 145 that supports the laminated body. Each single cell 140 includes a substantially rectangular plate-like cathode (air electrode) 46 and an anode (fuel electrode) 47 each composed of a catalyst layer and carbon paper, and a substantially rectangular high-pitch sandwiched between the cathode and anode. A membrane / electrode assembly (MEA) integrated with the molecular electrolyte membrane 144 is provided. The polymer electrolyte membrane 144 is formed in a larger area than the anode 37 and the cathode 36.

3つのセパレータ142は、隣合う2つの単セル140間に積層され、他の2つのセパレータは、積層方向両端にそれぞれ積層されている。セパレータ142および枠体145には、各単セル140のアノード37に燃料を供給する燃料流路146、および各単セルのカソード36に空気を供給する空気流路147が形成されている。   The three separators 142 are stacked between two adjacent single cells 140, and the other two separators are stacked at both ends in the stacking direction. The separator 142 and the frame 145 are formed with a fuel channel 146 that supplies fuel to the anode 37 of each unit cell 140 and an air channel 147 that supplies air to the cathode 36 of each unit cell.

図3に示すように、供給された燃料および空気は、アノード37とカソード36との間に設けられた電解質膜144で化学反応し、これにより、アノードとカソードとの間に電力が発生する。DMFCスタック12で発生した電力は、電池制御部51を介して外部機器等に供給される。   As shown in FIG. 3, the supplied fuel and air chemically react with the electrolyte membrane 144 provided between the anode 37 and the cathode 36, thereby generating electric power between the anode and the cathode. The electric power generated in the DMFC stack 12 is supplied to an external device or the like via the battery control unit 51.

図1に示すように、燃料流路22に設けられた補機は、燃料タンク14の燃料供給口14aに配管接続された開閉弁26、燃料ポンプ28、燃料ポンプの出力部に配管を介して接続された混合タンク30を備えている。また、補機は、燃料タンクの一部を構成する混合タンク30の出力部に液体フィルタ32を介して接続された送液ポンプ34、および送液ポンプの流出側に設けられ燃料の濃度を検出する濃度センサ35を備えている。送液ポンプ34の出力部は燃料流路22を介してDMFCスタック12のアノード37に接続されている。   As shown in FIG. 1, the auxiliary equipment provided in the fuel flow path 22 is connected to the fuel supply port 14a of the fuel tank 14 through the piping to the on-off valve 26, the fuel pump 28, and the output portion of the fuel pump. A connected mixing tank 30 is provided. The auxiliary machine detects the concentration of the fuel provided on the outflow side of the liquid feed pump 34 connected to the output portion of the mixing tank 30 constituting a part of the fuel tank via the liquid filter 32 and the liquid feed pump. Concentration sensor 35 is provided. The output portion of the liquid feed pump 34 is connected to the anode 37 of the DMFC stack 12 via the fuel flow path 22.

DMFCスタック12のアノード37の出力部は燃料流路22を通して混合タンク30の入力部に接続されている。DMFCスタック12の出力部と混合タンク30との間で燃料流路22には気液分離器40が設けられている。DMFCスタック12のアノード37から排出される排出流体、つまり化学反応に用いられなかった未反応メタノール水溶液および生成された二酸化炭素は、気液分離器40により互いに分離される。分離されたメタノール水溶液は燃料流路22を通して混合タンク30に戻され、再度、アノード37へ供給される。気液分離器40により分離された二酸化炭素は、後述する空気流路24を通してエアフィルタへ送られる。   The output portion of the anode 37 of the DMFC stack 12 is connected to the input portion of the mixing tank 30 through the fuel flow path 22. A gas-liquid separator 40 is provided in the fuel flow path 22 between the output portion of the DMFC stack 12 and the mixing tank 30. The exhaust fluid discharged from the anode 37 of the DMFC stack 12, that is, the unreacted aqueous methanol solution that has not been used for the chemical reaction, and the generated carbon dioxide are separated from each other by the gas-liquid separator 40. The separated aqueous methanol solution is returned to the mixing tank 30 through the fuel flow path 22 and supplied to the anode 37 again. The carbon dioxide separated by the gas-liquid separator 40 is sent to the air filter through the air flow path 24 described later.

一方、空気流路24の上流端24aおよび下流端24bは、それぞれ大気に連通している。空気流路24に設けられる補機は、DMFCスタック12の上流側で空気流路24の上流端24a近傍に設けられたエアフィルタ50、DMFCスタック12とエアフィルタとの間で空気流路に接続された送気ポンプ52、開閉弁53、DMFCスタック12の下流側で空気流路24の下流端24b近傍に設けられた排気フィルタ54、および、開閉弁55を含んでいる。   On the other hand, the upstream end 24a and the downstream end 24b of the air flow path 24 are each in communication with the atmosphere. The auxiliary equipment provided in the air flow path 24 is connected to the air flow path between the DMFC stack 12 and the air filter, and the air filter 50 provided near the upstream end 24a of the air flow path 24 on the upstream side of the DMFC stack 12. The air supply pump 52, the open / close valve 53, the exhaust filter 54 provided in the vicinity of the downstream end 24b of the air flow path 24 on the downstream side of the DMFC stack 12, and the open / close valve 55 are included.

エアフィルタ50は、空気流路24に吸い込まれた空気中のゴミ、および二酸化炭素、ギ酸、燃料ガス、ギ酸メチル等の不純物、有害物質等を捕獲し除去する。排気フィルタ54は、空気流路24から外部へ排気される気体中の副生成物を無害化するとともに、排気中の含まれている燃料ガス等を捕獲する。   The air filter 50 captures and removes dust in the air sucked into the air flow path 24, impurities such as carbon dioxide, formic acid, fuel gas, and methyl formate, and harmful substances. The exhaust filter 54 detoxifies by-products in the gas exhausted from the air flow path 24 to the outside, and captures fuel gas and the like contained in the exhaust.

前述した気液分離器40は、DMFCスタック12の流入側と開閉弁53との間で空気流路24に接続されている。また、気液分離器40とDMFCスタック12の流入側との間で空気流路24には、エアフィルタ56が設けられている。気液分離器40から空気流路24に送られた気体は、エアフィルタ56を通り、ここで、二酸化炭素、燃料ガス等の不純物、有害物質が除去された後、DMFCスタック12へ送られる。   The gas-liquid separator 40 described above is connected to the air flow path 24 between the inflow side of the DMFC stack 12 and the on-off valve 53. An air filter 56 is provided in the air flow path 24 between the gas-liquid separator 40 and the inflow side of the DMFC stack 12. The gas sent from the gas-liquid separator 40 to the air flow path 24 passes through the air filter 56, where impurities and harmful substances such as carbon dioxide and fuel gas are removed, and then sent to the DMFC stack 12.

次に、気液分離器40について詳細に説明する。図4は、気液分離器40を拡大して示し、図5は、気液分離器の分離動作を模式的に示している。   Next, the gas-liquid separator 40 will be described in detail. FIG. 4 shows the gas-liquid separator 40 in an enlarged manner, and FIG. 5 schematically shows the separation operation of the gas-liquid separator.

図4および図5に示すように、気液分離器40は、燃料流路22の一部を規定している分離チューブ42と、分離チューブ42を覆って設けられた中空の容器44と、を有している。分離チューブ42は、多孔質材料、例えば、多孔質のフッ素系樹脂からなる厚さ1〜2mmのガス透過性膜46を筒状に成形して構成されている。ガス透過性膜46の内面(第1表面)により、気液2相流が流れる流路が規定され、外面(第2表面)により分離チューブ42の外面が形成されている。そして、ガス透過性膜46は流路内を流れる気液2相流中のガスを透過する。   As shown in FIGS. 4 and 5, the gas-liquid separator 40 includes a separation tube 42 defining a part of the fuel flow path 22, and a hollow container 44 provided so as to cover the separation tube 42. Have. The separation tube 42 is formed by forming a gas permeable membrane 46 made of a porous material, for example, a porous fluorine-based resin and having a thickness of 1 to 2 mm into a cylindrical shape. The flow path through which the gas-liquid two-phase flow flows is defined by the inner surface (first surface) of the gas permeable membrane 46, and the outer surface of the separation tube 42 is formed by the outer surface (second surface). The gas permeable membrane 46 permeates the gas in the gas-liquid two-phase flow that flows in the flow path.

ガス透過性膜46において、少なくとも外面側には粒子状の触媒48が塗布され、ガスの透過を阻害しない程度にガス透過性膜46の外面側領域に分散されている。触媒48としては、白金、あるいは白金を含む合金、例えば、白金バナジウム合金、白金ロジウム合金が用いられている。ガス透過性膜46は、フッ素溶液と触媒粒子とを混合した混合材料によって形成してもよい。   In the gas permeable membrane 46, a particulate catalyst 48 is applied at least on the outer surface side, and is dispersed in the outer surface side region of the gas permeable membrane 46 to such an extent that gas permeation is not hindered. As the catalyst 48, platinum or an alloy containing platinum, for example, a platinum vanadium alloy or a platinum rhodium alloy is used. The gas permeable membrane 46 may be formed of a mixed material in which a fluorine solution and catalyst particles are mixed.

分離チューブ42の両端部は、燃料流路22を形成している配管22aにそれぞれ接続されている。これにより、分離チューブ42は、アノード37から排出された排出流体、つまり未反応メタノール水溶液および生成された二酸化炭素を含む気液2相流体が流れる燃料流路22の一部を構成している。   Both ends of the separation tube 42 are connected to pipes 22 a forming the fuel flow path 22, respectively. Thereby, the separation tube 42 constitutes a part of the fuel flow path 22 through which the exhausted fluid discharged from the anode 37, that is, the gas-liquid two-phase fluid containing the unreacted methanol aqueous solution and the generated carbon dioxide flows.

容器44は分離チューブ42全体を覆って設けられ、分離チューブ42の外面に接した密閉空間60を規定している。容器44は、エアフィルタ56と開閉弁53との間で空気流路24に接続されている。容器44には、空気流路24を規定している配管24cが接続され、容器44内の空間60は空気流路24に連通している。これにより、送気ポンプ52から供給される外気は、容器44内の空間60に供給され分離チューブ42の周囲を流れた後、エアフィルタ56、カソード36に送られる。   The container 44 is provided so as to cover the entire separation tube 42, and defines a sealed space 60 in contact with the outer surface of the separation tube 42. The container 44 is connected to the air flow path 24 between the air filter 56 and the on-off valve 53. A pipe 24 c that defines the air flow path 24 is connected to the container 44, and a space 60 in the container 44 communicates with the air flow path 24. Thereby, the outside air supplied from the air supply pump 52 is supplied to the space 60 in the container 44 and flows around the separation tube 42, and then sent to the air filter 56 and the cathode 36.

上記のように構成された気液分離器40によれば、アノード37から排出された排出流体が分離チューブ42内を通って流れ、分離チューブ42の外面は空間60に供給された外気、つまり、酸素に接している。排出流体は、比較的高温であるとともに、外気よりも数Kパスカルだけ圧力が高くなっている。そのため、分離チューブ42の内外で差圧が生じている。これにより、排出流体中に含まれるガス、ここでは、二酸化炭素およびガス状のメタノール燃料成分は、上記圧力差によりガス透過性膜46を透過して外側の空間60に排出される。排出流体中の液体は、その表面張力によりガス透過性膜46を透過することができず、そのまま流路を通って流れる。これにより、気液の分離が行われる。   According to the gas-liquid separator 40 configured as described above, the exhaust fluid discharged from the anode 37 flows through the separation tube 42, and the outer surface of the separation tube 42 is the outside air supplied to the space 60, that is, In contact with oxygen. The discharged fluid is relatively hot and has a pressure higher by several K Pascals than the outside air. Therefore, a differential pressure is generated inside and outside the separation tube 42. As a result, the gas contained in the exhaust fluid, here carbon dioxide and gaseous methanol fuel component, is transmitted to the outer space 60 through the gas permeable membrane 46 due to the pressure difference. The liquid in the discharged fluid cannot pass through the gas permeable membrane 46 due to its surface tension, and flows through the flow path as it is. Thereby, gas-liquid separation is performed.

また、分離されたガスは、ガス透過性膜46を透過する際、ガス透過性膜の外面側で触媒48に接触する。そして、触媒48に誘発されて分離ガス中の燃料成分と外気中の酸素とが以下に示すように反応して発熱し、ガス透過性膜の外面側が加熱される。
CH3OH + (3/2)O → CO + 2HO + 反応熱
このような発熱を生じさせることにより、分離ガス中に含まれる水蒸気がガス透過性膜46の外面で結露することを防止する。従って、結露した水によりガス透過性膜46の孔が塞がれることを防止し、ガス透過性膜のガス透過能力、つまり、気液分離効率の低下を抑制することができる。
Further, when the separated gas permeates the gas permeable membrane 46, it contacts the catalyst 48 on the outer surface side of the gas permeable membrane. Then, induced by the catalyst 48, the fuel component in the separation gas reacts with oxygen in the outside air as shown below to generate heat, and the outer surface side of the gas permeable membrane is heated.
CH 3 OH + (3/2) O 2 → CO 2 + 2H 2 O + reaction heat By generating such heat generation, water vapor contained in the separation gas is condensed on the outer surface of the gas permeable membrane 46. To prevent. Therefore, it is possible to prevent the pores of the gas permeable membrane 46 from being clogged with condensed water, and to suppress a decrease in gas permeability of the gas permeable membrane, that is, gas-liquid separation efficiency.

上記のようにして気液分離器40により分離された排出流体は、燃料流路22を通して混合タンク30へ送られ、また、分離されたガスは、外気ととともにエアフィルタ56に送られ、ここで、不純物等が除去された後、DMFCスタック12のカソード36へ送られる。   The exhaust fluid separated by the gas-liquid separator 40 as described above is sent to the mixing tank 30 through the fuel flow path 22, and the separated gas is sent to the air filter 56 together with the outside air. After the impurities and the like are removed, they are sent to the cathode 36 of the DMFC stack 12.

上記のように構成された燃料電池装置10を電源として用いる場合、電池制御部51の制御の下、燃料ポンプ28、送液ポンプ34および送気ポンプ52を作動させるとともに、開閉弁26、53、55を開放する。燃料ポンプ28により、燃料タンク14から混合タンク30へメタノールが供給され、混合タンク内で水と混合され所望濃度のメタノール水溶液が形成される。また、送液ポンプ34により、混合タンク内のメタノール水溶液が燃料流路22を通してDMFCスタック12のアノード37に供給される。   When the fuel cell device 10 configured as described above is used as a power source, the fuel pump 28, the liquid supply pump 34, and the air supply pump 52 are operated under the control of the battery control unit 51, and the on-off valves 26, 53, 55 is released. Methanol is supplied from the fuel tank 14 to the mixing tank 30 by the fuel pump 28 and mixed with water in the mixing tank to form a methanol aqueous solution having a desired concentration. Further, the aqueous methanol solution in the mixing tank is supplied to the anode 37 of the DMFC stack 12 through the fuel flow path 22 by the liquid feed pump 34.

一方、送気ポンプ52により、空気流路24の吸気端24aから空気流路内に大気、つまり、空気が吸い込まれる。この空気はエアフィルタ50を通り、ここで、空気中のゴミ、不純物が除去される。エアフィルタ50を通過した後、空気は、空気流路24を通り気液分離器40の空間60へ送られ、更に、エアフィルタ56を通してDMFCスタック12のカソード36へ供給される。   On the other hand, air, that is, air is sucked into the air flow path from the intake end 24 a of the air flow path 24 by the air supply pump 52. This air passes through the air filter 50, where dust and impurities in the air are removed. After passing through the air filter 50, the air is sent to the space 60 of the gas-liquid separator 40 through the air flow path 24, and further supplied to the cathode 36 of the DMFC stack 12 through the air filter 56.

DMFCスタック12に供給されたメタノールおよび空気は、アノード37とカソード36との間に設けられた電解質膜144で電気化学反応し、これにより、アノード37とカソード36との間に電力が発生する。DMFCスタック12で発生した電力は、電池制御部51を介して電子機器等へ供給される。   The methanol and air supplied to the DMFC stack 12 undergo an electrochemical reaction at the electrolyte membrane 144 provided between the anode 37 and the cathode 36, thereby generating electric power between the anode 37 and the cathode 36. The electric power generated in the DMFC stack 12 is supplied to an electronic device or the like via the battery control unit 51.

電気化学反応に伴い、DMFCスタック12には反応生成物として、アノード37側に二酸化炭素、カソード36側に水が生成される。アノード37側に生じた二酸化炭素および化学反応に供されなかった未反応メタノールは燃料流路22を通して気液分離器40に送られ、ここで、二酸化炭素とメタノールとに分離される。分離されたメタノールは、気液分離器40から燃料流路22を通して混合タンク30へ回収され、再度、発電に用いられる。   Along with the electrochemical reaction, carbon dioxide is generated on the anode 37 side and water is generated on the cathode 36 side as reaction products in the DMFC stack 12. Carbon dioxide generated on the anode 37 side and unreacted methanol that has not been subjected to the chemical reaction are sent to the gas-liquid separator 40 through the fuel flow path 22 where they are separated into carbon dioxide and methanol. The separated methanol is recovered from the gas-liquid separator 40 through the fuel flow path 22 to the mixing tank 30 and used again for power generation.

分離された二酸化炭素は、気液分離器40の空間60から空気流路24へ送られ、更に、空気とともにエアフィルタ56へ送られ、ここで除去される。なお、DMFCスタック12から排出された気体には、ギ酸、メタノールガス、ギ酸メチル等も含まれ、これらの不純物も二酸化炭素と共にエアフィルタ56で除去される。そのため、上述した不純物がDMFCスタック12へ送られることを防止し、これらの不純物による発電効率の低下を防止することができる。   The separated carbon dioxide is sent from the space 60 of the gas-liquid separator 40 to the air flow path 24, and further sent to the air filter 56 together with air, where it is removed. The gas discharged from the DMFC stack 12 includes formic acid, methanol gas, methyl formate, and the like, and these impurities are removed together with carbon dioxide by the air filter 56. Therefore, it is possible to prevent the above-described impurities from being sent to the DMFC stack 12 and to prevent a decrease in power generation efficiency due to these impurities.

DMFCスタック12のカソード36側に生じた水は、その大部分が水蒸気となり空気とともに空気流路24に排出される。排出された空気および水蒸気は、除去フィルタ540に送られ、ここで、ゴミ、不純物が除去された後、空気流路24の下流端24bから外部に排気される。   Most of the water generated on the cathode 36 side of the DMFC stack 12 becomes water vapor and is discharged to the air flow path 24 together with air. The discharged air and water vapor are sent to a removal filter 540, where dust and impurities are removed and then exhausted from the downstream end 24b of the air flow path 24 to the outside.

以上のように構成された燃料電池装置10によれば、DMFCスタックと混合タンクとの間に設けられた気液分離器40は、ガス透過性膜46の外面側を発熱させる機能、すなわち、触媒による燃料成分と酸素との反応熱を発生し、ガス透過性膜の外面側を加熱することができる。これにより、分離ガス中に含まれる水蒸気がガス透過性膜46の外面で結露することを防止し、ガス透過性膜のガス透過能力、つまり、気液分離効率の低下を抑制することができる。従って、液体中のガスを効率良く分離することが可能な気液分離器が得られる。   According to the fuel cell device 10 configured as described above, the gas-liquid separator 40 provided between the DMFC stack and the mixing tank has a function of generating heat on the outer surface side of the gas permeable membrane 46, that is, a catalyst. The reaction heat between the fuel component and oxygen due to the above can be generated, and the outer surface side of the gas permeable membrane can be heated. Thereby, it is possible to prevent water vapor contained in the separation gas from condensing on the outer surface of the gas permeable membrane 46, and to suppress a decrease in gas permeability of the gas permeable membrane, that is, gas-liquid separation efficiency. Therefore, a gas-liquid separator capable of efficiently separating the gas in the liquid is obtained.

また、気液分離器40により分離した有害ガスは触媒48の働きで直ちに無害化されるため、気液分離器の容器44における密閉性が損なわれた場合でも安全性を維持することができる。更に、気液分離器40は、ガス透過性膜46に触媒48を塗布あるいは分散させた構成であり、気液分離器40の小型化、取扱性の向上、製造コストの削減が可能となる。   Further, since the harmful gas separated by the gas-liquid separator 40 is immediately rendered harmless by the action of the catalyst 48, safety can be maintained even when the sealing property of the gas-liquid separator container 44 is impaired. Further, the gas-liquid separator 40 has a configuration in which a catalyst 48 is applied or dispersed in the gas permeable membrane 46, and the gas-liquid separator 40 can be reduced in size, improved in handleability, and reduced in manufacturing cost.

上記構成の気液分離器40によって排出燃料中に含まれる二酸化炭素を確実に分離できることから、二酸化炭素が燃料と共にDMFCスタックへ供給されることを防止し、二酸化炭素に起因する発電反応低下を防止することができる。   Since the gas-liquid separator 40 having the above configuration can reliably separate carbon dioxide contained in the exhausted fuel, it prevents the carbon dioxide from being supplied to the DMFC stack together with the fuel, and prevents a decrease in power generation reaction due to the carbon dioxide. can do.

次に、この発明の第2の実施形態に係る燃料電池装置の気液分離器40ついて説明する。第2の実施形態によれば、図6に示すように、気液分離器40は、シート状に形成されたガス透過性膜46と、ガス透過性膜46を覆った容器44とを備えている。ガス透過性膜46は、容器44内を第1空間60aと第2空間60bとに仕切るように設けられている。   Next, the gas-liquid separator 40 of the fuel cell device according to the second embodiment of the present invention will be described. According to the second embodiment, as shown in FIG. 6, the gas-liquid separator 40 includes a gas permeable membrane 46 formed in a sheet shape and a container 44 covering the gas permeable membrane 46. Yes. The gas permeable membrane 46 is provided so as to partition the inside of the container 44 into a first space 60a and a second space 60b.

第1空間60aは、送気ポンプ52とDMFCスタックのカソード36との間で空気流路24に接続されている。これにより、第1空間60aは空気流路24の一部を構成し、送気ポンプ52から供給される外気は、容器44内の第1空間60aに供給されガス透過性膜46に接した後、カソード36に送られる。   The first space 60a is connected to the air flow path 24 between the air supply pump 52 and the cathode 36 of the DMFC stack. Thus, the first space 60a constitutes a part of the air flow path 24, and the outside air supplied from the air supply pump 52 is supplied to the first space 60a in the container 44 and comes into contact with the gas permeable membrane 46. , And sent to the cathode 36.

第2空間60bは、DMFCスタックのアノード37と混合タンク30との間で燃料流路22に接続され、アノード37から排出された排出流体、つまり未反応メタノール水溶液および生成された二酸化炭素を含む気液2相流体が流れる燃料流路22の一部を構成している。   The second space 60b is connected to the fuel flow path 22 between the anode 37 of the DMFC stack and the mixing tank 30, and the exhaust fluid discharged from the anode 37, that is, the gas containing unreacted aqueous methanol solution and generated carbon dioxide. It constitutes a part of the fuel flow path 22 through which the liquid two-phase fluid flows.

ガス透過性膜46は、第1空間60aに面した第1表面と、第2空間60bに面した第2表面とを有している。ガス透過性膜46は、多孔質材料、例えば、多孔質のフッ素系樹脂により厚さ1〜2mmに成形されている。ガス透過性膜46は第2空間60b内を流れる気液2相流中のガスを透過し、第1空間60aに排出する。   The gas permeable membrane 46 has a first surface facing the first space 60a and a second surface facing the second space 60b. The gas permeable membrane 46 is formed with a thickness of 1 to 2 mm from a porous material, for example, a porous fluororesin. The gas permeable membrane 46 permeates the gas in the gas-liquid two-phase flow flowing in the second space 60b and discharges it to the first space 60a.

ガス透過性膜46において、少なくとも第1表面側には粒子状の触媒48が塗布され、ガスの透過を阻害しない程度にガス透過性膜46の第1表面側の領域に分散されている。触媒48としては、白金、あるいは白金を含む合金、例えば、白金バナジウム合金、白金ロジウム合金を用いている。ガス透過性膜46は、フッ素溶液と触媒粒子とを混合した混合材料によって形成してもよい。   In the gas permeable membrane 46, a particulate catalyst 48 is applied at least on the first surface side, and is dispersed in a region on the first surface side of the gas permeable membrane 46 so as not to inhibit gas permeation. As the catalyst 48, platinum or an alloy containing platinum, for example, a platinum vanadium alloy or a platinum rhodium alloy is used. The gas permeable membrane 46 may be formed of a mixed material in which a fluorine solution and catalyst particles are mixed.

上記のように構成された気液分離器40によれば、アノード37から排出された排出流体が容器44の第2空間60b内を通って流れ、また、容器44の第1空間60aには外気、つまり、酸素が供給される。排出流体は、比較的高温であるとともに、外気よりも数Kパスカルだけ圧力が高くなっている。そのため、ガス透過性膜46の両側で差圧が生じている。これにより、排出流体中に含まれるガス、ここでは、二酸化炭素およびメタノール燃料成分は、上記圧力差によりガス透過性膜46を透過して第1空間60aに排出される。排出流体中の液体は、その表面張力によりガス透過性膜46を透過することができず、これにより、気液の分離が行われる。   According to the gas-liquid separator 40 configured as described above, the discharged fluid discharged from the anode 37 flows through the second space 60 b of the container 44, and the outside air enters the first space 60 a of the container 44. That is, oxygen is supplied. The discharged fluid is relatively hot and has a pressure higher by several K Pascals than the outside air. Therefore, a differential pressure is generated on both sides of the gas permeable membrane 46. As a result, the gas contained in the exhaust fluid, here carbon dioxide and methanol fuel components, permeate the gas permeable membrane 46 due to the pressure difference and are discharged to the first space 60a. The liquid in the exhaust fluid cannot permeate the gas permeable membrane 46 due to its surface tension, and thus the gas and liquid are separated.

また、分離されたガスは、ガス透過性膜46を透過する際、ガス透過性膜の第1表面側で触媒48に接触する。そして、触媒48に誘発されて分離ガス中の燃料成分と外気中の酸素とが反応して発熱し、ガス透過性膜の外面側が加熱される。このような発熱を生じさせることにより、分離ガス中に含まれる水蒸気がガス透過性膜46の外面で結露することを防止する。従って、結露した水によりガス透過性膜46の孔が塞がれることを防止し、ガス透過性膜のガス透過能力、つまり、気液分離効率の低下を抑制することができる。   Further, when the separated gas passes through the gas permeable membrane 46, it comes into contact with the catalyst 48 on the first surface side of the gas permeable membrane. Then, the catalyst 48 induces the fuel component in the separated gas and oxygen in the outside air to react and generate heat, and the outer surface side of the gas permeable membrane is heated. By generating such heat generation, water vapor contained in the separation gas is prevented from condensing on the outer surface of the gas permeable membrane 46. Therefore, it is possible to prevent the pores of the gas permeable membrane 46 from being clogged with condensed water, and to suppress a decrease in gas permeability of the gas permeable membrane, that is, gas-liquid separation efficiency.

上記のようにして気液分離器40により分離された排出流体は、燃料流路22を通して混合タンク30へ送られ。また、分離されたガスは、外気ととともにエアフィルタに送られ、ここで、不純物等が除去された後、DMFCスタック12のカソード36へ送られる。   The exhaust fluid separated by the gas-liquid separator 40 as described above is sent to the mixing tank 30 through the fuel flow path 22. Further, the separated gas is sent to the air filter together with the outside air, where impurities and the like are removed and then sent to the cathode 36 of the DMFC stack 12.

第2の実施形態において、燃料電池装置の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第2の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   In the second embodiment, the other configuration of the fuel cell apparatus is the same as that of the first embodiment described above, and the same reference numerals are given to the same portions, and detailed description thereof is omitted. In the second embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

例えば、気液分離器において、ガス透過性膜に設けられた触媒は、粒子状に限らず、他の形態として設けても良い。ガス透過性膜の形状は、筒状、シート状に限らず、任意の形状とすることができる。燃料電池の形式としは、DMFCに限らず、PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)等の他の形式としてもよい。   For example, in the gas-liquid separator, the catalyst provided on the gas permeable membrane is not limited to particles, and may be provided in other forms. The shape of the gas permeable membrane is not limited to a cylindrical shape and a sheet shape, and can be any shape. The form of the fuel cell is not limited to DMFC, but may be other forms such as PEFC (Polymer Electrolyte Fuel Cell).

図1は、この発明の第1の実施形態に係る燃料電池装置の循環系を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a circulation system of a fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、前記燃料電池装置のDMFCスタックを示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a DMFC stack of the fuel cell device. 図3は、前記DMFCスタックの単セルを概略的に示す図。FIG. 3 schematically shows a single cell of the DMFC stack. 図4は、前記燃料電池装置における気液分離器を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a gas-liquid separator in the fuel cell device. 図5は、前記気液分離器の分離動作を説明するための断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the separation operation of the gas-liquid separator. 図6は、この発明の第2の実施形態に係る燃料電池装置の気液分離器を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a gas-liquid separator of a fuel cell device according to a second embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池装置、12…DMFCスタック、14…燃料タンク、20…循環系、
22…燃料流路、24…空気流路、30…混合タンク、36…カソード(空気極)、
37…アノード(燃料極)、40…気液分離器、46…ガス透過性膜、48…触媒、
44…容器、60…空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell apparatus, 12 ... DMFC stack, 14 ... Fuel tank, 20 ... Circulation system,
22 ... Fuel channel, 24 ... Air channel, 30 ... Mixing tank, 36 ... Cathode (air electrode),
37 ... anode (fuel electrode), 40 ... gas-liquid separator, 46 ... gas permeable membrane, 48 ... catalyst,
44 ... container, 60 ... space

Claims (11)

多孔質材料で形成され、気液2相流に接する第1表面と外気に接する第2表面とを有し、気液2相流中のガスを透過するガス透過性膜と、
前記ガス透過性膜において少なくとも前記第2表面側設けられ、前記ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第2表面側を発熱させる触媒と、を備えた気液分離器。
A gas permeable membrane formed of a porous material, having a first surface in contact with the gas-liquid two-phase flow and a second surface in contact with the outside air, and transmitting gas in the gas-liquid two-phase flow;
A gas provided at least on the second surface side in the gas permeable membrane, and reacting a gas that passes through the gas permeable membrane with oxygen in the outside air to generate heat on the second surface side. Liquid separator.
前記触媒は、前記ガス透過性膜の第2表面上に塗布されている請求項1に記載の気液分離器。   The gas-liquid separator according to claim 1, wherein the catalyst is applied on the second surface of the gas permeable membrane. 前記触媒は、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第2表面側の領域に分散されている請求項1に記載の気液分離器。   The gas-liquid separator according to claim 1, wherein the catalyst is dispersed in at least the region on the second surface side in the gas permeable membrane. 前記ガス透過性膜は、前記多孔質材料および前記触媒を混合した材料で形成されている請求項1に記載の気液分離器。   The gas-liquid separator according to claim 1, wherein the gas permeable membrane is formed of a material obtained by mixing the porous material and the catalyst. 前記ガス透過膜は筒状に形成され、前記第1表面により、前記気液2相流が流れる流路を規定し、前記第2表面により外面を形成している請求項1ないし4のいずれか1項に記載の気液分離器。   The gas permeable membrane is formed in a cylindrical shape, the first surface defines a flow path through which the gas-liquid two-phase flow flows, and the outer surface is formed by the second surface. The gas-liquid separator according to item 1. 前記ガス透過膜の外面を覆っているとともに、外気が流れる空間を規定した外容器を備えている請求項5に記載の気液分離器。   The gas-liquid separator according to claim 5, further comprising an outer container that covers an outer surface of the gas permeable membrane and defines a space through which the outside air flows. アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、
燃料を収容した燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給された燃料を前記起電部のアノードを通して循環させる燃料流路と、前記起電部のカソードを通して空気を循環させる気体流路と、前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器と、を有した循環系と、を備え、
前記気液分離器は、多孔質材料で形成され、前記アノードから排出された気液2相流に接する第1表面と外気に接する第2表面とを有し、気液2相流中のガスを透過するガス透過性膜と、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第2表面側設けられ、前記ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第2表面側を発熱させる触媒と、を備えている燃料電池装。
An electromotive unit comprising a cell having an anode and a cathode, and generating electricity by a chemical reaction;
A fuel tank containing fuel;
A fuel flow path for circulating the fuel supplied from the fuel tank through the anode of the electromotive section; a gas flow path for circulating air through the cathode of the electromotive section; and the electromotive section within the fuel flow path A gas-liquid separator provided between an outflow end and the fuel tank, and separating a liquid and a gas, and a circulation system,
The gas-liquid separator is formed of a porous material and has a first surface in contact with the gas-liquid two-phase flow discharged from the anode and a second surface in contact with outside air, and the gas in the gas-liquid two-phase flow A gas permeable membrane that permeates, and at least the second surface side of the gas permeable membrane, and reacts the gas that permeates the gas permeable membrane with oxygen in the outside air to make the second surface side A fuel cell device comprising a catalyst for generating heat.
前記触媒は、前記ガス透過性膜の第2表面上に塗布されている請求項7に記載の燃料電池装置。   The fuel cell device according to claim 7, wherein the catalyst is applied on a second surface of the gas permeable membrane. 前記触媒は、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第2表面側の領域に分散されている請求項7に記載の燃料電池装置。   The fuel cell device according to claim 7, wherein the catalyst is dispersed in at least the region on the second surface side in the gas permeable membrane. 前記ガス透過膜は筒状に形成され、前記第1表面により、前記気液2相流が流れる燃料流路の一部を規定し、前記第2表面により外面を形成している請求項7ないし9のいずれか1項に記載の燃料電池装置。   The gas permeable membrane is formed in a cylindrical shape, the first surface defines a part of a fuel flow path through which the gas-liquid two-phase flow flows, and the second surface forms an outer surface. 10. The fuel cell device according to any one of 9 above. 前記気液分離器は、前記ガス透過膜の外面を覆っているとともに、前記気体流路の一部を形成する空間を規定した外容器を備えている請求項10に記載の燃料電池装置。   The fuel cell device according to claim 10, wherein the gas-liquid separator includes an outer container that covers an outer surface of the gas permeable membrane and defines a space that forms a part of the gas flow path.
JP2007022068A 2007-01-31 2007-01-31 Gas-liquid separator and fuel cell device equipped with the same Pending JP2008186800A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007022068A JP2008186800A (en) 2007-01-31 2007-01-31 Gas-liquid separator and fuel cell device equipped with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007022068A JP2008186800A (en) 2007-01-31 2007-01-31 Gas-liquid separator and fuel cell device equipped with the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008186800A true JP2008186800A (en) 2008-08-14

Family

ID=39729681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007022068A Pending JP2008186800A (en) 2007-01-31 2007-01-31 Gas-liquid separator and fuel cell device equipped with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008186800A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7824812B2 (en) * 2006-06-07 2010-11-02 Panasonic Corporation Fuel cell system
CN114725453A (en) * 2022-03-31 2022-07-08 西安交通大学 Gas-water separator for fuel cell, hydrogen supply system and method for regulating and controlling nitrogen concentration

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7824812B2 (en) * 2006-06-07 2010-11-02 Panasonic Corporation Fuel cell system
CN114725453A (en) * 2022-03-31 2022-07-08 西安交通大学 Gas-water separator for fuel cell, hydrogen supply system and method for regulating and controlling nitrogen concentration
CN114725453B (en) * 2022-03-31 2024-04-30 西安交通大学 Gas-water separator for fuel cell, hydrogen supply system and method for regulating nitrogen concentration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1659730B (en) Controlling Gas Transport in Fuel Cells
JP4575329B2 (en) Gas-liquid separator
US7709130B2 (en) Fuel cell
CN100487967C (en) Liquid-gas separator for direct liquid feed fuel cell
CN101689653B (en) Fuel cell power generating system and method of manufacturing the same
JP2007214128A (en) Gas-liquid separator and fuel cell system
JP2006049032A (en) Fuel cartridge and fuel cell system
CN116806278A (en) Gas-liquid separation device, gas-liquid separation method, electrolysis device, and electrolysis method
JP2007329002A (en) Fuel cell system
JP2010009855A (en) Fuel cell device
JP5379986B2 (en) Humid heat exchanger
US20070281191A1 (en) Fuel cell apparatus
JP2009245848A (en) Fuel cell system
JP2008186800A (en) Gas-liquid separator and fuel cell device equipped with the same
WO2005122312A1 (en) Carbon dioxide management in a direct methanol fuel cell system
JP5161431B2 (en) Fuel cell device
JP2008243747A (en) Fuel cell device
JP6247040B2 (en) Fuel cell system
KR20070036502A (en) Fuel Cell System with High Pressure Oxygen Tank
WO2004062016A1 (en) Hydrogen gas humidity controller, fuel cell, hydrogen gas humidity controlling method, and humidity controlling method of fuel cell
JP2005093124A (en) Fuel cell system and fuel supply device
JP4030518B2 (en) Direct methanol fuel cell system
JP2009245851A (en) Fuel cell system
JP2009199946A (en) Electronic equipment system
JP2010199040A (en) Cell stack and fuel cell device equipped with this