JPH04133270A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、燃料電池に関するものである。

［従来の技術］ 以下、従来の燃料電池を第３図を用いて説明する。

図中１は燃料電池本体であって、スタック２と、該スタ
ック２を一定圧力の窒素ガス中に封入するスタック容器
３とにより構成されている。

スタック２は溶融炭酸塩から成る電解質４の両面（第３
図では上下面）を多孔質材がら成るアノード５（負極）
とカソード６（正極）で挟み、アノード５の反型解質４
側にアノードガス通路７を形成し、且つ、カソード６の
反型解質４側にカソードガス通路８を形成したものであ
る。

９はアノードガス通路７に石炭ガスや天然ガスやメタノ
ール等の水素や一酸化炭素を含むアノードガス１０（燃
料ガス）を供給するアノードガス供給管、１１はアノー
ドガス供給管９の途中に設けられた流量調節弁、１２は
アノードガス供給管９の流量を検出し流量調節弁１１を
調節する流量調節計である。

１３はカソードガス通路８にカソードガス１４（酸素を
含む空気等のガスに二酸化炭素を加えた酸化剤ガス）を
供給するカソードガス供給管、１５はカソードガス供給
管１３の途中に設けられた流量調節弁、１６はカソード
ガス供給管Ｉ３の流量を検出し流量調節弁１５を調節す
る流量調節計、１７はカソードガス供給管１３の流量調
節弁１５とカソードガス通路８との間に設けられた触媒
燃焼器である。

１８はアノードガス通路７から排出されたアノードガス
１０を触媒燃焼器１７へ導（アノードガス排気管、１９
はアノードガス排気管１８の途中に設けられた圧力調節
弁、２０はスタック容器３内部の圧力とアノードガス排
気管１８の圧力とを検出すると共に、スタック容器３内
部の圧力とアノードガス排気管１８の圧力との差圧を取
り、該差圧がゼロとなるよう圧力調節弁１９を調節する
圧力調節計である。

２１はカソードガス通路８がらカソードガス１４を排出
するカソードガス排気管、２２はカソードガス排気管２
１の途中に設けられた圧力調節弁、２３はスタック容器
３内部の圧力とカソードガス排気管２１の圧力を検出す
ると共に、スタック容器３内部の圧力とカソードガス排
気管２工の圧力との差圧を取り、該差圧がゼロとなるよ
う圧力調節弁２２を調節する圧力調節計、２４はカソー
ドガス排気管２１の圧力調節弁２２出側と触媒燃焼器１
７を接続するカソードガスリサイクル管、２５はカソー
ドガスリサイクル管２４の途中に設けられたカソードガ
スリサイクルブロワである。

発電を行なう場合には、アノードガス供給管９に流量調
節弁１１で流量を調節させつつアノードガス１０　（水
素や一酸化炭素を含む燃料ガス）を供給し、同時に、カ
ソードガス供給管１３に流量調節弁１５で流量を調節さ
せつつ酸素を含む空気等のガスをカソードガス１４とし
て（後述するように触媒燃焼器１７で二酸化炭素が加え
られて酸化剤ガスとされる）を供給する。

すると、カソードガス１４は、触媒燃焼器１７を経由し
てスタック２のカソードガス通路８へ入り、ここでカソ
ード６（正極）から電子を受取ることによってカソード
ガス１４中の二酸化炭素と酸素が反応して炭酸イオンが
生成される。未反応のカソードガス１４はカソードガス
通路８からカソードガス排気管２１を通って外部へ排出
され、そのうちの一部がカソードガスリサイクルブロワ
２５によってカソードガスリサイクル管２４がら触媒燃
焼器１７へと送られる。

そして、カソード６側で生成された炭酸イオンは電解質
４をアノード５（負極）側へ移動し、アノード５でアノ
ードガス供給管９がらアノードガス通路７へ通されたア
ノードガス供給管の水素や一酸化炭素と反応して、水と
二酸化炭素と電子が生成される。このようにして電気が
発生され、同時に生成された水と二酸化炭素はアノード
ガス通路７からアノードガス排気管１８を通って触媒燃
焼器１７へ送られる。

触媒燃焼器１７では、アノードガス排気管１８がらの反
応後のアノードガス１ｏに含まれる未反応の水素とカソ
ードガスリサイクル管２４からの反応後のカソードガス
１４に含まれる未反応の酸素とを触媒の存在下にて燃焼
させ、アノードガス１０に含まれる二酸化炭素をカソー
ドガス１４中に供給させる。

そして、アノードガス通路７の圧力は、圧力調節計２０
がスタック容器３内部の圧力とアノードガス排気管１８
の圧力を検出し、スタック容器３内部の圧力とアノード
ガス排気管１８の圧力との差圧を取り、該差圧がゼロと
なるよう圧力調節弁１９を調節することによってスタッ
ク容器３内部と等しい圧力に保たせ、カソードガス通路
８の圧力は、圧力調節計２３がスタック容器３内部の圧
力とカソードガス排気管２１の圧力を検出し、スタック
容器３内部の圧力とカソードガス排気管２１の圧力との
差圧を取り、該差圧がゼロとなるよう圧力調節弁２２を
調節することによってスタック容器３内部と等しい圧力
に保たせる。その結果、アノードガス通路７とカソード
ガス通路８は等しい圧力に保たれ、アノードガス通路７
とカソードガス通路８との間の差圧によって、極く薄い
層から成っているアノード５やカソード６や電解質４が
破れるのが防止される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の燃料電池には、以下のような
問題があった。

即ち、アノードガス通路７とカソードガス通路８との間
に差圧が生じてアノード５やカソード６や電解質４が破
れるのを防止するため、アノードガス排気管１８やカソ
ードガス排気管２１に高価な圧力調節弁１９．２２や圧
力調節計２０．２３を用いていたので、設備全体のコス
ト高を招いていた。

本発明は、上述の実情に鑑み、高価な圧力調節弁や圧力
調節計を用いずにアノード側とカソード側の圧力を等し
く保つことにより、極く薄い層から成っているアノード
やカソードや電解質が差圧によって破れるのを防止し得
るようにした燃料電池を提供することを目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、電解質をアノードとカソードで挟み、アノー
ド側に燃料から成るアノードガスを供給可能なアノード
ガス通路を設けると共にカソード側に酸化剤から成るカ
ソードガスを供給可能なカソードガス通路を設けた燃料
電池において、アノードガス通路出側に接続されたアノ
ードガス排気管にカソードガス通路内部の圧力に応じて
開閉する均圧弁を設け、カソードガス通路出側に接続さ
れたカソードガス排気管にアノードガス通路内部の圧力
に応じて開閉する均圧弁を設けたことを特徴とする燃料
電池にかかるものである。

［作　　　用］ 本発明によれば、アノードガス排気管に設けられた均圧
弁が、カソードガス通路内部の圧力に応じて開閉し、カ
ソードガス排気管に設けられた均圧弁が、アノードガス
通路内部の圧力に応じて開閉するので、アノードガス通
路内部の圧力とカソードガス通路内部の圧力が常に等し
い圧力に保たれる。

［実　施　例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図・第２図は、本発明の一実施例である。

又、図中、燃料電池の基本構成や各構成部分の詳細の中
には、第３図に示すものと同様のものが含まれているた
め、同一の構成部分については同一の符号を付すことに
より説明を省略するものとし、以下、本発明に特有の構
成についてのみ説明して行く。

アノードガス排気管１８の途中に弁座２６を設け、アノ
ードガス排気管１８の弁座２６に対してアノードガス１
０出側に弁座２６を開閉可能な弁体２７を配設し、該弁
体２７を弁座開閉方向２８に移動可能な中空のベローズ
２９を用いてアノードガス排気管１８に支持し、該ベロ
ーズ２９内部とカソードガス７排気管２１とをパイロッ
ト管３０を介して連通し、自立平衡式の均圧弁３１を構
成する。

カソードガス排気管２１の前記パイロット管３０接続位
置よりカソードガス１４流れ方向下流側に弁座３２を設
け、アノードガス排気管１８の弁座３２に対してカソー
ドガス１４出側に弁座３２を開閉可能な弁体３３を配設
し、該弁体３３を弁座開閉方向３４に移動可能な中空の
ベローズ３５を用いてカソードガス排気管２１に支持し
、該ベローズ３５内部とアノードガス排気管１８の前記
均圧弁３１よりアノードガス１０流れ方向上流側とをパ
イロット管３６を介して連通し、自立平衡式の均圧弁３
７を構成する。

次に、作用について説明する。

燃料電池本体ｌで電気が発生される過程については、第
３図のものと同様なので説明を省略する。

そして、アノードガス排気管１８では、以下のようにし
て均圧弁３７が開閉され、アノードガス通路７の圧力が
調整される。

即ち、均圧弁３１では、ベローズ２９内部が、パイロッ
ト管３０を介して連通されるカソードガス排気管２１の
均圧弁３７より上流側と等しい圧力に保たれているので
、アノードガス通路７の圧力がカソードガス排気管２１
の圧力よりも低い場合には、ベローズ２９が差圧により
延びてベローズ２９が支持する弁体２７が弁座２６に近
接し、均圧弁３１を絞る。これにより、アノードガス通
路７の圧力が上昇してカソードガス排気管２１の圧力と
等しくなる。

反対にアノードガス通路７の圧力がカソードガス排気管
ｚ１の圧力よりも高い場合には、ベローズ２９が差圧に
より縮んでベローズ２９が支持する弁体２７が弁座２６
から離反し、均圧弁３１を開く。

これにより、アノードガス通路７の圧力が下降してカソ
ードガス排気管２１の圧力と等しくなる。

一方、均圧弁３７では、ベローズ３５内部が、パイロッ
ト管３６を介して連通されるアノードガス排気管１８の
均圧弁３１より上流側と等しい圧力に保たれているので
、カソードガス通路８の圧力がアノードガス排気管１８
の圧力よりも低い場合には、ベローズ３５が差圧により
延びてベローズ３５が支持する弁体３３が弁座３２に近
接し、均圧弁３７を絞る。これにより、カソードガス通
路８の圧力が上昇してアノードガス排気管１８の圧力と
等しくなる。

反対にカソードガス通路８の圧力がアノードガス排気管
１８の圧力よりも高い場合には、ベローズ３５が差圧に
より縮んでベローズ３５が支持する弁体３３が弁座３２
に離反し、均圧弁３７を開く。

これにより、カソードガス通路８の圧力が下降してアノ
ードガス排気管１８の圧力と等しくなる。

従って、アノードガス通路７内部の圧力と、カソードガ
ス通路８内部の圧力は常に等しい圧力に保たれる。

尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、均圧弁の構造は任意であること、その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る
ことは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の燃料電池によれば、液封
管による均圧装置を用いたので、高価な圧力調節弁や圧
力調節計を用いずにアノード側とカソード側の圧力を等
しくすることができ、極く薄い層から成るアノードやカ
ソードや電解質が差圧によって破れるのを防止し得ると
いう優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体系統図、第２図は第１
図の部分拡大図、第３図は従来例の全体系統図である。 図中４は電解質、５はアノード、６はカソード、７はア
ノードガス通路、８はカソードガス通路、１０はアノー
ドガス、１４はカソードガス、１８はアノードガス排気
管、２１はカソードガス排気管、３１．３７は均圧弁を
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）電解質をアノードとカソードで挟み、アノード側に
   燃料から成るアノードガスを供給可能なアノードガス通
   路を設けると共にカソード側に酸化剤から成るカソード
   ガスを供給可能なカソードガス通路を設けた燃料電池に
   おいて、アノードガス通路出側に接続されたアノードガ
   ス排気管にカソードガス通路内部の圧力に応じて開閉す
   る均圧弁を設け、カソードガス通路出側に接続されたカ
   ソードガス排気管にアノードガス通路内部の圧力に応じ
   て開閉する均圧弁を設けたことを特徴とする燃料電池。