(57)【要約】【課題】  加湿用流体の経時的な酸性化、又は配管部材の劣化を抑制することが可能な加湿装置を提供すること【解決手段】  第１の流体から第２の流体へイオン交換膜を介して水分を移動する加湿装置１２であって、加湿装置１２内におけるイオン交換膜２４、２５は、加湿装置１２内を流れる前記第１の流体及び前記第２の流体が、カチオン交換機能を有する膜部上とアニオン交換機能を有する膜部上とを流れるように構成されており、前記カチオン交換機能を有する膜部と、前記アニオン交換機能を有する膜部は、別々のイオン交換膜２４、２５で形成されている、加湿装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体から第２の流体へイオン交換膜を介して水分を移動する加湿装置であって、
前記加湿装置内におけるイオン交換膜は、前記加湿装置内を流れる前記第１の流体及び前記第２の流体が、カチオン交換機能を有する膜部上とアニオン交換機能を有する膜部上とを流れるように構成されている、加湿装置。
【請求項２】
前記カチオン交換機能を有する膜部と、前記アニオン交換機能を有する膜部は、別々のイオン交換膜で形成されている、請求項１記載の加湿装置。
【請求項３】
前記カチオン交換機能を有する膜部と前記アニオン交換機能を有する膜部は、１つのイオン交換膜で形成されている、請求項１記載の加湿装置。
【請求項４】
前記第１の流体が流れる第１の流体通路Ａと、
前記第１の流体通路Ａと前記カチオン交換機能を有するイオン交換膜を介して接している、前記第２の流体が流れる第２の流体通路Ａと
前記第１の流体が流れる第１の流体通路Ｂと、
前記第１の流体流路Ｂと前記アニオン交換機能を有するイオン交換膜を介して接している、前記第２の流体が流れる第２の流体通路Ｂと、
前記カチオン交換機能を有するイオン交換膜を経由後の前記第１の流体通路Ａと、前記アニオン交換機能を有するイオン交換膜を経由後の前記第１の流体通路Ｂが合流する合流部とを備えた、請求項２記載の加湿装置。
【請求項５】
前記第１の流体が流れる第１の流体通路と、
前記第１の流体通路と前記イオン交換膜を介して接している、前記第２の流体が流れる第２の流体通路とを備えた、請求項３記載の加湿装置。
【請求項６】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池と、
請求項１〜５の何れかに記載の加湿装置とを備え、
前記第１の流体は、前記燃料電池を冷却するための冷却水であり、
前記第２の流体は、前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスである、燃料電池発電システム。
【請求項７】
カチオン交換機能を有するイオン交換膜部上を介し、第１の流体から第２の流体へと水分を移動させる第１の加湿工程と、
アニオン交換機能を有するイオン交換膜部上を介し、第１の流体から第２の流体へと水分を移動させる第２の加湿工程とを備えた、加湿方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿装置、加湿方法、及びそれらを用いて燃料電池に供給する燃料ガス及び／又は酸化剤ガスの加湿を行う燃料電池発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質膜を利用した燃料電池発電システムは、プロトン導電性の高分子膜（以下、電解質膜とする）の両側を、触媒を担持した一対の電極で挟持し膜―電極結合体を作製し、その膜―電極接合体の両側に、反応ガス通流路を設けたセパレータを配置して燃料電池を構成し、前記燃料電池の一方のセパレータの反応ガス通流路（アノード電極）から水素ガス等の燃料ガスを、また他方のセパレータの反応ガス通流路（カソード電極）から空気等の酸化剤ガスを供給し、電極触媒上での酸化還元反応を利用して、発電を行うシステムである。
【０００３】
燃料電池に供給された水素ガスはアノード電極の触媒でプロトンに酸化され、このプロトンが電解質膜の中を通過して、カソード電極に移動し、カソード電極の触媒上でプロトンと酸素が反応する。この発電の結果、燃料電池において発生した熱は、燃料電池に冷却水を循環させることにより、温水として回収される。
【０００４】
上記の電極反応において、電解質膜のプロトンの伝導性を確保するために、電解質膜を湿潤状態に保つ必要がある。そのため、従来の固体高分子電解質膜を利用した燃料電池発電システムにおいては、燃料電池に供給する反応ガス（水素ガスあるいは酸化剤ガス）と燃料電池を循環する冷却水をイオン交換膜を介して接触させる方式が利用されており、、イオン交換膜には、透湿度の観点から、パーフルオロスルホン酸系イオン交換膜等の強酸型イオン交換膜が好適な材料として利用されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図６は、前記特許文献１に記載された従来の燃料電池発電システムを示すものである。図６において、発電素子としての燃料電池４１は、水素等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスを用いて、電極反応により発電を行う。そして、燃料電池４１を介して設置されている冷却水循環経路４３に冷却水を循環することで燃料電池４１を冷却すると同時に、発電により発生した熱を熱交換器（図示せず）を介して、温水として回収していた。
【０００６】
冷却水循環経路４３に設置されている加湿装置４２は、イオン交換膜からなる中空糸膜を介して、反応ガス流通部と冷却水流通部を隔離し構成されていた。加湿装置４２に供給された反応ガスはイオン交換膜を介して冷却水と接触し、加湿された後、燃料電池４１に供給され、燃料電池４１の内部において、電解質膜を湿潤状態に保持していた。このイオン交換膜には、透湿度の観点から、プロトンを交換基に有するパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜等の強酸型イオン交換膜が好適な材料として選択的に利用されていた。
【特許文献１】特開平０８−２７３６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の構成では、反応ガスの加湿に際して、冷却水が強酸型のカチオン交換膜と直接に接触するため、冷却水中に存在するナトリウムイオンやマグネシウムイオン等のカチオン成分がプロトンに置換され、プロトンが冷却水中に遊離し、冷却水を経時的に酸性化せしめ、水質を一定に維持できないという課題を有していた。
【０００８】
また、酸性化した冷却水は、冷却水循環経路４３を構成する配管部材の劣化を促進し、冷却水の水質を低下させ、燃料電池の発電効率を低下させるという課題を有していた。
【０００９】
尚、燃料電池発電システムに限らず、例えば半導体製造の際に用いる窒素ガスを加湿する加湿装置においても、上記と同様に、加湿用の流体が経時的に酸性化するため水質を一定に維持出来ず、酸性化した加湿用流体によって配管部材の劣化が促進されるという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を考慮し、加湿用流体の経時的な酸性化をより抑制することが可能な加湿装置、加湿方法及びそれらを用いた燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、第１の本発明は、
第１の流体から第２の流体へイオン交換膜を介して水分を移動する加湿装置であって、
前記加湿装置内におけるイオン交換膜は、前記加湿装置内を流れる前記第１の流体及び前記第２の流体が、カチオン交換機能を有する膜部上とアニオン交換機能を有する膜部上とを流れるように構成されている、加湿装置である。
【００１２】
又、第２の本発明は、
前記カチオン交換機能を有する膜部と、前記アニオン交換機能を有する膜部は、別々のイオン交換膜で形成されている、第１の本発明の加湿装置である。
【００１３】
又、第３の本発明は、
前記カチオン交換機能を有する膜部と前記アニオン交換機能を有する膜部は、１つのイオン交換膜で形成されている、第１の本発明の加湿装置である。
【００１４】
又、第４の本発明は、
前記第１の流体が流れる第１の流体通路Ａと、
前記第１の流体通路Ａと前記カチオン交換機能を有するイオン交換膜を介して接している、前記第２の流体が流れる第２の流体通路Ａと
前記第１の流体が流れる第１の流体通路Ｂと、
前記第１の流体流路Ｂと前記アニオン交換機能を有するイオン交換膜を介して接している、前記第２の流体が流れる第２の流体通路Ｂと、
前記カチオン交換機能を有するイオン交換膜を経由後の前記第１の流体通路Ａと、前記アニオン交換機能を有するイオン交換膜を経由後の前記第１の流体通路Ｂが合流する合流部とを備えた、第２の本発明の加湿装置である。
【００１５】
又、第５の本発明は、
前記第１の流体が流れる第１の流体通路と、
前記第１の流体通路と前記イオン交換膜を介して接している、前記第２の流体が流れる第２の流体通路とを備えた、第３の本発明の加湿装置である。
【００１６】
又、第６の本発明は、
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池と、
第１〜５の何れかの本発明の加湿装置とを備え、
前記第１の流体は、前記燃料電池を冷却するための冷却水であり、
前記第２の流体は、前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスである、燃料電池発電システムである。
【００１７】
又、第７の本発明は、
カチオン交換機能を有するイオン交換膜部上を介し、第１の流体から第２の流体へと水分を移動させる第１の加湿工程と、
アニオン交換機能を有するイオン交換膜部上を介し、第１の流体から第２の流体へと水分を移動させる第２の加湿工程とを備えた、加湿方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、加湿用流体の経時的な酸性化をより抑制することが可能な加湿装置、加湿方法及びそれらを用いて燃料電池発電システムを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムの構成図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態１の燃料電池発電システムは、燃料電池１１と、燃料電池１１に空気を供給するための酸化剤ガス流路１４と、燃料電池１１に水素を供給するための燃料ガス流路１５とを備えている。又、燃料電池１１を冷却するための冷却水が循環する冷却水循環経路１３と、冷却水循環経路１３及び酸化剤ガス流路１４上に、空気を加湿するための加湿装置１２が設置されている。
【００２２】
上記構成により、燃料電池１１に本発明の酸化剤ガスの一例である空気と、本発明の燃料ガスの一例である水素ガスが供給され、発電が行われる。そして発電により発生した熱は、冷却水循環経路１３を介して燃料電池１１を循環する冷却水により、熱交換器（図示せず）を介して、温水として回収される。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１における加湿装置１２を図１におけるａ方向から観た断面図である。
【００２４】
図２に示すように、加湿装置１２は、第１の反応ガス加湿部２６と第２の反応ガス加湿部２７を有している。
【００２５】
この第１の反応ガス加湿部２６は、カチオン交換機能を有するイオン交換膜２４と、イオン交換膜２４を挟む一対のセパレータ２１とを有している。これらセパレータ２１は、イオン交換膜２４と接する側に複数の溝を有している、一方のセパレータ２１の溝と他方のセパレータ２１の溝は、イオン交換膜２４を挟んで対向する位置に形成されている。この一方のセパレータ２１に形成されている溝とイオン交換膜２４によって、複数の冷却水通路２３が形成され、他方のセパレータ２１に形成されている溝とイオン交換膜２４によって、複数の反応ガス通路２２が形成される。
【００２６】
又、第２の反応ガス加湿部２７は、上述した第１の反応ガス加湿部２６と同様の構成であるが、カチオン交換機能を有するイオン交換膜２４ではなく、アニオン交換機能を有しているイオン交換膜２５を用いている点が異なる。尚、第２の反応ガス加湿部２７内に形成される冷却水通路を２９とし、反応ガス通路を２８とする。
【００２７】
上記イオン交換膜（カチオン交換膜）２４としては、具体的にはデュポン（株）のカチオン交換膜（商品名；ナフィオン１１２）を用いる。また、イオン交換膜（アニオン交換膜）２５としては、具体的には（株）トクヤマ製のアニオン交換膜（商品名；ネオセプタＡＨＡ）を１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬処理することでアルカリ処理し、水酸化物イオン型にした膜を用いる。
【００２８】
尚、本発明のカチオン交換機能を有する膜部の一例は、本実施の形態１のイオン交換膜２４に相当し、本発明のアニオン交換機能を有する膜部の一例は、本実施の形態１のイオン交換膜２５に相当する。又、本発明の別々のイオン交換膜の一例は、本実施の形態１のイオン交換膜２４、２５に相当する。
【００２９】
図３は、図１の加湿装置１２を含むｂ部拡大図であり、図２の矢印ｃ方向からの平面図である。
【００３０】
図３に示すように、加湿装置１２は、第１の反応ガス加湿部２６及び第２の反応ガス加湿部２７に流入する手前で冷却水循環経路１３が分岐する冷却水分岐部５０を有している。この冷却水分岐部５０から第１の反応ガス加湿部２６の冷却水通路２３を経由する冷却水分岐路５１と、第２の反応ガス加湿部２７の冷却水通路２９を経由する冷却水分岐路５２が設置されている。又、加湿装置１２は、冷却水分岐路５１、５２が冷却水通路２３と冷却水通路２９を経由後、再び合流し冷却水循環経路１３に接続する冷却水合流部５３を有している。尚、図３の実線矢印は、冷却水の流通方向を示している。
【００３１】
又、酸化剤ガス流路１４も冷却水循環経路１３と同様に、酸化剤ガス分岐部５４から酸化剤ガス分岐路５５と５６に分岐している。そして、各々の分岐路は、第１の反応ガス加湿部２６の反応ガス通路２２と第２の反応ガス加湿部２７の反応ガス通路２８を経由後に再び酸化剤ガス合流部５７にて合流し酸化剤ガス流路１４に接続している。又、図３の点線矢印は、酸化剤ガスの流通方向を示している。
【００３２】
又、第１の反応ガス加湿部２６側を例に挙げると、図２に示すように冷却水通路２３及び反応ガス通路２２はイオン交換膜２４に沿って複数設けられている。そのため、図３の紙面垂直方向にも冷却水通路２３の数に相当する数の、冷却水循環経路１３からの冷却水分岐路が設けられている。又、同様に反応ガス通路２２の数に相当する数の、酸化剤ガス流路１４からの酸化剤ガス分岐路が設けられている。尚、第２の反応ガス加湿部２７側も同様である。
【００３３】
尚、本発明の第１の流体の一例は、本実施の形態１の冷却水に相当し、本発明の第２の流体の一例は、本実施の形態１の空気に相当する。又、本発明の第１の流体通路Ａの一例は、本実施の形態１の冷却水通路２３に相当し、本発明の第１の流体通路Ｂの一例は、冷却水通路２９に相当する。又、本発明の第２の流体通路Ａの一例は、本実施の形態１の反応ガス通路２２に相当し、本発明の第２の流体通路Ｂの一例は、反応ガス通路２８に相当する。又、本発明の合流部の一例は、本実施の形態１の冷却水合流部５３に相当する。
【００３４】
上記構成の本実施の形態１における加湿装置の動作について以下に述べるとともに、本発明の加湿方法の一例についても同時に説明する。
【００３５】
上記構成によれば、冷却水は一方向（例えば、図２の紙面表面、及び図３の右方向）から、各冷却水通路２３を流れ、他方向（図２の紙面裏面、及び図３の左方向）で合流し、冷却水循環経路１３を循環する。一方、反応ガスは一方向（例えば、図２の紙面表面、及び図３の右方向）から、各反応ガス通路２２を流れ、他方向で合流し、燃料電池に供給される。
【００３６】
ここで、本発明の第１の加湿工程の一例である、第１の反応ガス加湿部２６での加湿の際に、カチオン交換機能を有するイオン交換膜２４により、冷却水中に存在するナトリウムイオンやマグネシウムイオンなどのカチオン成分がプロトンに置換され、プロトンが冷却水中に遊離する。一方、本発明の第２の加湿工程の一例である、第２の反応ガス加湿部２７での加湿の際には、アニオン交換機能を有するイオン交換膜により冷却水中に存在する塩素イオンなどのアニオン成分が水酸基と置換され、水酸化物イオンが冷却水中に遊離する。
【００３７】
そのため、加湿装置１２において、第１の反応ガス加湿部２６でカチオン交換により発生したプロトンは、第２の反応ガス加湿部２７でアニオン交換により発生した水酸化物イオンによって中和される。
【００３８】
よって、冷却水の酸性化が抑制されるため、冷却水循環経路を構成する配管部材の劣化が抑えられ、それに伴い配管部材の劣化による冷却水の水質低下が抑止され長期安定な燃料電池発電システムの実現が可能になる。
【００３９】
尚、本実施の形態１においては、イオン交換膜２４、２５を直接セパレータ２１を介して積層して用いたが、イオン交換膜２４、２５に機械的強度を付与するために、各イオン交換膜２４、２５を反応ガスを透過する開口部を有する支持板で保持したものを用いても構わない。
【００４０】
又、積層するイオン交換膜２４、２５及びセパレータ２１の枚数は、本実施の形態１に記載した枚数に限定されるものではなく、燃料電池で必要とされる加湿に適応させ、適宜変更して利用することができる。
【００４１】
さらに、カチオン交換膜及びアニオン交換膜は本実施の形態１に記載した膜に限定されるものではなく、各種カチオン交換膜及びアニオン交換膜が利用可能である。
【００４２】
又、本実施の形態１では、例えば第１の反応ガス加湿部２６では、複数の溝を有するセパレータ２１によって複数の冷却水通路２３及び反応ガス通路２２が形成されているが、この様な形状に限らなくてもよく、例えば溝は一つでもよく、要するにイオン交換膜を介して冷却水によって、燃料ガス又は酸化剤ガスが加湿できさえすればよい。
【００４３】
又、本実施の形態１の加湿装置１２は、冷却水分岐部５１、冷却水合流部５３、酸化剤ガス分岐部５４、及び酸化剤ガス合流部５７を有しているが、加湿装置１２外に、各流路の分岐部及び合流部を設けてもよい。
【００４４】
又、図４は、本実施の形態１の加湿装置の変形例の平面図である。図４に示すように、この加湿装置３０は、第１の反応ガス加湿部２６及び第２の反応ガス加湿部２７が冷却水循環経路１３及び酸化剤ガス流路１４に沿って直列に設置されている。本構成においても、第１の反応ガス加湿部２６にて冷却水中に遊離したプロトンは、第２の反応ガス加湿部２７にて遊離した水酸化物イオンによって中和されるため、冷却水の酸性化はより抑制される。
【００４５】
又、本実施の形態１では、冷却水と空気は同一方向に流しているが、逆方向に流してもよい。
【００４６】
又、本実施の形態１では、加湿装置１２を用いて冷却水によって本発明の酸化剤ガスの一例である空気の加湿を行う例について説明したが、本発明の燃料ガスの一例である水素の加湿に適用してもよい。
【００４７】
（実施の形態２）
本実施の形態２の燃料電池発電システムは、図１の加湿装置のみを図５に記載される構成の加湿装置に変更して構成されたものである。
【００４８】
図５は、本発明の実施の形態２における加湿装置を図１におけるａ方向から観た断面図である。
【００４９】
図４に示すように、本実施の形態２の加湿装置３５は、カチオン交換機能とアニオン交換機能を有するイオン交換膜３４と、イオン交換膜３４を挟むように配置されている一対のセパレータ３１とを備えている。尚、一対のセパレータ３１の構成は、実施の形態１で述べた一対のセパレータ２１と同様の構成である。又、一方のセパレータ３１の溝とイオン交換膜３４によって冷却水通路３３と、他方のセパレータ３１の溝とイオン交換膜３４によって反応ガス通路３２が形成されている。
【００５０】
上記イオン交換膜３４としては、カチオン交換樹脂であるＳＫＮＵＰ（三菱化学（株）製）とアニオン交換樹脂であるＳＡＮＵＰ（三菱化学（株）製）を、それぞれ瑪瑙乳鉢で粉砕した後、混合し、バインダー材としてポリイミドワニス（宇部興産（株）製；商品名Ｕ-ワニス-Ａ）を用いて、３０ミクロンに製膜した膜を用いる。
【００５１】
尚、本発明のカチオン交換機能を有する膜部の一例は、本実施の形態２のイオン交換膜３４のカチオン交換樹脂部に相当し、本発明のアニオン交換機能を有する膜部の一例は、本実施の形態２のイオン交換膜３４のアニオン交換樹脂部に相当する。又、本発明の１つのイオン交換膜の一例は、本実施の形態２のイオン交換膜３４に相当する。
【００５２】
又、冷却水通路３３が、冷却水循環経路１３と接続され、反応ガス通路３２が酸化剤ガス流路１４と接続されるように、加湿装置３５は設置されている。尚、実施の形態１でも述べたが、反応ガス通路３２及び冷却水通路３３は、イオン交換膜３４に沿って複数設けられている。そのため、加湿装置３５は、冷却水循環経路１３から、冷却水通路３３の数に相当する数に分岐する冷却水分岐部、及び分岐した冷却水分岐路と、冷却水分岐路が再び合流し冷却水通路３３に接続する冷却水合流部を有している。又、加湿装置３５は、酸化剤ガス流路１４から、反応ガス通路３２の数に相当する数に分岐する酸化剤ガス分岐部及び分岐した酸化剤ガス分岐路と、酸化剤ガス分岐路が再び合流し酸化剤ガス流路１４に接続する酸化剤ガス合流部を有している。
【００５３】
尚、第５の本発明の第１の流体通路の一例は、本実施の形態２の冷却水通路３３に相当し、第５の発明の第２の流体通路の一例は、本実施の形態２の反応ガス通路３２に相当する。
【００５４】
上記構成の本実施の形態２における加湿装置の動作について以下に述べるとともに、本発明の加湿方法の一例についても同時に説明する。
【００５５】
上記構成によれば、冷却水は一方向（例えば、図５の紙面表面）から、各冷却水通路３３を流れ、他方向（図５の紙面裏面）で合流し、冷却水循環経路１３を循環する。一方、反応ガスは一方向（例えば、図５の紙面表面）から、各反応ガス通路３２を流れ、他方向（図５の紙面裏面）で合流し、燃料電池１１に供給される。
【００５６】
そのため、イオン交換膜の一部の領域でカチオン交換により発生したプロトンは、残りの領域でアニオン交換により発生した水酸化物イオンによって中和される。
【００５７】
よって、冷却水の酸性化が抑制されるため、冷却水循環経路を構成する配管部材の劣化が抑えられ、それに伴い配管部材の劣化による冷却水の水質低下が抑えられ長期安定な燃料電池発電システムの実現が可能になる。
【００５８】
また、本実施の形態１及び２では、加湿装置自体にアニオン交換機能を持たせることができるため、冷却水循環経路に、別途アニオン交換樹脂等からなる浄水装置を設ける必要がなく、燃料電池発電システムの低容積化及び低コスト化を図ることができる。
【００５９】
尚、本実施の形態２において、イオン交換膜を直接セパレータを介して積層して用いたが、イオン交換膜に機械的強度を付与するために、各イオン交換膜を反応ガスを透過する開口部を有する支持板で保持したものを用いても構わない。
【００６０】
又、積層するイオン交換樹脂及びセパレータの枚数は、本実施の形態２に記載した枚数に限定されるものではなく、燃料電池で必要とされる加湿に適応させ、適宜変更して利用することができる。
【００６１】
又、本実施の形態２では、複数の冷却水通路３３及び反応ガス通路３２が形成されているが、この様な形状に限らなくてもよく、例えば溝は一つでもよく、要するにイオン交換膜を介して冷却水によって、燃料ガス又は酸化剤ガスが加湿できさえすればよい。
【００６２】
又、本実施の形態２では、カチオン交換樹脂としてＳＫＮＵＰを用いており、ＳＫＮＵＰは強酸性カチオン交換樹脂である。そのため、アニオン交換樹脂として、強塩基性アニオン交換樹脂であるＳＡＮＵＰを用いている。このように、透湿度の観点から、強酸型カチオン膜を使用する場合、液相に流出するプロトンを中和するには、強塩基型アニオン交換樹脂を有する膜を用いるのが好ましい。
【００６３】
又、本実施の形態２では、冷却水と空気は同一方向に流しているが、逆方向に流してもよい。
【００６４】
又、本実施の形態２では、加湿装置３５を用いて冷却水によって本発明の酸化剤ガスの一例である空気の加湿を行う例について説明したが、本発明の燃料ガスの一例である水素の加湿に適用してもよい。
【００６５】
又、本実施の形態２の加湿装置３５は、冷却水分岐部、冷却水合流部、酸化剤ガス分岐部、及び酸化剤ガス合流部を有しているが、加湿装置３５外に各流路の分岐部及び合流部を設けてもよい。
【００６６】
尚、実施の形態１及び２では、本発明の加湿装置として、燃料電池発電システムの反応ガスの加湿に用いる加湿装置を例に挙げて説明したが、燃料電池発電システムに限らず、例えば、半導体製造の際に用いる窒素ガスの加湿等に用いることも出来、加湿装置全般に適応することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明にかかる加湿装置、加湿方法は、加湿用流体の経時的な酸性化を抑制する効果を有し、発電効率の長期安定性を必要とする燃料電池発電システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１及び実施の形態２における燃料電池発電システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態１における加湿装置の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムの要部拡大図
【図４】本発明の実施の形態１における加湿装置の変形例を用いた燃料電池発電システムの要部拡大図
【図５】本発明の実施の形態２における加湿装置の断面図
【図６】従来の燃料電池発電システムの構成図
【符号の説明】
【００６９】
１１  燃料電池
１２  加湿装置
１３  冷却水循環経路
１３ａ、１３ｂ  冷却水分岐路
１４  酸化剤ガス流路
１４ａ、１４ｂ  酸化剤ガス分岐路
１５  燃料ガス流路
２１  セパレータ
２２  反応ガス通路
２３  冷却水通路
２４  イオン交換膜（カチオン交換膜）
２５  イオン交換膜（アニオン交換膜）
２６  第１の反応ガス加湿部
２７  第２の反応ガス加湿部
２８  反応ガス通路
２９  冷却水通路
３０  加湿装置
３１  セパレータ
３２  反応ガス通流路
３３  冷却水通流路
３４  イオン交換膜
３５  加湿装置
【図１】
2006107886.tif 000003
【図２】
2006107886.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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