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JPH11111311A - Solid polymer type fuel cell - Google Patents

Solid polymer type fuel cell

Info

Publication number
JPH11111311A
JPH11111311A JP9265405A JP26540597A JPH11111311A JP H11111311 A JPH11111311 A JP H11111311A JP 9265405 A JP9265405 A JP 9265405A JP 26540597 A JP26540597 A JP 26540597A JP H11111311 A JPH11111311 A JP H11111311A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fuel
chamber
cooling water
cell
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
JP9265405A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takamasa Matsubayashi
孝昌 松林
Akira Hamada
陽 濱田
Yasuo Miyake
泰夫 三宅
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP9265405A priority Critical patent/JPH11111311A/en
Publication of JPH11111311A publication Critical patent/JPH11111311A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To humidify and cool a solid polymer electrolyte film in a solid polymer type fuel cell, and to miniaturize the solid polymer type fuel cell. SOLUTION: This fuel cell is constituted by accumulating a plurality of unit cells 24, in each of which a fuel gas is circulated in a fuel chamber 20 and an oxidizing agent gas is circulated in oxidizing agent chamber 22 are respectively installed at an anode side and a cathode side of a cell 18 for every cell 18 having an anode on one side of a solid polymer electrolyte film and a cathode on the other side of it, and the solid polymer electrolyte film is humidified by using cooling water which is circulated to cool the cells 18. In this case, a cell unit 26 comprises a plurality of the accumulated unit cells 18, a humidifying chamber 28 to which fuel gas and the recycle cooling water are supplied for humidifying the fuel gas is disposed between the adjacent cell units 26 and 26, the humidifying chamber 28 and the cell units 26 are connected through a fuel passage 40, the fuel gas humidified in the humidifying chamber 28 is supplied from the humidifying chamber 28 to each fuel chambers 20 through the fuel passage 40.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池に関するものであり、具体的には固体高分子電解質
膜の湿潤を効率的に行なうことのできる固体高分子型燃
料電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell, and more particularly, to a polymer electrolyte fuel cell capable of efficiently wetting a polymer electrolyte membrane. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体高分子型燃料電池(10)は、図9に示
すように、イオン導電性であってプロトンを移動させる
固体高分子電解質膜(12)の一方の面にアノード(14)、他
方の面にカソード(16)が形成されたセル(18)を構成し、
該セル(18)のアノード側に燃料室(20)を設け、カソード
側に酸化剤室(22)を設けた単位セル(24)から形成され
る。単位セル(24)は、通常、複数積層されて固体高分子
型燃料電池(10)を構成する。単位セルの燃料室には水素
ガスを含む燃料ガスが供給され、酸化剤室には空気など
の酸素ガスを含む酸化剤ガスが供給される。アノードで
は、燃料ガス中の水素ガスがH2→2H++2e-の反応
によってプロトンと電子が生成される。プロトンは固体
高分子電解質膜を通ってカソードに向かい、電子は外部
回路(図示せず)に流れる。カソードでは、酸化剤ガス中
の酸素と、固体電解質膜を通って移動したプロトン、及
び外部回路を通って流入した電子が、1/2O2+2H+
+2e-→H2Oの反応により、水を生じると共に、起電
力を発生する。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 9, a polymer electrolyte fuel cell (10) has an anode (14) on one surface of a polymer electrolyte membrane (12) which is ion-conductive and transfers protons. Constituting a cell (18) having a cathode (16) formed on the other surface,
The fuel cell (20) is provided on the anode side of the cell (18), and the unit cell (24) is provided with the oxidant chamber (22) on the cathode side. The unit cells (24) are usually stacked to form a polymer electrolyte fuel cell (10). A fuel gas containing hydrogen gas is supplied to the fuel chamber of the unit cell, and an oxidizing gas containing oxygen gas such as air is supplied to the oxidizing chamber. At the anode, protons and electrons are generated by the reaction of hydrogen gas in the fuel gas with H 2 → 2H + + 2e . Protons pass through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode, and electrons flow to an external circuit (not shown). At the cathode, oxygen in the oxidant gas, protons that have moved through the solid electrolyte membrane, and electrons that have flowed in through the external circuit are 1 / O 2 + 2H +
The reaction of + 2e → H 2 O generates water and generates an electromotive force.

【0003】固体高分子型燃料電池の最適な作動温度
は、約80℃から100℃程度であるが、上記反応は発
熱を伴う反応であるため、一般に固体高分子型燃料電池
に冷却水が導入される。
The optimum operating temperature of a polymer electrolyte fuel cell is about 80 ° C. to 100 ° C. However, since the above reaction is a reaction involving heat generation, cooling water is generally introduced into the polymer electrolyte fuel cell. Is done.

【0004】一方、固体高分子電解質膜は、一般にパー
フルオロカーボンスルホン酸、スチレン−ジビニルベン
ゼンスルホン酸などの電解質材料から形成される。この
種電解質材料のイオン伝導率は、雰囲気中の水分濃度に
大きく左右され、固体高分子電解質膜が乾燥している状
態では抵抗が大きく、電池として作動させるには適当で
はない。
On the other hand, the solid polymer electrolyte membrane is generally formed from an electrolyte material such as perfluorocarbon sulfonic acid and styrene-divinylbenzene sulfonic acid. The ionic conductivity of this kind of electrolyte material greatly depends on the moisture concentration in the atmosphere, and when the solid polymer electrolyte membrane is in a dry state, the resistance is large, which is not suitable for operating as a battery.

【0005】そこで、固体高分子型燃料電池の冷却に用
いられる冷却水の一部を、燃料ガスの加湿に利用し、加
湿されたガスにより固体高分子電解質膜を湿潤させて、
導電性を向上させる方法が採られている。
Accordingly, a part of the cooling water used for cooling the polymer electrolyte fuel cell is used for humidifying the fuel gas, and the humidified gas wets the polymer electrolyte membrane.
A method for improving conductivity has been adopted.

【0006】ガスを加湿する方法として、燃料電池の外
部に加湿装置を設け、予めガスの加湿を行なった後、各
単位セルに供給する方法が知られているが、外部加湿装
置を設けることにより、エネルギー効率が低下したり、
固体高分子型燃料電池が複雑化及び大型化してしまう問
題がある。
As a method of humidifying a gas, a method is known in which a humidifying device is provided outside a fuel cell, the gas is humidified in advance, and then the gas is supplied to each unit cell. , Reduced energy efficiency,
There is a problem that the polymer electrolyte fuel cell becomes complicated and large.

【0007】このため、特開平7−240221号公報
では、図10に示すように、各燃料室(20)と酸化剤室(2
2)の背面に、冷却水の流通する水路(30)を設け、燃料室
(20)と水路(30)、酸化剤室(22)と水路(30)との間を、水
は透過するがガスは透過しない膜(32)で仕切り、該膜(3
2)を透過して水路(30)から燃料室(20)、酸化剤室(2
2)に達する水によって、燃料室中の燃料ガス及び酸化
剤室中の酸化剤ガスを加湿して、固体高分子電解質膜の
湿潤を行なう固体高分子型燃料電池(10)が開示され
ている。
For this reason, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-240221, as shown in FIG. 10, each fuel chamber (20) and oxidant chamber (2
At the back of 2), a water channel (30) through which cooling water flows is provided, and the fuel chamber
(20) and the water channel (30), and the oxidizing agent chamber (22) and the water channel (30) are partitioned by a membrane (32) that allows water to permeate but does not allow gas to pass therethrough.
2) through the water channel (30) to the fuel chamber (20) and the oxidant chamber (2
A polymer electrolyte fuel cell (10) is disclosed in which the fuel gas in the fuel chamber and the oxidant gas in the oxidant chamber are humidified by the water reaching 2) to wet the solid polymer electrolyte membrane. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の固体高分子型燃料電池においては、前記膜を透過し
た水を、直接燃料室、酸化剤室に供給して、ガスの加湿
を行なうため、各燃料室、酸化剤室ごとに水路を設ける
必要があり、小型化を十分に達成することができない問
題がある。
However, in the polymer electrolyte fuel cell having the above structure, the water permeated through the membrane is directly supplied to the fuel chamber and the oxidant chamber to humidify the gas. It is necessary to provide a water channel for each fuel chamber and each oxidant chamber, and there is a problem that miniaturization cannot be sufficiently achieved.

【0009】本発明は、固体高分子型燃料電池の内部で
固体高分子電解質膜の湿潤と冷却を行なうことができ、
且つ固体高分子型燃料電池の小型化を達成することを目
的とする。
According to the present invention, wetting and cooling of a polymer electrolyte membrane can be performed inside a polymer electrolyte fuel cell,
It is another object of the present invention to reduce the size of the polymer electrolyte fuel cell.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、固体高分子電解質膜(12)の一方の面にア
ノード(14)、他方の面にカソード(16)を有するセル(18)
に対し、アノード側に燃料ガスが流通する燃料室(20)、
カソード側に酸化剤ガスが流通する酸化剤室(22)を設け
た単位セル(24)を複数積層して構成され、セル(18)を冷
却するために循環させる冷却水を用いて固体高分子電解
質膜(12)の加湿を行なう固体高分子型燃料電池におい
て、積層された複数の単位セル(18)によってセルユニッ
ト(26)を構成し、隣り合うセルユニット(26)とセルユニ
ット(26)との間には、燃料ガスと循環冷却水が供給され
て燃料ガスの加湿を行なう加湿室(28)を配備し、加湿室
(28)とセルユニット(26)との間は、燃料流路(40)によっ
て連通させ、加湿室(28)で加湿された燃料ガスを、加湿
室(28)から燃料流路(40)を通って各燃料室(20)に供給す
るようにしたものである。セルユニット(26)を形成する
単位セル(24)の個数は、3〜5個程度が望ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cell having an anode (14) on one surface of a solid polymer electrolyte membrane (12) and a cathode (16) on the other surface. (18)
In contrast, a fuel chamber (20) through which fuel gas flows to the anode side,
A solid polymer is formed by stacking a plurality of unit cells (24) having an oxidant chamber (22) through which an oxidant gas flows on the cathode side, and using cooling water circulated to cool the cells (18). In a polymer electrolyte fuel cell that humidifies the electrolyte membrane (12), a cell unit (26) is formed by a plurality of unit cells (18) stacked, and an adjacent cell unit (26) and a cell unit (26) A humidification chamber (28) for supplying fuel gas and circulating cooling water to humidify the fuel gas,
(28) and the cell unit (26) are communicated by a fuel flow path (40), and the fuel gas humidified in the humidification chamber (28) passes through the fuel flow path (40) from the humidification chamber (28). The fuel is supplied to each fuel chamber (20). The number of unit cells (24) forming the cell unit (26) is desirably about 3 to 5.

【0011】加湿室(28)の中に、循環冷却水の流通する
冷却水通路(46)と、ガスの流通するガス通路(48)を形成
し、冷却水通路(46)とガス通路(48)との間を、水は通過
させるがガスは通過させない膜(以下「水透過性膜(5
0)」という)によって仕切り、水透過性膜(50)を透過し
た水によってガスの加湿を行なうようにすることもでき
る。なお、水透過性膜(50)は、導電性を有する膜を用い
ることが望ましい。また、冷却水通路(46)とガス通路(4
8)との間を、水は通過させるがガスは通過させない膜
(以下「ガス透過性膜(52)」という)によって仕切り、ガ
スを、該膜(52)を透過して冷却水中に流入させて加湿す
るようにすることもできる。なお、ガス透過性膜(52)
は、導電性を有する膜を用いることが望ましい。
A cooling water passage (46) through which circulating cooling water flows and a gas passage (48) through which gas flows are formed in the humidifying chamber (28), and the cooling water passage (46) and the gas passage (48) are formed. ), A membrane that allows water to pass through but not gas (hereinafter referred to as a `` water-permeable membrane (5
0) "), and the gas can be humidified by the water permeated through the water-permeable membrane (50). Note that it is desirable to use a conductive film as the water-permeable film (50). In addition, the cooling water passage (46) and the gas passage (4
8), a membrane that allows water to pass through but not gas
(Hereinafter referred to as “gas permeable membrane (52)”), the gas can be humidified by permeating through the membrane (52) and flowing into the cooling water. In addition, the gas permeable membrane (52)
It is preferable to use a conductive film.

【0012】上記説明では、燃料ガスの加湿を行なうた
めに、加湿室(28)に燃料ガスを流通させたが、加湿室(2
8)に酸化剤ガスを流通させて、酸化剤ガスの加湿を行な
うようにしてもよい。この場合、加湿室(28)には、冷却
水と酸化剤ガスを供給し、加湿室(28)と各酸化剤室(22)
を連通するように酸化剤流路で接続し、加湿室(28)にて
加湿された酸化剤ガスが、各酸化剤室(22)に達するよう
にすればよい。
In the above description, the fuel gas is circulated through the humidifying chamber (28) in order to humidify the fuel gas.
The oxidizing gas may be humidified by flowing the oxidizing gas in 8). In this case, cooling water and an oxidizing gas are supplied to the humidifying chamber (28), and the humidifying chamber (28) and each oxidizing chamber (22) are supplied.
May be connected to each other through the oxidizing agent flow path so that the oxidizing gas humidified in the humidifying chamber (28) reaches each oxidizing agent chamber (22).

【0013】[0013]

【作用及び効果】本発明の固体高分子型燃料電池(10)
は、冷却水によって電池の冷却を行なうと同時に、該冷
却水を用いて燃料ガスの加湿を行なうことができるた
め、加湿専用や冷却専用の空間を設ける必要がない。ま
た、加湿された燃料ガスは、燃料流路(40)からセルユニ
ット(26)の各燃料室(20)に供給されるから、各単位セル
毎に加湿室を設ける必要がなく、固体高分子型燃料電池
(10)の小型化を達成できる。
[Function and effect] The polymer electrolyte fuel cell of the present invention (10)
Since the fuel gas can be humidified using the cooling water while cooling the battery with the cooling water, there is no need to provide a space dedicated to humidification or cooling. Further, since the humidified fuel gas is supplied from the fuel flow path (40) to each fuel chamber (20) of the cell unit (26), it is not necessary to provide a humidifying chamber for each unit cell, and the solid polymer Type fuel cell
(10) The miniaturization can be achieved.

【0014】燃料ガスとして、都市ガスなどの炭化水素
系ガスを改質した高温の水素リッチガスを利用する場
合、燃料ガスと循環冷却水とを混合することにより、燃
料ガスの温度を電池の作動温度程度まで冷却することが
できる。燃料ガスは、循環冷却水との混合により、循環
冷却水の蒸発潜熱によって冷却されるため、冷却効果に
すぐれる。加湿室(28)へ流入する燃料ガスが常温である
場合についても、燃料ガスと循環冷却水との混合によ
り、燃料ガスの温度を電池の作動温度程度まで昇温でき
る。上述のとおり、燃料ガスは、電池の作動温度に近い
温度で燃料室(20)に供給されるため、電池の内部に温度
分布が生じにくく、安定した運転が可能となる。
When a high-temperature hydrogen-rich gas obtained by reforming a hydrocarbon-based gas such as city gas is used as the fuel gas, the fuel gas and the circulating cooling water are mixed to adjust the temperature of the fuel gas to the operating temperature of the battery. Can be cooled to a degree. Since the fuel gas is cooled by the latent heat of evaporation of the circulating cooling water by mixing with the circulating cooling water, the fuel gas has an excellent cooling effect. Even when the fuel gas flowing into the humidification chamber (28) is at room temperature, the temperature of the fuel gas can be raised to about the operating temperature of the battery by mixing the fuel gas and the circulating cooling water. As described above, since the fuel gas is supplied to the fuel chamber (20) at a temperature close to the operating temperature of the battery, a temperature distribution hardly occurs inside the battery, and stable operation is possible.

【0015】なお、燃料ガスに代えて、酸化剤ガスを加
湿室に導入した場合についても、上記とほぼ同様な作
用、効果を発揮することができる。
[0015] Even when an oxidizing gas is introduced into the humidifying chamber instead of the fuel gas, substantially the same operation and effect as described above can be exhibited.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

<実施例1>この実施例は、燃料ガスと冷却水を加湿室
(28)に供給する配管(42)の内部で予め混合しながら、加
湿室(28)に供給した固体高分子型燃料電池(10)の実施例
である。以下、図1乃至図3を用いて各部の説明を行な
う。セルユニット(26)は、図1に示すように、燃料室(2
0)の形成された燃料プレート(54)と、酸化剤室(22)の形
成された酸化剤プレート(56)との間にセル(18)を挟んだ
単位セル(24)を、複数積層して形成される。該セルユニ
ット(26)とセルユニット(26)の間には、加湿室(28)の形
成された加湿プレート(58)が配備される。図2及び図3
に示すように、燃料プレート(54)と加湿プレート(58)の
夫々一方の面には、凹溝(60)(62)が形成されており、燃
料プレート(54)の凹溝(60)は燃料室(20)、加湿プレート
(58)の凹溝(62)は加湿室(28)を形成している。例えば、
図2及び図3に示すように、全てのプレートには、燃料
ガスと冷却水の共通供給配管(42)、燃料流路(40)、酸化
剤流路(64)、燃料出口(66)、酸化剤出口(68)、冷却排水
出口(70)が、プレートを積層した状態で、夫々連通する
ように同じ位置に貫通開設されている。燃料ガス、酸化
剤ガス及び冷却水の固体高分子型燃料電池(10)への供給
と排出は、電池の端部となる単位セルから行なわれる。
燃料ガスの流れ方向を実線矢印、冷却水の流れ方向は点
線矢印で夫々示している。なお、酸化剤ガスの流れは図
示していない。
<Embodiment 1> In this embodiment, a fuel gas and cooling water are supplied to a humidifying chamber.
This is an embodiment of the polymer electrolyte fuel cell (10) supplied to the humidification chamber (28) while preliminarily mixing inside the pipe (42) supplied to (28). Hereinafter, each part will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The cell unit (26) is, as shown in FIG.
A plurality of unit cells (24) having a cell (18) sandwiched between a fuel plate (54) in which an oxidant chamber (22) is formed and a fuel plate (54) in which an oxidant chamber (22) is formed. Formed. A humidification plate (58) having a humidification chamber (28) is provided between the cell units (26). 2 and 3
As shown in (1), grooves (60) and (62) are formed on one surface of each of the fuel plate (54) and the humidification plate (58), and the grooves (60) of the fuel plate (54) are Fuel chamber (20), humidification plate
The concave groove (62) of (58) forms the humidification chamber (28). For example,
As shown in FIGS. 2 and 3, all plates have a common supply pipe (42) for fuel gas and cooling water, a fuel flow path (40), an oxidant flow path (64), a fuel outlet (66), The oxidizing agent outlet (68) and the cooling drain outlet (70) are penetrated and opened at the same position so as to communicate with each other in a state where the plates are stacked. Supply and discharge of the fuel gas, oxidant gas and cooling water to and from the polymer electrolyte fuel cell (10) are performed from a unit cell which is an end of the battery.
The flow direction of the fuel gas is indicated by a solid arrow, and the flow direction of the cooling water is indicated by a dotted arrow. The flow of the oxidizing gas is not shown.

【0017】セル(18)は、固体高分子電解質膜(12)と、
該固体高分子電解質膜(12)の一方の面にアノード(14)、
他方の面にカソード(16)を配して構成され(図9参照)、
図1に示すように、セル(18)の外周をセルプレート(55)
で包囲している。
The cell (18) includes a solid polymer electrolyte membrane (12),
An anode (14) on one surface of the solid polymer electrolyte membrane (12),
It is constituted by arranging a cathode (16) on the other surface (see FIG. 9),
As shown in FIG. 1, the outer periphery of the cell (18) is
Surrounded by

【0018】燃料プレート(54)は、セルと向かい合う位
置に、図2に示すように、多数の凹溝(60)が開設されて
なる燃料室(20)を具える。燃料室(20)は、後述する加湿
室(28)に連通する燃料流路(40)に繋がっている。燃料室
(20)で消費された燃料排ガスは、燃料流路(40)とは逆の
位置に設けられた燃料出口(66)に排出される。
As shown in FIG. 2, the fuel plate (54) has a fuel chamber (20) formed with a number of grooves (60) at a position facing the cell. The fuel chamber (20) is connected to a fuel flow path (40) communicating with a humidification chamber (28) described later. Fuel chamber
The fuel exhaust gas consumed in (20) is discharged to a fuel outlet (66) provided at a position opposite to the fuel flow path (40).

【0019】酸化剤プレート(56)には、セルと向かい合
う位置に、ガス透過性であり導電性を有する酸化剤膜か
らなる酸化剤室(22)を配している。酸化剤室(22)は、酸
化剤流路(64)と連通しており、酸化剤室(22)で消費され
た酸化剤排ガスは、酸化剤流路(64)とは逆の位置に設け
られた酸化剤出口(68)から排出される。なお、酸化剤室
(22)も、燃料室と同様に、凹溝により形成してもよい。
The oxidizing agent plate (56) has an oxidizing agent chamber (22) formed of a gas-permeable and conductive oxidizing agent film at a position facing the cell. The oxidant chamber (22) communicates with the oxidant flow path (64), and the oxidant exhaust gas consumed in the oxidant chamber (22) is provided at a position opposite to the oxidant flow path (64). It is discharged from the oxidant outlet (68). The oxidant chamber
(22) may also be formed by a concave groove similarly to the fuel chamber.

【0020】上記構成のセルプレート、燃料プレート(5
4)及び酸化剤プレート(56)から構成される単位セル(24)
を複数積層してセルユニット(26)が形成される。セルユ
ニット(26)とセルユニット(26)の間には、図1に示すよ
うに、加湿室(28)を具えた加湿プレート(58)が配され
る。
The cell plate and fuel plate (5
4) and a unit cell (24) composed of an oxidizer plate (56)
Are laminated to form a cell unit (26). As shown in FIG. 1, a humidifying plate (58) having a humidifying chamber (28) is arranged between the cell units (26).

【0021】加湿室(28)は、図3に示すように、加湿プ
レート(58)のほぼ中央部に、燃料ガスと冷却水の通路と
なる凹溝(62)を多数開設して形成され、セルユニット(2
6)の端部となる燃料プレート(54)の背面に配備される。
加湿室(28)は、後述の燃料ガスと冷却水の共通配管(42)
に連通している。加湿室(28)の反対側の端部には、冷却
水の排出口である冷却排水出口(70)と燃料流路(40)とに
連通した気水分離手段(44)となる気水分離溝が設けられ
ている。冷却排水出口(70)は、燃料流路(40)に対して下
方に設けられ、加湿室(28)から気水分離溝を通って排出
される加湿燃料ガスと冷却排水は、気水分離溝で重力作
用によって分離し、冷却水は冷却排水出口(70)から排出
され、燃料ガスは燃料流路(40)に流出されるようにして
いる。
As shown in FIG. 3, the humidification chamber (28) is formed by opening a large number of concave grooves (62) serving as passages for fuel gas and cooling water substantially in the center of the humidification plate (58). Cell unit (2
It is arranged on the back of the fuel plate (54) which is the end of 6).
The humidification chamber (28) is a common pipe (42) for fuel gas and cooling water described later.
Is in communication with At the opposite end of the humidification chamber (28), steam-water separation as a steam-water separation means (44) communicating with the cooling water discharge port (70), which is a cooling water discharge port, and the fuel flow path (40) A groove is provided. The cooling drain outlet (70) is provided below the fuel flow path (40), and the humidified fuel gas and the cooling drain discharged from the humidifying chamber (28) through the water / water separation groove are provided in the water / water separation groove. The cooling water is discharged from the cooling drain outlet (70), and the fuel gas is discharged to the fuel flow path (40).

【0022】前記加湿室(28)に連通する燃料ガスと冷却
水の共通配管(42)は、管内に多孔質材の筒体(72)を配し
て形成される。該多孔質筒体(72)の内部には、燃料ガス
が供給され、共通配管(42)と筒体(72)の間に冷却水が供
給される。
The common pipe (42) for the fuel gas and the cooling water communicating with the humidification chamber (28) is formed by disposing a cylindrical body (72) of a porous material in the pipe. Fuel gas is supplied into the inside of the porous cylinder (72), and cooling water is supplied between the common pipe (42) and the cylinder (72).

【0023】上記構成の固体高分子型燃料電池(10)にお
いて、燃料ガスと冷却水の共通配管(42)の筒体内部に燃
料ガスを供給し、供給配管(42)と筒体(72)との間に冷却
水を供給する。また、酸化剤流路(64)には酸化剤ガスを
供給する。筒体(72)の内部に供給された燃料ガスは、筒
体(72)の多孔質部分を透過して、冷却水中にバブリング
され、冷却水と燃料ガスが混合された状態で、各加湿室
(28)に流入し、単位セルを冷却する。これによって、各
単位セルの温度を、作動に最適な温度(約80℃〜10
0℃)に維持することができる。
In the solid polymer fuel cell (10) having the above structure, the fuel gas is supplied into the cylinder of the common pipe (42) of the fuel gas and the cooling water, and the supply pipe (42) and the cylinder (72) are supplied. And supply cooling water between them. In addition, an oxidizing gas is supplied to the oxidizing channel (64). The fuel gas supplied to the inside of the cylinder (72) passes through the porous portion of the cylinder (72), is bubbled into the cooling water, and is mixed with the cooling water and the fuel gas.
(28) to cool the unit cell. Thereby, the temperature of each unit cell is adjusted to the optimal temperature for operation (about 80 ° C. to 10 ° C.).
(0 ° C.).

【0024】加湿室(28)に流入し、加湿状態となった燃
料ガスと冷却水は、加湿室(28)から気水分離溝を通って
排出され、重力作用により、冷却水は下方にある冷却排
水出口(70)から排出され、加湿燃料ガスは、燃料流路(4
0)に排出される。このように、加湿燃料ガスと冷却水
は、気水分離されるため、燃料室(20)に過剰な水が供給
されることがない。加湿室(28)から燃料流路(40)に排出
された加湿燃料ガスは、燃料流路(40)に連通する各燃料
室(20)に供給され、固体高分子電解質膜(12)を湿潤させ
ると共に、酸化剤流路(64)を通って各酸化剤室(22)に供
給された酸化剤ガスとの間で、セル(18)を介して反応
し、起電力を発生する。
The fuel gas and the cooling water, which have flowed into the humidifying chamber (28) and have been humidified, are discharged from the humidifying chamber (28) through the water / water separation groove, and the cooling water is located below by the action of gravity. The humidified fuel gas discharged from the cooling water drain outlet (70)
Discharged to 0). As described above, since the humidified fuel gas and the cooling water are separated into steam and water, excessive water is not supplied to the fuel chamber (20). The humidified fuel gas discharged from the humidification chamber (28) to the fuel flow path (40) is supplied to each fuel chamber (20) communicating with the fuel flow path (40) and wets the solid polymer electrolyte membrane (12). At the same time, it reacts with the oxidant gas supplied to each oxidant chamber (22) through the oxidant flow path (64) through the cell (18) to generate an electromotive force.

【0025】上記構成の固体高分子型燃料電池によれ
ば、セルユニット毎に設けられた加湿室を流通する冷却
水と燃料ガスによって、単位セルの冷却と、固体高分子
電解質膜の湿潤の両方を同時に行なうことができる。
According to the solid polymer fuel cell having the above-described structure, both the cooling of the unit cells and the wetting of the solid polymer electrolyte membrane are performed by the cooling water and the fuel gas flowing through the humidifying chamber provided for each cell unit. Can be performed simultaneously.

【0026】上記実施例では、燃料プレートと酸化剤プ
レートを夫々別個に形成しているが、燃料プレートの背
面に酸化剤プレートを設けた一体型のプレート(バイポ
ーラプレート)を用いることもできる。また、加湿室
も、セルユニットの端部となる燃料プレート又は酸化剤
プレートの背面に一体に設けてもよい。なお、燃料ガス
に代えて、酸化剤ガスを加湿室に供給して、加湿された
酸化剤ガスを酸化剤室に供給するようにしてもよい。
In the above embodiment, the fuel plate and the oxidant plate are separately formed, but an integral plate (bipolar plate) having an oxidant plate provided on the back surface of the fuel plate may be used. Also, the humidification chamber may be provided integrally on the back surface of the fuel plate or the oxidant plate which is the end of the cell unit. Note that, instead of the fuel gas, an oxidizing gas may be supplied to the humidifying chamber, and the humidified oxidizing gas may be supplied to the oxidizing chamber.

【0027】<実施例2>この実施例は、図4に示すよ
うに、セルユニット(26)とセルユニット(26)の間に設け
られた加湿室(28)の中に冷却水と燃料ガスの通路(46)(4
8)を夫々別個に設け、冷却水通路(46)と燃料通路(48)と
の間を、ガスは透過するが水は透過しない導電性の膜
(ガス透過性膜(52))によって仕切り、ガス透過性膜(52)
を透過した燃料ガスを冷却水中にバブリングさせて加湿
を行なうものである。図中、燃料ガス及び冷却水の流れ
方向を夫々矢印で示している(酸化剤ガスの流れ方向は
図示していない)。なお、セルユニット(26)の構成につ
いて、実施例1と同じ部分は説明を省略する。
<Embodiment 2> In this embodiment, as shown in FIG. 4, cooling water and fuel gas are stored in a humidifying chamber (28) provided between the cell units (26). Passage (46) (4
8) are separately provided, and a conductive film that allows gas to permeate but does not transmit water is provided between the cooling water passage (46) and the fuel passage (48).
Partitioned by (gas permeable membrane (52)), gas permeable membrane (52)
The humidification is performed by bubbling the fuel gas that has passed through the cooling water into the cooling water. In the drawing, arrows indicate the flow directions of the fuel gas and the cooling water (the flow directions of the oxidizing gas are not shown). The description of the configuration of the cell unit (26) will be omitted for the same portions as those in the first embodiment.

【0028】加湿室(28)は、図4に示すように、夫々凹
溝の開設された第1加湿プレート(82)と第2加湿プレー
ト(84)の間にガス透過性膜(52)を挟んで構成される。プ
レートが、図4中で左側に向く方向をA面、他方をB面
としたとき、第1加湿プレート(82)と第2加湿プレート
(84)は、夫々図5及び図6に示される。なお、本実施例
では、第1加湿プレート(82)のB面に、セルユニット(2
6)の端部の燃料室(20)を一体に形成しているため、該B
面には、燃料室(20)の凹溝が開設されている。第1加湿
プレート(82)のA面には、図5に示すとおり、冷却水の
流通する凹溝が形成された冷却水通路(46)を、冷却水供
給配管(74)に連通した状態で設けている。第2加湿プレ
ート(84)は、図6に示すように、B面に凹溝の形成され
たガス通路(48)を、燃料ガス供給配管(76)に連通して設
けている。ガス通路(48)には、燃料ガスの排出される出
口は形成しておらず、供給された燃料ガスは全て、ガス
透過性膜(52)から第1加湿プレート側の冷却水中にバブ
リングされる。バブリングされた燃料ガスには、冷却水
の一部が蒸発し、加湿状態となる。第2加湿プレート(8
4)のA面には、酸化剤ガスの流通する凹溝が開設されて
酸化剤室(22)を形成している。該酸化剤室(22)は、酸化
剤流路(64)と酸化剤出口(68)に夫々連通しており、酸化
剤流路(64)を通って酸化剤室(22)に酸化剤ガスが供給さ
れ、酸化剤排ガスは、酸化剤出口(68)から排出される。
第1加湿プレート(82)には、実施例1と同じように、気
水分離手段(44)を具えて、冷却水と加湿燃料ガスを分離
するようにすることが望ましい。加湿室(28)から排出さ
れた冷却水は、実施例1と同様に、冷却排水出口(70)か
ら排出され、また、加湿室(28)から排出された加湿燃料
ガスは燃料流路(40)を通って燃料室(20)に供給され、電
池反応に利用される。
As shown in FIG. 4, the humidifying chamber (28) has a gas permeable membrane (52) between the first humidifying plate (82) and the second humidifying plate (84) each having a groove. It is configured to be sandwiched. The first humidifying plate (82) and the second humidifying plate, when the plate faces the left side in FIG.
(84) is shown in FIGS. 5 and 6, respectively. In this embodiment, the cell unit (2) is provided on the surface B of the first humidifying plate (82).
Since the fuel chamber (20) at the end of (6) is formed integrally,
A concave groove of the fuel chamber (20) is formed on the surface. As shown in FIG. 5, a cooling water passage (46) having a concave groove through which cooling water flows is formed on the A surface of the first humidifying plate (82) while communicating with a cooling water supply pipe (74). Provided. As shown in FIG. 6, the second humidifying plate (84) is provided with a gas passage (48) having a concave groove formed on the surface B in communication with the fuel gas supply pipe (76). No outlet for discharging the fuel gas is formed in the gas passage (48), and all the supplied fuel gas is bubbled from the gas permeable membrane (52) into the cooling water on the first humidifying plate side. . A part of the cooling water evaporates in the bubbled fuel gas, and the fuel gas becomes humidified. Second humidification plate (8
The groove A through which the oxidizing gas flows is formed on the side A of 4) to form an oxidizing chamber (22). The oxidizing agent chamber (22) communicates with the oxidizing agent channel (64) and the oxidizing agent outlet (68), respectively, and passes through the oxidizing agent channel (64) to the oxidizing agent chamber (22). Is supplied, and the oxidant exhaust gas is discharged from the oxidant outlet (68).
As in the first embodiment, the first humidifying plate (82) is preferably provided with a steam / water separating means (44) to separate the cooling water and the humidified fuel gas. The cooling water discharged from the humidifying chamber (28) is discharged from the cooling drain outlet (70) as in the first embodiment, and the humidified fuel gas discharged from the humidifying chamber (28) is supplied to the fuel passage (40). ) Is supplied to the fuel chamber (20) and used for the cell reaction.

【0029】上記構成の固体高分子型燃料電池によれ
ば、バブリングを行なう実効面積を大きくとることがで
き、また、ガス透過性膜の通過による圧力損失を低減す
ることができる。また、燃料ガスと冷却水を、夫々別の
流路から加湿室に供給できるから、流通する燃料ガスと
冷却水の量をほぼ均一に制御することができる。
According to the solid polymer fuel cell having the above-described structure, the effective area for bubbling can be increased, and the pressure loss due to passage through the gas permeable membrane can be reduced. Further, since the fuel gas and the cooling water can be supplied to the humidifying chamber from different flow paths, the amounts of the flowing fuel gas and the cooling water can be controlled substantially uniformly.

【0030】導電性を有するガス透過性膜として、多孔
性カーボン板などの多孔性金属板を挙げることができ
る。
Examples of the gas permeable membrane having conductivity include a porous metal plate such as a porous carbon plate.

【0031】<実施例3>実施例2では、燃料ガスを冷
却水中にバブリングさせたが、実施例3は、冷却水の一
部を燃料ガス中に供給して、燃料ガスの加湿を行なうも
のである。加湿室(20)は、図7に示すように夫々凹溝(6
2)(90)の開設された第1加湿プレート(82)と第2加湿プ
レート(84)の間に、水は透過させるがガスは透過させな
い導電性の膜(水透過性膜(50))を配したものであり、第
1加湿プレート(82)の冷却水通路(46)には、冷却水を供
給し、第2加湿プレート(84)のガス通路(48)には、燃料
ガスを供給している。本実施例では、冷却水通路(46)に
は、冷却排水出口を設けておらず、第1加湿プレート(8
2)に供給された冷却水は、単位セルの冷却を行なうと共
に、水透過性膜(50)を通過して、第2加湿プレート側に
供給される。水透過性膜(50)を通過した冷却水は、燃料
ガス中に蒸発して燃料ガスを加湿する。この蒸発潜熱に
よって、さらなる冷却効果を得ることができる。加湿さ
れた燃料ガスは、燃料流路(40)を通って各燃料室(20)に
供給され、電池反応に利用される。なお、水透過性膜(5
0)の水透過量を適切な状態に調整すると、加湿された燃
料ガス中に過剰な冷却水が含まれることがないため、気
水分離手段を設けない構造にすることができる。導電性
を有する水透過性膜として、多孔性カーボン板に、パー
フルオロカーボンスルホン酸などを含浸したものを挙げ
ることができる。
Third Embodiment In the second embodiment, the fuel gas is bubbled in the cooling water. In the third embodiment, a part of the cooling water is supplied into the fuel gas to humidify the fuel gas. It is. As shown in FIG. 7, the humidifying chambers (20) each have a groove (6).
2) Between the first humidifying plate (82) and the second humidifying plate (84) where (90) is opened, a conductive film that allows water to permeate but does not allow gas to permeate (water permeable membrane (50)) A cooling water is supplied to the cooling water passage (46) of the first humidifying plate (82), and a fuel gas is supplied to the gas passage (48) of the second humidifying plate (84). doing. In this embodiment, the cooling water passage (46) is not provided with a cooling drain outlet, and the first humidifying plate (8
The cooling water supplied to 2) cools the unit cells, passes through the water-permeable membrane (50), and is supplied to the second humidifying plate side. The cooling water that has passed through the water-permeable membrane (50) evaporates into the fuel gas to humidify the fuel gas. By this latent heat of evaporation, a further cooling effect can be obtained. The humidified fuel gas is supplied to each fuel chamber (20) through the fuel flow path (40), and is used for a cell reaction. In addition, the water-permeable membrane (5
If the water permeation amount of (0) is adjusted to an appropriate state, since the humidified fuel gas does not contain excessive cooling water, a structure without steam-water separation means can be provided. Examples of the water-permeable membrane having conductivity include a porous carbon plate impregnated with perfluorocarbon sulfonic acid or the like.

【0032】<実施例4>この実施例は、燃料ガスと酸
化剤ガスの両方を加湿した実施例である。加湿室は、図
8に示すように、第1加湿プレート(82)と第2加湿プレ
ート(84)との間に形成された燃料ガスの加湿室(28)と、
第2加湿プレート(84)と第3加湿プレート(86)との間に
形成された酸化剤ガスの加湿室(29)から構成される。燃
料ガスの加湿室(28)は、実施例3と同じ構成であるため
説明を省略する。なお、酸化剤の流れ方向を一点鎖線矢
印で示す。
<Embodiment 4> This embodiment is an embodiment in which both the fuel gas and the oxidizing gas are humidified. As shown in FIG. 8, the humidifying chamber includes a fuel gas humidifying chamber (28) formed between the first humidifying plate (82) and the second humidifying plate (84).
An oxidizing gas humidifying chamber (29) is formed between the second humidifying plate (84) and the third humidifying plate (86). The humidification chamber (28) for the fuel gas has the same configuration as that of the third embodiment, and the description is omitted. In addition, the flow direction of the oxidizing agent is indicated by a dashed line arrow.

【0033】酸化剤ガスの加湿室(29)は、第2加湿プレ
ート(84)の裏面に導電性を有し、ガスと水の両方を通過
させる水ガス透過性膜(94)を配し、該水ガス透過性膜(9
4)と、凹溝の開設された冷却水通路(47)を有する第3加
湿プレート(86)との間に、導電性の水透過性膜(51)を挟
んで構成される。水ガス透過性膜(94)は、酸化剤ガスを
供給する配管(75)に接続されており、該膜(94)の内部を
酸化剤ガスが流通する。第3加湿プレート(86)には、冷
却排水出口を設けておらず、第3加湿プレート(86)の冷
却水通路(47)に供給された冷却水は、単位セル(24)の冷
却を行なうと共に、水透過性膜(50)を通過し、水ガス透
過性膜側に供給される。水透過性膜(51)を通過した冷却
水は、酸化剤ガス中に蒸発されて酸化剤ガスを加湿す
る。この蒸発潜熱によって、さらなる冷却効果を得るこ
とができる。加湿された酸化剤ガスは、酸化剤流路(64)
を通って各酸化剤室(22)に供給され、電池反応に利用さ
れる。上記のように、燃料ガスだけでなく、酸化剤ガス
も加湿させることにより、固体高分子電解質膜の湿潤を
より好適に行なうことができる。
The humidifying chamber (29) for oxidizing gas is provided with a water gas permeable membrane (94) on the back surface of the second humidifying plate (84), which has conductivity and allows both gas and water to pass through. The water gas permeable membrane (9
4) and a third humidifying plate (86) having a cooling water passage (47) having a concave groove, with a conductive water-permeable membrane (51) interposed therebetween. The water gas permeable membrane (94) is connected to a pipe (75) for supplying an oxidizing gas, and the oxidizing gas flows inside the membrane (94). The third humidifying plate (86) is not provided with a cooling drain outlet, and the cooling water supplied to the cooling water passage (47) of the third humidifying plate (86) cools the unit cell (24). At the same time, it passes through the water permeable membrane (50) and is supplied to the water gas permeable membrane side. The cooling water that has passed through the water-permeable membrane (51) is evaporated into the oxidizing gas and humidifies the oxidizing gas. By this latent heat of evaporation, a further cooling effect can be obtained. The humidified oxidant gas flows into the oxidant flow path (64)
Is supplied to each of the oxidant chambers (22) and is used for the battery reaction. As described above, by humidifying not only the fuel gas but also the oxidant gas, the solid polymer electrolyte membrane can be more suitably wetted.

【0034】なお、水透過性膜の水透過量を適切な状態
に調整すると、実施例3と同様、加湿された酸化剤ガス
中に過剰な冷却水が含まれることがないため、気水分離
手段を設けない構造にすることができる。導電性を有す
る水透過性膜として、多孔性カーボン板に、パーフルオ
ロカーボンスルホン酸などを含浸したものを挙げること
ができる。
When the water permeation amount of the water permeable membrane is adjusted to an appropriate state, as in the third embodiment, since the humidified oxidizing gas does not contain excessive cooling water, gas-water separation A structure without means can be provided. Examples of the water-permeable membrane having conductivity include a porous carbon plate impregnated with perfluorocarbon sulfonic acid or the like.

【0035】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
The description of the above embodiments is for the purpose of illustrating the present invention and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof. Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made within the technical scope described in the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1の固体高分子型燃料電池の断
面模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a polymer electrolyte fuel cell according to Example 1 of the present invention.

【図2】加湿プレートの燃料室側を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a fuel chamber side of a humidifying plate.

【図3】加湿プレートの加湿室側を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a humidification chamber side of a humidification plate.

【図4】本発明の実施例2の固体高分子型燃料電池の断
面模式図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a polymer electrolyte fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention.

【図5】第1加湿プレートの表面と裏面を見た図であっ
て、Aは図4の右側から第1加湿プレートを見た図、B
は図4の左側から第1加湿プレートを見た図である。
5 is a view of the front and back surfaces of the first humidification plate, wherein A is a view of the first humidification plate from the right side of FIG. 4;
FIG. 5 is a view of the first humidifying plate viewed from the left side of FIG. 4.

【図6】第2加湿プレートの表面と裏面を見た図であっ
て、Aは図4の右側から第2加湿プレートを見た図、B
は図4の左側から第2加湿プレートを見た図である。
FIG. 6 is a view of the front and back surfaces of the second humidifying plate, where A is a view of the second humidifying plate from the right side of FIG. 4;
FIG. 5 is a view of the second humidifying plate viewed from the left side of FIG. 4.

【図7】本発明の実施例3の固体高分子型燃料電池の断
面模式図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a polymer electrolyte fuel cell according to Example 3 of the present invention.

【図8】本発明の実施例4の固体高分子型燃料電池の断
面模式図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a polymer electrolyte fuel cell according to Example 4 of the present invention.

【図9】従来の固体高分子型燃料電池の断面模式図であ
る。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a conventional polymer electrolyte fuel cell.

【図10】従来の加湿用水路を具えた固体高分子型燃料
電池の断面模式図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a conventional polymer electrolyte fuel cell having a humidification water channel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(10) 固体高分子型燃料電池 (18) セル (20) 燃料室 (22) 酸化剤室 (24) 単位セル (26) セルユニット (28) 加湿室 (10) Solid polymer fuel cell (18) Cell (20) Fuel chamber (22) Oxidizer chamber (24) Unit cell (26) Cell unit (28) Humidifying chamber

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体高分子電解質膜(12)の一方の面にア
ノード(14)、他方の面にカソード(16)を有するセル(18)
に対し、アノード側に燃料ガスが流通する燃料室(20)、
カソード側に酸化剤ガスが流通する酸化剤室(22)を設け
た単位セル(24)を複数積層して構成され、セル(18)を冷
却するために循環させる冷却水を用いて固体高分子電解
質膜(12)の加湿を行なう固体高分子型燃料電池におい
て、 積層された複数の単位セル(18)によってセルユニット(2
6)を構成し、 隣り合うセルユニット(26)とセルユニット(26)との間に
は、燃料ガスと循環冷却水が供給されて燃料ガスの加湿
を行なう加湿室(28)が配備され、 加湿室(28)とセルユニット(26)との間は、燃料流路(40)
によって連通しており、 加湿室(28)で加湿された燃料ガスは、加湿室(28)から燃
料流路(40)を通って各燃料室(20)に供給されるようにし
ていることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
1. A cell (18) having an anode (14) on one side of a solid polymer electrolyte membrane (12) and a cathode (16) on the other side.
In contrast, a fuel chamber (20) through which fuel gas flows to the anode side,
A solid polymer is formed by stacking a plurality of unit cells (24) having an oxidant chamber (22) through which an oxidant gas flows on the cathode side, and using cooling water circulated to cool the cells (18). In a polymer electrolyte fuel cell that humidifies an electrolyte membrane (12), a cell unit (2) is formed by a plurality of stacked unit cells (18).
A humidifying chamber (28) for supplying fuel gas and circulating cooling water to humidify the fuel gas is provided between the adjacent cell units (26) and (26). A fuel flow path (40) is provided between the humidification chamber (28) and the cell unit (26).
The fuel gas humidified in the humidification chamber (28) is supplied from the humidification chamber (28) to each fuel chamber (20) through the fuel flow path (40). Characteristic polymer electrolyte fuel cell.
【請求項2】 固体高分子電解質膜(12)の一方の面にア
ノード(14)、他方の面にカソード(16)を有するセル(18)
に対し、アノード側に燃料ガスが流通する燃料室(20)、
カソード側に酸化剤ガスが流通する酸化剤室(22)を設け
た単位セル(24)を複数積層して構成され、セル(18)を冷
却するために循環させる冷却水を用いて固体高分子電解
質膜(12)の加湿を行なう固体高分子型燃料電池におい
て、 積層された複数の単位セル(18)によってセルユニット(2
6)を構成し、 隣り合うセルユニット(26)とセルユニット(26)との間に
は、酸化剤ガスと循環冷却水が供給されて酸化剤ガスの
加湿を行なう加湿室(28)が配備され、 加湿室(28)とセルユニット(26)との間は、酸化剤流路に
よって連通しており、 加湿室(28)で加湿された酸化剤ガスは、加湿室(28)から
酸化剤流路を通って各酸化剤室(22)に供給されるように
していることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
2. A cell (18) having an anode (14) on one side of a solid polymer electrolyte membrane (12) and a cathode (16) on the other side.
In contrast, a fuel chamber (20) through which fuel gas flows to the anode side,
A solid polymer is formed by stacking a plurality of unit cells (24) having an oxidant chamber (22) through which an oxidant gas flows on the cathode side, and using cooling water circulated to cool the cells (18). In a polymer electrolyte fuel cell that humidifies an electrolyte membrane (12), a cell unit (2) is formed by a plurality of stacked unit cells (18).
A humidifying chamber (28) is provided between adjacent cell units (26) to supply oxidizing gas and circulating cooling water to humidify the oxidizing gas. The humidifying chamber (28) and the cell unit (26) communicate with each other by an oxidizing agent flow path, and the oxidizing gas humidified in the humidifying chamber (28) flows from the humidifying chamber (28) to the oxidizing agent. A polymer electrolyte fuel cell characterized in that it is supplied to each oxidant chamber (22) through a flow path.
【請求項3】 ガスは、冷却水と混合することによって
加湿され、加湿室(28)には、加湿されたガスと水とを分
離する気水分離手段(44)を有する請求項1又は請求項2
に記載の固体高分子型燃料電池。
3. The gas is humidified by being mixed with cooling water, and the humidification chamber (28) has steam-water separation means (44) for separating humidified gas and water. Item 2
9. The polymer electrolyte fuel cell according to item 1.
【請求項4】 加湿室(28)は、冷却水の流通する冷却水
通路(46)と、ガスの流通するガス通路(48)を具え、冷却
水通路(46)とガス通路(48)は、水は通過させるがガスは
通過させない導電性を有する膜(50)によって仕切られ、
該膜(50)を透過した水によってガスの加湿が行なわれる
請求項1又は請求項2に記載の固体高分子型燃料電池。
4. The humidification chamber (28) includes a cooling water passage (46) through which cooling water flows, and a gas passage (48) through which gas flows, and the cooling water passage (46) and the gas passage (48) , Separated by a conductive membrane (50) that allows water to pass but not gas,
The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the gas is humidified by water permeating the membrane (50).
【請求項5】 加湿室(28)は、循環冷却水の流通する冷
却水通路(46)と、ガスの流通するガス通路(48)を具え、
冷却水通路(46)とガス通路(48)は、ガスは通過させるが
水は通過させない導電性を有する膜(52)によって仕切ら
れ、ガスは、該膜(52)を透過して循環冷却水中に流入し
て加湿される請求項1又は請求項2に記載の固体高分子
型燃料電池。
5. The humidification chamber (28) includes a cooling water passage (46) through which circulating cooling water flows, and a gas passage (48) through which gas flows.
The cooling water passage (46) and the gas passage (48) are separated by a conductive membrane (52) that allows gas to pass but does not allow water to pass, and the gas passes through the membrane (52) and passes through the circulating cooling water. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the polymer electrolyte fuel cell is humidified.
JP9265405A 1997-09-30 1997-09-30 Solid polymer type fuel cell Pending JPH11111311A (en)

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