陰離子交換膜類型的燃料電池系統技術方案

一種陰離子交換膜類型的燃料電池系統，包括：燃料電池部分；以及二氧化碳除去部分，其中該燃料電池部分包括燃料電極、空氣電極、夾在該燃料電極和該空氣電極之間的陰離子交換類型的固態聚合物電解質膜、將燃料氣供給至燃料電極的燃料通道、以及將空氣或氧氣供給至空氣電極的空氣通道，并且該二氧化碳除去部分被構造成當燃料氣流經燃料通道時除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種陰離子交換膜類型的燃料電池系統。
技術介紹
具有用作固態聚合物電解質膜的陰離子交換膜的堿性燃料電池可以采用不同于貴金屬的催化劑作為電極催化劑。因此，可以以降低的成本制造該類型的堿性燃料電池。因此，已經研究并開發了堿性燃料電池，該堿性燃料電池作為燃料電池以取代具有作為固態聚合物電解質膜的陽離子交換膜的燃料電池。圖14是具有作為固態聚合物電解質膜的陰離子交換膜的堿性燃料電池的示意截面圖。堿性燃料電池包括燃料電極51、空氣電極52、具有作為導電離子的OH—并且夾在所述燃料電極51和空氣電極52之間的固態聚合物電解質膜53、將燃料氣供給至燃料電極51 的燃料通道60、以及將空氣和水供給至空氣電極52的空氣通道61。在空氣電極52上，從空氣通道61供給的O2和H2O與在空氣電極52上的電子反應產生0H_。在空氣電極52上產生的0!1_通過離子導電移動通過固態聚合物電解質膜53以移動至燃料電極51，并且與從燃料通道60供給的H2反應以產生H2O,因而電子被釋放到燃料電極51。隨著如上所述的電池反應的進行，在空氣電極52和燃料電極51之間產生電動勢，因此可以提取電力。然而，已知的是，在堿性燃料電池中，在空氣通道61或燃料通道60中的二氧化碳(CO2)影響固態聚合物電解質膜53，從而降低燃料電池的發電效率。因為固態聚合物電解質膜53的離子導電性由于固態聚合物電解質膜53的碳酸化作用的進行而降低，或因為在電極反應中的過電壓由于二氧化碳的影響而增加，所以認為將引起發電效率的降低。因為將CO2溶解到固態聚合物電解質膜53中以產生HC03_，并且HC03_的產生降低作為主要導電離子的0H_的數量，所以認為碳酸化的固態電解質膜的離子導電性降低。由于離子導電，HC03_移動穿過固態聚合物電解質膜53將作為CO2被排放至燃料通道60。為了防止燃料電池的發電效率的降低，傳統堿性燃料電池預先除去在被供給至空氣通道的空氣中所包含的CO2 (參見，例如日本未審查專利公開No. 2011-34710)。然而，在堿性燃料電池中，溶解到固態聚合物電解質膜中的CO2被釋放到燃料通道，因而從燃料通道排出的未反應的燃料氣包含co2。因此，在傳統堿性燃料電池中，當再次將待被重復使用的未反應的燃料氣供給至燃料通道時，也將CO2供給至燃料通道，這可能使得燃料電池的發電效率的降低的問題成為必然。
技術實現思路
鑒于上述情況，完成了本專利技術，并且本專利技術旨在提供一種可以重復使用未反應的燃料電池作為燃料而不降低燃料電池的發電效率的燃料電池系統。本專利技術提供了一種陰離子交換膜類型的燃料電池系統，包括燃料電池部分；以及二氧化碳除去部分，其中該燃料電池部分包括燃料電極、空氣電極、夾在該燃料電極和該空氣電極之間的陰離子交換固態聚合物電解質膜、將燃料氣供給至該燃料電極的燃料通道、以及將空氣或氧氣供給至空氣電極的空氣通道，并且該二氧化碳除去部分被構造成當燃料氣流經燃料通道時除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道中。根據本專利技術，二氧化碳除去部分被構造成當燃料氣流經燃料通道時除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道中。因此，可以將在流經燃料通道的燃料氣中所包含的未反應的燃料氣再次作為燃料氣使用，因而可以提高燃料氣的利用效率。由于可以由二氧化碳除去部分除去當燃料氣流經燃料通道時混合在燃料氣中的二氧化碳，所以可以將已經從中除去二氧化碳的未反應的氣體供給至燃料通道，其結果是，可以防止由在燃料氣中所包含的二氧化碳引起的燃料電池的發電效率的降低。附圖說明·圖I是根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統的示意管路圖；圖2是包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的燃料電池部分的示意截面圖；圖3是根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統的示意管路圖；圖4是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的示意平面圖；圖5是沿著圖4中的鏈線A-A截取的制氫裝置的示意截面圖；圖6是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的不意后視圖；圖7是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的示意截面圖；圖8是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的示意截面圖；圖9是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的示意截面圖；圖10是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的示意截面圖；圖11是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的示意截面圖；圖12是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的示意截面圖；圖13是示出了包括在根據本專利技術的一個實施例的燃料電池系統中的制氫裝置的構造的示意截面圖；并且圖14是使用陰離子交換膜作為固態聚合物電解質膜的堿性燃料電池的示意截面圖。具體實施方式根據本專利技術的陰離子交換膜燃料電池系統包括燃料電池部分；以及二氧化碳除去部分，其中該燃料電池部分包括燃料電極、空氣電極、夾在該燃料電極和該空氣電極之間的陰離子交換固態聚合物電解質膜、將燃料氣供給至燃料電極的燃料通道以及將空氣或氧氣供給至空氣電極的空氣通道，并且該二氧化碳除去部分被構造成當燃料氣流經燃料通道時除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道中。優選地，根據本專利技術的燃料電池系統進一步包括燃料氣供給部分以及空氣供給部分，燃料氣供給部分將燃料氣供給至燃料通道，空氣供給部分將空氣或氧氣供給至空氣通道。根據上述構造，可以將燃料氣供給至燃料電極，而可以將空氣或氧氣供給至空氣電極供，因而燃料電池部分可以發電。 優選地，根據本專利技術的燃料電池系統進一步包括氣體混合器，該氣體混合器將由二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的燃料氣與從燃料氣供給部分供給的燃料氣混合，并且將產生的混合物供給至燃料通道。根據上述構造，可以再次將由二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的燃料氣供給至燃料電池部分，因而可以提高燃料氣的利用效率。優選地，根據本專利技術的燃料電池系統進一步包括循環通道，該循環通道被設置成允許燃料氣從燃料通道流到氣體混合器，其中二氧化碳除去部分被設置成除去包含在流經循環通道的燃料氣中的二氧化碳。根據上述構造，可以再次將由二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的燃料氣供給至燃料電池部分，因而可以提高燃料氣的利用效率。優選地，根據本專利技術的燃料電池系統進一步包括濕度傳感器，該濕度傳感器檢測流經循環通道的燃料氣的濕度或由氣體混合器形成的氣體混合物的濕度，其中氣體混合器被構造成能夠基于來自濕度傳感器的信號改變從循環通道供給的燃料氣與從燃料氣供給部分供給的燃料氣的混合比。根據上述構造，氣體混合器可以混合包含水分且從循環通道供給的燃料氣以及從燃料氣供給部分供給的燃料氣，從而能夠將具有適當濕度的氣體混合物供給至在燃料電池部分中的燃料通道。優選地，根據本專利技術的燃料電池系統進一步包括加濕部分，該加濕部分對供給至燃料通道的燃料氣進行加濕。根據上述構造，可以降低固態聚合物電解質膜的電阻，因而可以提高燃料電池的發電效率。在根據本專利技術的燃料電池系統中，優選的是，燃料氣是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種陰離子交換膜類型的燃料電池系統，包括：燃料電池部分；以及二氧化碳除去部分，其中所述燃料電池部分包括燃料電極、空氣電極、夾在所述燃料電極和所述空氣電極之間的陰離子交換類型的固態聚合物電解質膜、將燃料氣供給至所述燃料電極的燃料通道、以及將空氣或氧氣供給至所述空氣電極的空氣通道，并且所述二氧化碳除去部分被構造成當所述燃料氣流經所述燃料通道時除去混合在所述燃料氣中的二氧化碳，并且在除去所述二氧化碳之后允許所述燃料氣再次流到所述燃料通道中。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：水畑宏隆，吉田章人，佐多俊輔，
申請(專利權)人：夏普株式會社，
類型：發明
國別省市：