阴离子交换膜类型的燃料电池系统技术方案

一种阴离子交换膜类型的燃料电池系统，包括：燃料电池部分；以及二氧化碳除去部分，其中该燃料电池部分包括燃料电极、空气电极、夹在该燃料电极和该空气电极之间的阴离子交换类型的固态聚合物电解质膜、将燃料气供给至燃料电极的燃料通道、以及将空气或氧气供给至空气电极的空气通道，并且该二氧化碳除去部分被构造成当燃料气流经燃料通道时除去混合在燃料气中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允许燃料气再次流到燃料通道中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阴离子交换膜类型的燃料电池系统。
技术介绍
具有用作固态聚合物电解质膜的阴离子交换膜的碱性燃料电池可以采用不同于贵金属的催化剂作为电极催化剂。因此，可以以降低的成本制造该类型的碱性燃料电池。因此，已经研究并开发了碱性燃料电池，该碱性燃料电池作为燃料电池以取代具有作为固态聚合物电解质膜的阳离子交换膜的燃料电池。图14是具有作为固态聚合物电解质膜的阴离子交换膜的碱性燃料电池的示意截面图。碱性燃料电池包括燃料电极51、空气电极52、具有作为导电离子的OH—并且夹在所述燃料电极51和空气电极52之间的固态聚合物电解质膜53、将燃料气供给至燃料电极51 的燃料通道60、以及将空气和水供给至空气电极52的空气通道61。在空气电极52上，从空气通道61供给的O2和H2O与在空气电极52上的电子反应产生0H_。在空气电极52上产生的0!1_通过离子导电移动通过固态聚合物电解质膜53以移动至燃料电极51，并且与从燃料通道60供给的H2反应以产生H2O,因而电子被释放到燃料电极51。随着如上所述的电池反应的进行，在空气电极52和燃料电极51之间产生电动势，因此可以提取电力。然而，已知的是，在碱性燃料电池中，在空气通道61或燃料通道60中的二氧化碳(CO2)影响固态聚合物电解质膜53，从而降低燃料电池的发电效率。因为固态聚合物电解质膜53的离子导电性由于固态聚合物电解质膜53的碳酸化作用的进行而降低，或因为在电极反应中的过电压由于二氧化碳的影响而增加，所以认为将引起发电效率的降低。因为将CO2溶解到固态聚合物电解质膜53中以产生HC03_，并且HC03_的产生降低作为主要导电离子的0H_的数量，所以认为碳酸化的固态电解质膜的离子导电性降低。由于离子导电，HC03_移动穿过固态聚合物电解质膜53将作为CO2被排放至燃料通道60。为了防止燃料电池的发电效率的降低，传统碱性燃料电池预先除去在被供给至空气通道的空气中所包含的CO2 (参见，例如日本未审查专利公开No. 2011-34710)。然而，在碱性燃料电池中，溶解到固态聚合物电解质膜中的CO2被释放到燃料通道，因而从燃料通道排出的未反应的燃料气包含co2。因此，在传统碱性燃料电池中，当再次将待被重复使用的未反应的燃料气供给至燃料通道时，也将CO2供给至燃料通道，这可能使得燃料电池的发电效率的降低的问题成为必然。
技术实现思路
鉴于上述情况，完成了本专利技术，并且本专利技术旨在提供一种可以重复使用未反应的燃料电池作为燃料而不降低燃料电池的发电效率的燃料电池系统。本专利技术提供了一种阴离子交换膜类型的燃料电池系统，包括燃料电池部分；以及二氧化碳除去部分，其中该燃料电池部分包括燃料电极、空气电极、夹在该燃料电极和该空气电极之间的阴离子交换固态聚合物电解质膜、将燃料气供给至该燃料电极的燃料通道、以及将空气或氧气供给至空气电极的空气通道，并且该二氧化碳除去部分被构造成当燃料气流经燃料通道时除去混合在燃料气中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允许燃料气再次流到燃料通道中。根据本专利技术，二氧化碳除去部分被构造成当燃料气流经燃料通道时除去混合在燃料气中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允许燃料气再次流到燃料通道中。因此，可以将在流经燃料通道的燃料气中所包含的未反应的燃料气再次作为燃料气使用，因而可以提高燃料气的利用效率。由于可以由二氧化碳除去部分除去当燃料气流经燃料通道时混合在燃料气中的二氧化碳，所以可以将已经从中除去二氧化碳的未反应的气体供给至燃料通道，其结果是，可以防止由在燃料气中所包含的二氧化碳引起的燃料电池的发电效率的降低。附图说明·图I是根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统的示意管路图；图2是包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的燃料电池部分的示意截面图；图3是根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统的示意管路图；图4是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的示意平面图；图5是沿着图4中的链线A-A截取的制氢装置的示意截面图；图6是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的不意后视图；图7是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的示意截面图；图8是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的示意截面图；图9是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的示意截面图；图10是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的示意截面图；图11是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的示意截面图；图12是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的示意截面图；图13是示出了包括在根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统中的制氢装置的构造的示意截面图；并且图14是使用阴离子交换膜作为固态聚合物电解质膜的碱性燃料电池的示意截面图。具体实施方式根据本专利技术的阴离子交换膜燃料电池系统包括燃料电池部分；以及二氧化碳除去部分，其中该燃料电池部分包括燃料电极、空气电极、夹在该燃料电极和该空气电极之间的阴离子交换固态聚合物电解质膜、将燃料气供给至燃料电极的燃料通道以及将空气或氧气供给至空气电极的空气通道，并且该二氧化碳除去部分被构造成当燃料气流经燃料通道时除去混合在燃料气中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允许燃料气再次流到燃料通道中。优选地，根据本专利技术的燃料电池系统进一步包括燃料气供给部分以及空气供给部分，燃料气供给部分将燃料气供给至燃料通道，空气供给部分将空气或氧气供给至空气通道。根据上述构造，可以将燃料气供给至燃料电极，而可以将空气或氧气供给至空气电极供，因而燃料电池部分可以发电。 优选地，根据本专利技术的燃料电池系统进一步包括气体混合器，该气体混合器将由二氧化碳除去部分从中除去二氧化碳的燃料气与从燃料气供给部分供给的燃料气混合，并且将产生的混合物供给至燃料通道。根据上述构造，可以再次将由二氧化碳除去部分从中除去二氧化碳的燃料气供给至燃料电池部分，因而可以提高燃料气的利用效率。优选地，根据本专利技术的燃料电池系统进一步包括循环通道，该循环通道被设置成允许燃料气从燃料通道流到气体混合器，其中二氧化碳除去部分被设置成除去包含在流经循环通道的燃料气中的二氧化碳。根据上述构造，可以再次将由二氧化碳除去部分从中除去二氧化碳的燃料气供给至燃料电池部分，因而可以提高燃料气的利用效率。优选地，根据本专利技术的燃料电池系统进一步包括湿度传感器，该湿度传感器检测流经循环通道的燃料气的湿度或由气体混合器形成的气体混合物的湿度，其中气体混合器被构造成能够基于来自湿度传感器的信号改变从循环通道供给的燃料气与从燃料气供给部分供给的燃料气的混合比。根据上述构造，气体混合器可以混合包含水分且从循环通道供给的燃料气以及从燃料气供给部分供给的燃料气，从而能够将具有适当湿度的气体混合物供给至在燃料电池部分中的燃料通道。优选地，根据本专利技术的燃料电池系统进一步包括加湿部分，该加湿部分对供给至燃料通道的燃料气进行加湿。根据上述构造，可以降低固态聚合物电解质膜的电阻，因而可以提高燃料电池的发电效率。在根据本专利技术的燃料电池系统中，优选的是，燃料气是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴离子交换膜类型的燃料电池系统，包括：燃料电池部分；以及二氧化碳除去部分，其中所述燃料电池部分包括燃料电极、空气电极、夹在所述燃料电极和所述空气电极之间的阴离子交换类型的固态聚合物电解质膜、将燃料气供给至所述燃料电极的燃料通道、以及将空气或氧气供给至所述空气电极的空气通道，并且所述二氧化碳除去部分被构造成当所述燃料气流经所述燃料通道时除去混合在所述燃料气中的二氧化碳，并且在除去所述二氧化碳之后允许所述燃料气再次流到所述燃料通道中。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：水畑宏隆，吉田章人，佐多俊辅，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：