[发明专利]燃料电池用加湿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对供给到固体高分子型燃料电池的电极的气体进行加湿的加湿装置。

背景技术

一般情况下，可将烃或甲醇改性生成氢，通过这样改性生成的氢可用于燃料电池。

作为这样的燃料电池，过去有例如日本特开平11-67256号公报所示那样称之为固体高分子型的燃料电池。该固体高分子型燃料电池具备以夹有由固体高分子构成的电解质的形式配置的氢极(燃料极)和氧极(空气极)，向该氢极供给含有氢的作为燃料的改性气体，向氧极供给含有氧的空气(含氧气体)，在两电极间产生电动势。

在上述固体高分子型燃料电池中，为了降低电解质内的质子传导阻力需要使电解质成为由水润湿的状态，含氢的改性气体和含氧的气体分别以接近水蒸气饱和状态的状态被供给。

为了这样将改性气体和空气形成为大体水蒸气饱和状态，对于前者的改性气体，在该改性气体生成时导入水蒸气，从而使生成的改性气体中含有水份。获得生成改性气体时所要供给的水蒸气而所需的热量是由改性气体的显热或由燃烧器使燃料电池的排气燃烧获得的燃烧热来提供。

另一方面，对于供给到燃料电池的氧极的空气，使用燃料电池的冷却水在电池内部对其进行加湿，该加湿所需的热量由燃料电池的余热提供。

然而，由于这样获得供给到改性气体和空气中的水蒸气而所需的热量是由改性气体的显热、电池排气的燃烧热、及电池的余热提供，所以需要相应的供热，因此为了进一步提高燃料电池的系统热效率希望加以改进。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而作出的，其目的在于通过很好地利用燃料电池的排气，从而不需要用于获得水蒸气的加热即可对送往燃料电池的改性气体等进行加湿，提高燃料电池系统的热效率。

为了达到上述目的，本发明着眼于在从燃料电池排出的排气中含有水蒸气这一情况，利用水蒸气透过膜使该水蒸气透过该膜，供给到改性气体等。

具体地说，本发明的燃料电池1具备以夹有由固体高分子构成的电解质的方式配置的氢极和氧极，且对上述氢极供给由改性装置4改性后的包含氢的改性气体，对氧极供给包含有氧的含氧气体，在两电极间产生电动势，其中，设置加湿装置31，该加湿装置31使包含于从该燃料电池1排出的排气中的水蒸气透过水蒸气透过膜34，至少供给到送往上述改性装置4的供给气体。

按照该构成，由加湿装置31使包含于从该燃料电池1排出的排气中的水蒸气透过水蒸气透过膜34，将该水蒸气至少供给到改性装置4的气体。这样，供给到燃料电池1的氢极的改性气体大体被加湿到水蒸气饱和状态，同时，不需要供给用于该加湿的热量，从而可提高燃料电池系统的热效率。

另外，上述改性装置4也可具有根据包含部分氧化的反应，从原料气体生成具有丰富氢的改性气体的部分氧化改性部6。

另外，上述加湿装置31也可使包含于从燃料电池1的氢极排出的氢极排气的水蒸气透过水蒸气透过膜34，供给到导入至部分氧化改性部6的空气或空气与原料气体的混合气体。

这样，也可用燃料电池1的氢极排气中的透过水蒸气透过膜34的水蒸气对供给到燃料电池1的氢极的改性气体进行加湿，提高燃料电池系统的热效率。

另一方面，上述改性装置4也可具有通过反应，从原料气体生成具有丰富氢的改性气体的水蒸气改性部43。

另外，加湿装置31也可使包含于从燃料电池1的氢极排出的氢极排气中的水蒸气透过水蒸气透过膜34，供给到导入至水蒸气改性部43的原料气体。

这样，与上述一样，供给到燃料电池1的氢极的改性气体可用燃料电池1的氢极排气中的透过水蒸气透过膜34的水蒸气加湿，从而可提高燃料电池系统的热效率。

上述加湿装置31也可具有用氢极排气中的水蒸气加湿空气或气体的第1加湿部32和，用使加热温水透过水蒸气透过膜38获得的水蒸气加湿已由该第1加湿部32加湿的空气或气体的第2加湿部36。

这样，空气或气体在第1加湿部32用氢极排气中的透过水蒸气透过膜34的水蒸气加湿，此后，在第2加湿部36用使加热温水透过水蒸气透过膜38而获得的水蒸气加湿。通过这样的对空气或气体的2阶段加湿，即使在燃料电池1的负荷变动时，也可稳定地对改性气体进行加湿。

上述加湿装置31也可使包含于从燃料电池1的氧极排出的氧极排气中的水蒸气透过水蒸气透过膜34，供给到送往燃料电池1的含氧气体。

按照该构成，供给到燃料电池1的氧极的含氧气体用燃料电池1的氧极排气中的透过水蒸气透过膜34的水蒸气加湿，在该场合，也可提高燃料电池系统的热效率。