JP2000156236A - 固体高分子型燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の固体高分子型燃料電池システムは、燃
料電池で発生した大量の水蒸気が、燃料電池の空気側圧
力の変動をもたらし、電池特性を低下させている。 【解決手段】 水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電
を行う固体高分子型の燃料電池２１と、燃料電池２１へ
の供給空気と燃料電池２１からの排出空気との間の熱交
換を行うとともに、供給空気の加湿および排出空気の除
湿を行う湿度交換型熱交換器２６と、湿度交換型熱交換
器２６より排出される空気に含まれる水蒸気を凝縮して
回収する空気側水回収器２７とを備え、燃料電池２１、
湿度交換型熱交換器２６、空気側水回収器２７は、鉛直
方向にこの順番で上から設置されている。
料電池で発生した大量の水蒸気が、燃料電池の空気側圧
力の変動をもたらし、電池特性を低下させている。 【解決手段】 水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電
を行う固体高分子型の燃料電池２１と、燃料電池２１へ
の供給空気と燃料電池２１からの排出空気との間の熱交
換を行うとともに、供給空気の加湿および排出空気の除
湿を行う湿度交換型熱交換器２６と、湿度交換型熱交換
器２６より排出される空気に含まれる水蒸気を凝縮して
回収する空気側水回収器２７とを備え、燃料電池２１、
湿度交換型熱交換器２６、空気側水回収器２７は、鉛直
方向にこの順番で上から設置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池を用いて発電を行う固体高分子型燃料電池システム
に関するものである。
電池を用いて発電を行う固体高分子型燃料電池システム
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下に、従来の固体高分子型燃料電池シ
ステムについて説明する。
ステムについて説明する。
【０００３】図３に、従来の固体高分子型燃料電池シス
テムを示す。水素生成装置２は天然ガスなどの原料を水
蒸気改質し、水素リッチなガスを燃料電池１に供給す
る。水素生成装置２には、改質反応に必要な温度まで昇
温させるバーナー３が設置されている。水素生成装置２
の出口には、燃料電池１に供給する燃料ガスを加湿する
燃料側加湿器４が設置されている。また、酸化剤として
の空気は、空気供給装置５から供給され、空気側加湿器
６により加湿される。燃料側加湿器４および空気側加湿
器６は、燃料電池１の高分子膜の特性を保つためのもの
である。空気側加湿器６は、燃料電池１から排出される
空気から水蒸気を回収する湿度交換型熱交換器で構成さ
れている。燃料電池１から排出され空気側加湿器６で湿
度を下げた空気は、空気側水回収器７で外気により冷却
され、さらに除湿される。得られた凝縮水は水タンク８
に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポンプ９によ
り水素生成装置２および燃料側加湿器４に送られ、燃料
改質および燃料側加湿に利用される。燃料電池１では、
電気とともに熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポ
ンプ１０と、発生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器
１１を備えている。
テムを示す。水素生成装置２は天然ガスなどの原料を水
蒸気改質し、水素リッチなガスを燃料電池１に供給す
る。水素生成装置２には、改質反応に必要な温度まで昇
温させるバーナー３が設置されている。水素生成装置２
の出口には、燃料電池１に供給する燃料ガスを加湿する
燃料側加湿器４が設置されている。また、酸化剤として
の空気は、空気供給装置５から供給され、空気側加湿器
６により加湿される。燃料側加湿器４および空気側加湿
器６は、燃料電池１の高分子膜の特性を保つためのもの
である。空気側加湿器６は、燃料電池１から排出される
空気から水蒸気を回収する湿度交換型熱交換器で構成さ
れている。燃料電池１から排出され空気側加湿器６で湿
度を下げた空気は、空気側水回収器７で外気により冷却
され、さらに除湿される。得られた凝縮水は水タンク８
に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポンプ９によ
り水素生成装置２および燃料側加湿器４に送られ、燃料
改質および燃料側加湿に利用される。燃料電池１では、
電気とともに熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポ
ンプ１０と、発生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器
１１を備えている。
【０００４】水素生成装置２内では、天然ガスから水素
リッチなガスを生成する改質反応を促進するために、温
度が７００℃程度になるようにバーナー３で加熱する。
この改質反応には水蒸気が必要となるため、燃料側水ポ
ンプ９より水が供給されている。水素生成装置２を出た
燃料ガスは、燃料側加湿器４で加湿され、燃料電池１に
送り込まれる。燃料電池１より排出される発電に用いら
れなかった燃料ガスは、バーナー３に送られ燃焼に利用
される。なお、起動時は改質に必要な温度に達しないた
めに、充分に水素に変換することができない。このとき
改質ガスには一酸化炭素を多く含んでいる。一酸化炭素
は燃料電池１の特性を大きく低下させることから、燃料
電池１にガスを流すことができない。したがって、改質
ガスを直接バーナー３に供給するバイパス回路１２が設
けられている。
リッチなガスを生成する改質反応を促進するために、温
度が７００℃程度になるようにバーナー３で加熱する。
この改質反応には水蒸気が必要となるため、燃料側水ポ
ンプ９より水が供給されている。水素生成装置２を出た
燃料ガスは、燃料側加湿器４で加湿され、燃料電池１に
送り込まれる。燃料電池１より排出される発電に用いら
れなかった燃料ガスは、バーナー３に送られ燃焼に利用
される。なお、起動時は改質に必要な温度に達しないた
めに、充分に水素に変換することができない。このとき
改質ガスには一酸化炭素を多く含んでいる。一酸化炭素
は燃料電池１の特性を大きく低下させることから、燃料
電池１にガスを流すことができない。したがって、改質
ガスを直接バーナー３に供給するバイパス回路１２が設
けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のような燃料電池システムにおいて発電を行う際
に、燃料電池１において大量の水蒸気が生成し、これが
空気側加湿器６や空気側流路で結露し、空気側圧力およ
び空気流量が変動し、電池特性が低下する課題を生じ
た。
来例のような燃料電池システムにおいて発電を行う際
に、燃料電池１において大量の水蒸気が生成し、これが
空気側加湿器６や空気側流路で結露し、空気側圧力およ
び空気流量が変動し、電池特性が低下する課題を生じ
た。
【０００６】また、起動時に改質ガスをバイパスする
と、改質ガスに含まれている水分によって、充分に燃焼
することができず、臭気を発生したり、昇温時間が逆に
長くなる場合があった。
と、改質ガスに含まれている水分によって、充分に燃焼
することができず、臭気を発生したり、昇温時間が逆に
長くなる場合があった。
【０００７】本発明は、上述したこのような従来の固体
高分子型燃料電池システムが有する課題を考慮して、高
効率で安定した運転を確保するとともに、スムーズな起
動ができる固体高分子型燃料電池システムを提供するこ
とを目的とするものである。
高分子型燃料電池システムが有する課題を考慮して、高
効率で安定した運転を確保するとともに、スムーズな起
動ができる固体高分子型燃料電池システムを提供するこ
とを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の本発明（請求項１
に記載の本発明に対応）は、少なくとも、水素を含む燃
料ガスと空気を用いて発電を行う固体高分子型の燃料電
池と、前記燃料電池への供給空気と前記燃料電池からの
排出空気との間の熱交換を行うとともに、前記供給空気
の加湿および前記排出空気の除湿を行う湿度交換型熱交
換器と、前記湿度交換型熱交換器より排出される空気に
含まれる水蒸気を凝縮して回収する空気側水回収器とを
備え、前記燃料電池、湿度交換型熱交換器、空気側水回
収器は、鉛直方向に上から、前記燃料電池、湿度交換型
熱交換器、空気側水回収器の順に設置されていることを
特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
に記載の本発明に対応）は、少なくとも、水素を含む燃
料ガスと空気を用いて発電を行う固体高分子型の燃料電
池と、前記燃料電池への供給空気と前記燃料電池からの
排出空気との間の熱交換を行うとともに、前記供給空気
の加湿および前記排出空気の除湿を行う湿度交換型熱交
換器と、前記湿度交換型熱交換器より排出される空気に
含まれる水蒸気を凝縮して回収する空気側水回収器とを
備え、前記燃料電池、湿度交換型熱交換器、空気側水回
収器は、鉛直方向に上から、前記燃料電池、湿度交換型
熱交換器、空気側水回収器の順に設置されていることを
特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
【０００９】第２の本発明（請求項２に記載の本発明に
対応）は、少なくとも、燃料ガスと空気を用いて発電を
行う固体高分子型の燃料電池と、原料を水蒸気改質して
水素リッチな改質ガスを生成する水素生成装置と、前記
燃料電池より排出される燃料ガスに含まれる水蒸気を凝
縮して回収する燃料側水回収器と、前記水素生成装置の
出口と前記燃料側水回収器の入口を結ぶバイパス管と、
起動時には、改質ガスを前記バイパス管へ導き、通常運
転時には改質ガスを前記燃料電池へ導く切り替え機構と
を、備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池シス
テムである。
対応）は、少なくとも、燃料ガスと空気を用いて発電を
行う固体高分子型の燃料電池と、原料を水蒸気改質して
水素リッチな改質ガスを生成する水素生成装置と、前記
燃料電池より排出される燃料ガスに含まれる水蒸気を凝
縮して回収する燃料側水回収器と、前記水素生成装置の
出口と前記燃料側水回収器の入口を結ぶバイパス管と、
起動時には、改質ガスを前記バイパス管へ導き、通常運
転時には改質ガスを前記燃料電池へ導く切り替え機構と
を、備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池シス
テムである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１１】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態における固体高分子型燃料電池システム
を示す構成図である。水素を含む燃料ガスと空気を用い
て発電を行う燃料電池２１には、水素生成装置２２から
天然ガスなどの原料が水蒸気改質された水素リッチなガ
スが供給される。水素生成装置２２には、改質反応に必
要な温度まで昇温させるバーナー２３が設置されてい
る。水素生成装置２２の出口には、燃料電池１に供給す
る燃料ガスを加湿する燃料側加湿器２４が設置されてい
る。また、酸化剤としての空気は、空気供給装置２５か
ら供給され、空気側加湿器２６により加湿される。燃料
側加湿器２４および空気側加湿器２６は、燃料電池２１
の高分子膜の特性を保つためのものである。
１の実施の形態における固体高分子型燃料電池システム
を示す構成図である。水素を含む燃料ガスと空気を用い
て発電を行う燃料電池２１には、水素生成装置２２から
天然ガスなどの原料が水蒸気改質された水素リッチなガ
スが供給される。水素生成装置２２には、改質反応に必
要な温度まで昇温させるバーナー２３が設置されてい
る。水素生成装置２２の出口には、燃料電池１に供給す
る燃料ガスを加湿する燃料側加湿器２４が設置されてい
る。また、酸化剤としての空気は、空気供給装置２５か
ら供給され、空気側加湿器２６により加湿される。燃料
側加湿器２４および空気側加湿器２６は、燃料電池２１
の高分子膜の特性を保つためのものである。
【００１２】空気側加湿器２６は、燃料電池２１から排
出される空気から水蒸気を回収する湿度交換型熱交換器
で構成されている。燃料電池２１から排出され空気側加
湿器２６で湿度を下げた空気は、空気側水回収器２７で
外気により冷却され、さらに除湿される。得られた凝縮
水は水タンク２８に蓄えられる。回収された水は、燃料
側水ポンプ２９により水素生成装置２２および燃料側加
湿器２４に送られ、燃料改質および燃料側加湿に利用さ
れる。燃料電池２１では電気とともに熱が生じるため
に、冷却水を送る冷却用ポンプ３０と、発生した熱を外
部へ放出する冷却用放熱器３１を備えている。
出される空気から水蒸気を回収する湿度交換型熱交換器
で構成されている。燃料電池２１から排出され空気側加
湿器２６で湿度を下げた空気は、空気側水回収器２７で
外気により冷却され、さらに除湿される。得られた凝縮
水は水タンク２８に蓄えられる。回収された水は、燃料
側水ポンプ２９により水素生成装置２２および燃料側加
湿器２４に送られ、燃料改質および燃料側加湿に利用さ
れる。燃料電池２１では電気とともに熱が生じるため
に、冷却水を送る冷却用ポンプ３０と、発生した熱を外
部へ放出する冷却用放熱器３１を備えている。
【００１３】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。
明する。
【００１４】燃料電池２１内部では、水素を含む改質ガ
スと空気が反応して大量の水蒸気が生じる。この水蒸気
は、空気側流路で形成されるために、その大部分が空気
側の出口から流出してくる。この時、液化した水が含ま
れる。本発明では、燃料電池２１は最上部に位置するた
め、液化した水も滞留することなくスムーズに流下する
ことができる。流出した空気は空気側加湿器２６に流入
する。空気側加湿器２６では、空気供給装置２５から供
給される低温、低湿度の空気に水蒸気と熱を与える。こ
のときの降温により凝縮水が生じる。凝縮水を含む空気
は、下方に位置する空気側水回収器２７に重力によりス
ムーズに流出する。空気側水回収器２７は、外部空気に
より冷却され、水蒸気を凝縮させる。
スと空気が反応して大量の水蒸気が生じる。この水蒸気
は、空気側流路で形成されるために、その大部分が空気
側の出口から流出してくる。この時、液化した水が含ま
れる。本発明では、燃料電池２１は最上部に位置するた
め、液化した水も滞留することなくスムーズに流下する
ことができる。流出した空気は空気側加湿器２６に流入
する。空気側加湿器２６では、空気供給装置２５から供
給される低温、低湿度の空気に水蒸気と熱を与える。こ
のときの降温により凝縮水が生じる。凝縮水を含む空気
は、下方に位置する空気側水回収器２７に重力によりス
ムーズに流出する。空気側水回収器２７は、外部空気に
より冷却され、水蒸気を凝縮させる。
【００１５】以上のように、本実施の形態の効果とし
て、凝縮して生じる水滴を重力を利用してスムーズに流
下することができることから、空気流路の圧力変動が抑
えられる。これにより、空気の流れが安定し、電池内部
の反応が一定状態で進み、高い効率が得られる。
て、凝縮して生じる水滴を重力を利用してスムーズに流
下することができることから、空気流路の圧力変動が抑
えられる。これにより、空気の流れが安定し、電池内部
の反応が一定状態で進み、高い効率が得られる。
【００１６】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図面を参照して説明する。
の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】図２は、本発明の第２の実施の形態におけ
る固体高分子型燃料電池システムを示す構成図である。
水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電を行う燃料電池
４１には、水素生成装置４２から、天然ガスなどの原料
が水蒸気改質された水素リッチなガスが供給される。水
素生成装置４２には、改質反応に必要な温度まで昇温さ
せるバーナー４３が設置されている。水素生成装置４２
の出口には、燃料電池４１に供給する燃料ガスを加湿す
る燃料側加湿器４４が設置されている。また、酸化剤と
しての空気は、空気供給装置４５から供給され、空気側
加湿器４６により加湿される。燃料側加湿器４４および
空気側加湿器４６は、燃料電池４１の高分子膜の特性を
保つためのものである。空気側加湿器４６は、燃料電池
４１から排出される空気から水蒸気を回収する湿度交換
型熱交換器で構成されている。燃料電池４１から排出さ
れ空気側加湿器４６で湿度を下げた空気は、空気側水回
収器４７で外気により冷却され、さらに除湿される。ま
た、燃料電池４１から排出された燃料ガスは、燃料側水
回収器４８で外気により冷却され、凝縮水を生じる。双
方から得られた凝縮水は水タンク４９に蓄えられる。回
収された水は、燃料側水ポンプ５０により水素生成装置
４２および燃料側加湿器４４に送られ、燃料改質および
燃料側加湿に利用される。燃料電池４１では電気ととも
に熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポンプ５１
と、発生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器５２を備
えている。
る固体高分子型燃料電池システムを示す構成図である。
水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電を行う燃料電池
４１には、水素生成装置４２から、天然ガスなどの原料
が水蒸気改質された水素リッチなガスが供給される。水
素生成装置４２には、改質反応に必要な温度まで昇温さ
せるバーナー４３が設置されている。水素生成装置４２
の出口には、燃料電池４１に供給する燃料ガスを加湿す
る燃料側加湿器４４が設置されている。また、酸化剤と
しての空気は、空気供給装置４５から供給され、空気側
加湿器４６により加湿される。燃料側加湿器４４および
空気側加湿器４６は、燃料電池４１の高分子膜の特性を
保つためのものである。空気側加湿器４６は、燃料電池
４１から排出される空気から水蒸気を回収する湿度交換
型熱交換器で構成されている。燃料電池４１から排出さ
れ空気側加湿器４６で湿度を下げた空気は、空気側水回
収器４７で外気により冷却され、さらに除湿される。ま
た、燃料電池４１から排出された燃料ガスは、燃料側水
回収器４８で外気により冷却され、凝縮水を生じる。双
方から得られた凝縮水は水タンク４９に蓄えられる。回
収された水は、燃料側水ポンプ５０により水素生成装置
４２および燃料側加湿器４４に送られ、燃料改質および
燃料側加湿に利用される。燃料電池４１では電気ととも
に熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポンプ５１
と、発生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器５２を備
えている。
【００１８】水素生成装置４２内では、天然ガスから水
素リッチなガスを生成する改質反応を促進するために、
温度が７００℃程度になるようにバーナー４３で加熱す
る。この改質反応には水蒸気が必要となるため、燃料側
水ポンプ５０より水が供給されている。水素生成装置４
２を出た燃料ガスは、燃料側加湿器４４で加湿され、燃
料電池４１に送り込まれる。燃料電池４１より排出され
る発電に用いられなかった燃料ガスは、バーナー４３に
送られ燃焼に利用される。このとき、燃料ガスは加湿時
の水蒸気や、水素の消耗によって生じる水分を含んでい
るが、燃料側水回収器４８を経由することにより、水蒸
気量を減らしてバーナー４３に入る。
素リッチなガスを生成する改質反応を促進するために、
温度が７００℃程度になるようにバーナー４３で加熱す
る。この改質反応には水蒸気が必要となるため、燃料側
水ポンプ５０より水が供給されている。水素生成装置４
２を出た燃料ガスは、燃料側加湿器４４で加湿され、燃
料電池４１に送り込まれる。燃料電池４１より排出され
る発電に用いられなかった燃料ガスは、バーナー４３に
送られ燃焼に利用される。このとき、燃料ガスは加湿時
の水蒸気や、水素の消耗によって生じる水分を含んでい
るが、燃料側水回収器４８を経由することにより、水蒸
気量を減らしてバーナー４３に入る。
【００１９】次に、このような本実施の形態に関する動
作を説明する。
作を説明する。
【００２０】起動時は改質に必要な温度に達しないため
に、充分に水素に変換することができない。このとき一
酸化炭素を多く含むため、そのまま燃料電池４１にガス
を流すと燃料電池４１の触媒が被毒し、特性を大きく低
下させる。したがって、改質ガスを直接燃料側水回収器
４７に運ぶように、切り替え弁５３を切り替える。これ
により、一酸化炭素による被毒が回避できる。また、切
り替えられた改質ガスは、燃料側水回収器４８により、
大量に含んだ水分を分離するため、バーナー４３でスム
ーズに燃焼させることができる。したがって、改質ガス
のエネルギーを有効利用でき、効率よく短時間で起動さ
せることができる。
に、充分に水素に変換することができない。このとき一
酸化炭素を多く含むため、そのまま燃料電池４１にガス
を流すと燃料電池４１の触媒が被毒し、特性を大きく低
下させる。したがって、改質ガスを直接燃料側水回収器
４７に運ぶように、切り替え弁５３を切り替える。これ
により、一酸化炭素による被毒が回避できる。また、切
り替えられた改質ガスは、燃料側水回収器４８により、
大量に含んだ水分を分離するため、バーナー４３でスム
ーズに燃焼させることができる。したがって、改質ガス
のエネルギーを有効利用でき、効率よく短時間で起動さ
せることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、高効率運転および短時間の起動を図るこ
とができる固体高分子型燃料電池システムを提供するこ
とができる。
に、本発明は、高効率運転および短時間の起動を図るこ
とができる固体高分子型燃料電池システムを提供するこ
とができる。
【００２２】すなわち、空気流路内に生じる凝縮水を重
力を利用してスムーズに排出させることにより、空気流
路の圧力変動が抑えられ、電池内部の反応が一定状態で
進み、高い効率が得られる。
力を利用してスムーズに排出させることにより、空気流
路の圧力変動が抑えられ、電池内部の反応が一定状態で
進み、高い効率が得られる。
【００２３】また、起動時の改質ガスの水蒸気を除湿し
た後に燃焼させることから、改質ガスのエネルギーを有
効利用でき、効率よく短時間で起動させることができ
る。
た後に燃焼させることから、改質ガスのエネルギーを有
効利用でき、効率よく短時間で起動させることができ
る。
【００２４】このように本発明によれば、高効率な運転
が可能となるものである。
が可能となるものである。
【図１】本発明の第１の実施の形態における固体高分子
型燃料電池システムを示す構成図である。
型燃料電池システムを示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における固体高分子
型燃料電池システムを示す構成図である。
型燃料電池システムを示す構成図である。
【図３】従来の固体高分子型燃料電池システムを示す構
成図である。
成図である。
１、２１，４１ 燃料電池 ２、２２，４２ 水素生成装置 ３、２３，４３ バーナー ４、２４，４４ 燃料側加湿器 ５、２５，４５ 空気供給装置 ６，２６，４６ 空気側加湿器 ７、２７，４７ 空気側水回収器 ８，２８，４９ 水タンク ４８ 燃料側水回収器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 彰成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA09 CC06 MM09
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも、 水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電を行う固体高分
子型の燃料電池と、 前記燃料電池への供給空気と前記燃料電池からの排出空
気との間の熱交換を行うとともに、前記供給空気の加湿
および前記排出空気の除湿を行う湿度交換型熱交換器
と、 前記湿度交換型熱交換器より排出される空気に含まれる
水蒸気を凝縮して回収する空気側水回収器とを備え、 前記燃料電池、湿度交換型熱交換器、空気側水回収器
は、鉛直方向に上から、前記燃料電池、湿度交換型熱交
換器、空気側水回収器の順に設置されていることを特徴
とする固体高分子型燃料電池システム。 - 【請求項２】 少なくとも、 燃料ガスと空気を用いて発電を行う固体高分子型の燃料
電池と、 原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを生成する
水素生成装置と、 前記燃料電池より排出される燃料ガスに含まれる水蒸気
を凝縮して回収する燃料側水回収器と、 前記水素生成装置の出口と前記燃料側水回収器の入口を
結ぶバイパス管と、 起動時には、改質ガスを前記バイパス管へ導き、通常運
転時には改質ガスを前記燃料電池へ導く切り替え機構と
を、 備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システ
ム。
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Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001097307A2 (en) * | 2000-06-13 | 2001-12-20 | Hydrogenics Corporation | Water recovery, primarly in the cathode side, of a proton exchange membrane fuel cell |
| WO2002095854A1 (fr) * | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif générateur d'énergie par pile à combustible |
| JP2002352844A (ja) * | 2001-05-24 | 2002-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2003009409A2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-30 | Modine Manufacturing Company | Fuel cell system incorporating an integrated cathode exhaust condenser and stack cooler |
| KR20030018921A (ko) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | 현대자동차주식회사 | 차량용 연료전지 시스템 |
| FR2833761A1 (fr) * | 2001-12-14 | 2003-06-20 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif |
| JP2004206951A (ja) * | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Honda Motor Co Ltd | 除加湿装置付き燃料電池 |
| EP1498971A2 (en) * | 2003-07-14 | 2005-01-19 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Cooling of air-cooled fuel cell system |
| JP2005235586A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2005276621A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| US7033689B2 (en) | 2001-03-21 | 2006-04-25 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2008047328A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008047327A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008091344A (ja) * | 2007-11-09 | 2008-04-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| WO2009066437A1 (ja) * | 2007-11-22 | 2009-05-28 | Panasonic Corporation | 燃料電池システム及びその運転方法 |
| JP2011014292A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Eneos Celltech Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN106356542A (zh) * | 2015-07-17 | 2017-01-25 | 福特全球技术公司 | 用于燃料电池的加湿***和加湿方法 |
| CN108155401A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-12 | 同济大学 | 大流量低温气体温湿度控制设备 |
-
1998
- 1998-11-17 JP JP32714398A patent/JP3685936B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001097307A3 (en) * | 2000-06-13 | 2003-05-01 | Hydrogenics Corp | Water recovery, primarly in the cathode side, of a proton exchange membrane fuel cell |
| WO2001097307A2 (en) * | 2000-06-13 | 2001-12-20 | Hydrogenics Corporation | Water recovery, primarly in the cathode side, of a proton exchange membrane fuel cell |
| US7033689B2 (en) | 2001-03-21 | 2006-04-25 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| US7691512B2 (en) * | 2001-05-23 | 2010-04-06 | Panasonic Corporation | Fuel-cell power-generation system and method |
| EP2178149A3 (en) * | 2001-05-23 | 2010-11-24 | Panasonic Corporation | Fuel cell power generation system |
| US7816048B2 (en) | 2001-05-23 | 2010-10-19 | Panasonic Corporation | Fuel-cell power-generation system and method |
| WO2002095854A1 (fr) * | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif générateur d'énergie par pile à combustible |
| JP2002352844A (ja) * | 2001-05-24 | 2002-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN1297025C (zh) * | 2001-07-16 | 2007-01-24 | 穆丹制造公司 | 包括集成阴极废气冷凝器和堆冷却器的燃料电池*** |
| WO2003009409A3 (en) * | 2001-07-16 | 2004-04-01 | Modine Mfg Co | Fuel cell system incorporating an integrated cathode exhaust condenser and stack cooler |
| JP2005505892A (ja) * | 2001-07-16 | 2005-02-24 | モーディーン・マニュファクチャリング・カンパニー | 一体化されたカソード排気凝縮器及びスタック冷却器を組み込んだ燃料電池システム |
| US6824906B2 (en) | 2001-07-16 | 2004-11-30 | Modine Manufacturing Company | Fuel cell system incorporating and integrated cathode exhaust condenser and stack cooler |
| WO2003009409A2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-30 | Modine Manufacturing Company | Fuel cell system incorporating an integrated cathode exhaust condenser and stack cooler |
| KR20030018921A (ko) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | 현대자동차주식회사 | 차량용 연료전지 시스템 |
| FR2833761A1 (fr) * | 2001-12-14 | 2003-06-20 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif |
| JP2004206951A (ja) * | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Honda Motor Co Ltd | 除加湿装置付き燃料電池 |
| EP1498971A2 (en) * | 2003-07-14 | 2005-01-19 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Cooling of air-cooled fuel cell system |
| EP1498971A3 (en) * | 2003-07-14 | 2007-01-03 | Asia Pacific Fuel Cell Technologies, Ltd. | Cooling of air-cooled fuel cell system |
| JP2005235586A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2005276621A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008047327A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008047328A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008091344A (ja) * | 2007-11-09 | 2008-04-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| WO2009066437A1 (ja) * | 2007-11-22 | 2009-05-28 | Panasonic Corporation | 燃料電池システム及びその運転方法 |
| JP2011014292A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Eneos Celltech Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN106356542A (zh) * | 2015-07-17 | 2017-01-25 | 福特全球技术公司 | 用于燃料电池的加湿***和加湿方法 |
| CN106356542B (zh) * | 2015-07-17 | 2021-08-03 | 福特全球技术公司 | 用于燃料电池的加湿***和加湿方法 |
| CN108155401A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-12 | 同济大学 | 大流量低温气体温湿度控制设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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