(57)【要約】【課題】      低温環境下で使用可能であるとともに燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能な、燃料電池用加湿装置を提供する。【解決手段】  湿度の異なる気体間に配設された場合に高湿度側から低湿度側へと水蒸気を透過可能な透過部材１０、１０、…を備え、透過部材１０、１０、…を透過した水蒸気を用いて低湿度の気体を加湿可能であるとともに、透過部材１０、１０、…にイオン捕捉物質１１、１１、…が備えられている、燃料電池用加湿装置１００とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿度の異なる気体間に配設された場合に高湿度側から低湿度側へと水蒸気を透過可能な透過部材を備え、該透過部材を透過した前記水蒸気を用いて低湿度の前記気体を加湿可能であるとともに、前記透過部材にイオン捕捉物質が備えられていることを特徴とする、燃料電池用加湿装置。
【請求項２】
前記透過部材が、中空糸形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用加湿装置。
【請求項３】
前記透過部材が、プリーツ形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用加湿装置。
【請求項４】
前記イオン捕捉物質が、前記透過部材の厚さ方向内層側に備えられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用加湿装置に関し、特に、低温環境下で使用可能であるとともに燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能な、燃料電池用加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層と、当該電解質層の両側に配設される電極（カソード及びアノード）とを備える膜電極接合体（以下において、「ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）」と記述する。）の電気化学反応により発生した電気エネルギーを、外部に取り出している。燃料電池の中でも、固体高分子型燃料電池（以下において、「ＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte Fuel Cell）」と記述する。）は、低温領域での運転が可能である。また、ＰＥＦＣは高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車や携帯用電源等の最適な動力源として注目されている。
【０００３】
ＰＥＦＣのユニットセルは、電解質膜、少なくとも触媒層を備えるカソード及びアノード、並びに、セパレータを含み、その理論起電力は１．２３Ｖである。しかし、かかる低起電力では、電気自動車等の動力源として不十分であるため、通常は、ユニットセルを直列に積層して積層体を構成し、この積層体における積層方向の両端にエンドプレート等を配置して構成されるスタック形態のものが使用されている。
【０００４】
ＰＥＦＣの電解質は、陽イオン交換樹脂膜を、カチオン導電性膜として使用するものである。この導電性膜は、分子中にプロトン（水素イオン（Ｈ＋））交換基を有しており、これを飽和状態に含水させることにより、常温で２０Ω・ｃｍ以下の比抵抗を示し、プロトン伝導性電解質として機能している。すなわち、燃料電池の高性能化実現には、電解質膜の乾燥を防止することが重要である。電解質膜の乾燥を防止するために、水タンク等から水分を供給することも考えられるが、タンク内の水は低温環境下で凍結する虞があるため、かかる方法は適切ではない。そこで、近年、上記方法に代わる方法として、反応により発生した水蒸気を有効に回収して、再び燃料電池に送り込むことにより、電解質膜の乾燥を抑制する手段が検討されており、燃料電池からの排出ガス中に含まれる水分を分離可能な水蒸気透過膜を利用した加湿装置が開発されている。
【０００５】
一方、燃料電池に用いられる加湿装置は、一般に、反応ガスの圧力損失を低減することが望まれる。なぜなら、反応ガスの圧力損失が多いと、コンプレッサを介して供給される反応ガスの圧力を高くする必要があり、かかるコンプレッサの動力は燃料電池から得られることから、実際に利用し得るエネルギーが低下するためである。また、加湿装置に備えられる透過膜の破損を抑制することも望まれる。これは、透過膜が破損すると、加湿機能が低下し、電解質膜のプロトン伝導性能が低下する虞があるからである。さらに、加湿装置には、当然の要求として、加湿の高効率化を図ることも望まれる。
【０００６】
他方、スタック形態のＰＥＦＣを備える燃料電池システム（以下において、単に「燃料電池システム」と記述する。）の運転中に、ＰＥＦＣの内部及び外部配管の一部がフッ素イオン等により腐食されることが明らかになってきている。そこで、かかる腐食を防止し、燃料電池システムの耐久性を向上させるために、上記腐食の原因となるイオンを捕捉することが要求され、かかる捕捉手段としては、イオン交換樹脂を用いる手段等が知られている。
【０００７】
これまでに、イオンを捕捉する手段に関する技術、及び、燃料電池用加湿装置に関する技術は、いくつか開示されてきている。例えば、特許文献１には、固体高分子型燃料電池と、排出ガスに同伴する生成水中に含まれるイオンを除去するためのイオン除去ユニットとを具備する固体高分子型燃料電池システムに関する技術が開示されており、かかる技術によれば、生成水が外部環境を腐食し汚染することを防止可能であるため、固体高分子型燃料電池システムの寿命を延ばすことが可能になるとしている。そして、この特許文献１には、固体高分子型燃料電池へと送られるガスを加湿する加湿器内にイオン除去ユニットが備えられる形態、及び、イオン除去ユニットの具体例として、イオン交換樹脂を含む水を備える容器へガスを導入してバブリングさせる形態が開示されている。また、特許文献２には、上記加湿装置の一態様として、中空糸形状の透過膜を用いて上記排出ガス中の水分を捕集し、燃料電池へと供給されるガスを加湿する加湿装置に関する技術が開示されており、かかる技術によれば、反応ガスの圧力損失を低減することが可能になるとしている。さらに、特許文献３には、エアコンプレッサの下流側に中空糸加湿器を配置した燃料電池システムに関する技術が開示されており、かかる技術によれば、酸化剤ガスに対する加湿量制御が可能な燃料電池システムが提供されるとしている。
【特許文献１】特開２００２−３１３４０４号公報
【特許文献２】特開２００４−６０９９号公報
【特許文献３】特開２００３−２２３９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されている技術によれば、加湿器とは別の箇所にイオン交換樹脂を設置する必要がないのでシステムの省スペース化を図ることが可能になると考えられる。しかし、当該技術では、イオン交換樹脂が基本的に水に浸されているため、低温環境下ではかかる水が凍結してイオン交換樹脂が損傷し、腐食性イオンが燃料電池外へと排出される虞があるという問題があった。また、特許文献２及び特許文献３に開示されている技術では、燃料電池から排出されるイオンに関しては考慮されていない。そのため、これらの技術によっては、加湿効率を向上させることが可能になる反面、燃料電池システムの耐久性を向上させ難いという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、低温環境下で使用可能であるとともに燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能な、燃料電池用加湿装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
請求項１に記載の発明は、湿度の異なる気体間に配設された場合に高湿度側から低湿度側へと水蒸気を透過可能な透過部材を備え、透過部材を透過した水蒸気を用いて低湿度の気体を加湿可能であるとともに、透過部材にイオン捕捉物質が備えられていることを特徴とする、燃料電池用加湿装置により、上記課題を解決する。
【００１１】
ここに、イオン捕捉物質とは、燃料電池から排出されるイオンを捕捉可能な物質であれば特に限定されるものではなく、その具体例としてはイオン交換樹脂等を挙げることができる。なお、本発明にかかる透過部材は、水には浸されない。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池用加湿装置において、透過部材が中空糸形状を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池用加湿装置において、透過部材がプリーツ形状を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用加湿装置において、イオン捕捉物質が、透過部材の厚さ方向内層側に備えられていることを特徴とする。
【００１５】
ここに、透過部材の厚さ方向内層側とは、透過部材の表面及び表層部以外の部位を意味している。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、透過部材にイオン捕捉物質が備えられており、当該透過部材は水には浸されない。そのため、低温環境下における透過部材及びイオン捕捉物質の凍結を抑制することが可能になり、透過部材及びイオン捕捉物質の凍結による損傷を抑制することが可能になる。さらに、透過部材にイオン捕捉物質が備えられている。そのため、当該イオン捕捉物質により、燃料電池から排出されるガス中に含まれるイオンを捕捉することが可能になり、燃料電池システムに備えられる配管等の腐食損傷を抑制することが可能になる。したがって、請求項１に記載の発明によれば、低温環境下で使用可能であるとともに燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能な、燃料電池用加湿装置を提供することが可能になる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、イオン捕捉物質を備える中空糸形状の透過部材を介して、気体を加湿することが可能になる。かかる形態によれば、透過部材が中空糸形状を有しているので、上記効果に加えて、気体の圧力損失を抑制することが可能になる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、イオン捕捉物質を備えるプリーツ形状の透過部材を介して、気体を加湿することが可能になる。かかる形態によれば、高効率で水を交換し得ると同時に、温度湿潤環境変化による伸縮を吸収し得る透過部材とすることが可能になるので、燃料電池用加湿装置の加湿効率を向上させることが可能になる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、透過部材の厚さ方向内層側にイオン捕捉物質が備えられているので、イオン捕捉物質の凍結を抑制することが可能になるほか、当該イオン捕捉物質が凍結して膨張した場合であっても、その膨張を透過部材の構成材料により吸収することが容易になる。したがって、請求項４に記載の発明によれば、イオン捕捉物質を透過部材内に保持することが容易になり、より一層効果的に耐久性を向上させる、燃料電池用加湿装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ＰＥＦＣに備えられる電解質膜は、湿潤状態下でプロトン伝導性を発現するため、ＰＥＦＣで使用される水素含有ガス（以下において、「水素」と記述する。）及び酸素含有ガス（以下において、「空気」と記述する。）は、加湿された状態で供給される。そのため、燃料電池システムでは、通常、加湿装置が備えられている。一方、ＰＥＦＣの発電中には、酸性のイオン（例えばフッ素イオン等）等が発生し、かかるイオンが燃料電池システムにおける配管等の腐食損傷を引き起こすことが知られている。そのため、燃料電池システムの耐久性を向上させるという観点からは、このイオンを捕捉することが好ましく、さらに、燃料電池システムの小型化という観点からは、イオン捕捉機能を有する加湿装置とすることが好ましい。
【００２１】
これまでに、イオン捕捉機能を有する加湿装置に関する技術は開示されてきているが、かかる先行技術ではイオン交換樹脂が水に浸されていたため、低温環境下で水が凍結すると、イオン交換樹脂が損傷する虞があるほか、イオン交換樹脂の機能を発現し得なくなる虞がある等の問題があった。そこで、低温環境下でもイオン捕捉機能を効果的に発現し得る加湿装置とする観点からは、低温環境下におけるイオン交換樹脂の損傷等を抑制することが可能な形態とする必要がある。
【００２２】
本発明はかかる観点からなされたものであり、その要旨は、水蒸気を透過可能な透過部材にイオン捕捉物質が備えられる形態とすることで、低温環境下で使用可能であるとともに燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能な、燃料電池用加湿装置を提供することにある。
【００２３】
図１は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池用加湿装置を示す概略図である。図１（Ａ）は中空糸形状を有する透過部材を備える加湿装置を、図１（Ｂ）は中空糸形状を有する透過部材の鉛直方向断面を、図１（Ｃ）は中空糸形状を有する透過部材の水平方向断面を、それぞれ概略的に示している。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、中空糸形状の透過部材（以下において、単に「中空糸」と記述することがある。）１０、１０、…を備える加湿装置１００では、複数の中空糸１０、１０、…が、ワイヤ等からなる結束部材５０、５０によって束ねられている。そして、中空糸１０、１０、…の外周面側（以下において単に「外側」と記述する。）を乾燥ガス（「Ｄｒｙ  Ｇａｓ」と記載）が、同内周面側（以下において単に「内側」と記述する。）を湿潤ガス（「Ｗｅｔ  Ｇａｓ」と記載）が、それぞれ流れている。なお、図では記載を省略しているが、このようにして束ねられた中空糸１０、１０、…は、実際には、筐体等の容器に収容されている。
【００２５】
このように、中空糸の内側を湿潤ガスが、同外側を乾燥ガスが流れると、本発明にかかる中空糸は水蒸気（以下において、「水」と記述する。）を透過可能であるため、中空糸の内側から外側に向かって水が透過し、かかる水により乾燥ガスが加湿される（図１（Ｂ）参照）。一方、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、本発明にかかる中空糸１０には、その厚さ方向内層側（以下において、「内層部」と記述する。）に、イオン捕捉物質としての微粒子状のイオン交換樹脂１１、１１、…が備えられており、中空糸１０は、ポリエーテルイミド、ポリアミド等の中空糸成分（以下において、単に「中空糸成分」と記述する。）により形成されている。そのため、本実施形態にかかる加湿装置１００が低温環境下で使用されたとしても、イオン交換樹脂１１、１１、…は凍結し難く、イオン交換樹脂１１、１１、…の凍結に起因する破損の頻度を低減することが可能になる。加えて、図示の形態で配置されるイオン交換樹脂１１、１１、…が仮に凍結して当該イオン交換樹脂１１、１１、…が膨張した場合であっても、これらのイオン交換樹脂１１、１１、…の周りに存在する中空糸成分は伸縮性を有しているため、上記膨張を中空糸成分によって吸収することが可能になり、イオン交換樹脂１１、１１、…の外部への流出を防止することが可能になる。そのため、イオン交換樹脂１１、１１、…が凍結するか否かにかかわらず、当該イオン交換樹脂１１、１１、…を中空糸１０内に保持することが可能になり、イオン交換樹脂１１、１１、…及び中空糸１０の強度を高くすることが可能になる。したがって、かかる構成とすることで、低温環境下でも好適に使用可能な、燃料電池用加湿装置１００を提供することが可能になる。なお、上記構成とすれば、凍結して粉砕されたイオン交換樹脂が、中空糸の外部へ流出することを防止可能であるため、イオン交換樹脂がカソードガスライン（後述）等を閉塞することに起因する燃料電池の発電効率低下を、防止することが可能になる。
【００２６】
図２は、本発明にかかる燃料電池用加湿装置を備える、燃料電池システムの形態例を示す概略図である。図示のように、燃料電池システム１０００は、燃料電池スタック２００、カソード供給ライン３１０ａ及びカソード排出ライン３１０ｂを備えるカソードガスライン３１０、アノード供給ライン３２０ａ及びアノード排出ライン３２０ｂを備える循環系のアノードガスライン３２０、エアフィルタ１１０及びエアコンプレッサ１２０、本発明にかかる加湿装置１００、水素ポンプ２１０、気液分離器２２０、２３０、希釈器２４０、マフラ２５０、水素用バルブ２７１、水抜きバルブ２７２、排気用シャットバルブ２７３、逆止弁２８０、並びに、水素ガスタンク２９０を備えている。
【００２７】
燃料電池スタック（以下において、「ＦＣスタック」と記述する。）２００に備えられる各ユニットセルのカソード（不図示）には、エアフィルタ１１０によって塵等を除去され、エアコンプレッサ１２０により加圧された空気が、エアコンプレッサ１２０の下流側に配置された加湿装置１００及びカソード供給ライン３１０ａを介して供給される。そして、上記ＦＣスタック２００を経た空気及びＦＣスタック２００内の電気化学反応により生成された水は、カソード排出ライン３１０ｂを介して加湿装置１００へと達する。ここで、上述のように、本発明にかかる加湿装置１００では、中空糸１０、１０、…を介して乾燥空気を加湿可能であるため、上記ユニットセルにて生成された水の一部は、乾燥空気を加湿するために利用され、残りの水及び空気は、気液分離器２３０へと達する。このようにして気液分離器２３０へと達した空気及び水は、当該気液分離器２３０により分離され、液体の水は気液分離器２３０を介して排出される一方、空気の一部はマフラ２５０を介してテールパイプへと送られた後、外部へ排出される。
【００２８】
一方、水素タンク２９０及び水素用バルブ２７１を介して供給される水素は、図示されていない加湿器を介して加湿された後、アノード供給ライン３２０ａを経てＦＣスタック２００に備えられる各ユニットセルのアノード（不図示）へと供給される。そして、ＦＣスタック２００を経た残存水素及びＦＣスタック２００より排出される水は、アノード排出ライン３２０ｂを介して気液分離器２２０へと達する。このようにして気液分離器２２０へと達した水素及び水は、当該気液分離器２２０によって分離され、液体の水は水抜きバルブ２７２を介して上記加湿装置１００の下流側に位置するカソード排出ライン３１０ｂへと送られた後、上記と同様に気液分離器２３０を介して外部へと排出される。これに対し、気液分離器２２０により分離された水素の一部は、水素ポンプ２１０により加圧され、排気シャットバルブ２７３を介して希釈器２４０へと送られる。そして、当該希釈器２４０において、上記気液分離器２３０を経た一部の空気と混合されることにより低濃度に希釈された後、テールパイプを介して外部へと排出される。他方、水素ポンプ２１０により加圧された残りの水素は、逆止弁２８０を介してアノード供給ライン３２０ａへと送られ、再び上記工程を繰り返す。
なお、本発明の加湿装置１００では、透過部材１０、１０、…を透過した水を用いて乾燥空気を加湿するので、当該透過部材１０、１０、…は水には浸されない。さらに、イオン捕捉物質としてのイオン交換樹脂１１、１１、…が透過部材１０、１０、…に備えられている。したがって、貯水用の容器及びイオン捕捉物質用の容器が不要になり、加湿装置１００の省スペース化及び軽量化を図ることが可能になる。
【００２９】
以下に図１及び図２を参照しつつ、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池用加湿装置ついてさらに説明する。
【００３０】
上述のように、ＰＥＦＣの発電時に酸性のイオン等が発生し、かかるイオンは特にカソードで発生しやすい。そのため、ＦＣスタック２００に連結されているカソード排出ライン３１０ｂには上記イオンが混入しやすい。一方、図１に示すように、加湿装置１００に備えられている中空糸１０、１０、…には、その内層部にイオン交換樹脂１１、１１、…が備えられるほか、当該中空糸１０、１０、…は水を透過可能であり、加湿装置１００はカソードライン３１０に連結されている。ここで、イオンは水中で存在し、水に溶けたイオンは水と共に移動し得る。上述のように、加湿装置１００へと達した空気及び水は、中空糸１０の内側から外側へと移動するため、ＦＣスタック２００から排出されるイオンも、中空糸１０の内側から外側へと移動する。ここに、当該中空糸１０の内層部にはイオン交換樹脂１１、１１、…が備えられている。したがって、上記イオンはイオン交換樹脂１１、１１、…によって捕捉される。
【００３１】
さらに、イオン交換樹脂１１、１１、…は、中空糸１０の内層部に備えられているので、凍結し難く、仮に凍結したとしても外部へ流出し難い。そのため、上記形態の加湿装置１００とすることで、イオン交換樹脂１１、１１、…を中空糸１０内に保持することが可能になり、低温環境下でもイオン交換機能を良好に発現させることが可能になる結果、長期間に亘ってイオンを捕捉し得る加湿装置１００とすることが可能になる。このように、長期間に亘ってイオンを捕捉することが可能になれば、当該イオンによる配管等の腐食損傷を長期間に亘って抑制することが可能になるので、燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能になる。したがって、第１実施形態によれば、低温環境下で使用可能であるとともに燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能な、燃料電池用加湿装置１００を提供することが可能になる。
なお、イオン交換樹脂１１、１１、…のイオン交換機能が低下した場合には、良好なイオン交換機能を発現し得る他の中空糸１０と交換するか、又は、機能が低下したイオン交換樹脂１１、１１、…を備える中空糸１０を取り出して再生処理を施した後、再利用する等の手段を講じれば良い。
【００３２】
図２に示すように、本発明にかかる加湿装置１００は、エアコンプレッサ１２０の直下（エアコンプレッサ１２０から排出される空気が加湿装置１００内へとすぐに供給され得る位置）に配置することが好ましい。このように、エアコンプレッサ１２０の直下に加湿装置１００が配置されていれば、エアコンプレッサ１２０の排出熱によって加湿装置１００内のイオン交換樹脂１１、１１、…を暖めることが可能になるので、イオン交換樹脂１１、１１、…を暖めるための熱源を別途設けることなく、当該イオン交換樹脂１１、１１、…の機能低下及び凍結を効果的に抑制することが可能になる。なお、燃料電池システム１０００の始動直後に、イオン交換樹脂１１、１１、…の機能を効果的に発現させるためには、当該イオン交換樹脂１１、１１、…を急速に昇温することが必要とされるが、図示の形態で加湿装置１００が配置されていれば、エアコンプレッサ１２０の排出熱により加湿装置１００内のイオン交換樹脂１１、１１、…を急速に昇温させることが可能になる。
【００３３】
図３は、第２実施形態及び第３実施形態にかかる透過部材を概略的に示す外観図である。図３（Ａ）は第２実施形態にかかる透過部材を、図３（Ｂ）は第３実施形態にかかる透過部材を、それぞれ概略的に示している。
【００３４】
図３（Ａ）に示すように、第２実施形態にかかる透過部材２０は、ポリエチレン等を含む水透過膜の表面に親水性樹脂等のコーティングが施された部材をプリーツ形状に成形する等の方法により作製されており、かかる透過部材２０の内層部に、上記イオン交換樹脂１１等のイオン捕捉物質（不図示）が分散されている。本発明の加湿装置にかかる形態の透過部材２０が備えられていても、例えば、図示のように、透過部材２０の上側に湿潤ガスを、同下側に乾燥ガスを流せば、湿潤ガスに含まれる水分が透過部材２０の紙面上から下へと移動することが可能になるため、湿潤ガスに含まれていた水分を用いて乾燥ガスを加湿することが可能になる。
かかる形態の透過部材２０を備える形態とすれば、高効率で水を交換し得ると同時に、温度湿潤環境変化による伸縮を吸収し得る透過部材２０を備える加湿装置の加湿効率を向上させることが可能になる。
【００３５】
一方、図３（Ｂ）に示すように、第３実施形態にかかる透過部材３０は、プリーツ形状に成形されていないほかは、上記第２実施形態にかかる透過部材２０と同様の構成を有している。かかる形態の透過部材３０が備えられていても、例えば、図示のように、透過部材３０の上面側に湿潤ガスを、同下面側に乾燥ガスを流せば、湿潤ガスに含まれる水分が透過部材３０の紙面上から下へと移動することが可能になるため、湿潤ガスに含まれていた水分を用いて乾燥ガスを加湿することが可能になる。したがって、第３実施形態にかかる透過部材３０を備える加湿装置であっても、低温環境下で使用可能であり、かつ、燃料電池システムの耐久性を向上させることが可能になる。
【００３６】
なお、中空糸１０、１０、…を備える加湿装置１００において、中空糸１０、１０、…の外周面形状及び内周面形状、並びに、中空糸１０、１０、…の配置密度は特に限定されるものではなく、加湿装置１００を通過するガスの圧損や加湿効率等を総合的に勘案して適当な形とすることができる。また、上記説明では、中空糸１０、１０、…の内側を湿潤ガスが、同外側を乾燥ガスが流れる形態について記述したが、本発明にかかる乾燥装置１００は当該形態に限定されるものではなく、中空糸１０、１０、…の内側を乾燥ガスが、同外側を湿潤ガスが流れる形態であっても良い。
【００３７】
上記説明では、イオン捕捉物質が透過部材の内層部に備えられている形態について記述したが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、透過部材の内部に満遍なくイオン捕捉物質が分散されている形態等であっても良い。但し、イオン捕捉物質の凍結、粉砕、及び流出を効果的に抑制するという観点からは、イオン捕捉物質が内層部に備えられている形態の透過部材を備える、加湿装置とすることが好ましい。
【００３８】
また、上記説明では、イオン捕捉物質として微粒子状のイオン交換樹脂が備えられる形態について記述したが、本発明の加湿装置にイオン交換樹脂が備えられる場合、当該樹脂の形状は粒状に限定されるものではなく、イオン交換能を効果的に発現できるのであれば、繊維状のイオン交換樹脂が備えられていても良い。ここで、透過部材の強度を確保する観点から、イオン捕捉物質の大きさは微小であることが好ましく、さらに、その形状は球状であることが好ましい。そのため、かかる観点からは、イオン交換樹脂は微粒子状とすることが好ましい。
【００３９】
本発明にかかる加湿装置に、イオン捕捉物質としてイオン交換樹脂が備えられる場合、当該イオン交換樹脂は特に限定されるものではなく、捕捉すべきイオン種に応じて、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、又は、陽イオン及び陰イオンを捕捉可能な樹脂を用いることが可能である。
【００４０】
なお、上記説明では、カソードへと供給される空気を加湿するために使用される形態の加湿器について記述したが、本発明の加湿器は当該形態に限定されるものではなく、アノードへと供給される水素を加湿する加湿器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施形態にかかる本発明の燃料電池用加湿装置を示す概略図である。
【図２】本発明にかかる燃料電池用加湿装置を備える、燃料電池システムの形態例を示す概略図である。
【図３】第２実施形態及び第３実施形態にかかる透過部材を概略的に示す外観図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０、２０、３０  透過部材
１１  イオン捕捉物質（イオン交換樹脂）
１００  燃料電池用加湿装置（加湿装置）
１０００  燃料電池システム
【図１】
2006236761.tif 000003
【図２】
2006236761.tif 000004
【図３】
2006236761.tif 000005