(57)【要約】【課題】水蒸気透過膜の劣化を抑制することができる固体高分子電解質形燃料電池装置を提供する。【解決手段】燃料電池本体１１のセル１２の燃料極膜１２ａ及び酸化極膜１２ｂと接触した排燃料ガス１ａ及び排酸化ガス２ａに接触する燃料ガス加湿器１７の水蒸気透過膜１７Ａ及び酸化ガス加湿器１８の水蒸気透過膜１８Ａと当該排燃料ガス１ａ及び当該排酸化ガス２ａとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材を充填したラジカル除去器１７Ｂ，１８Ｂを介在させた。【選択図】図１
2007123060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の一方の面に燃料極膜を配設されると共に他方の面に酸化極膜を配設される固体高分子電解質膜電極接合体と、水素を含有する燃料ガスを前記燃料極膜へ供給するように当該燃料ガスを流通させる燃料ガス流通路を一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガスを前記酸化極膜へ供給するように当該酸化ガスを流通させる酸化ガス流通路を他方の面に形成され且つ冷却水を流通させる冷却水流通路を内部に形成されたセパレータとを積層した燃料電池本体と、
前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路へ冷却水を流通させる冷却水供給手段と、
前記酸化ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路へ供給する酸化ガスに対して水蒸気透過膜を介して加湿する酸化ガス加湿手段と
を備えている固体高分子電解質形燃料電池装置において、
前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記酸化極膜と接触中又は接触した酸化ガスに接触する前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜と当該酸化ガスとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材が介在している
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路へ供給する燃料ガスに対して水蒸気透過膜を介して加湿する燃料ガス加湿手段を備えている
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記燃料極膜と接触中又は接触した燃料ガスに接触する前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜と当該燃料ガスとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材が介在している
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項４】
固体高分子電解質膜の一方の面に燃料極膜を配設されると共に他方の面に酸化極膜を配設される固体高分子電解質膜電極接合体と、水素を含有する燃料ガスを前記燃料極膜へ供給するように当該燃料ガスを流通させる燃料ガス流通路を一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガスを前記酸化極膜へ供給するように当該酸化ガスを流通させる酸化ガス流通路を他方の面に形成され且つ冷却水を流通させる冷却水流通路を内部に形成されたセパレータとを積層した燃料電池本体と、
前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路へ冷却水を流通させる冷却水供給手段と、
前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路へ供給する燃料ガスに対して水蒸気透過膜を介して加湿する燃料ガス加湿手段と
を備えている固体高分子電解質形燃料電池装置において、
前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記燃料極膜と接触中又は接触した燃料ガスに接触する前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜と当該燃料ガスとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材が介在している
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記酸化ガス加湿手段が、前記酸化ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路に供給される前の酸化ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該酸化ガス流通路から排出された排酸化ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた酸化ガス加湿器であり、
前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路と前記酸化ガス加湿器の前記排出流通路との間に、前記ラジカル不活性化材を充填したラジカル除去器を配設したものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項６】
請求項３又は請求項４において、
前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路に供給される前の燃料ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該燃料ガス流通路から排出された排燃料ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた燃料ガス加湿器であり、
前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路と前記燃料ガス加湿器の前記排出流通路との間に、前記ラジカル不活性化材を充填したラジカル除去器を配設したものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記酸化ガス加湿手段が、前記酸化ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路に供給される前の酸化ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該酸化ガス流通路から排出された排酸化ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた酸化ガス加湿器であり、
前記酸化ガス加湿器の前記水蒸気透過膜の前記排出流通路側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項８】
請求項３又は請求項４において、
前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路に供給される前の燃料ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該燃料ガス流通路から排出された排燃料ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた燃料ガス加湿器であり、
前記燃料ガス加湿器の前記水蒸気透過膜の前記排出流通路側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項９】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記酸化ガス加湿手段が、前記酸化ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路に供給される前の酸化ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該酸化ガス流通路から排出された排酸化ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた酸化ガス加湿器であり、
前記酸化ガス加湿器の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１０】
請求項３又は請求項４において、
前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路に供給される前の燃料ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該燃料ガス流通路から排出された排燃料ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた燃料ガス加湿器であり、
前記燃料ガス加湿器の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記酸化ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路と前記酸化ガス流通路との間を連絡させるように当該セパレータの少なくとも一部に組み込まれた前記水蒸気透過膜を備えたものであり、
前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜の前記酸化ガス流通路側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１２】
請求項３又は請求項４において、
前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路と前記燃料ガス流通路との間を連絡させるように当該セパレータの少なくとも一部に組み込まれた前記水蒸気透過膜を備えたものであり、
前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜の前記燃料ガス流通路側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記酸化ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路と前記酸化ガス流通路との間を連絡させるように当該セパレータの少なくとも一部に組み込まれた前記水蒸気透過膜を備えたものであり、
前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１４】
請求項３又は請求項４において、
前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路と前記燃料ガス流通路との間を連絡させるように当該セパレータの少なくとも一部に組み込まれた前記水蒸気透過膜を備えたものであり、
前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記酸化ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記酸化極膜と前記セパレータの前記酸化ガス流通路との間に配設されて前記酸化ガスを当該酸化極膜側に流通させると共に排酸化ガスを当該セパレータ側に流通させるように排酸化ガス流通路を形成する前記水蒸気透過膜を備えたものであり、
前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜の前記酸化ガスの流通側の面及び前記排酸化ガスの流通側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１６】
請求項３又は請求項４において、
前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記燃料極膜と前記セパレータの前記燃料ガス流通路との間に配設されて前記燃料ガスを当該燃料極膜側に流通させると共に排燃料ガスを当該セパレータ側に流通させるように排燃料ガス流通路を形成する前記水蒸気透過膜を備えたものであり、
前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜の前記燃料ガスの流通側の面及び前記排燃料ガスの流通側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記酸化ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記酸化極膜と前記セパレータの前記酸化ガス流通路との間に配設されて前記酸化ガスを当該酸化極膜側に流通させると共に排酸化ガスを当該セパレータ側に流通させるように排酸化ガス流通路を形成する前記水蒸気透過膜を備えたものであり、
前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１８】
請求項３又は請求項４において、
前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記燃料極膜と前記セパレータの前記燃料ガス流通路との間に配設されて前記燃料ガスを当該燃料極膜側に流通させると共に排燃料ガスを当該セパレータ側に流通させるように排燃料ガス流通路を形成する前記水蒸気透過膜を備えたものであり、
前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のいずれかにおいて、
前記水蒸気透過膜が、ポリオレフィン系、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系、ポリイミド（ＰＩ）系、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系、ポリスルホン（ＰＳＵ）系、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ）系のうちの少なくとも一種からなる多孔性高分子である
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項２０】
請求項１から請求項１８のいずれかにおいて、
前記水蒸気透過膜が、陽イオン交換体高分子からなるものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項２１】
請求項１９又は請求項２０において、
前記ラジカル不活性化材が、活性炭、固体酸触媒、Ｃｏ3Ｏ4、Ｓｂ2Ｏ4のうちの少なくとも一種を含有するものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【請求項２２】
請求項１９又は請求項２０において、
前記ラジカル不活性化材が、Ｃｅ，Ｔｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｙｂのうちの少なくとも一種の金属のイオンを生じる化合物を含有するものである
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質形燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の外部加湿方式の固体高分子電解質形燃料電池装置の一例の要部の概略構成を図５に示す。
【０００３】
図５に示すように、本例に係る固体高分子電解質形燃料電池装置１１０は、固体高分子電解質膜１１２ｃの一方の面に燃料極膜１１２ａを配設されると共に他方の面に酸化極膜１１２ｂを配設される固体高分子電解質膜電極接合体（以下「セル」という。）１１２と、水素を含有する燃料ガス１を燃料極膜１１２ａへ供給するように当該燃料ガス１を流通させる燃料ガス流通路１１３ａを一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガス２を酸化極膜１１２ｂへ供給するように当該酸化ガス２を流通させる酸化ガス流通路１１３ｂを他方の面に形成され且つ冷却水３を流通させる冷却水流通路１１３ｃを内部に形成されたセパレータ１１３とを積層した燃料電池本体１１１と、燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の燃料ガス流通路１１３ａへ燃料ガス１を供給する燃料ガス供給源１１４と、燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の酸化ガス流通路１１３ｂへ酸化ガス２を供給する酸化ガス供給源１１５と、燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の冷却水流通路１１３ｃへ冷却水３を流通させる冷却水供給装置１１６とを備えると共に、燃料ガス供給源１１４から燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の燃料ガス流通路１１３ａへ供給する燃料ガス１に対して水蒸気透過膜１１７Ａを介して加湿する燃料ガス加湿器１１７と、酸化ガス供給源１１５から燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の酸化ガス流通路１１３ｂへ供給する酸化ガス２に対して水蒸気透過膜１１８Ａを介して加湿する酸化ガス加湿器１１８とを備えている。
【０００４】
前記燃料ガス加湿器１１７は、燃料ガス供給源１１４から燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の燃料ガス流通路１１３ａに供給される前の燃料ガス１を流通させる供給流通路１１７ａと、燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の燃料ガス流通路１１３ａから排出された排燃料ガス１ａを流通させる排出流通路１１７ｂとを備えて、当該供給流通路１１７ａと当該排出流通路１１７ｂとの間を水蒸気透過膜１１７Ａで仕切られたものである。
【０００５】
前記酸化ガス加湿器１１８は、酸化ガス供給源１１５から燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の酸化ガス流通路１１３ｂに供給される前の酸化ガス２を流通させる供給流通路１１８ａと、燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の酸化ガス流通路１１３ｂから排出された排酸化ガス２ａを流通させる排出流通路１１８ｂとを備えて、当該供給流通路１１８ａと当該排出流通路１１８ｂとの間を水蒸気透過膜１１８Ａで仕切られたものである。
【０００６】
このような固体高分子電解質形燃料電池装置１１０においては、冷却水供給装置１１６から燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の前記冷却水流通路１１３ｃへ冷却水３を流通させながら、燃料ガス供給源１１４から燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の前記燃料ガス流通路１１３ａへ燃料ガス１を送給すると共に、酸化ガス供給源１１５から燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の前記酸化ガス流通路１１３ｂへ酸化ガス２を送給すると、セル１１１において、燃料ガス１の水素と酸化ガス２の酸素とが電気化学的に反応して、水を生成しながら電力を発生する。
【０００７】
このとき、燃料電池本体１１１のセル１１２の固体高分子電解質膜１１２ｃは、常に水で湿潤されている必要があるため、前記反応に伴って生成した水を含有する排燃料ガス１ａ及び排酸化ガス２ａを前記加湿器１１７，１１８の前記排出流通路１１７ｂ，１１８ｂにそれぞれ流通させると共に、前記供給源１１４，１１５から燃料電池本体１１１のセパレータ１１３の前記流通路１１３ａ，１１３ｂへ供給する燃料ガス１及び酸化ガス２を前記加湿器１１７，１１８の前記供給流路１１７ａ，１１８ａにそれぞれ流通させて、供給側の前記ガス１，２と排出側の前記ガス１ａ，２ａとの水蒸気分圧差から、前記水蒸気透過膜１１７Ａ，１１８Ａを介して供給側の前記ガス１，２を加湿することにより、加湿されるようになっている。
【０００８】
他方、従来の内部加湿方式の固体高分子電解質形燃料電池装置の一例の要部の概略構成を図６に示す。
【０００９】
図６に示すように、本例に係る固体高分子電解質形燃料電池装置１３０は、固体高分子電解質膜１１２ｃの一方の面に燃料極膜１１２ａを配設されると共に他方の面に酸化極膜１１２ｂを配設されるセル１１２と、水素を含有する燃料ガス１を燃料極膜１１２ａへ供給するように当該燃料ガス１を流通させる燃料ガス流通路１１３ａを一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガス２を酸化極膜１１２ｂへ供給するように当該酸化ガス２を流通させる酸化ガス流通路１１３ｂを他方の面に形成され且つ冷却水３を流通させる冷却水流通路１１３ｃを内部に形成されたセパレータ１３３とを積層した燃料電池本体１３１と、燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の燃料ガス流通路１１３ａへ燃料ガス１を供給する燃料ガス供給源１１４と、燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の酸化ガス流通路１１３ｂへ酸化ガス２を供給する酸化ガス供給源１１５と、燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の冷却水流通路１１３ｃへ冷却水３を流通させる冷却水供給装置１１６とを備えると共に、燃料ガス供給源１１４から燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の燃料ガス流通路１１３ａへ供給する燃料ガス１に対して水蒸気透過膜１３７Ａを介して加湿し、酸化ガス供給源１１５から燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の酸化ガス流通路１１３ｂへ供給する酸化ガス２に対して水蒸気透過膜１３８Ａを介して加湿するようになっている。
【００１０】
つまり、燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の冷却水流通路１１３ｃと燃料ガス流通路１１３ａとの間を連絡させるように当該セパレータ１３３の少なくとも燃料ガス１の流通方向上流側に前記水蒸気透過膜１３７Ａを組み込むと共に、燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の冷却水流通路１１３ｃと酸化ガス流通路１１３ｂとの間を連絡させるように当該セパレータ１３３の少なくとも酸化ガス２の流通方向上流側に前記水蒸気透過膜１３８Ａを組み込んでいるのである。
【００１１】
このような固体高分子電解質形燃料電池装置１３０においては、前述した固体高分子電解質形燃料電池装置１１０の場合と同様に、冷却水供給装置１１６から燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の前記冷却水流通路１１３ｃへ冷却水３を流通させながら、燃料ガス供給源１１４から燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の前記燃料ガス流通路１１３ａへ燃料ガス１を送給すると共に、酸化ガス供給源１１５から燃料電池本体１３１のセパレータ１３３の前記酸化ガス流通路１１３ｂへ酸化ガス２を送給すると、セル１１２において、燃料ガス１の水素と酸化ガス２の酸素とが電気化学的に反応して、水を生成しながら電力を発生する。
【００１２】
このとき、燃料電池本体１３１のセル１１２の固体高分子電解質膜１１２ｃは、常に水で湿潤されている必要があるため、セパレータ１３３の前記流通路１１３ａ，１１３ｂに供給された前記ガス１，２が、前記水蒸気透過膜１３７Ａ，１３８Ａを介して、当該セパレータ１３３の前記冷却水流通路１１３ｃを流通する冷却水から加湿されることにより、加湿されるようになっている。
【００１３】
また、従来の内部加湿方式の固体高分子電解質形燃料電池装置の他の例の要部の概略構成を図７に示す。
【００１４】
図７に示すように、本例に係る固体高分子電解質形燃料電池装置１４０は、固体高分子電解質膜１１２ｃの一方の面に燃料極膜１１２ａを配設されると共に他方の面に酸化極膜１１２ｂを配設されるセル１１２と、水素を含有する燃料ガス１を燃料極膜１１２ａへ供給するように当該燃料ガス１を流通させる燃料ガス流通路１１３ａを一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガス２を酸化極膜１１２ｂへ供給するように当該酸化ガス２を流通させる酸化ガス流通路１１３ｂを他方の面に形成され且つ冷却水３を流通させる冷却水流通路１１３ｃを内部に形成されたセパレータ１４３とを積層した燃料電池本体１４１と、燃料電池本体１４１のセパレータ１４３の燃料ガス流通路１１３ａへ燃料ガス１を供給する燃料ガス供給源１１４と、燃料電池本体１４１のセパレータ１４３の酸化ガス流通路１１３ｂへ酸化ガス２を供給する酸化ガス供給源１１５と、燃料電池本体１４１のセパレータ１４３の冷却水流通路１１３ｃへ冷却水３を流通させる冷却水供給装置１１６とを備えると共に、燃料ガス供給源１１４から燃料電池本体１４１のセパレータ１４３の燃料ガス流通路１１３ａへ供給する燃料ガス１に対して水蒸気透過膜１４７Ａを介して加湿し、酸化ガス供給源１１５から燃料電池本体１４１のセパレータ１４３の酸化ガス流通路１１３ｂへ供給する酸化ガス２に対して水蒸気透過膜１４８Ａを介して加湿するようになっている。
【００１５】
つまり、燃料電池本体１４１のセル１１２の燃料極膜１１２ａとセパレータ１４３の燃料ガス流通路１１３ａとの間に水蒸気透過膜１４７Ａを配設して、燃料ガス１を燃料極膜１１２ａ側に流通させると共に排燃料ガス１ａをセパレータ１４３側に流通させるように排燃料ガス流通路１４３ｄを形成すると共に、燃料電池本体１４１のセル１１２の酸化極膜１１２ｂとセパレータ１４３の酸化ガス流通路１１３ｂとの間に水蒸気透過膜１４８Ａを配設して、酸化ガス２を酸化極膜１１２ｂ側に流通させると共に排酸化ガス２ａをセパレータ１４３側に流通させるように排酸化ガス流通路１４３ｅを形成しているのである。
【００１６】
このような固体高分子電解質形燃料電池装置１４０においては、前述した固体高分子電解質形燃料電池装置１１０，１３０の場合と同様に、冷却水供給装置１１６から燃料電池本体１４１のセパレータ１４３の前記冷却水流通路１１３ｃへ冷却水３を流通させながら、燃料ガス供給源１１４から燃料電池本体１４１のセパレータ１４３の前記燃料ガス流通路１１３ａへ燃料ガス１を送給すると共に、酸化ガス供給源１１５から燃料電池本体１４１のセパレータ１４３の前記酸化ガス流通路１１３ｂへ酸化ガス２を送給すると、セル１１２において、燃料ガス１の水素と酸化ガス２の酸素とが電気化学的に反応して、水を生成しながら電力を発生する。
【００１７】
このとき、燃料電池本体１４１のセル１１２の固体高分子電解質膜１１２ｃは、常に水で湿潤されている必要があるため、前記反応に伴って生成した水を含有する排燃料ガス１ａ及び排酸化ガス２ａを前記流通路１４３ｄ，１４３ｅにそれぞれ流通させて、供給側の前記ガス１，２と排出側の前記ガス１ａ，２ａとの水蒸気分圧差から、前記水蒸気透過膜１４７Ａ，１４８Ａを介して供給側の前記ガス１，２を加湿することにより、加湿されるようになっている。
【００１８】
【特許文献１】特許第３１１１６９７号公報
【特許文献２】特開２００４−３６３０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、前述したような従来の固体高分子電解質形燃料電池においては、前記電気化学反応の際などに過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）等の副反応物質が生成し、鉄イオン（Ｆｅ2+）等の不純物が存在して当該過酸化水素と接触すると、当該鉄イオン等の不純物が触媒となって過酸化水素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）等のラジカルが生成し、当該ラジカルが前記水蒸気透過膜１１７Ａ，１１８Ａ，１３７Ａ，１３８Ａ，１４７Ａ，１４８Ａと反応して、当該水蒸気透過膜１１７Ａ，１１８Ａ，１３７Ａ，１３８Ａ，１４７Ａ，１４８Ａを分解し劣化させてしまうという問題があった。
【００２０】
このようなことから、本発明は、水蒸気透過膜の劣化を抑制することができる固体高分子電解質形燃料電池装置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】
【００２１】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、固体高分子電解質膜の一方の面に燃料極膜を配設されると共に他方の面に酸化極膜を配設される固体高分子電解質膜電極接合体と、水素を含有する燃料ガスを前記燃料極膜へ供給するように当該燃料ガスを流通させる燃料ガス流通路を一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガスを前記酸化極膜へ供給するように当該酸化ガスを流通させる酸化ガス流通路を他方の面に形成され且つ冷却水を流通させる冷却水流通路を内部に形成されたセパレータとを積層した燃料電池本体と、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路へ冷却水を流通させる冷却水供給手段と、前記酸化ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路へ供給する酸化ガスに対して水蒸気透過膜を介して加湿する酸化ガス加湿手段とを備えている固体高分子電解質形燃料電池装置において、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記酸化極膜と接触中又は接触した酸化ガスに接触する前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜と当該酸化ガスとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材が介在していることを特徴とする。
【００２２】
第二番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目の発明において、前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路へ供給する燃料ガスに対して水蒸気透過膜を介して加湿する燃料ガス加湿手段を備えていることを特徴とする。
【００２３】
第三番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第二番目の発明において、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記燃料極膜と接触中又は接触した燃料ガスに接触する前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜と当該燃料ガスとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材が介在していることを特徴とする。
【００２４】
第四番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、固体高分子電解質膜の一方の面に燃料極膜を配設されると共に他方の面に酸化極膜を配設される固体高分子電解質膜電極接合体と、水素を含有する燃料ガスを前記燃料極膜へ供給するように当該燃料ガスを流通させる燃料ガス流通路を一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガスを前記酸化極膜へ供給するように当該酸化ガスを流通させる酸化ガス流通路を他方の面に形成され且つ冷却水を流通させる冷却水流通路を内部に形成されたセパレータとを積層した燃料電池本体と、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路へ冷却水を流通させる冷却水供給手段と、前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路へ供給する燃料ガスに対して水蒸気透過膜を介して加湿する燃料ガス加湿手段とを備えている固体高分子電解質形燃料電池装置において、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記燃料極膜と接触中又は接触した燃料ガスに接触する前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜と当該燃料ガスとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材が介在していることを特徴とする。
【００２５】
第五番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化ガス加湿手段が、前記酸化ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路に供給される前の酸化ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該酸化ガス流通路から排出された排酸化ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた酸化ガス加湿器であり、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路と前記酸化ガス加湿器の前記排出流通路との間に、前記ラジカル不活性化材を充填したラジカル除去器を配設したものであることを特徴とする。
【００２６】
第六番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第三番目又は第四番目の発明において、前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路に供給される前の燃料ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該燃料ガス流通路から排出された排燃料ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた燃料ガス加湿器であり、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路と前記燃料ガス加湿器の前記排出流通路との間に、前記ラジカル不活性化材を充填したラジカル除去器を配設したものであることを特徴とする。
【００２７】
第七番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化ガス加湿手段が、前記酸化ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路に供給される前の酸化ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該酸化ガス流通路から排出された排酸化ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた酸化ガス加湿器であり、前記酸化ガス加湿器の前記水蒸気透過膜の前記排出流通路側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものであることを特徴とする。
【００２８】
第八番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第三番目又は第四番目の発明において、前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路に供給される前の燃料ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該燃料ガス流通路から排出された排燃料ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた燃料ガス加湿器であり、前記燃料ガス加湿器の前記水蒸気透過膜の前記排出流通路側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものであることを特徴とする。
【００２９】
第九番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化ガス加湿手段が、前記酸化ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記酸化ガス流通路に供給される前の酸化ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該酸化ガス流通路から排出された排酸化ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた酸化ガス加湿器であり、前記酸化ガス加湿器の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものであることを特徴とする。
【００３０】
第十番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第三番目又は第四番目の発明において、前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料ガス供給手段から前記燃料電池本体の前記セパレータの前記燃料ガス流通路に供給される前の燃料ガスを流通させる供給流通路と、当該燃料電池本体の当該セパレータの当該燃料ガス流通路から排出された排燃料ガスを流通させる排出流通路とを備えて、当該供給流通路と当該排出流通路との間を前記水蒸気透過膜で仕切られた燃料ガス加湿器であり、前記燃料ガス加湿器の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものであることを特徴とする。
【００３１】
第十一番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路と前記酸化ガス流通路との間を連絡させるように当該セパレータの少なくとも一部に組み込まれた前記水蒸気透過膜を備えたものであり、前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜の前記酸化ガス流通路側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものであることを特徴とする。
【００３２】
第十二番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第三番目又は第四番目の発明において、前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路と前記燃料ガス流通路との間を連絡させるように当該セパレータの少なくとも一部に組み込まれた前記水蒸気透過膜を備えたものであり、前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜の前記燃料ガス流通路側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものであることを特徴とする。
【００３３】
第十三番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路と前記酸化ガス流通路との間を連絡させるように当該セパレータの少なくとも一部に組み込まれた前記水蒸気透過膜を備えたものであり、前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものであることを特徴とする。
【００３４】
第十四番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第三番目又は第四番目の発明において、前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記セパレータの前記冷却水流通路と前記燃料ガス流通路との間を連絡させるように当該セパレータの少なくとも一部に組み込まれた前記水蒸気透過膜を備えたものであり、前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものであることを特徴とする。
【００３５】
第十五番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記酸化極膜と前記セパレータの前記酸化ガス流通路との間に配設されて前記酸化ガスを当該酸化極膜側に流通させると共に排酸化ガスを当該セパレータ側に流通させるように排酸化ガス流通路を形成する前記水蒸気透過膜を備えたものであり、前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜の前記酸化ガスの流通側の面及び前記排酸化ガスの流通側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものであることを特徴とする。
【００３６】
第十六番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第三番目又は第四番目の発明において、前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記燃料極膜と前記セパレータの前記燃料ガス流通路との間に配設されて前記燃料ガスを当該燃料極膜側に流通させると共に排燃料ガスを当該セパレータ側に流通させるように排燃料ガス流通路を形成する前記水蒸気透過膜を備えたものであり、前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜の前記燃料ガスの流通側の面及び前記排燃料ガスの流通側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層を設けたものであることを特徴とする。
【００３７】
第十七番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記酸化極膜と前記セパレータの前記酸化ガス流通路との間に配設されて前記酸化ガスを当該酸化極膜側に流通させると共に排酸化ガスを当該セパレータ側に流通させるように排酸化ガス流通路を形成する前記水蒸気透過膜を備えたものであり、前記酸化ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものであることを特徴とする。
【００３８】
第十八番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第三番目又は第四番目の発明において、前記燃料ガス加湿手段が、前記燃料電池本体の前記固体高分子電解質膜電極接合体の前記燃料極膜と前記セパレータの前記燃料ガス流通路との間に配設されて前記燃料ガスを当該燃料極膜側に流通させると共に排燃料ガスを当該セパレータ側に流通させるように排燃料ガス流通路を形成する前記水蒸気透過膜を備えたものであり、前記燃料ガス加湿手段の前記水蒸気透過膜が、前記ラジカル不活性化材を含有しているものであることを特徴とする。
【００３９】
第十九番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第十八番目の発明のいずれかにおいて、前記水蒸気透過膜が、ポリオレフィン系、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系、ポリイミド（ＰＩ）系、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系、ポリスルホン（ＰＳＵ）系、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ）系のうちの少なくとも一種からなる多孔性高分子であることを特徴とする。
【００４０】
第二十番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第一番目から第十八番目の発明のいずれかにおいて、前記水蒸気透過膜が、陽イオン交換体高分子からなるものであることを特徴とする。
【００４１】
第二十一番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第十九番目又は第二十番目の発明において、前記ラジカル不活性化材が、活性炭、固体酸触媒、Ｃｏ3Ｏ4、Ｓｂ2Ｏ4のうちの少なくとも一種を含有するものであることを特徴とする。
【００４２】
第二十二番目の発明による固体高分子電解質形燃料電池装置は、第十九番目又は第二十番目の発明において、前記ラジカル不活性化材が、Ｃｅ，Ｔｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｙｂのうちの少なくとも一種の金属のイオンを生じる化合物を含有するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置によれば、燃料電池本体の固体高分子電解質膜電極接合体の酸化極膜と接触中又は接触した酸化ガスに接触する酸化ガス加湿手段の水蒸気透過膜と当該酸化ガスとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材を介在させていることから、酸化極膜と接触中又は接触した酸化ガスにラジカルが混入したとしても、ラジカル不活性化材が当該ラジカルを不活性化するので、水蒸気透過膜の劣化を抑制することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は以下に説明する各実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
［第一番目の実施形態：外部加湿方式（その１）］
本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、固体高分子電解質形燃料電池装置の要部の概略構成図である。
【００４６】
図１に示すように、本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置１０は、固体高分子電解質膜１２ｃの一方の面に燃料極膜１２ａを配設されると共に他方の面に酸化極膜１２ｂを配設される固体高分子電解質膜電極接合体（以下「セル」という。）１２と、水素を含有する燃料ガス１を燃料極膜１２ａへ供給するように当該燃料ガス１を流通させる燃料ガス流通路１３ａを一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガス２を酸化極膜１２ｂへ供給するように当該酸化ガス２を流通させる酸化ガス流通路１３ｂを他方の面に形成され且つ冷却水３を流通させる冷却水流通路１３ｃを内部に形成されたセパレータ１３とを積層した燃料電池本体１１と、燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａへ燃料ガス１を供給する燃料ガス供給源１４と、燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂへ酸化ガス２を供給する酸化ガス供給源１５と、燃料電池本体１１のセパレータ１３の冷却水流通路１３ｃへ冷却水３を流通させる冷却水供給装置１６とを備えると共に、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａへ供給する燃料ガス１に対して水蒸気透過膜１７Ａを介して加湿する燃料ガス加湿器１７と、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂへ供給する酸化ガス２に対して水蒸気透過膜１８Ａを介して加湿する酸化ガス加湿器１８とを備え、燃料電池本体１１のセル１２の燃料極膜１２ａと接触した排燃料ガス１ａに接触する燃料ガス加湿器１７の水蒸気透過膜１７Ａと当該排燃料ガス１ａとの間、すなわち、燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａと燃料ガス加湿器１７の排出流通路１７ｂとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材を充填したラジカル除去器１７Ｂが配設されると共に、燃料電池本体１１のセル１２の酸化極膜１２ｂと接触した排酸化ガス２ａに接触する酸化ガス加湿器１８の水蒸気透過膜１８Ａと当該排酸化ガス２ａとの間、すなわち、燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂと酸化ガス加湿器１８の排出流通路１８ｂとの間に、ラジカルを不活性化させるラジカル不活性化材を充填したラジカル除去器１８Ｂが配設されたものである。
【００４７】
前記燃料ガス加湿器１７は、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａに供給される前の燃料ガス１を流通させる供給流通路１７ａと、燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａから排出された排燃料ガス１ａを流通させる排出流通路１７ｂとを備えて、当該供給流通路１７ａと当該排出流通路１７ｂとの間を水蒸気透過膜１７Ａで仕切られたものである。
【００４８】
前記酸化ガス加湿器１８は、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂに供給される前の酸化ガス２を流通させる供給流通路１８ａと、燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂから排出された排酸化ガス２ａを流通させる排出流通路１８ｂとを備えて、当該供給流通路１８ａと当該排出流通路１８ｂとの間を水蒸気透過膜１８Ａで仕切られたものである。
【００４９】
前記水蒸気透過膜１７Ａ，１８Ａとしては、ポリオレフィン系、セルロース系、ポリアミド系、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系、ポリイミド（ＰＩ）系、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系、ポリスルホン（ＰＳＵ）系、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ）系、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）系のうちの少なくとも一種からなる多孔性高分子や、陽イオン交換体高分子からなるものを挙げることができる。なかでも、ポリオレフィン系、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系、ポリイミド（ＰＩ）系、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系、ポリスルホン（ＰＳＵ）系、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ）系のうちの少なくとも一種からなる多孔性高分子であると、水蒸気透過膜としての各種特性が優れるため、非常に好ましい。
【００５０】
上記陽イオン交換体高分子としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルスルホン（ＰＥＥＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンスルホキシド（ＰＰＳＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンスルフィドスルホン（ＰＰＳ／ＳＯ2）、ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリイミド（ＰＩ）等の高分子の一部をスルホン化してイオン交換体としたものを挙げることができ、これらの単独使用や、これらの複数種の共重合物又は混合物を使用することができる。
【００５１】
そして、前記ラジカル除去器１７Ｂ，１８Ｂに充填されるラジカル不活性化材としては、活性炭（繊維状活性炭（ＡＣＦ）含む）や、ＴｉＯ2，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＷＯ3等の単体又はこれらを組み合わせた複合酸化物等のような固体酸触媒や、Ｃｏ3Ｏ4や、Ｓｂ2Ｏ4等のうちの少なくとも一種を含有するものを挙げることができ、これらの材料をペレット状やハニカム状に成形したものや、金属やセラミックスや樹脂やカーボン等をペレット状やハニカム状に形成した基材上に上記材料を担持又は上記材料の層を形成したものを挙げることができる。
【００５２】
さらに、前記ラジカル不活性化材として、Ｃｅ，Ｔｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｙｂのうちの少なくとも一種の金属のイオンを生じる化合物を含有するもの、例えば、上記金属の酸化物や水酸化物やハロゲン化物（塩化物、弗化物等）や無機酸塩類化合物（硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩等）や有機酸塩類化合物（酢酸塩、シュウ酸塩等）等も挙げることができ、これらの材料をペレット状やハニカム状に成形したものや、金属やセラミックスや樹脂やカーボン等をペレット状やハニカム状に形成した基材上に上記材料を担持又は上記材料の層を形成したものを挙げることができる。
【００５３】
特に、Ｃｅ，Ｔｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｙｂのうちの少なくとも一種の金属のイオンを生じる化合物を含有するもののうち、Ｃｅ，Ｍｎ，Ａｇのうちの少なくとも一種の金属イオンを生じる化合物を含有するものが好ましく、さらに、Ｃｅ，Ａｇのうちの少なくとも一種の金属イオンを生じる化合物を含有するものがより好ましい。
【００５４】
このような本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置１０においては、冷却水供給装置１６から燃料電池本体１１のセパレータ１３の冷却水流通路１３ｃへ冷却水３を流通させながら、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａへ燃料ガス１を送給すると共に、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂへ酸化ガス２を送給すると、セル１１において、燃料ガス１の水素と酸化ガス２の酸素とが電気化学的に反応して、水を生成しながら電力を発生する。
【００５５】
このとき、燃料電池本体１１のセル１２の固体高分子電解質膜１２ｃは、常に水で湿潤されている必要があるため、前記反応に伴って生成した水を含有する排燃料ガス１ａ及び排酸化ガス２ａを前記加湿器１７，１８の前記排出流路１７ｂ，１８ｂにそれぞれ流通させると共に、前記供給源１４，１５から燃料電池本体１１のセパレータ１３の前記流通路１３ａ，１３ｂへ供給する燃料ガス１及び酸化ガス２を前記加湿器１７，１８の前記供給流路１７ａ，１８ａにそれぞれ流通させて、供給側の前記ガス１，２と排出側の前記ガス１ａ，２ａとの水蒸気分圧差から、前記水蒸気透過膜１７Ａ，１８Ａを介して供給側の前記ガス１，２を加湿することにより、加湿される。
【００５６】
ここで、前記電気化学反応の際などに過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）等の副反応物質が生成し、鉄イオン（Ｆｅ2+）等の不純物が存在して当該過酸化水素と接触して、過酸化水素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）等のラジカルが生成し、排燃料ガス１ａや排酸化ガス２ａ中に混在したとしても、燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａと燃料ガス加湿器１７の排出流通路１７ｂとの間にラジカル除去器１７Ｂが配設されると共に、燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂと酸化ガス加湿器１８の排出流通路１８ｂとの間にラジカル除去器１８Ｂが配設されていることから、排燃料ガス１ａや排酸化ガス２ａは、混在するラジカルが前記ラジカル不活性化材により不活性化されてから前記加湿器１７，１８に送給されるようになる。
【００５７】
したがって、本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置１０によれば、前記水蒸気透過膜１７Ａ，１８Ａの劣化を抑制することができる。
【００５８】
［第二番目の実施形態：外部加湿方式（その２）］
本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。図２は、固体高分子電解質形燃料電池装置の要部の概略構成図である。なお、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００５９】
図２に示すように、本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置２０は、固体高分子電解質膜１２ｃの一方の面に燃料極膜１２ａを配設されると共に他方の面に酸化極膜１２ｂを配設されるセル１２と、水素を含有する燃料ガス１を燃料極膜１２ａへ供給するように当該燃料ガス１を流通させる燃料ガス流通路１３ａを一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガス２を酸化極膜１２ｂへ供給するように当該酸化ガス２を流通させる酸化ガス流通路１３ｂを他方の面に形成され且つ冷却水３を流通させる冷却水流通路１３ｃを内部に形成されたセパレータ１３とを積層した燃料電池本体１１と、燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａへ燃料ガス１を供給する燃料ガス供給源１４と、燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂへ酸化ガス２を供給する酸化ガス供給源１５と、燃料電池本体１１のセパレータ１３の冷却水流通路１３ｃへ冷却水３を流通させる冷却水供給装置１６とを備えると共に、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａへ供給する燃料ガス１に対して水蒸気透過膜１７Ａを介して加湿する燃料ガス加湿器１７と、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂへ供給する酸化ガス２に対して水蒸気透過膜１８Ａを介して加湿する酸化ガス加湿器１８とを備え、燃料電池本体１１のセル１２の燃料極膜１２ａと接触した排燃料ガス１ａに接触する燃料ガス加湿器１７の水蒸気透過膜１７Ａと当該排燃料ガス１ａとの間、すなわち、燃料ガス加湿器１７の水蒸気透過膜１７Ａの排出流通路１７ｂ側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層２７Ｂを設けると共に、燃料電池本体１１のセル１２の酸化極膜１２ｂと接触した排酸化ガス２ａに接触する酸化ガス加湿器１８の水蒸気透過膜１８Ａと当該排酸化ガス２ａとの間、すなわち、酸化ガス加湿器１８の水蒸気透過膜１８Ａの排出流通路１８ｂ側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層２８Ｂを設けたものである。
【００６０】
前記ラジカル不活性化層２７Ｂ，２８Ｂは、前述した第一番目の実施形態で説明したラジカル不活性化材の微粉末（１〜３０μｍ、好ましくは３〜１０μｍ）とバインダ（例えば陽イオン交換体高分子等）とをアルコール等の溶媒に分散させた溶液を前記水蒸気透過膜１７Ａ，１８Ａの表面に噴霧又は塗布して乾燥させることにより形成することができる。なお、各種条件によっては上記バインダを省略することも可能である。
【００６１】
このような本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置２０においては、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、冷却水供給装置１６から燃料電池本体１１のセパレータ１３の冷却水流通路１３ｃへ冷却水３を流通させながら、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体１１のセパレータ１３の燃料ガス流通路１３ａへ燃料ガス１を送給すると共に、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体１１のセパレータ１３の酸化ガス流通路１３ｂへ酸化ガス２を送給すると、セル１１において、燃料ガス１の水素と酸化ガス２の酸素とが電気化学的に反応して、水を生成しながら電力を発生する。
【００６２】
このとき、燃料電池本体１１のセル１２の固体高分子電解質膜１２ｃは、常に水で湿潤されている必要があるため、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記反応に伴って生成した水を含有する排燃料ガス１ａ及び排酸化ガス２ａを前記加湿器１７，１８の前記排出流路１７ｂ，１８ｂにそれぞれ流通させると共に、前記供給源１４，１５から燃料電池本体１１のセパレータ１３の前記流通路１３ａ，１３ｂへ供給する燃料ガス１及び酸化ガス２を前記加湿器１７，１８の前記供給流路１７ａ，１８ａにそれぞれ流通させて、供給側の前記ガス１，２と排出側の前記ガス１ａ，２ａとの水蒸気分圧差から、前記水蒸気透過膜１７Ａ，１８Ａを介して供給側の前記ガス１，２を加湿することにより、加湿される。
【００６３】
ここで、前記電気化学反応の際などに過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）等の副反応物質が生成し、鉄イオン（Ｆｅ2+）等の不純物が存在して当該過酸化水素と接触して、過酸化水素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）等のラジカルが生成し、排燃料ガス１ａや排酸化ガス２ａ中に混在したとしても、燃料ガス加湿器１７の水蒸気透過膜１７Ａの排出流通路１７ｂ側の面にラジカル不活性化層２７Ｂが設けられると共に、酸化ガス加湿器１８の水蒸気透過膜１８Ａの排出流通路１８ｂ側の面にラジカル不活性化層２８Ｂが設けられていることから、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、排燃料ガス１ａや排酸化ガス２ａは、混在するラジカルが前記ラジカル不活性化層２７Ｂ，２８Ｂの前記ラジカル不活性化材により不活性化されてから前記加湿器１７，１８に送給されるようになる。
【００６４】
したがって、本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置２０によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記水蒸気透過膜１７Ａ，１８Ａの劣化を抑制することができる。
【００６５】
［第三番目の実施形態：内部加湿方式（冷却水利用タイプ）］
本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の第三番目の実施形態を図３に基づいて説明する。図３は、固体高分子電解質形燃料電池装置の要部の概略構成図である。なお、前述した第一，二番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一，二番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００６６】
図３に示すように、本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置３０は、固体高分子電解質膜１２ｃの一方の面に燃料極膜１２ａを配設されると共に他方の面に酸化極膜１２ｂを配設されるセル１２と、水素を含有する燃料ガス１を燃料極膜１２ａへ供給するように当該燃料ガス１を流通させる燃料ガス流通路１３ａを一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガス２を酸化極膜１２ｂへ供給するように当該酸化ガス２を流通させる酸化ガス流通路１３ｂを他方の面に形成され且つ冷却水３を流通させる冷却水流通路１３ｃを内部に形成されたセパレータ３３とを積層した燃料電池本体３１と、燃料電池本体３１のセパレータ３３の燃料ガス流通路１３ａへ燃料ガス１を供給する燃料ガス供給源１４と、燃料電池本体３１のセパレータ３３の酸化ガス流通路１３ｂへ酸化ガス２を供給する酸化ガス供給源１５と、燃料電池本体３１のセパレータ３３の冷却水流通路１３ｃへ冷却水３を流通させる冷却水供給装置１６とを備える共に、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体３１のセパレータ３３の燃料ガス流通路１３ａへ供給する燃料ガス１に対して水蒸気透過膜３７Ａを介して加湿し、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体３１のセパレータ３３の酸化ガス流通路１３ｂへ供給する酸化ガス２に対して水蒸気透過膜３８Ａを介して加湿する、すなわち、燃料電池本体３１のセパレータ３３の冷却水流通路１３ｃと燃料ガス流通路１３ａとの間を連絡させるように当該セパレータ３３の少なくとも燃料ガス１の流通方向上流側に組み込まれた水蒸気透過膜３７Ａと、燃料電池本体３１のセパレータ３３の冷却水流通路１３ｃと酸化ガス流通路１３ｂとの間を連絡させるように当該セパレータ３３の少なくとも酸化ガス２の流通方向上流側に組み込まれた水蒸気透過膜３８Ａとを備え、燃料電池本体３１のセル１２の燃料極膜１２ａと接触中の燃料ガス１に接触する水蒸気透過膜３７Ａと当該燃料ガス１との間、すなわち、水蒸気透過膜３７Ａの燃料ガス流通路１３ａ側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層３７Ｂを設けると共に、燃料電池本体３１のセル１２の酸化極膜１２ｂと接触中の酸化ガス２に接触する水蒸気透過膜３８Ａと当該酸化ガス２との間、すなわち、水蒸気透過膜３８Ａの酸化ガス流通路１３ｂ側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層３７Ｂを設けたものである。
【００６７】
前記ラジカル不活性化層３７Ｂ，３８Ｂは、前述した第二番目の実施形態の場合と同様にして得ることができる。
【００６８】
このような本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置３０においては、前述した第一，二番目の実施形態の場合と同様に、冷却水供給装置１６から燃料電池本体１１のセパレータ３３の冷却水流通路１３ｃへ冷却水３を流通させながら、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体３１のセパレータ３３の燃料ガス流通路１３ａへ燃料ガス１を送給すると共に、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体３１のセパレータ３３の酸化ガス流通路１３ｂへ酸化ガス２を送給すると、セル１１において、燃料ガス１の水素と酸化ガス２の酸素とが電気化学的に反応して、水を生成しながら電力を発生する。
【００６９】
このとき、燃料電池本体３１のセル１２の固体高分子電解質膜１２ｃは、常に水で湿潤されている必要があるため、セパレータ３３の前記流通路１３ａ，１３ｂに供給された前記ガス１，２が、前記水蒸気透過膜３７Ａ，３８Ａを介して、当該セパレータ３３の前記冷却水流通路１３ｃを流通する冷却水３から加湿されることにより、加湿される。
【００７０】
ここで、前記電気化学反応の際などに過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）等の副反応物質が生成し、鉄イオン（Ｆｅ2+）等の不純物が存在して当該過酸化水素と接触して、過酸化水素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）等のラジカルが生成し、燃料極膜１２ａや酸化極膜１２ｂと接触中の燃料ガス１や酸化ガス２中に混在したとしても、水蒸気透過膜３７Ａの燃料ガス流通路１３ａ側の面にラジカル不活性化層３７Ｂが設けられると共に、水蒸気透過膜３８Ａの酸化ガス流通路１３ｂ側の面にラジカル不活性化層３７Ｂが設けられていることから、ラジカルが水蒸気透過膜３７Ａ，３８Ａに直接到達することはない。
【００７１】
したがって、本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置３０によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記水蒸気透過膜３７Ａ，３８Ａの劣化を抑制することができる。
【００７２】
［第四番目の実施形態：内部加湿方式（排ガス利用タイプ）］
本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の第四番目の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、固体高分子電解質形燃料電池装置の要部の概略構成図である。なお、前述した第一〜三番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一〜三番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一〜三番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００７３】
図４に示すように、本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置４０は、固体高分子電解質膜１２ｃの一方の面に燃料極膜１２ａを配設されると共に他方の面に酸化極膜１２ｂを配設されるセル１２と、水素を含有する燃料ガス１を燃料極膜１２ａへ供給するように当該燃料ガス１を流通させる燃料ガス流通路１３ａを一方の面に形成されると共に酸素を含有する酸化ガス２を酸化極膜１２ｂへ供給するように当該酸化ガス２を流通させる酸化ガス流通路１３ｂを他方の面に形成され且つ冷却水３を流通させる冷却水流通路１３ｃを内部に形成されたセパレータ４３とを積層した燃料電池本体４１と、燃料電池本体４１のセパレータ４３の燃料ガス流通路１３ａへ燃料ガス１を供給する燃料ガス供給源１４と、燃料電池本体４１のセパレータ４３の酸化ガス流通路１３ｂへ酸化ガス２を供給する酸化ガス供給源１５と、燃料電池本体４１のセパレータ４３の冷却水流通路１３ｃへ冷却水３を流通させる冷却水供給装置１６とを備えると共に、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体１１のセパレータ４３の燃料ガス流通路１３ａへ供給する燃料ガス１に対して水蒸気透過膜４７Ａを介して加湿し、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体４１のセパレータ４３の酸化ガス流通路１３ｂへ供給する酸化ガス２に対して水蒸気透過膜４８Ａを介して加湿する、すなわち、燃料電池本体４１のセル１２の燃料極膜１２ａとセパレータ４３の燃料ガス流通路１３ａとの間に配設されて燃料ガス１を燃料極膜１２ａ側に流通させると共に排燃料ガス１ａをセパレータ４３側に流通させるように排燃料ガス流通路４３ｄを形成する水蒸気透過膜４７Ａと、燃料電池本体４１のセル１２の酸化極膜１２ｂとセパレータ４３の酸化ガス流通路１３ｂとの間に配設されて酸化ガス２を酸化極膜１２ｂ側に流通させると共に排酸化ガス２ａをセパレータ４３側に流通させるように排酸化ガス流通路４３ｅを形成する水蒸気透過膜４８Ａとを備え、燃料電池本体４１のセル１２の燃料極膜１２ａと接触中の燃料ガス１及び接触した排燃料ガス１ａに接触する水蒸気透過膜４７Ａと当該ガス１，１ａとの間、すなわち、水蒸気透過膜４７Ａの燃料ガス１の流通側の面及び排燃料ガス１ａの流通側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層４７Ｂを設けると共に、燃料電池本体４１のセル１２の酸化極膜１２ｂと接触中の酸化ガス２及び接触した排酸化ガス２ａに接触する水蒸気透過膜４８Ａと当該酸化ガス２との間、すなわち、水蒸気透過膜４８Ａの酸化ガス２の流通側の面及び排酸化ガス２ａの流通側の面に、前記ラジカル不活性化材を含有するラジカル不活性化層４８Ｂを設けたものである。
【００７４】
前記ラジカル不活性化層４７Ｂ，４８Ｂは、前述した第二，三番目の実施形態の場合と同様にして得ることができる。
【００７５】
このような本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置４０においては、前述した第一〜三番目の実施形態の場合と同様に、冷却水供給装置１６から燃料電池本体４１のセパレータ４３の冷却水流通路１３ｃへ冷却水３を流通させながら、燃料ガス供給源１４から燃料電池本体４１のセパレータ４３の燃料ガス流通路１３ａへ燃料ガス１を送給すると共に、酸化ガス供給源１５から燃料電池本体４１のセパレータ４３の酸化ガス流通路１３ｂへ酸化ガス２を送給すると、セル１２において、燃料ガス１の水素と酸化ガス２の酸素とが電気化学的に反応して、水を生成しながら電力を発生する。
【００７６】
このとき、燃料電池本体４１のセル１２の固体高分子電解質膜１２ｃは、常に水で湿潤されている必要があるため、前述した第一，二番目の実施形態の場合と同様に、前記反応に伴って生成した水を含有する排燃料ガス１ａ及び排酸化ガス２ａを前記排出流通路４３ｄ，４３ｅにそれぞれ流通させて、供給側の前記ガス１，２と排出側の前記ガス１ａ，２ａとの水蒸気分圧差から、前記水蒸気透過膜４７Ａ，４８Ａを介して供給側の前記ガス１，２を加湿することにより、加湿される。
【００７７】
ここで、前記電気化学反応の際などに過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）等の副反応物質が生成し、鉄イオン（Ｆｅ2+）等の不純物が存在して当該過酸化水素と接触して、過酸化水素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）等のラジカルが生成して、燃料ガス１や酸化ガス２及び排燃料ガス１ａや排酸化ガス２ａ中に混在したとしても、水蒸気透過膜４７Ａの燃料ガス１の流通側の面及び排燃料ガス１ａの流通側の面にラジカル不活性化層４７Ｂが設けられると共に、水蒸気透過膜４８Ａの酸化ガス２の流通側の面及び排酸化ガス２ａの流通側の面にラジカル不活性化層４８Ｂが設けられていることから、前述した第三番目の実施形態の場合と同様に、ラジカルが水蒸気透過膜４７Ａ，４８Ａに直接到達することはない。
【００７８】
したがって、本実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池装置４０によれば、前述した第一〜三番目の実施形態の場合と同様に、前記水蒸気透過膜４７Ａ，４８Ａの劣化を抑制することができる。
【００７９】
［他の実施形態］
なお、前述した第一〜四番目の実施形態では、燃料ガス１及び酸化ガス２の両方を加湿するため、燃料ガス加湿手段及び酸化ガス加湿手段の両方を備えるようにしたが、例えば、燃料ガス１又は酸化ガス２のいずれか一方だけを加湿すればよい場合には、燃料ガス加湿手段又は酸化ガス加湿手段のいずれか一方を備え、残りの他方を省略することも可能である。
【００８０】
また、前述した第二〜四番目の実施形態においては、水蒸気透過膜２７Ａ，２８Ａ，３７Ａ，３８Ａ，４７Ａ，４８Ａの面に対してラジカル不活性化層２７Ｂ，２８Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂ，４７Ｂ，４８Ｂを配設するようにしたが、他の実施形態として、例えば、水蒸気透過膜にラジカル不活性化材を含有させるようにすることも可能である。具体的には、例えば、水蒸気透過膜が、ポリオレフィン系、セルロース系、ポリアミド系、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系、ポリイミド（ＰＩ）系、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系、ポリスルホン（ＰＳＵ）系、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ）系、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）系のうちの少なくとも一種からなる多孔性高分子である場合には、当該水蒸気透過膜の原料樹脂と前記ラジカル不活性化材の粉末とを所望の割合で混ぜ合わせて当該水蒸気透過膜を作製することにより、ラジカル不活性化材を所望の量で含有するものを容易に得ることができ、水蒸気透過膜が、陽イオン交換体高分子からなるものである場合には、Ｃｅ，Ｔｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｙｂのうちの少なくとも一種の金属のイオンを規定濃度で含有する溶液中に当該陽イオン交換体高分子を規定時間で浸漬することにより、ラジカル不活性化材（上記金属のイオン）を所望の量で含有するものを容易に得ることができる。
【００８１】
ここで、水蒸気透過膜が、ポリオレフィン系、セルロース系、ポリアミド系、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系、ポリイミド（ＰＩ）系、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系、ポリスルホン（ＰＳＵ）系、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ）系、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）系のうちの少なくとも一種からなる多孔性高分子である場合には、ラジカル不活性化材の含有量が、０．０１〜３０wt％であると好ましく、０．１〜１０wt％であるとさらに好ましい。なぜなら、ラジカル不活性化材の含有量が、０．０１wt％未満であると、ラジカル不活性化材による効果を得ることができず、３０wt％を超えると、ラジカル不活性化材が過剰になってしまい、無駄を生じるからである。
【００８２】
また、水蒸気透過膜が陽イオン交換体高分子からなるものである場合には、上記金属のイオンの含有量が、そのプロトン伝導性置換基の０．００７〜１．６５ｍｍｏｌ／ｇを上記金属のイオンで置換した量であると好ましい（特に、０．０３〜０．８２ｍｍｏｌ／ｇであるとより好ましく、０．０６〜０．５ｍｍｏｌ／ｇであるとさらに好ましい）。なぜなら、上記置換量が０．００７ｍｍｏｌ／ｇ未満であると、ラジカル不活性化機能が十分に発現されず、上記置換量が１．６５ｍｍｏｌ／ｇを超えると、十分な水蒸気透過性能を得ることが困難となってしまうからである。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置は、産業上、極めて有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の第一番目の実施形態の要部の概略構成図である。
【図２】本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の第二番目の実施形態の要部の概略構成図である。
【図３】本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の第三番目の実施形態の要部の概略構成図である。
【図４】本発明に係る固体高分子電解質形燃料電池装置の第四番目の実施形態の要部の概略構成図である。
【図５】外部加湿方式の従来の固体高分子電解質形燃料電池装置の一例の要部の概略構成図である。
【図６】内部加湿方式の従来の固体高分子電解質形燃料電池装置の一例の要部の概略構成図である。
【図７】内部加湿方式の従来の固体高分子電解質形燃料電池装置の他の例の要部の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  燃料ガス
１ａ  排燃料ガス
２  酸化ガス
２ａ  排酸化ガス
３  冷却水
１０  固体高分子電解質形燃料電池装置
１１  燃料電池本体
１２  固体高分子電解質膜電極接合体（セル）
１３  セパレータ
１３ａ  燃料ガス流通路
１３ｂ  酸化ガス流通路
１３ｃ  冷却水流通路
１４  燃料ガス供給源
１５  酸化ガス供給源
１６  冷却水供給装置
１７  燃料ガス加湿器
１７ａ  供給流通路
１７ｂ  排出流通路
１７Ａ  水蒸気透過膜
１７Ｂ  ラジカル除去器
１８  酸化ガス加湿器
１８ａ  供給流通路
１８ｂ  排出流通路
１８Ａ  水蒸気透過膜
１８Ｂ  ラジカル除去器
２０  固体高分子電解質形燃料電池装置
２７Ｂ  ラジカル不活性化層
２８Ｂ  ラジカル不活性化層
３０  固体高分子電解質形燃料電池装置
３１  燃料電池本体
３３  セパレータ
３７Ａ  水蒸気透過膜
３７Ｂ  ラジカル不活性化層
３８Ａ  水蒸気透過膜
３８Ｂ  ラジカル不活性化層
４０  固体高分子電解質形燃料電池装置
４１  燃料電池本体
４３  セパレータ
４３ｄ  排燃料ガス流通路
４３ｅ  排酸化ガス流通路
４７Ａ  水蒸気透過膜
４７Ｂ  ラジカル不活性化層
４８Ａ  水蒸気透過膜
４８Ｂ  ラジカル不活性化層
【図１】
2007123060.tif 000003
【図２】
2007123060.tif 000004
【図３】
2007123060.tif 000005
【図４】
2007123060.tif 000006
【図５】
2007123060.tif 000007
【図６】
2007123060.tif 000008
【図７】
2007123060.tif 000009