JPH11121023A

JPH11121023A - 電力貯蔵装置

Info

Publication number: JPH11121023A
Application number: JP9281749A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Morioka; 輝行森岡; Hiroko Kobayashi; 宏子小林; Akiko Miyake; 明子三宅; Seiji Hirai; 清司平井; Tsutomu Oi; 勉多井; Michiyuki Harada; 宙幸原田
Original assignee: Mitsubishi Corp; Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Corp; Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池としての機能と該燃料電池の燃料を
製造する機能とが一つの装置によって奏される電力貯蔵
装置の提供。【解決手段】固体高分子電解質膜６の一方側に第一電
極室７および他方側に第二電極室８がそれぞれ画された
セル２と、該セルを収容するためのセル収容タンク３
と、酸素貯蔵タンク４と、水素貯蔵タンク５と、前記酸
素貯蔵タンクと第一電極空間とを連通する酸素ガス取り
出し手段１８、１９と、酸素貯蔵タンクと第二電極空間
とを連通する酸素ガス供給手段２４、２４ａと、前記水
素貯蔵タンクと第二電極空間とを連通する水素ガス取り
出し手段２０、２２と、水素貯蔵タンクと第一電極空間
とを連通する水素ガス供給手段２５と、第一電極空間へ
純水を供給するための純水供給手段９と、前記第一電極
空間および第二電極空間それぞれに形成された、外部直
流電源１５および外部電気負荷１７に接続しうる端子１
４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力貯蔵装置に関す
る。さらに詳しくは、酸素ガスと燃料である水素ガスと
を製造して貯蔵する機能とこれらガス同士の反応による
化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池と
しての機能（以下、便宜的に発電機能ともいう）とを奏
しうる電力貯蔵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に示されるように、従来の固体電解
質膜型の燃料電池５１は固体電解質膜５２を挟んだ両側
にグラファイト等の導電性ブロック５３が配設されたア
ノード室Ａとカソード室Ｃとが形成されたものである。
アノード室Ａには燃料である水素ガスＨ₂を供給、循環
するための水素循環通路５５が形成され、カソード室Ｃ
には水素ガスを酸化させるための酸素ガスＯ₂を供給、
循環させ且つ結合水を排出させるための酸素循環通路５
４が形成されている。そして、各導電性ブロックからは
集電端子５６が接続されている。また、前記固体電解質
膜５２の両面には水素ガスの酸化反応および酸素ガスの
還元反応の触媒として白金族金属がメッキされている。

【０００３】この燃料電池に供給すべき酸素ガスと水素
ガスとは、別途に装備された水素酸素発生装置によって
製造してこれを貯蔵しておくか、ボンベに封入された状
態で購入する等の手段がとられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ごとく燃料電池とは別に燃料ガス等を製造するための装
置が必要となって設置スペースの拡大および設備コスト
の上昇を招来し、また、メンテナンスも二機について必
要となる。一方、ガスボンベを購入する場合は運転コス
トが上昇するうえ、保存スペースが必要となり、また厳
格な安全管理も必要となる。

【０００５】本発明はかかる問題を解消するためになさ
れたものであり、燃料の製造および発電を一つの装置で
行うことによって設備コストおよび運転コストの低減が
実現され、また、設置スペースの節約も可能にした電力
貯蔵装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第一態様に係る
電力貯蔵装置は、固体電解質膜の一方側に第一電極空間
および他方側に第二電極空間がそれぞれ画されたセル
と、該セルを収容するためのセル収容タンクと、酸素貯
蔵装置と、水素貯蔵装置と、前記酸素貯蔵装置と第一電
極空間とを連通する酸素ガス取り出し手段と、酸素貯蔵
装置と第二電極空間とを連通する酸素ガス供給手段と、
前記水素貯蔵装置と第二電極空間とを連通する水素ガス
取り出し手段と、水素貯蔵装置と第一電極空間とを連通
する水素ガス供給手段と、第一電極空間へ純水を供給す
るための純水供給手段と、前記第一電極空間および第二
電極空間それぞれに形成された、外部直流電源および外
部電気負荷に接続しうる端子とを備えている（請求項
１）。

【０００７】したがって、この第一態様の電力貯蔵装置
を水素酸素製造装置として使用するときには、セル収容
タンクへ純水を供給してセルを水没させるとともに第一
電極空間へ純水を供給し、前記各端子に第一電極空間が
アノード空間となり第二電極空間がカソード空間となる
ように外部直流電源を接続する。そうすると、固体電解
質膜の第一電極空間側表面（アノード）における分解反
応によって発生した酸素ガスＯ₂は第一電極空間から酸
素ガス取り出し手段を通って酸素貯蔵装置に貯蔵され
る。一方、固体電解質膜の前記表面で解離した水素イオ
ンは固体電解質膜を通過して固体電解質膜の第二電極空
間側表面（カソード）において水素ガスとなり、第二電
極空間から水素ガス取り出し手段を通って水素貯蔵装置
に貯蔵される。

【０００８】つぎに、この電池を燃料電池として使用す
るときには、前記両端子を各種の電気負荷に接続すると
共に、酸素貯蔵装置から酸素ガス供給手段を通して第二
電極空間に酸素ガスを供給し、水素貯蔵装置から水素ガ
ス供給手段を通して第一電極空間に水素ガスを供給す
る。そうすると、前記水素酸素製造装置として使用する
ときと変わらず第一電極空間がアノード空間となって第
二電極空間がカソード空間となる。固体電解質膜の第一
電極空間側表面で電子を放出した水素イオンは固体電解
質膜を透過し、第二電極空間の固体電解質膜表面で電子
を得た酸素イオンと結合して水となる。このようにして
発電がなされ、アノード空間（第一電極空間）から電子
が電気負荷を通ってカソード空間（第二電極空間）へ流
れる。

【０００９】このように、燃料電池としての機能と該燃
料電池の燃料を製造する機能とが一つの装置によって奏
されるため、設備コストおよび運転コストの低減が実現
され、また、設置スペースの節約をも可能になる。

【００１０】本発明の第二態様に係る電力貯蔵装置は、
固体電解質膜の一方側に第一電極空間および他方側に第
二電極空間がそれぞれ画されたセルと、該セルを収容す
るためのセル収容タンクと、酸素貯蔵装置と、水素貯蔵
装置と、前記酸素貯蔵装置と第一電極空間とを連通する
酸素ガス取り出し手段と、酸素貯蔵装置と第一電極空間
とを連通する酸素ガス供給手段と、前記水素貯蔵装置と
第二電極空間とを連通する水素ガス取り出し手段と、水
素貯蔵装置と第二電極空間とを連通する水素ガス供給手
段と、第一電極空間へ純水を供給するための純水供給手
段と、前記第一電極空間および第二電極空間それぞれに
形成された、外部直流電源および外部電気負荷に接続し
うる端子とを備えている（請求項２）。

【００１１】したがって、この第二態様の電力貯蔵装置
を水素酸素製造装置として使用するときには、前記第一
態様の電力貯蔵装置におけると同様に、セル収容タンク
へ純水を供給するとともに第一電極空間へ純水を供給
し、前記各端子に第一電極空間がアノード空間となり第
二電極空間がカソード空間となるように外部直流電源を
接続する。そうすると、発生した酸素ガスは酸素ガス取
り出し手段を通って酸素貯蔵装置に貯蔵され、水素ガス
は水素ガス取り出し手段を通って水素貯蔵装置に貯蔵さ
れる。

【００１２】つぎに、この電池を燃料電池として使用す
るときには、前記両端子を各種の電気負荷に接続すると
ともに、前記第一態様の電力貯蔵装置におけるとは逆
に、酸素貯蔵装置から酸素ガス供給手段を通して第一電
極空間に酸素ガスを供給し、水素貯蔵装置から水素ガス
供給手段を通して第二電極空間に水素ガスを供給する。
そうすると、前記水素酸素製造装置として使用するとき
とは逆に第一電極空間がカソード空間となって第二電極
空間がアノード空間となる。固体電解質膜の第二電極空
間側表面（アノード）で電子を放出した水素イオンは固
体電解質膜を透過し、固体電解質膜の第一電極空間側表
面（カソード）で電子を得た酸素イオンと結合して水と
なる。このようにして発電がなされ、アノード空間（第
二電極空間）から電子が電気負荷を通ってカソード空間
（第一電極空間）へ流れる。

【００１３】このように、第二態様の電力貯蔵装置にお
いても前記第一態様の電力貯蔵装置と同様の作用効果を
奏しうる。

【００１４】本発明の第三態様に係る電力貯蔵装置は、
固体電解質膜の一方側に第一電極空間および他方側に第
二電極空間がそれぞれ画されたセルと、該セルを収容す
るためのセル収容タンクと、酸素貯蔵装置と、水素貯蔵
装置と、前記酸素貯蔵装置と第一電極空間とを連通する
酸素ガス取り出し供給手段と、前記水素貯蔵装置と第二
電極空間とを連通する水素ガス取り出し供給手段と、第
一電極空間へ純水を供給するための純水供給手段と、前
記第一電極空間および第二電極空間それぞれに形成され
た、外部直流電源および外部電気負荷に接続しうる端子
とを備えている（請求項３）。

【００１５】この第三態様の電力貯蔵装置は水素酸素製
造装置として使用するときと燃料電池として使用すると
きとで、アノードとカソードとの配置が逆転する点で前
記第二態様の電力貯蔵装置と同一である。第二態様と異
なる点は、酸素ガスの取り出しと供給とが一つの酸素ガ
ス取り出し供給手段の兼用によってなされており、水素
ガスの取り出しと供給とが一つの水素ガス取り出し供給
手段の兼用によってなされている点である。かかる構成
によって電力貯蔵装置の構造が一層簡素化される。

【００１６】また、前記第一〜第三の電力貯蔵装置であ
って、酸素ガス取り出し手段（第一および第二の態様）
または酸素ガス取り出し供給手段（第三態様）が、前記
セル収容タンク内に純水を貯留したときに該セル収容タ
ンク内の気相と第一電極空間とを連通する第一配管と、
前記気相と酸素貯蔵装置とを連通する第二配管とを備え
たもの（請求項４，５）にあっては、発生した酸素ガス
の圧力がセル収容タンク内にもほぼ同圧として負荷され
るため、セルの内外差圧がほとんどなくなってセルの保
護がなされる点で好ましい。さらに、水素酸素製造作用
から発電作用に切り替える際にも、各電極空間から水を
排出するときにセル内外の差圧がほとんどなくなってセ
ルの保護がなされる点で好ましい。加えて、第三態様の
電力貯蔵装置において発電時、第一電極空間に酸素ガス
を供給するときにもセル内外の差圧がほとんどなくなる
点で好ましい。

【００１７】如上の電力貯蔵装置において、第一電極空
間に対応する第一ドレン貯蔵装置および第二電極空間に
対応する第二ドレン貯蔵装置が配設されており、各電極
空間と対応するドレン貯蔵装置とのあいだにドレン水を
電極空間から対応ドレン貯蔵装置に送るドレン排出手段
およびドレン水をドレン貯蔵装置から対応電極空間へ戻
すドレン還流手段が配設されたもの（請求項６）にあっ
ては、セル内の水を単純な操作によって出し入れできる
ため、水素酸素製造作用と発電作用との相互の切り替え
が迅速になされる点で好ましい。

【００１８】また、第一および第二の態様に係る電力貯
蔵装置において、前記酸素ガス供給手段が、酸素貯蔵装
置から対応電極空間へ直接連通する第三配管とセル収容
タンクへ連通する第四配管とに分岐されたもの（請求項
７）にあっては、発電時にカソード側電極空間に酸素ガ
スを供給するときに、セル内外の差圧がほとんどなくな
ってセルの保護がなされる点で好ましい。

【００１９】前記第一〜第三の態様に係る電力貯蔵装置
において、前記酸素ガス供給手段（第一態様および第二
態様）または酸素ガス取り出し供給手段（第三態様）が
連通する電極空間から該酸素ガス供給手段（第一態様お
よび第二態様）または酸素ガス取り出し供給手段（第三
態様）の中間部に接続された、酸素ガスを循環するため
の酸素ガス循環手段と、前記水素ガス供給手段（第一態
様および第二態様）または水素ガス取り出し供給手段
（第三態様）が連通する電極空間から該水素ガス供給手
段（第一態様および第二態様）または水素ガス取り出し
供給手段（第三態様）の中間部に接続された、水素ガス
を循環するための水素ガス循環手段とを備えたもの（請
求項８，９）にあっては、発電作用中のセル内のガス圧
を一定させて酸化還元作用を安定させうる点で好まし
い。

【００２０】また、如上の電力貯蔵装置において、酸素
貯蔵装置の容積と水素貯蔵装置の容積との比がほぼ１：
２となるように構成すれば、タンク内圧の制御および発
電時の酸素ガスと水素ガスとの供給圧力がほぼ同一とな
るので圧力制御が容易となるので好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の電力貯蔵装置の実施形態を説明する。

【００２２】図１は本発明の第一態様に係る電力貯蔵装
置の一実施形態を示す系統図である。図２は本発明の電
力貯蔵装置の水素酸素製造時のセルの作用を説明する図
である。図３は本発明の電力貯蔵装置の発電時のセルの
作用を説明する図である。図４は本発明の電力貯蔵装置
におけるセルの一例を示す組立前斜視図である。図５は
図４のセルの組立後断面図である。図６は本発明の第二
態様に係る電力貯蔵装置の一実施形態を示す系統図であ
る。図７は本発明の第三態様に係る電力貯蔵装置の一実
施形態を示す系統図である。図８は本発明の電力貯蔵装
置におけるセルのドレン水貯蔵機構の一例を示す系統図
である。

【００２３】図１に示す電力貯蔵装置１は、純水の電気
分解並びに水素ガスの酸化および酸素ガスの還元をなし
得るセル２と、このセル２を収容するセル収容タンク３
と、酸素を貯蔵する酸素貯蔵タンク４と、水素を貯蔵す
る水素貯蔵タンク５とを備えている。セル２の詳細は後
述するが、図１に示すように固体高分子電解質膜６の両
側に第一電極室７と第二電極室８とが画されたものであ
る。水素および酸素を貯蔵する装置としては前記タンク
に限定されることはなく、液化して貯蔵したり、水素ガ
スの場合は水素吸蔵合金により貯蔵する手段を採用して
もよい。

【００２４】前記酸素貯蔵タンク４と水素貯蔵タンク５
との容積比はとくに限定はされないが、本実施形態では
１：２にされている。こうするのは、電気分解によって
発生する酸素ガスと水素ガスとの体積比が１：２である
ことからして、両貯蔵タンク４，５の内圧を特別の制御
を必要とすることなく同一にするのに便利だからであ
る。したがって、後述の水素ガス用の気液分離タンク２
１の容積を水素貯蔵タンク５のそれに比較してきわめて
小さくしたり、気液分離タンク２１の液相の体積割合を
大きくしてりして調節する。

【００２５】また、図示しない純水製造装置から、純水
を前記第一電極室７に供給する第一純水供給配管９ａと
セル収容タンク３に供給する第二純水供給配管９ｂとに
分岐する純水供給配管９が接続されている。この純水供
給配管９には純水供給ポンプ１０が配設されている。前
記第一純水供給配管９ａには止め弁Ｖ１が、第二純水供
給配管９ｂには止め弁Ｖ２が、純水供給配管９には止め
弁Ｖ３がそれぞれ配設されている。これら配管９、９
ａ、９ｂ並びに該配管に配設された弁およびポンプ等が
特許請求の範囲でいう純水供給手段に該当する。前記第
一純水供給配管９ａにおける止め弁Ｖ１よりセル収容タ
ンク３側には第一電極室７のドレンを排出するためのド
レン排出管１１が分岐接続されており、このドレン排出
管１１には止め弁Ｖ１６が配設されている。これらドレ
ン排出管１１および弁が特許請求の範囲でいうドレン排
出手段に該当する。

【００２６】一旦供給された純水を循環させるための純
水循環配管１３が純水供給配管９の中間部とセル収容タ
ンク３とのあいだに配設されている。この純水循環配管
１３には止め弁Ｖ６が配設されており、純水供給配管９
における前記純水循環配管１３との接続点より下流側に
純水循環ポンプ１２が配設されている。また、純水循環
配管１３には純水を冷却するための熱交換器が配設され
ることもある。

【００２７】セル２には、その第一電極室７および第二
電極室８それぞれに電気接続用の端子１４が形成されて
いる。ガス製造時にはこの端子１４にセル２と直列に外
部直流電源１５が接続され、発電時にはスイッチ１６の
切り替えによって電気負荷１７がセル２と直列に接続さ
れる。なお、前記外部直流電源１５については、本実施
形態では図示しない交流電源に整流器を接続したものを
用いているが、これも外部直流電源と呼ぶ。

【００２８】第一電極室７に純水を供給するとともに端
子１４に外部直流電源１５を接続すれば、図２に示すよ
うに第一電極７側（アノード）では、２Ｈ₂Ｏ → Ｏ₂ ＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- なる反応が起こって酸素ガスが発生する。この反応によ
って第一電極７側で発生した水素イオンは少量の水とと
もに固体高分子電解質膜６を透過して第二電極室８（カ
ソード室）に至り、第二電極室８では、４Ｈ⁺＋４ｅ^- → ２Ｈ₂ なる反応が起こって水素ガスが発生する。図１に戻っ
て、第一電極室７において発生した酸素ガスは、第一電
極室７から一旦セル収容タンク３の外に出て再度セル収
容タンク３内の気相部Ｇに接続された第一酸素ガス取り
出し管１８、前記気相部Ｇ、および該気相部Ｇから酸素
貯蔵タンク４に接続された第二酸素ガス取り出し管１９
を通って酸素貯蔵タンク４に送られて貯蔵される。前記
第一酸素ガス取り出し管１８には止め弁Ｖ４が配設さ
れ、第二酸素ガス取り出し管１９にも止め弁Ｖ５が配設
されている。以上の配管１８、１９および該配管に配設
された弁等が特許請求の範囲でいう酸素ガス取り出し手
段に該当する。

【００２９】一方、第二電極８において発生した水素ガ
スは、第二電極室８から第一水素ガス取り出し管２０に
よって接続された気液分離タンク２１に送られる。そこ
で液分（純水）が分離された水素ガスは、気液分離タン
ク２１から第二水素ガス取り出し管２２によって接続さ
れた前記水素貯蔵タンク５に送られて貯蔵される。以上
の配管２０、２２、該配管に配設された弁および気液分
離タンク２１等が特許請求の範囲でいう水素ガス取り出
し手段に該当する。

【００３０】なお、酸素ガスを取り出す経路に気液分離
タンクが設けられていないのは、前記セル収容タンク３
が気液分離作用を奏しているからである。なお、前記気
液分離タンク２１を省略して水素貯蔵タンク５において
気液分離を行うようにしてもよい。

【００３１】前記第一水素ガス取り出し管２０には止め
弁Ｖ７が配設されており、第二水素ガス取り出し管２２
にも止め弁Ｖ８が配設されている。第一水素ガス取り出
し管２０における止め弁Ｖ７よりセル収容タンク３側に
は第二電極室８のドレンを排出するためのドレン排出管
２３が分岐接続されており、このドレン排出管２３には
止め弁Ｖ１７が配設されている。

【００３２】前記セル収容タンク３には圧力検出器Ｐ２
および安全弁などの圧力逃がし機構Ｒ２が配設され、気
液分離タンク２１にも圧力検出器Ｐ１および安全弁など
の圧力逃がし機構Ｒ１が配設されている。この両圧力検
出器Ｐ１、Ｐ２からの検出圧力信号は図示しない制御器
へ送られる。この制御器は、両タンク３、２１の内圧の
差が所定値以下となるように、前記圧力逃がし機構Ｒ
１、Ｒ２のいずれかを作動させるように信号を送る。そ
うすることにより、両タンクの内圧差を小さくし、セル
２の第一電極室７と第二電極室８とのあいだの差圧を小
さくして固体高分子電解質膜６の保護を図っている。通
常は、前記差圧を約４ｋｇ／ｃｍ²以下にしている。

【００３３】つぎに、図１の電力貯蔵装置１を発電用に
使用するために、酸素貯蔵タンク４から酸素ガスを第二
電極室８へ供給する第一酸素ガス供給管２４（これら配
管２４および該配管に配設された弁等が特許請求の範囲
でいう酸素ガス供給手段に該当する。）と、水素貯蔵タ
ンク５から水素ガスを第一電極室７へ供給する水素ガス
供給管２５（これら配管２５および該配管に配設された
弁等が特許請求の範囲でいう水素ガス供給手段に該当す
る。）とが配設されている。したがって、電池として発
電用に使用するときにはガス製造時と同様に、第一電極
室７がアノード室となり、第二電極室８がカソード室と
なる。

【００３４】前記第一酸素ガス供給管２４にはその酸素
貯蔵タンク４側から順に止め弁Ｖ１２、流量調整弁ＦＶ
１（圧力調節弁であってもよい）、止め弁Ｖ１３および
圧力検出器Ｐ４が配設されている。また、この第一酸素
ガス供給管２４における流量調整弁ＦＶ１と止め弁Ｖ１
３とのあいだから分岐してセル収容タンク３内に酸素ガ
スを供給する第二酸素ガス供給管２４ａが接続されてい
る。さらに、第二電極室８から、第一酸素ガス供給管２
４の中間つまり流量調整弁ＦＶ１と第二酸素ガス供給管
２４ａへの分岐点とのあいだには、酸素ガスを循環させ
るための酸素ガス循環配管２６が接続されている。この
酸素ガス循環配管２６には、セル収容タンク３側から順
に止め弁Ｖ１４、結合水排出用弁ＳｗＶおよびブロワー
２７が配設されている。

【００３５】また、前記水素ガス供給管２５にはその水
素貯蔵タンク５側から順に止め弁Ｖ９、流量調整弁ＦＶ
２（圧力調節弁であってもよい）、止め弁Ｖ１０および
圧力検出器Ｐ３が配設されている。さらに、第一電極室
７から、水素ガス供給管２５の中間つまり流量調整弁Ｆ
Ｖ２と止め弁Ｖ１０とのあいだには、水素ガスを循環さ
せるための水素ガス循環配管２８が接続されている。こ
の水素ガス循環配管２８には、セル収容タンク３側から
順に止め弁Ｖ１１およびブロワー２９が配設されてい
る。

【００３６】発電時には、前記端子１４を外部の電気負
荷１７に接続したうえで第一電極室７へは水素ガス供給
管２５を通して水素ガスを供給し、第二電極室８へは第
一酸素ガス供給管２４を通して酸素ガスを供給する。そ
うすると、図３に示すように第一電極７側（アノード）
では、２Ｈ₂ → ４Ｈ⁺＋４ｅ^- なる反応が起こり、この反応によって生じた水素イオン
は固体高分子電解質膜６を透過して第二電極室８（カソ
ード室）に至り、電子４ｅ^-は端子１４から電気負荷１
７を通って第二電極室８（カソード室）に至る。

【００３７】第二電極室８では、２Ｏ₂ ＋４Ｈ⁺ ＋４ｅ^-→ ２Ｈ₂Ｏなる反応が起こって水が発生する。

【００３８】このとき、各循環配管２６、２８によって
酸素ガスおよび水素ガスを各電極室７、８に循環させる
ことにより、各電極室７、８内圧力を一定にして安定し
た電気化学反応を継続させる。また、両圧力検出器Ｐ
３、Ｐ４からの検出圧力信号を図示しない制御器に送
り、この制御器によって両検出圧力の差圧が所定範囲内
となるように必要に応じて両流量調整弁ＦＶ１、ＦＶ２
に作動信号を送る。そうすることにより、セル２の第一
電極室内圧と第二電極室内圧との差圧が所定範囲内（本
実施形態では４ｋｇ／ｃｍ²以下としている）となり、
固体高分子電解質膜６の保護が図られる。なお、前記圧
力検出器Ｐ３とセル収容タンク３の圧力検出器Ｐ２とで
上述と同様の制御を行ってもよい。

【００３９】如上の電力貯蔵装置１の操作方法の一例を
説明する。

【００４０】まず、各タンクおよびセル内を含む全系を
窒素などの不活性ガスによってパージを行う。パージ
は、本装置１のタンク、セルまたは配管のうちの適切な
箇所に切り替え弁を備えた不活性ガス供給配管を接続し
ておけばよい。たとえば、第一酸素ガス供給管２４およ
び水素ガス供給管２５の、各圧力検出器Ｐ４、Ｐ３の下
流側、並びに第一酸素ガス取り出し管１８に接続すれば
よい（図示しない）。

【００４１】ついで、全止め弁が閉弁されている状態か
ら止め弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開弁し、純水供給ポンプ１
０および純水循環ポンプ１２を作動させてセル収容タン
ク３およびセル２の第一電極室７に供給する。

【００４２】つぎに、セル２が水没してから止め弁Ｖ２
を閉弁し、切り替えスイッチ１６を操作して端子１４を
外部直流電源１５に接続すると共に、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ
６、Ｖ７、Ｖ８を開弁する。そうすると、セル２内で純
水が電気分解されて酸素ガスおよび水素ガスが発生し、
それぞれ酸素貯蔵タンク４および水素貯蔵タンク５に蓄
えられる。ガス発生にともなって酸素貯蔵タンク４およ
び水素貯蔵タンク５の内圧が上昇するが、本実施形態で
はガスが各貯蔵タンク４、５に約２００ｋｇ／ｃｍ²の
圧力まで圧縮して蓄えられる。なお、純水循環ポンプ１
２によって純水を第一電極室７に循環させつつ、電気分
解によって消費された純水は、純水供給ポンプ１０によ
って連続的に補充していく。

【００４３】そして、前記気液分離タンクの圧力検出器
Ｐ１の検出値に応じて、図示しない調節計によって外部
直流電源１５の出力を制御し、ガス発生量を制御して圧
力制御を行う。さらに、前述のとおり、気液分離タンク
の圧力逃がし機構Ｒ１、並びにセル収容タンク３の圧力
検出器Ｐ２および圧力逃がし機構Ｒ２、並びに図示しな
い制御器により、第一電極７と第二電極８との過大な差
圧が生じないようにしている。この場合、前述のとおり
酸素貯蔵タンク４と水素貯蔵タンク５との容積比を１：
２にしているので、前記タンク内圧上昇時に両貯蔵タン
ク４，５の内圧は略同一状態を維持している。したがっ
て、前記差圧の制御は容易なものとなる。

【００４４】つぎに、引き続き燃料電池として発電用に
使用するときには、切り替えスイッチ１６を操作して端
子１４から外部直流電源１５を切り離すとともに純水供
給ポンプ１０および純水循環ポンプ１２の作動を停止す
る。ついで、止め弁Ｖ１〜Ｖ８を閉弁したのち止め弁Ｖ
４、Ｖ１６、Ｖ１７を開弁することにより、両電極室
７、８内の水を排出しつつセル収容タンク３内を減圧す
る。このとき、止め弁Ｖ４を開弁しているので両電極室
７、８間には問題となるほどの差圧は生じない。上記排
水と同時、または排水後に、前述と同様に第一酸素ガス
供給管２４、水素ガス供給管２５および第一酸素ガス取
り出し管１８から不活性ガスをセル２およびセル収容タ
ンク３に供給してパージする。

【００４５】このように、ガス製造と燃料電池との相互
の切り替え時には不活性ガスによるパージを行う。

【００４６】両電極室７、８内の水が排出されたなら止
め弁Ｖ４、Ｖ１６およびＶ１７を閉弁する。この時点で
は、全止め弁Ｖ１〜１７が閉弁している。ついで止め弁
Ｖ９〜Ｖ１５を開弁するとともにガス循環配管２６、２
８の各ブロワー２７、２９を作動させる。同時に切り替
えスイッチ１６を操作して端子１４に電気負荷１７を接
続する。

【００４７】以上の操作によって第一電極室７には水素
貯蔵タンク５から水素ガスが安定して供給され、第二電
極室８には酸素ガス貯蔵タンク４から酸素ガスが安定し
て供給され、前述のごとくセル２内で水素ガスが酸化
し、酸素ガスが還元して発電がなされる。前記酸素ガス
循環配管２６に配設された結合水排出用弁ＳｗＶによっ
て、第一電極室７内に生じた結合水を適時排出する。

【００４８】水素ガスの供給圧力は、水素ガス供給管２
５の前記圧力検出器Ｐ３によって検出した圧力信号を図
示しない制御器に送り、この制御器において検出圧力が
所定値となるように流量調整弁ＦＶ２に制御信号を送る
ことによりなされる。

【００４９】酸素ガスの供給圧力も、第一酸素ガス供給
管２４の前記圧力検出器Ｐ４によって検出した圧力信号
を図示しない制御器に送り、この制御器において検出圧
力が所定値となるように流量調整弁ＦＶ１に制御信号を
送ることによりなされる。

【００５０】さらに、前述のとおり、気液分離タンクの
圧力逃がし機構Ｒ１、並びにセル収容タンク３の圧力検
出器Ｐ２および圧力逃がし機構Ｒ２、並びに図示しない
制御器により、第一電極７と第二電極８との過大な差圧
が生じないようにしている。

【００５１】つぎに、図４および図５を参照しつつ前記
セル２の構造の一例を説明する。図５は図４のＸ１−Ｘ
２−Ｘ３線断面図である。

【００５２】図示のセル２は複数のセルユニット２ａが
積層されたものであり、セル２両端のエンドプレート３
１を図示しないボルトナットによって複数のセルユニッ
ト２ａを挟持することによって組み立てられている。一
つのセルユニット２ａをみれば、固体高分子電解質膜６
と、その両側に配設された保護シート３２と、各保護シ
ート３２の外側にそれぞれ隣接する多孔質導電体３３
と、各多孔質導電体３３の外周側にそれぞれ嵌着される
円環状ガスケット３４と、各円環状ガスケット３４の外
側にそれぞれ隣接する電極板３５とを備えたものであ
る。

【００５３】前記多孔質導電体３３はガス製造時には給
電体として機能し、発電時には集電体として機能するも
のであり、たとえば、チタンメッシュ、多孔質チタン焼
結体または多孔質カーボン体等から形成される。したが
って、固体高分子電解質膜６を挟む一方側の多孔質導電
体３３が収容されたスペースが第一電極室７となり、他
方側の多孔質導電体３３が収容されたスペースが第二電
極室８となる。

【００５４】セルユニット２ａ同士のあいだの電極板３
５については、隣接するセルユニット２ａが一枚の電極
板３５を共用するように配設されている。そして、前述
の端子１４はセル２の両端に位置する電極板３５に電気
的に接続されている（図示しない）。したがって、セル
ユニット２ａ間の電極板３５は複極式の電極板となる。

【００５５】また、固体高分子電解質膜６、保護シート
３２、円環状ガスケット３４および電極板３５には、セ
ル２の軸方向に貫通する四本の流体経路３６が穿孔され
ている。そのうちの一本の経路３６ａはガス製造時には
酸素ガス取り出し経路となり、発電時には水素ガス供給
経路となる。他の一本の経路３６ｂはガス製造時には純
水供給系路となり、発電時には水素ガス排出（循環）経
路となる。さらに、他の一本の経路３６ｃはガス製造時
には水素ガス取り出し系路となり、発電時には酸素ガス
排出（循環）経路となる。さらに、他の一本の経路３６
ｄはガス製造時には使用せずに閉止されるかまたは第二
電極室８のドレン排出経路となり、発電時には酸素ガス
供給経路となる。本実施形態では、前記一本の経路３６
ｄはガス製造時には使用しない。

【００５６】本実施形態においては、酸素ガス取り出し
経路（水素ガス供給経路）３６ａと純水供給系路（水素
ガス排出経路）３６ｂとはセル中心を挟んで点対称の位
置に形成され（１８０°方向）、水素ガス取り出し系路
（酸素ガス排出経路）３６ｃとドレン排出経路（酸素ガ
ス供給経路）３６ｄとはセル中心を挟んで点対称の位置
に形成されている。

【００５７】また、電極板３５の前記流体経路３６形成
部には隣接する多孔質導電体３３収容スペースと前記流
体経路３６とを連通する溝状の流体通路３７が形成され
ている。

【００５８】酸素ガス取り出し経路（水素ガス供給経
路）３６ａに連通する流体通路３７ａと純水供給系路
（水素ガス排出経路）３６ｂに連通する流体通路３７ｂ
とは電極板３５の一方の面、つまり、第一電極室７側の
面に形成され、水素ガス取り出し系路（酸素ガス排出経
路）３６ｃに連通する流体通路３７ｃとドレン排出経路
（酸素ガス供給経路）３６ｄに連通する流体通路３７ｄ
とは電極板３５の他方の面、つまり、第二電極室８側の
面に形成されている。

【００５９】一方のエンドプレート（図中左端）３１に
は、前記一本の流体経路３６ａと連通する接続金具３８
ａ、他の一本の流体経路３６ｂと連通する接続金具３８
ｂ、さらに他の一本の流体経路３６ｃと連通する接続金
具３８ｃ、および、さらに他の一本の流体経路３６ｄと
連通する接続金具３８ｄが固設されている。

【００６０】したがって、ガス製造時には接続金具３８
ｂから純水を供給して接続金具３８ａから酸素ガスを取
り出し、接続金具３８ｃから水素ガスを取り出す。

【００６１】発電時には接続金具３８ａから水素ガスを
供給し、接続金具３８ｄから酸素ガスを供給し、接続金
具３８ｂから水素ガスを循環させ、接続金具３８ｃから
酸素ガスを循環させ且つ結合水を排出する。すなわち、
図１の第一電極室７と第一酸素ガス取り出し管１８およ
び水素ガス供給管２５との接続を前記接続金具３８ａに
よって行い、第一電極室７と純水供給管９および水素ガ
ス循環配管２８との接続を前記接続金具３８ｂによって
行い、第二電極室８と第一水素ガス取り出し管２０およ
び酸素ガス循環配管２６との接続を前記接続金具３８ｃ
によって行い、第二電極室８と第一酸素ガス供給管２４
との接続を前記接続金具３８ｄによって行う。

【００６２】また、前記固体高分子電解質膜６として
は、固体高分子電解質を膜状に形成したものの両面に、
ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）と白金担持カ
ーボンからなるガス拡散電極をホットプレスによって接
合したものが好ましい。また、前記固体高分子電解質と
しては、カチオン交換膜（フッ素樹脂系スルフォン酸カ
チオン交換膜であり、たとえば、デュポン社製「ナフィ
オン１１５」）が好ましい。

【００６３】図４および図５に示すセル２に対して、図
１に示すように機能させるためには、前記各接続金具に
切り替え弁を配設する等すればよい。

【００６４】図６には他の態様の電力貯蔵装置４１が示
されている。

【００６５】この電力貯蔵装置４１はほとんどの構成が
前記電力貯蔵装置１（図１）と同じであるため、各部材
の符号を図１の相当部材の符号と同一としている。

【００６６】電力貯蔵装置１（図１）との相違点は、第
一酸素ガス供給管２４、水素ガス供給管２５、酸素ガス
循環配管２６および水素ガス循環配管２８の各配管と、
セル２との接続部位である。すなわち、本電力貯蔵装置
４１では第一酸素ガス供給管２４がセル２の第一電極室
７に接続され、水素ガス供給管２５がセル２の第二電極
室８に接続されている点が前記電力貯蔵装置１（図１）
と逆である。さらに、本電力貯蔵装置４１では酸素ガス
循環配管２６がセル２の第一電極室７に接続され、水素
ガス循環配管２８がセル２の第二電極室８に接続されて
いる点も前記電力貯蔵装置１（図１）と逆である。した
がって、この電力貯蔵装置４１では、そのセル２（図４
参照）の接続金具３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄへの
配管接続は以下のようになる。

【００６７】すなわち、第一電極室７と第一酸素ガス取
り出し管１８および第一酸素ガス供給管２４との接続を
前記接続金具３８ａによって行い、第一電極室７と純水
供給管９および酸素ガス循環配管２６との接続を前記接
続金具３８ｂによって行い、第二電極室８と第一水素ガ
ス取り出し管２０および水素ガス循環配管２８との接続
を前記接続金具３８ｃによって行い、第二電極室８と水
素ガス供給管２５との接続を前記接続金具３８ｄによっ
て行う。

【００６８】したがって、ガス製造時に第一電極室７が
アノード室となり、第二電極室８がカソード室となる点
は前記電力貯蔵装置１（図１）と同一であるが、燃料電
池時には第一電極室７がカソード室となり、第二電極室
８がアノード室となる点で前記電力貯蔵装置１（図１）
と逆となる。また、図３に示す反応およびガスの循環も
第一電極室７と第二電極室８とで逆となり、固体高分子
電解質膜６中の水素イオン透過方向も逆となる。

【００６９】操作方法は前記電力貯蔵装置１（図１）と
同一であるため説明を省略する。

【００７０】この電力貯蔵装置４１のようにガス製造時
におけるアノード、カソードの配置と燃料電池時におけ
るアノード、カソードの配置とが逆になる他の態様の電
力貯蔵装置４２が図７に示されている。

【００７１】この電力貯蔵装置４２は、ガス製造時に第
一電極室７で発生した酸素ガスを取り出す配管が燃料電
池時に第一電極室７へ酸素ガスを供給する配管として共
用されており、ガス製造時に第二電極室８で発生した水
素ガスを取り出す配管が燃料電池時に第二電極室８へ水
素ガスを供給する配管として共用されているものであ
る。その他の構成は前記電力貯蔵装置４１（図６）と同
一であるため、同一である各部材の符号は図１の相当部
材の符号と同一としている。

【００７２】酸素貯蔵タンク４からセル２の第一電極室
７まで酸素ガス供給管４３が接続されており、酸素ガス
供給管４３の酸素貯蔵タンク４側から流量調整弁ＦＶ１
および止め弁Ｖ１８がその順に配設されている。また、
この酸素ガス供給管４３にはその流量調整弁ＦＶ１をバ
イパスするバイパス配管４３ａが接続され、このバイパ
ス配管４３ａには止め弁Ｖ１９が配設されている。さら
に、酸素ガス供給管４３における前記止め弁Ｖ１８のセ
ル収容タンク３側（セル収容タンク３の外部）からセル
収容タンク３内の気相部Ｇへ連通する枝管４３ｂが分岐
している。この枝管４３ｂにおけるセル収容タンク３の
外部には止め弁Ｖ２０が配設されている。セル収容タン
ク３内の気相部Ｇから前記酸素ガス供給管４３における
流量調整弁ＦＶ１と止め弁Ｖ１８とのあいだに連通する
酸素ガス取り出し管４４が接続されている。この酸素ガ
ス取り出し管４４には止め弁Ｖ５が配設されている。以
上が、特許請求の範囲でいう酸素ガス取り出し供給手段
に該当する。

【００７３】一方、セル２の第二電極室８から水素ガス
用の気液分離タンク２１まで第一水素ガス取り出し供給
管４５が接続されており、前記気液分離タンク２１から
水素貯蔵タンク５まで第二水素ガス取り出し供給管４５
ａが接続されている。前記第一水素ガス取り出し供給管
４５には止め弁Ｖ７が接続されている。前記第二水素ガ
ス取り出し供給管４５ａには流量調整弁ＦＶ２が配設さ
れている。さらに、第二水素ガス取り出し供給管４５ａ
にはその流量調整弁ＦＶ２をバイパスするバイパス配管
４５ｂが接続され、このバイパス配管４５ｂには止め弁
Ｖ２１が配設されている。以上が、特許請求の範囲でい
う水素ガス取り出し供給手段に該当する。

【００７４】以上の構成により、ガス製造時、第一電極
室７で発生した酸素ガスを前記酸素貯蔵タンク４へ送る
ときには、前記流量調整弁ＦＶ１および止め弁Ｖ１８を
閉弁し、止め弁Ｖ５、Ｖ１９およびＶ２０を開弁するこ
とにより、酸素ガスは第一電極室７から枝管４３ｂを通
って一旦セル収容タンク３の気相部Ｇへ至り、つぎに酸
素ガス取り出し管４４から酸素ガス供給管４３およびバ
イパス配管４３ａを通って酸素貯蔵タンク４に至り、貯
蔵される。また、第二電極室７で発生した水素ガスを前
記水素貯蔵タンク５へ送るときには、前記流量調整弁Ｆ
Ｖ２を閉弁し、止め弁Ｖ７およびＶ２１を開弁すること
により、水素ガスは第二電極室８から第一水素ガス取り
出し供給管４５、気液分離タンク２１、第二水素ガス取
り出し供給管４５ａ、およびバイパス配管４５ｂを通っ
て水素貯蔵タンク５に至る。

【００７５】ガス製造時におけるセル２内およびセル収
容タンク３内の圧力調節は前述の電力貯蔵装置１（図
１）におけると同一手法によって行う。すなわち、気液
分離タンク２１の圧力検出器Ｐ１およびセル収容タンク
３の圧力検出器Ｐ２からの検出圧力信号を図示しない制
御器によって、両タンク３、２１の内圧の差が所定値以
下となるように、必要に応じて前記圧力逃がし機構Ｒ
１、Ｒ２のいずれかを作動せしめる。

【００７６】つぎに、発電時、酸素ガスを前記第一電極
室７へ供給するときには、前記止め弁Ｖ５およびＶ１９
を閉弁し、流量調整弁ＦＶ１、止め弁Ｖ１８および止め
弁Ｖ２０を開弁することにより、酸素ガスは酸素貯蔵タ
ンク４から酸素ガス供給管４３を通って第一電極室７へ
供給されるとともに、前記枝管４３ｂを通ってセル収容
タンク３の気相部Ｇへも供給される。したがって、第一
電極室７の内圧とセル収容タンク３の内圧とがほぼ同一
となる。また、水素ガスを前記第二電極室８へ供給する
ときには、前記止め弁Ｖ２１を閉弁し、流量調整弁ＦＶ
２および止め弁Ｖ７を開弁することにより、水素ガスは
水素貯蔵タンク５から第二水素ガス取り出し供給管４５
ａ、気液分離タンク２１および第一水素ガス取り出し供
給管４５を通って第二電極室８へ供給される。

【００７７】発電時におけるセル２内およびセル収容タ
ンク３内の圧力調節は、前記圧力検出器Ｐ１、Ｐ２から
の検出圧力信号を図示しない制御器に送り、この制御器
によって両検出圧力の差圧が所定範囲内となるように両
流量調整弁ＦＶ１、ＦＶ２に作動信号を送る。そうする
ことにより、セル２の第一電極室内圧と第二電極室内圧
との差圧が所定範囲内となり、固体高分子電解質膜６の
保護が図られる。

【００７８】この電力貯蔵装置４２によれば、前記電力
貯蔵装置１、４１に比較して簡素な構成によって同等の
作用を奏することができる。

【００７９】如上の電力貯蔵装置１、４１、４２におけ
るセル２には止め弁Ｖ１６、Ｖ１７を有するドレン排出
管１１、２３が配設されている（図１、図６および図
７）が、これらドレン排出管１１、２３の先にドレン水
を貯蔵するドレン貯蔵タンク４６ａ、４６ｂを配設した
例を図８に示す。

【００８０】前記一方のドレン排出管１１は第一電極室
７の下端からドレン貯蔵タンク４６ａの上部に接続され
ており、他方のドレン排出管２３は第二一電極室８の下
端からドレン貯蔵タンク４６ｂの上部に接続されてい
る。そして、一方のドレン貯蔵タンク４６ａの底部から
第一電極室７へはドレン還流配管４７ａが接続され、他
方のドレン貯蔵タンク４６ｂの底部から第二電極室８へ
は他のドレン還流配管４７ｂが接続されている。一方の
ドレン循環配管４７ａには止め弁Ｖ２２が配設され、他
方のドレン循環配管４７Ｂには止め弁Ｖ２３が配設され
ている。

【００８１】前記ドレン貯蔵タンク４６ａ、４６ｂは装
置をガス製造と発電とに相互に切り替える際に以下のご
とく使用する。

【００８２】まず、止め弁Ｖ１６、Ｖ１７、Ｖ２２、Ｖ
２３が閉止された状態でガス製造工程が終了すると、止
め弁Ｖ１６、Ｖ１７を開弁してセル２内の水をドレン貯
蔵タンク４６ａ、４６ｂ内に差圧によって送り込み、止
め弁Ｖ１６、Ｖ１７を閉弁してドレン水を高圧で貯蔵す
る。つぎに発電工程においてガスの消費に伴ってセル２
内圧が低下していく。その後、発電工程からガス製造工
程に切り替えるが、その際、止め弁Ｖ２２、Ｖ２３を開
弁して、ドレン貯蔵タンク４６ａ、４６ｂ内の水を差圧
によってセル２内に戻し、止め弁Ｖ２２、Ｖ２３を閉弁
する。

【００８３】このように、工程切り替え時に差圧によっ
てドレン水を循環させる構成とすれば、止め弁の開閉と
いう単純な操作でセル２内の水を出し入れできるので便
利である。

【００８４】図１の電力貯蔵装置１の場合は、ガス製造
時と発電時とでは同一電極室内のガスが異なる（酸素ガ
スと水素ガス）ため、異種ガスの混合が心配されるが、
前述のごとく工程切り替え時に不活性ガスによってセル
２内等をパージするので何ら不都合はない。

【００８５】なお、本実施形態では固体高分子電解質膜
を使用したが、本発明ではこれに限定されることはな
く、たとえば、セラミック膜等の他の固体電解質膜を採
用してもよい。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、燃料電池としての機能
と該燃料電池の燃料を製造する機能とが一つの装置によ
って奏されるため、いわば電力が貯蔵されるのであり、
設備コストおよび運転コストの低減が実現され、また、
設置スペースの節約も可能になる。

【００８７】かかる本発明によれば、夜間の低料金の購
入電力を使用して酸素ガスおよび水素ガスを製造・貯蔵
しておき、電力需要の増加する日中に前記酸素ガスおよ
び水素ガスを用いて電気を発生せしめることができるの
で、電力コストの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一態様に係る電力貯蔵装置の一実施
形態を示す系統図である。

【図２】本発明の電力貯蔵装置の水素酸素製造時のセル
の作用を説明する図である。

【図３】本発明の電力貯蔵装置の発電時のセルの作用を
説明する図である。

【図４】本発明の電力貯蔵装置におけるセルの一例を示
す組立前斜視図である。

【図５】図４のセルの組立後断面図であり、図４のＸ１
−Ｘ２−Ｘ３線断面図である。

【図６】本発明の第二態様に係る電力貯蔵装置の一実施
形態を示す系統図である。

【図７】本発明の第三態様に係る電力貯蔵装置の一実施
形態を示す系統図である。

【図８】本発明の電力貯蔵装置におけるセルのドレン水
貯蔵機構の一例を示す系統図である。

【図９】従来の固体電解質膜型燃料電池の一例を示す概
略断面図である。

【符号の説明】

１、４１、４２・・・・電力貯蔵装置２・・・・セル２ａ・・・セルユニット３・・・・セル収容タンク４・・・・酸素貯蔵タンク５・・・・水素貯蔵タンク６・・・・固体高分子電解質膜７・・・・第一電極室８・・・・第二電極室９・・・・純水供給配管９ａ・・・第一純水供給配管９ｂ・・・第二純水供給配管１０・・・・純水供給ポンプ１１、２３・・・・ドレン排出管１２・・・・純水循環ポンプ１３・・・・純水循環配管１４・・・・端子１５・・・・外部直流電源１６・・・・切り替えスイッチ１７・・・・電気負荷１８・・・・第一酸素ガス取り出し管１９・・・・第二酸素ガス取り出し管２０・・・・第一水素ガス取り出し管２１・・・・気液分離タンク２２・・・・第二水素ガス取り出し管２４・・・・第一酸素ガス供給管２４ａ・・・第二酸素ガス供給管２５・・・・水素ガス供給管２６・・・・酸素ガス循環配管２７、２９・・・・ブロワー２８・・・・水素ガス循環配管３１・・・・エンドプレート３２・・・・保護プレート３３・・・・多孔質導電体３４・・・・円環状ガスケット３５・・・・電極板３６・・・・流体経路３７・・・・流体通路３８・・・・接続金具４３・・・・酸素ガス供給管４３ａ、４５ｂ・・・バイパス管４３ｂ・・・枝管４４・・・・酸素ガス取り出し管４５・・・・第一水素ガス取り出し管４５ａ・・・第二水素ガス取り出し管４６ａ、４６ｂ・・・ドレン貯蔵タンク４７ａ、４７ｂ・・・ドレン還流配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三宅明子兵庫県神戸市須磨区清水台１−18−716 (72)発明者平井清司兵庫県加古川市別府町新野辺475−20 (72)発明者多井勉兵庫県明石市魚住町西岡658−６ (72)発明者原田宙幸東京都練馬区西大泉２−25−43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質膜の一方側に第一電極空間お
よび他方側に第二電極空間がそれぞれ画されたセルと、該セルを収容するためのセル収容タンクと、酸素貯蔵装置と、水素貯蔵装置と、前記酸素貯蔵装置と第一電極空間とを連通する酸素ガス
取り出し手段と、酸素貯蔵装置と第二電極空間とを連通する酸素ガス供給
手段と、前記水素貯蔵装置と第二電極空間とを連通する水素ガス
取り出し手段と、水素貯蔵装置と第一電極空間とを連通する水素ガス供給
手段と、第一電極空間へ純水を供給するための純水供給手段と、前記第一電極空間および第二電極空間それぞれに形成さ
れた、外部直流電源および外部電気負荷に接続しうる端
子とを備えてなる電力貯蔵装置。
【請求項２】固体電解質膜の一方側に第一電極空間お
よび他方側に第二電極空間がそれぞれ画されたセルと、該セルを収容するためのセル収容タンクと、酸素貯蔵装置と、水素貯蔵装置と、前記酸素貯蔵装置と第一電極空間とを連通する酸素ガス
取り出し手段と、酸素貯蔵装置と第一電極空間とを連通する酸素ガス供給
手段と、前記水素貯蔵装置と第二電極空間とを連通する水素ガス
取り出し手段と、水素貯蔵装置と第二電極空間とを連通する水素ガス供給
手段と、第一電極空間へ純水を供給するための純水供給手段と、前記第一電極空間および第二電極空間それぞれに形成さ
れた、外部直流電源および外部電気負荷に接続しうる端
子とを備えてなる電力貯蔵装置。
【請求項３】固体電解質膜の一方側に第一電極空間お
よび他方側に第二電極空間がそれぞれ画されたセル
と、該セルを収容するためのセル収容タンクと、酸素貯蔵装置と、水素貯蔵装置と、前記酸素貯蔵装置と第一電極空間とを連通する酸素ガス
取り出し供給手段と、前記水素貯蔵装置と第二電極空間とを連通する水素ガス
取り出し供給手段と、第一電極空間へ純水を供給するための純水供給手段と、前記第一電極空間および第二電極空間それぞれに形成さ
れた、外部直流電源および外部電気負荷に接続しうる端
子とを備えてなる電力貯蔵装置。
【請求項４】前記酸素ガス取り出し手段が、前記セル
収容タンク内に純水を貯留したときに該セル収容タンク
内の気相と第一電極空間とを連通する第一配管と、前記
気相と酸素貯蔵装置とを連通する第二配管とを備えてな
る請求項１または２記載の電力貯蔵装置。
【請求項５】前記酸素ガス取り出し供給手段が、前記
セル収容タンク内に純水を貯留したときに該セル収容タ
ンク内の気相と第一電極空間とを連通する第一配管と、
前記気相と酸素貯蔵装置とを連通する第二配管とを備え
てなる請求項３記載の電力貯蔵装置。
【請求項６】前記第一電極空間に対応する第一ドレン
貯蔵装置および第二電極空間に対応する第二ドレン貯蔵
装置が配設されており、各電極空間と対応するドレン貯
蔵装置とのあいだにドレン水を電極空間から対応ドレン
貯蔵装置に送るドレン排出手段およびドレン水をドレン
貯蔵装置から対応電極空間へ戻すドレン還流手段が配設
されてなる請求項１から５のうちのいずれか一の項に記
載の電力貯蔵装置。
【請求項７】前記酸素ガス供給手段が、酸素貯蔵装置
から対応電極空間へ直接連通する第三配管とセル収容タ
ンクへ連通する第四配管とに分岐されてなる請求項１、
２、４および６のうちのいずれか一の項に記載の電力貯
蔵装置。
【請求項８】前記酸素ガス供給手段が連通する電極空
間から該酸素ガス供給手段の中間部に接続された、酸素
ガスを循環するための酸素ガス循環手段と、前記水素ガス供給手段が連通する電極空間から該水素ガ
ス供給手段の中間部に接続された、水素ガスを循環する
ための水素ガス循環手段とを備えてなる請求項１、２、
４、６および７のうちのいずれか一の項に記載の電力貯
蔵装置。
【請求項９】前記第一電極空間から酸素ガス取り出し
供給手段の中間部に接続された、酸素ガスをセルに供給
するときに酸素ガスを循環するための酸素ガス循環手段
と、前記第二電極空間から水素ガス取り出し供給手段の中間
部に接続された、水素ガスをセルに供給するときに水素
ガスを循環するための水素ガス循環手段とを備えてなる
請求項３または５記載の電力貯蔵装置。
【請求項１０】前記酸素貯蔵装置の容積と水素貯蔵装
置の容積との比がほぼ１：２である請求項１〜９のうち
のいずれか一の項に記載の電力貯蔵装置。