燃料电池装置制造方法及图纸

本发明专利技术的燃料电池装置因具有通过向燃料极供给燃料气体、向氧化剂极供给空气来发电的燃料电池、设在上述空气的供给通路上用来存储洗净液的洗净液槽和置换上述洗净液槽中存储的上述洗净液的装置，所以，可以使用上述洗净液洗净空气再供给氧化剂极，通过置换洗净液，可以不断向氧化剂极供给清净的空气。可以向燃料电池的氧化剂极供给不含对电池特性有不良影响的无机物或有机物等尘埃、或ＮＯｘ、ＳＯｘ、氰化物、硫化物、芳香族化合物和氨等对电池特性有不良影响的有害物质的清静的反应空气，能够防止基于有害物质和电解质的化学反应的电解质的变质，所以，可靠性高、寿命长、耐久性高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池装置，详细一点说，涉及能供给已除去反应空气中包含的微量有害物质的反应空气的燃料电池装置。
技术介绍
图6示出一例先有的燃料电池系统。在该系统S中，天然气、城市气体、甲醇、LPG、丁烷等原始燃料1供给脱硫器2，在这里，除去原始燃料中的硫磺成分。经过该脱硫器2的原始燃料经升压泵10升压后供给改质器3，生成包含氢、二氧化碳和一氧化碳的改质气体。经过该改质器3的气体供给CO变成器4，在这里，包含在改质气体中的一氧化碳变成二氧化碳。经过该CO变成器4的气体供给CO除去器5，在这里，除去经过CO变成器4的气体中的未变成的一氧化碳。通过除去器5除去一氧化碳后的富含氢的改质气体供给燃料电池6。该燃料电池6具有燃料极6a、氧化剂极6b和冷却部6c，上述氢供给燃料极6a。氢和包含在通过风扇11送入水槽21中加湿后再供给氧化剂极6b的空气中氧反应，发生电力。例如，当燃料电池6使用高分子电解质膜时，利用加湿后供给氧化剂极6b的空气中包含的水分使固体高分子电解质膜湿润，提高离子导电性。改质器3具有燃烧炉12，经管子13向其供给原始燃料，经电扇供给空气，经管子15供给已通过燃料极6a的未反应氢。在系统开始工作时，经管子13向燃烧炉12供给原始燃料，同时，经管子14供给空气，当起动后，系统稳定时，切断原始燃料的供给，经管子15向燃烧炉12供给已通过燃料极6a的未反应氢。在上述改质器3、CO变成器4、CO除去器5和燃料电池6中进行具有规定的反应温度的化学反应。因改质器3中的化学反应是吸热反应，故平时利用燃烧炉12加热来进行化学反应。因CO变成器4和CO除去器进行的化学反应是发热反应，故例如在CO除去器5中，只在系统起动时使燃烧炉燃烧而产生燃烧气体，使用这时产生的燃烧气体的热使除去器5的温度上升到反应温度以上，在运转中进行冷却，使其不会因发热反应的热而升温到反应温度以上。在上述改质器3和CO变成器4、CO变成器4和CO除去器5、CO除去器5和燃料电池6之间，分别连接热交换器18、19、20。而且，在各热交换器18、19、20中，水槽21中的水通过泵23、24、25进行循环，利用这些水分别冷却经过改质器3、CO变成器4、CO除去器5中的气体。在燃料电池6的冷却部6c中，水槽21中的水通过泵48循环，利用这些水使燃料电池6冷却。26是燃料电池6的氧化剂极6b的排气系统。在上述改质器3的排气系统31中连接热交换器17，当通过泵22向水槽21供给水时，利用该热交换器17使水蒸汽化，使该水蒸气和原始燃料混合后供给改质器3。在上述先有的系统S中，燃料电池周围的空气(外气)通过风扇11向水槽21供给，加湿后作为反应空气供给氧化剂极6b。因此，空气(外气)中包含的微量NOx、SOx、氰化物、硫化物、芳香族化合物、氨和有机溶剂等对电池特性有不良影响的杂质可以利用水槽21中储存的水暂时除去，但是，当运转时间长时，因水中的杂质增加，故通过水槽21的空气中的杂质已经除不去了，包含杂质的空气作为反应气体便供给氧化剂极6b。反应空气中包含的杂质和空气中氧同时通过电极基体材料到达电极催化层，与电解质接触引起化学反应，该化学反应使电解质变质，使其功能降低，同时，因阻碍电极催化剂的吸氧功能，故带来因这些原因而使燃料电池的电池特性和寿命下降的问题。此外，关于反应空气中包含的杂质的不良影响的问题不限于使用固体高分子膜的燃料电池，对于磷酸燃料电池等其它燃料电池也同样发生。本专利技术的目的在于提供一种能解决过去的问题，能防止燃料电池的电池特性和寿命下降、可靠性高、寿命长、耐久性高的燃料电池装置，该装置预先除去空气(外气)中包含的微量无机物或有机物等尘埃等、芳香剂、涂料的挥发成分、CO、NOx、SOx、氰化物、硫化物、芳香族化合物和氨等对电池特性有不良影响的有害物质，再向燃料电池6的氧化剂极6B供给反应空气。专利技术的公开为解决上述问题，本专利技术第1方面的燃料电池装置的特征在于具有通过向燃料极供给燃料气体、向氧化剂极供给空气来发电的燃料电池、设在上述空气的供给通路上用来存储洗净液的洗净液槽和置换上述洗净液槽中存储的上述洗净液的装置。通过使用设在上述空气的供给通路上的洗净液槽中洗净液洗净空气后再供给氧化剂极并接着置换洗净液，可以向氧化剂极始终供给清净的空气。本专利技术第2方面的燃料电池装置的特征在于在本专利技术第1方面的燃料电池装置中，上述洗净液是水或有机化合物的洗净液。通过使用水或有机化合物的液体作为洗净液，可以除去空气中的杂质。本专利技术第3方面的燃料电池装置的特征在于在本专利技术第1或第2方面的燃料电池装置中，在上述空气供给通路上连续设置多个上述洗净液槽，同时具有定期置换至少配置在上游的洗净液槽中存储的洗净液的装置。通过使用多级洗净液槽去洗净空气，可以很好地实现空气的净化。特别，通过将使用水的洗净液槽和使用有机化合物洗净液的洗净液槽组合，可以除去多种杂质。此外，当象这样使用多级洗净液槽时，只需要对至少配置在上游的洗净液槽进行洗净液的置换，就能达到置换洗净液的效果。本专利技术第4方面的燃料电池装置的特征在于在本专利技术第3方面的燃料电池装置中，配置多个存储相同洗净液而具有水位差的洗净液槽，利用水位差，从上方的洗净液槽向下方的洗净液槽供给洗净液。利用水位差，可以容易从上方的洗净液槽向下方的洗净液槽供给水。本专利技术第5方面的燃料电池装置的特征在于在本专利技术第1至第4方面的燃料电池装置中，向使用水洗净液的洗净液槽供给的水是经水处理后的水。向洗净液槽供给的水最好是经水处理后除去了尘埃等杂质的水，进而，最好是除去了对电池特性产生不良影响的有害物质的水，特别是经水处理后得到的纯水。本专利技术第6方面的燃料电池装置的特征在于具有通过向燃料极供给燃料气体、向氧化剂极供给空气来发电的燃料电池、储存燃料电池的冷却水的水槽、设在上述空气的供给通路上用来存储洗净液的洗净液槽和置换上述洗净液槽中存储的上述洗净液的装置。本专利技术第7方面的燃料电池装置的特征在于在本专利技术第1或第6方面的燃料电池装置中，上述洗净液置换装置每隔一定时间工作。本专利技术第8方面的燃料电池装置的特征在于在本专利技术第1或第6方面的燃料电池装置中，上述洗净液置换装置根据洗净液的污染情况进行工作。本专利技术第9方面的燃料电池装置的特征在于在本专利技术第6方面的燃料电池装置中，具有向上述洗净液槽供给上述水槽中的水的装置。本专利技术第10方面的燃料电池装置的特征在于在本专利技术第6方面的燃料电池装置中，上述空气在上述洗净液槽中除去空气中的杂质并在上述水槽中加湿，然后供给上述氧化剂极。附图的简单说明附图说明图1是表示本专利技术的燃料电池装置的第1实施形态的构成的图。图2是表示本专利技术的燃料电池装置的第2实施形态的构成的图。图3是表示本专利技术的燃料电池装置的第3实施形态的构成的图。图4是表示本专利技术的燃料电池装置的第4实施形态的构成的图。图5是表示本专利技术的燃料电池装置的第1实施形态的构成的图。在图1～图5中，对与图6所示的先有技术相同的构成部分附加相同的符号并省略重复说明。实施本专利技术的最佳形态下面，使用附图详细说明本专利技术的实施形态。在图1所示的燃料电池装置的系统S1中，燃料电池6具有用水洗净并除去反应空气中有害物质的反应空气洗净装置27A。反应空气洗净装置27A具有存储洗净用的水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池装置，其特征在于：具有通过向燃料极供给燃料气体、向氧化剂极供给空气来发电的燃料电池、设在上述空气的供给通路上用来存储洗净液的洗净液槽和定期置换上述洗净液槽中存储的上述洗净液的装置。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：田岛収，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]