[发明专利]燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池装置，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。

背景技术

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。

本发明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。

发明的公开

为解决上述问题，本发明第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。