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JP2003530668A - 燃料電池電力設備用の直接不凍液溶液濃度制御装置 - Google Patents

燃料電池電力設備用の直接不凍液溶液濃度制御装置

Info

Publication number
JP2003530668A
JP2003530668A JP2001574928A JP2001574928A JP2003530668A JP 2003530668 A JP2003530668 A JP 2003530668A JP 2001574928 A JP2001574928 A JP 2001574928A JP 2001574928 A JP2001574928 A JP 2001574928A JP 2003530668 A JP2003530668 A JP 2003530668A
Authority
JP
Japan
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exhaust
fuel cell
flow
direct
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001574928A
Other languages
English (en)
Inventor
マーギオット，ポール，アール．
Original Assignee
ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー filed Critical ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー
Publication of JP2003530668A publication Critical patent/JP2003530668A/ja
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
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Abstract

(57)【要約】 燃料電池電力設備のための直接不凍液溶液濃度制御装置（１０）は、直接不凍液溶液冷却流体内の直接不凍液の濃度を制御する。制御装置（１０）は、燃料電池（１２）と、燃料電池（１２）のカソード電極触媒（３６）と直接連通するように取り付けられかつ直接不凍液溶液が内部を通って流れる多孔質の水移動プレート（４０）を含み、燃料電池（１２）内の温度を制御する、熱管理装置と、処理排気の流れと連通する水回収装置（６４）と、燃料電池（１２）と設備排気排出口（６８）との間に連通し、水回収装置（６４）を迂回しかつ設備排気排出口（６８）を通って設備から排出されるように処理排気の流れの一部または全てを選択的に導く、処理排気バイパスラインと、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、輸送装置や移動式の電力設備に使用するためにまたは据え付け型電
力設備として適している、燃料電池に関し、本発明は、特に、電力設備の構成要
素を通って流れる不凍液溶液を使用する燃料電池電力設備に関する。
【０００２】
【背景技術】
燃料電池電力設備は、よく知られており、宇宙船に搭載された電気装置などの
電気装置に電力を供給するように、還元性流体と酸化剤流体から電気エネルギー
を発生させるために通常使用されている。そのような電力設備では、通常、還元
性流体、酸化剤流体、冷媒流体、生成物流体の流れを方向付けるためのマニホー
ルドを規定する電気絶縁体枠構造により囲まれたスタックの中に、複数の平面状
の燃料電池セルが配置される。それぞれ個々の燃料電池セルは、一般に、電解質
により隔てられたアノード電極とカソード電極を備える。水素などの反応物すな
わち還元性流体は、アノード電極に供給され、酸素や空気などの酸化剤は、カソ
ード電極に供給される。電解質としてプロトン交換膜（「ＰＥＭ」）を使用する
燃料電池では、水素は、アノード電極の表面で電気化学的に反応し、水素イオン
と電子を生成する。電子は、外部の負荷回路に伝わり、それから、カソード電極
に戻り、同時に、水素イオンは、電解質を通って、カソード電極に移動し、それ
らはそこで酸化剤および電子と反応し、水を生成するとともに、熱エネルギーを
放出する。
【０００３】 このような燃料電池のアノード電極とカソード電極は、燃料電池の作動環境の
制限や作動に必要な条件に従い、さまざまな種類の電解質によって隔てられる。
そのような電解質の１つに、当業技術においてよく知られた固体ポリマーから成
る、上述したプロトン交換膜（「ＰＥＭ」）電解質がある。燃料電池に使用され
る別の通常の電解質には、アノード電極とカソード電極の間にある多孔質の非導
電性マトリックス中に保持されたリン酸や水酸化カリウムが含まれる。ＰＥＭの
膜によって、多孔質マトリックス中に毛管力により保持された液体電解質より圧
力差に対して耐性のある仕切が、還元性流体と酸化剤の間に形成されるので、Ｐ
ＥＭ型燃料電池は、液体状の酸やアルカリの電解質を備えた燃料電池に対して、
特定の運転条件を満足することにおいてかなり有利であることが知られている。
さらに、ＰＥＭ電解質は、固定されていて、燃料電池から浸出せず、また、膜は
比較的安定した保水力を有する。
【０００４】 ＰＥＭ電解質を使用する燃料電池の製造は、通常、ＰＥＭの第１の面に隣接す
るアノード電極を形成するように白金合金などの適切な第１の触媒層をＰＥＭの
第１の面と第１またはアノード電極多孔質基体または保持層との間に取り付ける
ことと、ＰＥＭの反対の第２の面にカソード電極を形成するように第２の触媒層
を第１の面とは反対のＰＥＭの第２の面と第２またはカソード電極多孔質基体ま
たは保持層との間に取り付けることと、を含む。このような方法で取り付けられ
たアノード電極触媒、ＰＥＭ、カソード電極触媒は、当業技術においてよく知ら
れており、通常、「膜電極組立体」または「Ｍ．Ｅ．Ａ．」と呼ばれており、こ
こでは、膜電極組立体と呼ぶ。ＰＥＭ型燃料電池の作動において、膜は、水で飽
和され、膜に隣接するアノード電極は、湿らせておく必要がある。アノード電極
において生成した水素イオンは、電解質を通って移動するので、水分子と形成し
たヒドロニウムイオンとしてアノード電極からカソード電極または触媒に水分子
をひきずる（ドラッグする）ことになる。水は、また、浸透によりカソード電極
からアノード電極に移動して戻る。カソード電極において生成した生成物である
水は、多孔質の水移動プレートを通る液体として、または、処理酸化剤または還
元性流体の気体状の流れの中へ蒸発または飛沫同伴することによって、燃料電池
から除去される。
【０００５】 重要な利点を有する一方で、ＰＥＭ型燃料電池には、特に、液体状の水がＰＥ
Ｍに移動しＰＥＭを通ってさらにＰＥＭから移動することに関し、さらに、同時
に、気体状の還元性流体と処理酸化剤流体とがＰＥＭの両面に隣接する電極にさ
らにこの電極から移動することに関し、重大な限界があることも、知られている
。先行技術には、これらの限界の影響を最小限に抑える多くの努力が含まれてい
る。輸送装置に電力を提供するそのような燃料電池の使用には、生成水が凝固す
るのを防止すること、燃料電池により電力が供給される輸送装置が氷点下の条件
において作動されるときはいつでも始動時にどのような凝固した水も急速に融解
させること、などの、燃料電池水の管理に関連するさらなる問題が生じる。
【０００６】 既知の燃料電池は、通常、燃料電池を最適な温度範囲に維持するように、燃料
電池内の多孔質またはシールされた冷却プレートを通して冷却流体を供給する開
放または密閉熱管理または冷媒装置を使用する。冷却流体が水を含む溶液の場合
、冷却流体も凝固しないようにする必要がある。シールされた冷却プレートを有
するそのような密閉冷媒装置において、冷却流体としてエチレングリコールと水
またはプロピレングリコールと水などの従来の不凍液溶液を使用することが知ら
れている。しかしながら、このような不凍液溶液は、電極を形成する触媒によっ
て吸収され触媒の活性を低下させることが知られているので、開放冷媒装置にお
いては許容できない。さらに、これらの不凍液は、表面張力が小さく、電池触媒
に隣接するどのような多孔質の防水性保持層をも濡らす溶液となり、それによっ
て、反応物流体が保持層を通って触媒へ拡散するのを妨げ、さらに、電極の性能
を低下させる。さらに、これらの従来の不凍液の蒸気圧は、高いので、燃料電池
の排気の流れを通して、不凍液が過剰な割合で損失することになる。
【０００７】 燃料電池電力設備は、電気を生成する燃料電池または燃料電池スタックと、こ
の燃料電池スタックを維持するさまざまな装置とを含む。例えば、電力設備が、
輸送装置に電力を供給するのに使用される場合、電力設備は、存続可能となるよ
うに水の自己充足が必要である。水の自己充足とは、電力設備を効率的に作動さ
せるために、電力設備から排出される反応物流体から失われた水を相殺するのに
十分な水が、電力設備内に保持される必要があることを意味する。燃料電池のア
ノード電極側から排出される流体のアノード電極排気の流れと気体状の酸化剤の
カソード電極排気の流れの少なくとも一方から成る設備処理排気の流れを通して
、または、燃焼器の排気の流れを通して、電力設備から排出されるどのような水
も、カソード電極で電気化学的に形成される水と、電力設備内に保持される水と
によって、バランスを取る必要がある。水の自己充足を維持するために、電力設
備は、ＰＥＭ電解質の適切な濡れ、反応物の流れその他の湿度を維持するように
、水を回収し燃料電池スタック内へ導く、水回収装置、制御装置、配管を備える
のが一般的である。
【０００８】 さらに、いくつかの燃料電池電力設備は、純水素ガスによって作動し、別のい
くつかの燃料電池電力設備は、例えば、当業技術内でよく知られるように改質器
内において高温で燃料と混合された水蒸気などを使用する、燃料処理構成要素に
よって、さまざまな炭化水素燃料のいずれからも生成される水素が富化された還
元性流体改質油を使用することが、知られている。燃料電池電力設備が、そのよ
うな燃料処理構成要素のために水蒸気発生器を含んでいたとすれば、水回収装置
のように、そのような構成要素内の水は、不凍液溶液を使用するなどして、凝固
するのを防止する必要があるであろう。
【０００９】 そのような燃料電池電力設備の回収装置による水の保持は、電力設備の電力出
力に依存して変化するであろう。例えば、水回収装置は、処理排気の流れ内の水
を凝縮させ回収するために、燃料電池から排出される処理排気の流れを冷却流体
と熱交換するよう流すように配置される凝縮器とすることができる。電力設備の
電力出力が小さいときは、電力出力が大きいときより、多くの水が凝縮器によっ
て回収されることになる。凝縮器によって回収された水が、凝固するのを防止す
るために不凍液と混合され、その後、電力設備構成要素に導かれる場合、水の過
剰な回収速度によって、水管理装置および他の電力設備構成要素内の不凍液が非
常に希釈されるので、水が凝固することがある。過剰な水の回収に伴う別の問題
は、希釈された不凍液が、装置から溢流することがあり、不凍液を損失してしま
うことである。
【００１０】 従って、電力設備を通って流れる不凍液溶液が、適切な不凍液濃度範囲内に維
持されるように、燃料電池電力設備内の不凍液の濃度を制御する必要がある。
【００１１】
【発明の開示】
設備を通って流れる直接不凍液溶液冷却流体内の直接不凍液の濃度を制御する
、燃料電池電力設備のための直接不凍液溶液濃度制御装置が、開示される。制御
装置は、アノード電極触媒とカソード電極触媒との間に取り付けられた電解質を
有するとともに還元性流体と処理酸化剤反応物の流れから電気を生成する少なく
とも１つの燃料電池と、カソード電極触媒と直接連通するように取り付けられか
つ電気の生成中にカソード電極触媒に隣接して水を受け取るとともに直接不凍液
溶液が内部を通って流れる多孔質の水移動プレートを含み、燃料電池内の温度を
制御する、熱管理装置と、燃料電池から設備排気ライン内へ排出される処理排気
の流れと連通するとともに冷却流体と連通し、処理排気の流れから水を回収しか
つ回収された水を電力設備内に分配する、水回収装置と、熱管理装置と連通し、
多孔質の水移動プレートを通って流れる直接不凍液溶液に直接不凍液を選択的に
供給する、直接不凍液貯蔵器と、燃料電池と設備排気排出口との間に連通し、水
回収装置を迂回しかつ設備排気排出口を通って設備から排出されるように処理排
気の流れの一部または全てを選択的に導く、処理排気バイパスラインと、を含む
。
【００１２】 直接不凍液濃度制御装置の代替の実施態様において、水回収装置は、処理排気
の流れの中の水蒸気および熱が、燃料電池に流入する酸化剤の流れの中へ装置の
物質移動媒体手段を直接通って流入するように、燃料電池から排出される処理排
気の流れを、設備に流入する処理酸化剤の流れと物質が移動するよう装置内を流
れるように導く、直接物質・熱移動装置手段とすることができる。そのような実
施態様において、過剰の水が回収される間、処理排気バイパスラインは、直接物
質・熱移動装置手段を避けるとともに設備排気排出口を通って設備から排出さる
ように処理排気の一部または全てを選択的に導くことができ、それによって、設
備内に保持される水の量を低減する。付加的にまたは代替として、濃度制御装置
は、同様に、設備に流入する処理酸化剤の流れを通して電力設備内で回収されか
つ保持される水の量を低減するよう、燃料電池に流入する前に物質・熱移動装置
を迂回するように、処理酸化剤の流れの一部または全てを選択的に導く酸化剤物
質移動装置バイパスラインを含むことができる。
【００１３】 別の実施態様において、水回収装置は、凝縮器冷却流体と熱交換するよう流れ
るように処理排気の流れを導く凝縮器水回収装置とすることができ、凝縮器冷却
流体も、凝集器内の凝縮器冷却流体の温度を制御する流量制御弁および熱除去装
置を通って流れる。さらなる実施態様において、濃度制御装置は、熱管理装置と
連通し、かつ、水蒸気排気排出口を通って電力設備から流出するように水蒸気を
選択的に導く排出口、水蒸気排気弁、気水分離器と連通する、水蒸気を発生させ
るように直接不凍液溶液を沸騰させる、ボイラーを含むことができる。
【００１４】 熱管理装置の多孔質の水移動プレートは、燃料電池のカソード電極触媒と直接
連通し、それによって、水移動プレートとカソード電極触媒との間には、液体ま
たは蒸気の流れに対する障壁がないので、通常のエチレングリコールと水または
プロピレングリコールと水などの種類の不凍液溶液は、カソード電極触媒に接触
してその活性を低下させるように水移動プレートから移動するであろうから、直
接不凍液溶液を使用する必要がある。直接不凍液溶液は、グリセロールなどの、
電池作動温度において揮発性でない有機不凍液溶液である。ここでの目的のため
に、「不揮発性」は、燃料電池作動温度における燃料電池の各５００作動時間ご
とに、不凍液溶液がその不凍液の１０％未満の損失を維持することを意味するよ
うに定義される。
【００１５】 燃料電池電力設備のための直接不凍液溶液濃度制御装置の作動において、アノ
ード電極触媒から電解質を通って流れる水、カソード電極触媒において生成され
る水、カソード電極触媒の付近を通る処理酸化剤の流れの中の水は、直接多孔質
の水移動プレート内へ、従って、熱管理装置内へと移動することができる。水蒸
気も、水回収装置内で回収されるように、カソード電極触媒から水移動プレート
へ、またはカソード電極の付近を通る酸化剤の流れの中へ、移動することができ
る。水回収装置によって回収された水も、燃料電池に流入する処理酸化剤の流れ
の中へ、さらには、水移動プレート内へと、物質・熱移動水回収装置を直接に通
して、あるいは、凝縮器からボイラー内へ、さらには、反応物の流れを加湿する
ように燃料電池に流入する反応物の流れの中へ水蒸気を選択的に注入する水蒸気
注入ライン内へと、移動する水を間接的に通して、熱管理装置内へ移動する。従
って、熱管理装置および水回収装置は、直接または間接に連通する。結果として
、水回収装置によって回収される水が増えると、熱管理装置内の直接不凍液溶液
内の直接不凍液の濃度が希釈されるであろうし、さらに、希釈された不凍液が設
備から溢流し、不凍液は損失し得るであろう。また、水が増えるとともに不凍液
が希釈されると、特に氷点下の環境において停止時、電力設備内に氷が蓄積する
ことになり得るであろうし、それによって、始動前溶解装置と、燃料電池電力設
備を使用するうえでの有害な遅延とが必要となる。このように氷が蓄積すると、
設備のさまざまな構成要素に対して機械的な損傷も生じ得るであろう。
【００１６】 粘度検出器などの制御検出器が、電力設備内の直接不凍液溶液内の直接不凍液
の希釈を検出するとき、濃度制御装置は、処理排気の流れの一部または全てを水
回収装置を迂回するよう導くように、処理排気バイパスラインを制御できる。ま
た、水回収装置が、直接物質・熱移動である場合、濃度制御装置は、燃料電池に
流入する処理酸化剤の流れの一部または全てを物質・熱移動装置を迂回するよう
導くように、さらに、それによって処理酸化剤内の水蒸気を低減させるように、
酸化剤物質移動バイパスラインを制御することができ、それによって、多孔質の
水移動プレートを通って熱管理装置に流入する水が、少なくなり、熱管理装置内
の直接不凍液溶液内の直接不凍液の相対的な割合が、増加することになる。
【００１７】 水回収装置が、凝縮器である場合、濃度制御装置は、凝縮器を通って流れる凝
縮器冷却流体の流量を低下させるか温度を上昇させるかの少なくとも一方を行う
ように、さらに、それによって凝縮器を通って流れる処理排気の流れの中の水の
凝縮の速度を低下させるように、熱除去装置または凝縮器冷却流体流量制御弁を
制御することができる。これによって、設備排気排出口を通って流れる処理排気
の流れの中へ設備から、より多くの水が除去されることになる。同様に、設備が
、ボイラー、気水分離器、水蒸気排気弁および排出口を含む場合、濃度制御装置
は、蒸気を電力設備から排出されるよう導くように、水蒸気排出口を制御するこ
とができる。気水分離器も、熱管理装置内の直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃
度を増加させるために、水蒸気から分離された直接不凍液の一部を熱管理装置に
戻すように制御可能である。検出器が、直接不凍液の濃度が特定の水準より低下
するのを検出すると、濃度制御装置は、直接不凍液の一部を貯蔵器から熱管理装
置内へ送るように、さらに、それによって燃料電池および他の電力設備の構成要
素を通って流れる直接不凍液冷却流体内の直接不凍液の濃度を増加させるように
、直接不凍液貯蔵器を制御することもできる。
【００１８】 従って、本発明の１つの態様は、従来技術の不備を克服する、燃料電池電力設
備のための直接不凍液溶液濃度制御装置を提供することである。
【００１９】 制御装置は、設備内の直接不凍液溶液冷却流体内の直接不凍液の希釈を最小限
に抑えることができる。
【００２０】 制御装置は、直接不凍液の濃度が、所望の最低濃度より低下するときはいつで
も、直接不凍液溶液冷却流体内の直接不凍液の濃度を増加させることもできる。
【００２１】 制御装置は、電力設備の全ての構成要素内の直接不凍液溶液冷却流体内の直接
不凍液の濃度を制御することもできる。
【００２２】 制御器は、触媒の活性を低下させずに燃料電池のアノード電極触媒またはカソ
ード電極触媒に直接連通する直接不凍液溶液冷却流体とともに上述した機能を実
現することができる。
【００２３】
【発明を実施するための最良の形態】
図面を詳細に参照すると、本発明の燃料電池電力設備のための直接不凍液溶液
濃度制御装置の第１の実施態様が、図１に示されており、全体が参照番号１０に
より示されている。直接不凍液濃度制御装置１０は、図１に示される燃料電池１
２などの、電気を生成する少なくとも１つの燃料電池手段を含む。燃料電池１２
は、アノード電極の流れの場１３を通って流れさらにアノード電極の排気ライン
１８を通って電池１２から排出されるように、燃料供給構成要素１４から燃料入
口１６を通って導かれる還元性流体を受け取るアノード電極の流れの場１３を含
む。電池１２は、カソード電極の流れの場２０を通って流れさらにカソード電極
の排気ライン３０を通って電池１２から排出されるように、酸化剤供給構成要素
２２から酸化剤入口２４、第１の酸化剤入口延長部２６、第２の酸化剤入口延長
部２８を通って導かれる処理酸化剤の流れを受け取るカソード電極の流れの場２
０も含む。燃料電池１２は、アノード電極の流れの場１３とカソード電極の流れ
の場２０との間に取り付けられたプロトン交換膜（「ＰＥＭ」）などの電解質３
２も含む。しかしながら、本発明が、当業者に知られる代替の種類の電解質を有
する燃料電池内で使用できることは、理解される必要がある。アノード電極触媒
３４を含むアノード電極が、アノード電極の流れの場１３と電解質３２との間に
取り付けられ、カソード電極触媒３６を含むカソード電極が、カソード電極の流
れの場２０と電解質３２との間に取り付けられる。アノード電極触媒３４、電解
質３２、カソード電極触媒３４は、「膜電極組立体」を形成するようによく知ら
れた方法によって互いに取り付けることができ、燃料電池１２は、当業技術内で
よく知られる方法によって組み立てられた基体および保持層（図示せず）を含む
ことができる。
【００２４】 酸化剤送風機３８が、燃料電池１２内へ気体状の酸化剤の流れを可変で流入さ
せるように、酸化剤通路２４の第１の延長部２６などの酸化剤通路２４に配置可
能である。好ましくは、送風機は、大気圧から約１．０〜２．０ポンド毎平方イ
ンチ（７０３〜１４０６ｋｇ／ｍ2）大気圧を上まわるまでの範囲に、処理酸化
剤の流れの作動圧力を上昇させるだけである。しかしながら、本発明が、より高
い圧力において作動する燃料電池においても使用できることは、理解される必要
がある。
【００２５】 多孔質の水移動プレート４０が、カソード電極の流れの場２０に隣接して取り
付けられており、それによって、水移動プレートは、カソード電極触媒３６と直
接連通する。ここでの目的のために、「カソード電極触媒と直接連通する」とい
う句は、水移動プレート４０とカソード電極触媒３６との間に液体状または気体
状の流れに対する物理的障壁がないことを意味する。直接不凍液溶液冷却流体が
、冷媒供給ライン４２を通ってカソード電極の流れの場２０に隣接する多孔質の
水移動プレート４０内へ、さらに水移動プレート４０から冷媒戻りライン４４内
へ導かれる。冷媒供給ライン４２と冷媒戻りライン４４とは、冷却流体を冷却す
るように、自動車に一般的なラジエータ型の熱交換器などの冷媒熱交換器４６と
連通でき、この冷媒熱交換器４６は、冷媒熱交換器４６に周囲空気などの冷却流
体を吹き付けるように冷媒熱交換器に隣接して冷媒ファン４８を備えることがで
きる。冷却流体を、水移動プレート４０内へ、さらに水移動プレート４０、冷媒
戻りライン４４、冷媒熱交換器４６を通して供給するために、冷媒ポンプ５０を
、冷媒戻りライン４４と冷媒供給ライン４２との間に取り付けることができる。
冷媒供給ライン４２、水移動プレート４０、冷媒戻りライン４４、冷媒熱交換器
４６が、図１に概略示されるように連通するとき、これらの構成要素は、冷媒ル
ープ５２として特徴付けることができ、この冷媒ループ５２は、水移動プレート
４０を循環するとともに冷媒ループ４２を循環する直接不凍液溶液を有する。あ
るいは、冷媒供給ライン４２は、冷媒ループ４０を循環せず水移動プレート４０
を通って流れるように、冷却流体を導くことができる。
【００２６】 液体状の冷却流体を蓄積する直接不凍液溶液蓄積装置手段５４が、水移動プレ
ート４０、冷媒戻りライン４４、蓄積装置供給ライン５６を通って流れる燃料電
池１２内で生成された生成水および冷却流体の一部を受け取ることもできる。冷
却流体蓄積装置手段５４は、作動条件の変化による、どのような過剰な蓄積され
た直接不凍液溶液冷却流体および燃料電池１２内で生成された燃料電池生成水を
も貯蔵するよく知られる蓄積装置とすることができる。蓄積装置は、貯蔵された
直接不凍液溶液を、蓄積装置排出ライン５８を通して、以下に説明する燃料電池
電力設備１０の他の構成要素へと導くことができる。
【００２７】 水移動プレート４０、冷媒供給ライン４２、冷媒戻りライン４４、冷媒熱交換
器４６、冷媒ファン５０、冷媒ポンプ５０、冷却流体蓄積装置５４、冷媒ループ
５２への蓄積装置供給ライン５６は、直接不凍液溶液冷却流体を多孔質の水移動
プレート４０を通して流すことによって燃料電池内の温度を制御する熱管理装置
手段の第１の構成要素として、特徴付けられ得る。
【００２８】 直接不凍液溶液は、電池作動温度において実質的に不揮発性であるどのような
有機不凍液溶液を使用することもできる。ここでの目的のために、「不揮発性」
は、燃料電池作動温度における燃料電池の各５００作動時間ごとに、不凍液溶液
がその不凍液の１０％未満の損失を維持することを意味するように定義される。
あるいは、第１の好ましい直接不凍液溶液は、以下の特性：１． 少なくとも−
２０度華氏（以下、「°Ｆ」とする）（−２９℃）の凝固点；２． 約１５０°
Ｆ（６６℃）において、６０ダイン毎センチメートル（以下、「ｄｙｎｅ／ｃｍ
」とする）を超える表面張力；３． 約１５０°Ｆ（６６℃）において、０．０
０５ｍｍ水銀（以下、「ｍｍＨｇ」とする）未満である、溶液上の不凍液の分圧
；４． 燃料電池電圧において燃料電池の触媒によって酸化可能であること、を
有する、特別な直接不凍液溶液とすることができる。第２の好ましい直接不凍液
溶液は、アルカントリオール直接不凍液溶液とすることができ、特に、グリセロ
ール、ブタントリオール、ペンタントリオールからなる群より選択されるアルカ
ントリオールとすることができる。アルカントリオール直接不凍液は、どのよう
なアルカントリオールを含む不凍液溶液とすることもできる。
【００２９】 直接不凍液濃度制御装置１０は、さらに、水移動プレート４０と連通するとと
もに、アノード電極およびカソード電極の流れの場１２、２０の中の燃料電池１
２を通って流れる処理酸化剤および還元性流体反応物の流れと水移動プレート４
０の中の燃料電池１２を通って流れる直接不凍液溶液との間に正の圧力差を維持
する、圧力制御手段を、含むことができる。圧力制御手段は、冷媒ポンプ５０お
よび水移動プレート４０からの下流の冷媒供給ライン４２と冷媒供給ライン延長
部６０との間に取り付けられた圧力制御弁６２などの圧力制御弁手段と適切に配
置された冷媒ポンプ５０を含むことができ、この圧力制御弁手段は、弁手段の下
流の冷媒供給ライン延長部６０、水移動プレート４０、冷媒戻りライン４４の中
の直接不凍液溶液の特定の圧力を維持する。よく知られるように、圧力制御弁６
２は、手動、自動で設定可能であり、または、例えば、弁６２を通る流れを制限
し、それによって、冷媒供給ライン延長部６０、水移動プレート４０、冷媒戻り
ライン４４から、冷媒ポンプ５０の中へ引き込まれる直接不凍液溶液の流れが、
アノード電極の流れの場１３とカソード電極の流れの場２０の少なくとも一方の
中の反応物の流れの圧力より低い圧力となるように、アノード電極の流れの場１
３とカソード電極の流れの場２０の少なくとも一方の中の還元性流体の流れと処
理酸化剤の流れの少なくとも一方の中の基準圧力に基づいて、電気機械的に調整
できる。圧力制御手段は、例えば、１９９７年１２月２３日に発行されライザー
（Ｒｅｉｓｅｒ）に付与された米国特許第５，７００，５９５号に開示されてい
るものなどの、還元性流体の流れと酸化剤の流れの中における制御弁を含むこと
ができる。熱管理装置手段を構成する材料は、自動車技術に一般的な熱交換器な
どの当業技術においてよく知られる標準材料、化学処理工業などでよく知られる
配管、弁など、から製造できる。
【００３０】 燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置１０は、燃料電池１２から
排出される処理排気の流れと連通し、かつ、設備から排出される処理排気の流れ
の中の水を回収する、水回収装置手段も含む。図１に概略示される濃度制御装置
１０の第１の実施態様において、水回収装置手段は、酸化剤入口２４と設備排気
ライン６６の両方と連通するように取り付けられた直接物質・熱移動装置６４と
することができ、設備排気ライン６６は、カソード電極の排気ライン３０からカ
ソード電極の排気の流れを受け取り、さらに、アノード電極の排気ライン１８か
ら直接、または、図１に示されるように燃焼されたアノード電極の排気ライン６
７を通して間接的に、アノード電極の排気の流れを受け取ることもできる。処理
排気の流れは、カソード電極の排気の流れの全てまたは一部、アノード電極の排
気の流れの全てまたは一部、あるいは、混合されたアノード電極とカソード電極
の排気の流れの全てまたは一部、とすることができる。設備排気ライン６６は、
物質・熱移動装置６４内へ処理排気の流れを導き、設備排気排出口６８が、装置
６４から、さらに、濃度制御装置１０から、設備排気の流れを導き出す。酸化剤
入口２４は、酸化剤供給源２２から直接物質・熱移動装置６４内へ冷却流体とし
て処理酸化剤の流れを導き、酸化剤入口２６の第１および第２の延長部２６、２
８は、直接物質・熱移動装置手段６４から燃料電池１２へ処理酸化剤の流れを導
く。
【００３１】 物質・熱移動装置６４は、処理酸化剤の流れが通る酸化剤室７２と、処理排気
の流れが通る排気室７４とを規定するセパレータハウジングまたは構造７０を含
む。さらに、構造７０は、設備排気の流れの中の極性分子からなる流体物質を吸
着するとともに処理酸化剤の流れの中へ極性分子からなる流体物質を脱着する物
質移動媒体手段を取り付ける。構造７０は、設備排気の流れおよび処理酸化剤の
流れと物質が移動するように物質移動媒体手段を保持し、それによって、両方の
流れが物質移動媒体手段の両面に接触するとともに、設備排気の流れと処理酸化
剤の流れとのバルク混合を防止するセパレータハウジング手段とすることができ
る。例示的な物質移動媒体手段は、酸化剤室７２と排気室７４との間で物質が移
動するように取り付けられた微小な細孔を有するエンタルピー交換障壁７６を含
み、それによって、酸化剤室７２内の処理酸化剤の流れは、交換障壁の入口表面
７８に隣接して通り、排気室７４内の処理排気の流れは、排気表面８０に隣接し
て通り、さらに、構造７０は、酸化剤の流れと排気の流れとのバルク混合を防止
するように、酸化剤の流れと排気の流れとの間の障壁として（図１に概略示され
るように）微小な細孔を有するエンタルピー交換障壁７６を取り付ける。
【００３２】 物質・熱移動装置手段は、微小な細孔を有するエンタルピー交換障壁１０８へ
直接不凍液溶液の一部を供給する移動媒体循環ループ８２などの、微小な細孔を
有するエンタルピー交換障壁７６へ液体移動媒体を供給する液体移動媒体供給手
段を含むこともできる。移動媒体循環ループ８２は、冷媒ポンプからの下流の冷
媒供給ライン４２などにおける熱管理装置とエンタルピー交換障壁７６との間に
取り付けられた液体移動媒体供給ライン８４と、例えば直接不凍液溶液蓄積装置
手段５４における熱管理装置と障壁７６との間に取り付けられた液体移動媒体戻
りライン８６と、液体移動媒体戻りライン８６に沿って取り付けられ、微小な細
孔を有するエンタルピー交換障壁７６を通して直接不凍液溶液の一部を選択的に
循環させる、液体移動制御弁手段８８と、を含むことができる。
【００３３】 直接物質・熱移動装置６４の作動中、処理排気の流れが排気室７４を通って流
れるとき、燃料電池１２からの水蒸気は、微小な細孔を有するエンタルピー交換
障壁７６内の液体移動媒体に吸着されるとともに、液体移動媒体から酸化剤室７
２内の処理酸化剤の流れの中へ脱着され、それによって、処理酸化剤の流れがカ
ソード電極の流れの場２０へ流入する前に、処理酸化剤の流れに熱を付加すると
ともに処理酸化剤の流れを加湿する。直接物質・熱移動装置６４は、例えば１９
９９年１２月２８日に発行されフラー（Ｆｕｌｌｅｒ）らに付与された米国特許
第６，００７，９３１号に開示されているものなどの水が飽和したポリフルオロ
スルホン酸イオノマー膜の液体の水の部分などの代替の移動媒体手段を含むこと
もできる。
【００３４】 濃度制御装置１０は、熱管理装置と連通し、かつ、熱管理装置内の直接不凍液
溶液内へ貯蔵器手段内に貯蔵されている直接不凍液を選択的に供給する、直接不
凍液貯蔵器手段を含むこともできる。直接不凍液貯蔵器手段は、内部に直接不凍
液９２を貯蔵する直接不凍液貯蔵器９０と、例えば蓄積装置５４における熱管理
装置と直接不凍液貯蔵器９０との間に取り付けられた直接不凍液供給ライン９４
と、貯蔵器９０から熱管理装置へ直接不凍液の流れを選択的に導く直接不凍液供
給弁９６と、を含むことができる。貯蔵器から熱管理装置への直接不凍液の流れ
は、図１によって概略示唆されているように重力によるもの、あるいは、直接不
凍液貯蔵器手段が重力を利用するようには配置できなかった場合、その他必要な
流量などの理由がある場合は、ポンプ（図示せず）によるものとすることができ
る。直接不凍液貯蔵器手段が、蓄積装置内に保持できるより多くの直接不凍液を
万々一導く場合、あるいは、蓄積装置が、熱管理装置から蓄積装置供給ライン５
６を通して、より多くの直接不凍液溶液を受け取る場合、蓄積装置は、溢流９８
を伴うことが、指摘される。蓄積装置供給ライン５６は、直接不凍液溶液を、蓄
積装置５４内へ流入させること、蓄積装置５４から流出させること、の両方を行
うように構成されることも、指摘される。
【００３５】 濃度制御装置１０は、燃料電池１２と設備排気排出口６８との間に連通し、か
つ、水回収装置を迂回するように処理排気の一部または全てを選択的に導く、処
理排気バイパスライン手段を含むこともできる。図１に示されるように、処理排
気バイパスライン手段は、設備排気ライン６６と設備排気排出口６８とに取り付
けられた単一の処理排気バイパス１００を備えることができ、それによって、カ
ソード電極の排気の流れとどのようなアノード電極の排気の流れの両方を含む設
備排気ライン６６内の設備排気の流れは、水回収装置を迂回できる。処理排気バ
イパスライン手段は、図２に示されるとともに以下に説明するように、カソード
電極の排気ライン３０およびアノード電極の排気ライン１８または燃焼されたア
ノード電極の排気ライン６７とにそれぞれ取り付けられた個別のカソード電極排
気バイパスラインおよび個別のアノード電極排気バイパスラインを含むこともで
きる。処理排気バイパスライン手段は、設備排気ライン６６と単一の処理排気バ
イパス１００との間に取り付けられる標準三方弁とすることができる単一のバイ
パス制御弁１０２などの、設備排気ライン６６から処理排気バイパスライン１０
０へ設備排気の流れが流れるのを選択的に制御するバイパス制御弁手段を含むこ
ともできる。
【００３６】 燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置１０を使用する場合、制御
器（図示せず）が、直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃度が特定の範囲の外側に
あること、または、水回収速度が特定の最大速度を超えて増加したことを検出す
るときはいつでも、制御器は、処理排気の流れの一部または全てを直接物質・熱
移動装置６４を迂回しそれによって設備排気排出口６８に直接流れるよう導くよ
うに、単一のバイパス制御弁１０２を制御し、それによって、物質・熱移動装置
を通って流れる処理酸化剤の流れに処理排気の流れから流入する水の量が低下し
、従って、設備１０によって回収される水の量が低下する。さらに、制御器は、
熱管理装置内の直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃度を増加させるために、直接
不凍液貯蔵器９０内から熱管理装置内へ付加的な直接不凍液を送るように、直接
不凍液制御弁９６を導くことができる。
【００３７】 制御器手段は、検出されたパラメータに応じて弁を通して流れを制御する、当
業技術内で知られるどのような制御器とすることもできる。例えば、粘度検出器
が、弁の作動を制御するように、当業技術内で知られる電気的、機械的または人
手による手段によってモニタ可能であり、あるいは、付加的にまたは代替として
、水回収速度検出器が、同様に、水管理装置内の直接不凍液溶液内の水の回収速
度、濃度、液体レベルのうち少なくとも１つを検出するように使用可能である。
制御器は、濃度制御装置１０の作動に関わる情報として、周囲空気温度、歴日付
（ｃａｌｅｎｄａｒ ｄａｔｅ）、地理学的位置などの電力設備１０内に含まれ
ないパラメータを統合することもでき、このような制御器の性能は、当業技術に
おいてよく知られている。
【００３８】 燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置１０の代替の実施態様にお
いて、酸化剤入口２４にある酸化剤バイパス弁１０６と酸化剤入口の第１の延長
部２６との間に、酸化剤物質移動装置バイパスライン１０４を、取り付けること
ができ、それによって、制御器は、直接物質・熱移動装置６４を迂回するように
処理酸化剤の流れの一部または全てを導くことができ、従って、電力設備により
回収される水分が低減される。
【００３９】 燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置１０は、還元性流体として
純水素ガスを使用する電力設備において使用するのに適している。そのような設
備においては、実質的に全ての純水素が燃料電池１２によって利用されるであろ
うから、処理排気の流れは、主にカソード電極の排気の流れから成るであろう。
濃度制御装置は、燃料処理構成要素内で炭化水素燃料を改質することにより作成
した水素に富んだ還元性流体、改質油を使用する燃料電池電力設備にも適してい
る。そのような燃料電池では、濃度制御装置１０は、さらに、熱管理装置と連通
しかつ燃焼器１１０と熱交換するボイラー１０８を含む。
【００４０】 図１に示されるように、酸化剤入口２４の第３の延長部１１２が、燃焼器酸化
剤供給弁１１４を通して、燃焼を維持するように燃焼器に酸化剤の流れの一部を
供給する。アノード電極の排気ライン１８も、アノード電極の排気の流れを燃焼
器１１０に供給し、それによって、未使用の水素が、燃焼器内で燃焼され、燃焼
されたアノード電極の排気の流れは、次に、燃焼されたアノード電極の排気ライ
ン６７を通って設備排気ライン６６へ流れる。蓄積装置排出ライン５８は、蓄積
装置排出弁１１６を通して、直接不凍液溶液の一部をボイラー１０８へ選択的に
流し、そこで、燃焼器１１０からの熱によって、溶液は沸騰し、次に、水蒸気と
液体状の直接不凍液溶液は、水蒸気供給ライン１２０を通って気水分離器１１８
へと導かれる。水蒸気排気ライン１２２は、分離された水蒸気を気水分離器１１
８から導き、水蒸気排気弁１２４は、水蒸気排気排出口１２６を通して電力設備
１０から水蒸気を選択的に導き出す。分離された直接不凍液ライン１２８が、例
えば冷媒供給ライン延長部６０において冷媒ループ５２に取り付けられた戻し弁
１３０を通して、気水分離器から熱管理装置へ分離された直接不凍液を戻すよう
に、気水分離器１１８と熱管理装置との間に取り付けられる。
【００４１】 付加的な実施態様において、濃度制御装置１０は、水蒸気排気ライン１２２と
、燃料電池１２に流入する還元性流体および処理酸化剤の流れの反応物の流れと
の間に取り付けられ、かつ、これらの流れを選択的に加湿する、水蒸気注入手段
を含むことができる。水蒸気注入手段は、水蒸気排気ライン１２２から酸化剤入
口２４（または、燃料電池１２に通じるその第１または第２の延長部２６、２８
）または燃料入口ライン１６への単一のラインを含むことができる。図１に示さ
れるように、水蒸気注入手段は、還元性流体注入ライン１３２と、水蒸気排気ラ
イン１２２と燃料入口ライン１６との間に取り付けられ、かつ、水蒸気排気ライ
ン１２２から燃料入口ライン１６内への水蒸気の注入の速度を選択的に制御する
、還元性流体注入制御弁１３４と、酸化剤水蒸気注入ライン１３６と、水蒸気排
気ライン１２２と酸化剤入口ライン２４の第２の延長部２８との間に取り付けら
れ、かつ、燃料電池１２へ流入する酸化剤入口２４内への水蒸気の注入の速度を
制御する、酸化剤注入制御弁１３８と、を含むこともできる。
【００４２】 濃度制御装置１０を使用するとき、水の回収を低減するために、直接物質・熱
回収装置６４を迂回するよう酸化剤の流れの一部または全てを導くように、酸化
剤バイパス弁１０６が、作動される場合、酸化剤の流れは、電解質３２を乾燥で
きるであろうほど低い湿度を有することができる。酸化剤水蒸気注入制御弁１３
８は、酸化剤の流れの中へ水蒸気を注入し、それによって、この流れの湿度を上
昇させるように、制御されるであろう。さらにまたは代替として水回収を低減す
る必要がある場合、蓄積装置排出弁１１６が、蓄積装置排出ライン５８を通して
蓄積装置５４からボイラー１０８へ直接不凍液溶液の一部を送り、それによって
、過剰の水が、沸騰されて水蒸気にされ、水蒸気排気排出口１２６を通って電力
設備から導き出される。気水分離器１１８内に残る直接不凍液は、次に、直接不
凍液貯蔵器９０からの直接不凍液を使用する必要なしに、直接不凍液溶液内の直
接不凍液の濃度を増加させるように、分離された直接不凍液ライン１２８を通っ
て熱管理装置へ戻されることができる。
【００４３】 燃料電池電力設備のための濃度制御装置の第２の実施態様１４０が、図２に概
略示されており、図１に示される上述した構成要素と実質的に同一の多くの構成
要素を含む。図２で実質的に同一の構成要素は、効率のために、図２およびここ
では、図１の同一または類似の構成要素に使用される参照番号にプライムを付け
て示される。例えば、図１において、アノード電極の流れの場は、参照番号１３
によって示されるが、図２において、濃度制御装置１４０の第２の実施態様のア
ノード電極の流れの場は、参照番号１３’によって示される。
【００４４】 燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置の第２の実施態様１４０は
、特に凝縮器水回収装置１４２を有することで、図１の実施態様とは異なる。凝
縮器水回収装置１４２は、設備排気ライン６６’内の処理排気の流れおよび冷却
流体と連通するように取り付けられ、それによって、凝縮器１４２は、凝縮器内
で冷却流体と熱交換するよう流れるように、処理排気の流れを導く。周囲空気ま
たは直接不凍液溶液などの、どのような冷却流体も、処理排気の流れの中の水を
凝縮させるために使用することができる。
【００４５】 代替として、凝縮器冷却流体供給ライン１４４から凝縮器１４２内へ、さらに
、凝縮器１４２から凝縮器冷却流体戻りライン１４６を通って循環するように、
凝縮器冷却流体を導くことができる。凝縮器冷却流体は、凝縮器冷却流体ループ
１４８を通って、循環することもでき、この凝縮器冷却流体ループ１４８は、凝
縮器冷却流体供給ライン１４４と凝縮器冷却流体戻りライン１４６との間に配置
される凝縮器冷却流体ポンプ１５０と、凝縮器冷却流体熱除去ファン１５４を有
する熱交換器などの、供給ライン１４４に取り付けられた熱除去装置１５２と、
供給ライン１４４とバイパスライン１５６との間に取り付けられるとともに熱除
去装置１５２を選択的に迂回するようにバイパスライン１５６内の凝縮器冷却流
体を制御する熱除去バイパス弁１５８と凝縮器冷却流体供給ライン１４４の２つ
の位置に取り付けられた熱除去バイパスライン１５６を有し、熱除去装置を選択
的に迂回する、熱除去バイパス手段と、戻りライン１４６に取り付けられ、凝縮
器１４２を通って凝縮器冷却流体の流れを制御する、凝縮器冷却流体流量制御弁
１６０と、を有する。凝縮器冷却流体ループ１４８内の凝縮器冷却流体は、直接
不凍液溶液からおよび熱管理装置から隔離されている。従って、凝縮器冷却流体
が、アノード電極触媒３４’、カソード電極触媒３６’の少なくとも一方に接触
しかつ活性を低下させる恐れがない。結果として、凝縮器冷却流体ループ１４６
内の凝縮器冷却流体は、従来の不凍液溶液とすることができる。
【００４６】 凝縮器熱除去装置１５２と凝縮器冷却流体流量制御弁１６０は、燃料電池電力
設備１４０内の直接不凍液の濃度を制御するのに使用することもできる。制御器
が、直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃度が特定の最低水準より低下するのを検
出し、または、水回収が最大速度を超えて増加するのを検出すると、熱除去バイ
パス弁１５８は、熱除去バイパスライン１５６を通して熱除去装置１５２を迂回
するように凝縮器冷却流体の一部または全てを導くよう制御されることができ、
あるいは、代替として、熱除去ファン１５４が、減速されることができ、それに
よって、凝縮器冷却流体供給ライン１４４を通って凝縮器１４２に流れる凝縮器
冷却流体の温度が上昇する。この温度の上昇は、次に、凝縮器１４２を通って流
れる処理排気の流れからの水の凝縮および回収の速度を低下させる。代替として
、凝縮器冷却流体流量制御弁１６０は、凝縮器１４２を通る凝縮器冷却流体の流
れをおそくしまたは停止させるように制御することができ、それによって、凝縮
の速度、従って凝縮器１４２による水回収を低下させるように、凝縮器１４２内
の凝縮器冷却流体の温度を上昇させる。
【００４７】 燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置の第２の実施態様１４０は
、濃度制御装置１０のどのような実施態様において使用するのにも適した処理排
気バイパスライン手段の代替の実施態様も示している。図２に示されるように、
処理排気バイパスライン手段は、カソード電極排気バイパス制御弁１６４を含み
、かつ、カソード電極の排気ライン３０’と設備排気排出口６８’との間に取り
付けられた、カソード電極処理排気バイパスライン１６２を含むことができ、カ
ソード電極排気バイパス制御弁１６４は、処理排気の流れとして水回収装置を迂
回しかつ設備排気排出口６８’を通って設備から流出するように、カソード電極
の排気の流れの一部または全ての流れを制御する標準三方弁とすることができ、
水回収装置は、図２の凝縮器１４２または図１の直接物質・熱移動装置６４とす
ることができる。
【００４８】 同様に、処理排気バイパスライン手段は、アノード電極排気バイパス制御弁１
６８を含み、かつ、図２に示されるように燃焼されたアノード電極の排気ライン
６７’と設備排気排出口６８’との間にまたは直接にアノード電極設備排気ライ
ンの間に取り付けられた、アノード電極処理排気バイパスライン１６６を含むこ
ともでき、アノード電極排気バイパス制御弁１６８は、設備排気排出口６８’を
通って設備から流出するよう処理排気の流れとして水回収装置を迂回し、それに
よって、処理排気の流れから凝縮することができる水の量を低減させるように、
燃焼されたアノード電極の排気の流れの一部または全ての流れを制御する標準三
方弁とすることができる。水回収装置による水回収の速度を急速に低下させる必
要があれば、カソード電極の排気の流れとアノード電極の排気の流れの全てすな
わち両方とも、水回収装置６４、１４２を迂回するよう迅速にそらすことができ
る。
【００４９】 図２に示される燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置の第２の実
施態様１４０において、凝縮器により処理排気の流れから凝縮した水１６９は、
さまざまに利用するために、電力設備に戻すことができる。例えば、凝縮器排出
制御弁１７２が取り付けられた凝縮器排出ライン１７０は、凝縮した水を凝縮器
１４２からボイラー１０８’へ、直接に、または、蓄積装置排出ライン５８’と
交差することによって、導くことができ、それによって、水は、上述したように
、沸騰させ、かつ、水蒸気排気弁１２４、排出口１２６を通して設備から排出さ
せることができる。このような方法で、過剰の回収された水を、設備から排出す
ることができると同時に、直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃度を増加させるた
めに、蓄積装置５４’から、従って、熱管理装置から蓄積装置供給ライン５６’
を通して、供給される直接不凍液溶液から気水分離器１１８’内で直接不凍液を
分離することができる。気水分離器内で水蒸気から分離された直接不凍液は、次
に、直接不凍液貯蔵器９０’から直接不凍液を移動する必要なしに、熱管理装置
内の直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃度を増加させるように、分離された直接
不凍液ライン１２８’を通して熱管理装置の冷媒ループ５２’に送られることが
できる。凝縮器供給制御弁１７６を含む凝縮器供給ライン１７４は、水１６９が
凝固するのを防止するために、凝縮器内のどのような凝縮器水１６９にも直接不
凍液または標準不凍液溶液を選択的に供給するように、図２に示されるように冷
媒供給ライン４２’と凝縮器１４２との間などの熱管理装置の間に取り付けられ
ることもできる。
【００５０】 直接不凍液濃度制御装置の第２の実施態様１４０は、多孔質でない水移動プレ
ート４０’を備えるとともに、シールされた冷媒プレートなどを通して燃料電池
手段１２’と熱交換するように標準不凍液溶液または直接不凍液溶液を単に導き
、燃料電池手段１２’内の温度を制御する、密閉熱管理装置手段への制御装置の
適用にも備える。便宜上、直接不凍液濃度制御装置の第２の実施態様１４０の標
準不凍液溶液または直接不凍液溶液への適用に言及する場合、以下、「不凍液溶
液」という句に「標準」という語または「直接」という語が先行しないときは、
標準および直接不凍液溶液の両方が、この「不凍液溶液」という句に含まれると
意図されている。そのような適用において、凝縮器１４２内の水１６９は、熱管
理装置から凝縮器供給ライン１７４を通って導かれる一定の割合の不凍液を含み
、従って、凝縮した水は、不凍液溶液である。不凍液溶液は、次に、凝縮器１４
２から凝縮器排出ライン１７０を通って流され、さらに、冷媒入口ライン１４２
’に戻され、あるいは、ボイラー１０８’および気水分離器１１８’へ導かれる
。気水分離器から、水蒸気排気排出口１２６’を通して設備から、大部分の水が
排出されると同時に、一部の水および不凍液は、分離された不凍液ライン１２８
’を通って密閉熱管理装置に戻る。凝縮器１４２による水回収の速度が増加する
と、熱管理装置内の不凍液溶液を希釈するように、分離された不凍液ライン１２
８’を通って戻される水の量が増えることになるであろう。凝縮器１４２を迂回
するよう処理排気の流れの一部を導くようにカソード電極排気バイパス制御弁１
６４とアノード電極排気バイパス制御弁１６８の少なくとも一方を制御すること
によって、分離された不凍液ライン１２８’内の水の量が減少し、それによって
、密閉熱管理装置内の不凍液溶液内の不凍液の濃度を制御する。
【００５１】 本発明の燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置１０のいくつかの
実施態様においては、溶液内の直接不凍液の濃度が、最低水準より低下するとき
はいつでも、燃料電池電力設備内の直接不凍液溶液内へ直接不凍液を供給するよ
うに、直接不凍液貯蔵器９０、９０’を使用できることが指摘される。しかしな
がら、いくつかの実施態様では、濃度制御装置１０は、非常に速く水回収の増加
を検出しかつ修正することができることになるので、溶液内の直接不凍液の実質
的な希釈は生じないであろう。設備排気排出口６８、６８’と水蒸気排気排出口
１２６、１２６’の少なくとも一方を通した直接不凍液溶液の少量の損失は避け
られない。しかしながら、直接不凍液溶液、特別な直接不凍液溶液、アルカント
リオール直接不凍液溶液の好ましい特性によって、そのような損失は、最小限に
抑えられる。従って、一年のうち限定された期間、氷点下の温度に曝される輸送
装置などにおける、燃料電池電力設備のための直接不凍液濃度制御装置１０の特
定の適用においては、直接不凍液濃度は、毎年いくらかの直接不凍液を追加する
だけの人手による制御器によって、増加させることができる。従って、濃度制御
装置１０のそのような実施態様では、個別の直接不凍液貯蔵器９０、９０’は必
要でない。ボイラー１０８、気水分離器１１８、水蒸気排気排出口１２６’を備
えていないもの、備えている水回収を低減させる構成要素がより少ないもの、あ
るいは、長期間氷点下の条件で作動するものなどの、代替の実施態様においては
、個別の直接不凍液貯蔵器９０、９０’は必要になるであろう。燃料電池電力設
備のための濃度制御装置の直接不凍液貯蔵器９０、９０’、他の構成要素は、燃
料電池技術および熱交換技術においてよく知られる材料から構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従って構成され、水回収装置が物質・熱移動水回収装置である、燃料
電池電力設備のための直接不凍液溶液濃度制御装置の第１の実施態様の概略図。
【図２】 本発明に従って構成され、水回収装置が凝縮器水回収装置である、燃料電池電
力設備のための直接不凍液溶液濃度制御装置の第２の実施態様の概略図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月２３日（２００２．４．２３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｃ 8/06 8/06 Ｗ // Ｈ０１Ｍ 8/10 8/10 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 設備内の直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃度を制御する、燃
    料電池電力設備用の直接不凍液溶液濃度制御装置であって、 ａ． アノード電極触媒とカソード電極触媒との間に取り付けられた電解質
    を有するとともに還元性流体と処理酸化剤反応物の流れからの還元性電気から電
    気を生成する少なくとも１つの燃料電池手段と、 ｂ． カソード電極触媒と直接連通するように取り付けられるとともに直接
    不凍液溶液が内部を通って流れる多孔質の水移動プレートを含み、燃料電池手段
    内の温度を制御する、熱管理装置と、 ｃ． 燃料電池手段から設備排気ライン内へ排出される処理排気の流れと連
    通するように取り付けられ、処理排気の流れから水を回収する、水回収装置手段
    と、 ｄ． 設備排気ラインと設備排気排出口との間に連通するように取り付けら
    れ、処理排気バイパスライン手段を通って水回収装置を迂回しかつ設備排気排出
    口を通って設備から排出されるように処理排気の流れの一部または全てを選択的
    に導く処理排気バイパス制御弁を含む、処理排気バイパスライン手段と、 を含み、直接不凍液溶液は、燃料電池作動温度において不揮発性である有機不
    凍液溶液である、ことを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】 前記水回収装置手段は、燃料電池手段内へ処理酸化剤の流れを
    導く酸化剤入口と設備排気ラインの両方と連通するように取り付けられた直接物
    質・熱移動装置を含み、それによって、処理酸化剤の流れは、物質移動媒体手段
    の入口表面に隣接する装置の酸化剤室を通って流れ、かつ、処理排気の流れは、
    装置の出口表面に隣接する装置の排気室を通って流れ、物質移動媒体手段は、処
    理排気の流れの中の極性分子からなる流体物質を吸着するとともに処理酸化剤の
    流れの中へ極性分子からなる流体物質を脱着する、ことを特徴とする請求項１記
    載の制御装置。
  3. 【請求項３】 直接物質・熱移動装置の上流にある酸化剤入口と直接物質・熱
    移動装置の下流にある酸化剤入口延長部との間に取り付けられ、かつ、装置を迂
    回するように処理酸化剤の流れの一部または全てを選択的に導く酸化剤バイパス
    弁を備える、酸化剤物質移動装置バイパスラインを、さらに含むことを特徴とす
    る請求項２記載の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記水回収装置手段は、燃料電池から処理排気の流れを導き出
    す設備排気ラインおよび冷却流体と連通するように取り付けられた凝縮器を含み
    、それによって、凝縮器は、設備排気の流れから水を凝縮させるために、冷却流
    体と熱交換するよう流れるように、処理排気の流れを導くことを特徴とする請求
    項１記載の制御装置。
  5. 【請求項５】 凝縮器と連通し、かつ、凝縮器を通して凝縮器冷却流体を循環
    させる、凝縮器冷却流体ループを、さらに含み、この凝縮器冷却流体ループは、
    このループの供給ラインに取り付けられ、かつ、熱除去装置を通って流れる凝縮
    器冷却流体を冷却する、熱除去装置と、供給ラインの熱除去装置の上流と下流の
    ２つの位置に取り付けられたバイパスラインと熱除去バイパスライン内で熱除去
    装置を選択的に迂回するように凝縮器冷却流体を制御する熱除去バイパス制御弁
    とを有し、熱除去装置を選択的に迂回する、熱除去バイパス手段と、供給ライン
    と連通するように取り付けられ、凝縮器冷媒ループを通して凝縮器冷却流体を供
    給する、凝縮器冷却流体ポンプと、凝縮器冷媒ループに取り付けられ、凝縮器を
    通る凝縮器冷媒流体の流れを選択的に制御する、凝縮器冷却流体流量制御弁と、
    を含むことを特徴とする請求項４記載の制御装置。
  6. 【請求項６】 燃料電池からアノード電極排気通路内へ排出されるアノード電
    極排気の流れと連通する燃焼器と、燃焼器と熱交換し、ボイラーと熱管理装置と
    の間に連通する排出ラインから直接不凍液溶液を受け取る、ボイラーと、ボイラ
    ーと連通し、ボイラーからの水蒸気と液体状の直接不凍液とを受け取りかつ分離
    する、気水分離器と、気水分離器と連通し、水蒸気排気排出口を通して電力設備
    から水蒸気を選択的に導く、水蒸気排気弁および水蒸気排気排出口と、をさらに
    含むことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  7. 【請求項７】 気水分離器から反応物の流れの中への水蒸気の注入を選択的に
    制御する注入制御弁を備え、かつ、気水分離器と燃料電池へ流入する反応物の流
    れとの間に水蒸気注入ラインを通って連通するように取り付けられた、水蒸気注
    入手段を、さらに含むことを特徴とする請求項６記載の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記装置は、気水分離器から熱管理装置へ直接不凍液の流れを
    選択的に制御する分離された直接不凍液戻し弁を備え、かつ、気水分離器と熱管
    理装置との間に取り付けられた、分離された直接不凍液ラインを、さらに含むこ
    とを特徴とする請求項７記載の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記直接不凍液溶液は、 ａ． 少なくとも−２０°Ｆ（−２９℃）の凝固点と、 ｂ． 燃料電池の作動温度において、６０ｄｙｎｅ／ｃｍを超える表面張力
    と、 ｃ． 電池作動温度において、０．００５ｍｍＨｇ未満である、溶液上の不
    凍液の分圧と、 ｄ． 燃料電池電圧においてアノード電極触媒およびカソード電極触媒によ
    って酸化される能力と、 を有する特別な直接不凍液溶液であることを特徴とする請求項１記載の制御装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記不凍液溶液は、グリセロール、ブタントリオール、ペン
    タントリオールからなる群より選択されるアルカントリオール直接不凍液溶液で
    あることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  11. 【請求項１１】 設備内の直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃度を制御する、
    燃料電池電力設備用の直接不凍液溶液濃度制御装置であって、 ａ． アノード電極触媒とカソード電極触媒との間に取り付けられた電解質
    を有するとともに還元性流体と処理酸化剤反応物の流れから電気を生成する少な
    くとも１つの燃料電池手段と、 ｂ． カソード電極触媒と直接連通するように取り付けられるとともに直接
    不凍液溶液が内部を通って流れる多孔質の水移動プレートを含み、燃料電池手段
    内の温度を制御する、熱管理装置と、 ｃ． 多孔質の水移動プレートと連通するとともに、燃料電池内の処理酸化
    剤の流れが、移動プレート内の直接不凍液溶液より高い圧力となるように、カソ
    ード電極触媒に隣接して燃料電池を通って流れる処理酸化剤の流れと水移動プレ
    ートを通って流れる直接不凍液溶液との間に正の圧力差を維持する、圧力制御手
    段と、 ｄ． 燃料電池手段から設備排気ライン内へ排出される処理排気の流れと連
    通するように取り付けられ、処理排気の流れから水を回収する、水回収装置手段
    と、 ｅ． 熱管理装置と連通し、熱管理装置内の直接不凍液溶液内へ貯蔵器手段
    内に貯蔵される直接不凍液を選択的に供給する、直接不凍液貯蔵器手段と、 ｆ． 設備排気ラインと設備排気排出口との間に連通するように取り付けら
    れ、処理排気バイパスライン手段を通って水回収装置を迂回しかつ設備排気排出
    口を通って設備から流出するように処理排気の流れの一部または全てを選択的に
    導く処理排気バイパス制御弁を含む、処理排気バイパスライン手段と、 を含み、直接不凍液溶液は、燃料電池作動温度において不揮発性である有機不
    凍液溶液である、ことを特徴とする制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記水回収装置手段は、燃料電池手段内へ処理酸化剤の流れ
    を導く酸化剤入口と設備排気ラインの両方と連通するように取り付けられた直接
    物質・熱移動装置を含み、それによって、処理酸化剤の流れは、エンタルピー交
    換障壁物質移動媒体の入口表面に隣接する装置の酸化剤室を通って流れ、かつ、
    処理排気の流れは、装置の出口表面に隣接する装置の排気室を通って流れる、こ
    とを特徴とする請求項１１記載の制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記直接物質・熱移動装置は、エンタルピー交換障壁物質移
    動媒体に直接不凍液溶液の一部を供給する液体移動媒体供給手段を含むことを特
    徴とする請求項１２記載の制御装置。
  14. 【請求項１４】 前記水回収装置手段は、燃料電池から処理排気の流れを導き
    出す設備排気ラインおよび冷却流体と連通するように取り付けられた凝縮器を含
    み、それによって、凝縮器は、設備排気の流れから水を凝縮させるために、冷却
    流体と熱交換するよう流れるように、処理排気の流れを導くことを特徴とする請
    求項１１記載の制御装置。
  15. 【請求項１５】 燃料電池からアノード電極排気通路内へ排出されるアノード
    電極排気の流れと連通する燃焼器と、燃焼器と熱交換し、ボイラーと熱管理装置
    との間に連通する排出ラインから直接不凍液溶液を受け取る、ボイラーと、ボイ
    ラーと連通し、ボイラーからの水蒸気と液体状の直接不凍液とを受け取りかつ分
    離する、気水分離器と、気水分離器と連通し、水蒸気排気排出口を通して電力設
    備から水蒸気を選択的に導く、水蒸気排気弁および水蒸気排気排出口と、気水分
    離器から反応物の流れの中への水蒸気の注入を選択的に制御する注入制御弁を備
    え、かつ、気水分離器と燃料電池へ流入する反応物の流れとの間に水蒸気注入ラ
    インを通って連通するように取り付けられた、水蒸気注入手段と、気水分離器か
    ら熱管理装置へ直接不凍液の流れを選択的に制御する分離された直接不凍液戻し
    弁を備え、かつ、気水分離器と熱管理装置との間に取り付けられた、分離された
    直接不凍液ラインと、をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の制御装置
    。
  16. 【請求項１６】 前記直接不凍液溶液は、 ａ． 少なくとも−２０°Ｆ（−２９℃）の凝固点と、 ｂ． 燃料電池の作動温度において、６０ｄｙｎｅ／ｃｍを超える表面張力
    と、 ｃ． 電池作動温度において、０．００５ｍｍＨｇ未満である、溶液上の不
    凍液の分圧と、 ｄ． 燃料電池電圧においてアノード電極触媒およびカソード電極触媒によ
    って酸化される能力と、 を有する特別な直接不凍液溶液であることを特徴とする請求項１５記載の制御
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記不凍液溶液は、グリセロール、ブタントリオール、ペン
    タントリオールからなる群より選択されるアルカントリオール直接不凍液溶液で
    あることを特徴とする請求項１５記載の制御装置。
  18. 【請求項１８】 設備内の直接不凍液溶液内の直接不凍液の濃度を制御する、
    燃料電池電力設備用の直接不凍液溶液濃度制御装置であって、 ａ． アノード電極触媒とカソード電極触媒との間に取り付けられた電解質
    を有するとともに還元性流体と処理酸化剤反応物の流れから電気を生成する少な
    くとも１つの燃料電池手段と、 ｂ． カソード電極触媒と直接連通するように取り付けられるとともに直接
    不凍液溶液が内部を通って流れる多孔質の水移動プレートを含み、燃料電池手段
    内の温度を制御する、熱管理装置と、 ｃ． 燃料電池手段から設備排気ライン内へ排出される処理排気の流れと連
    通するように取り付けられ、処理排気の流れから水を回収する、水回収装置手段
    と、 ｄ． 燃料電池からアノード電極排気通路内へ排出されるアノード電極排気
    の流れと連通する燃焼器と、燃焼器と熱交換し、ボイラーと熱管理装置との間に
    連通する排出ラインから直接不凍液溶液を受け取る、ボイラーと、ボイラーと連
    通し、ボイラーからの水蒸気と液体状の直接不凍液とを受け取りかつ分離する、
    気水分離器と、気水分離器と連通し、水蒸気排気排出口を通して電力設備から水
    蒸気を選択的に導く、水蒸気排気弁および水蒸気排気排出口と、 を含み、直接不凍液溶液は、燃料電池作動温度において不揮発性である有機不
    凍液溶液である、ことを特徴とする制御装置。
  19. 【請求項１９】 気水分離器から反応物の流れの中への水蒸気の注入を選択的
    に制御する注入制御弁を備え、かつ、気水分離器と燃料電池へ流入する反応物の
    流れとの間に水蒸気注入ラインを通って連通するように取り付けられた、水蒸気
    注入手段と、気水分離器から熱管理装置へ直接不凍液の流れを選択的に制御する
    分離された直接不凍液戻し弁を備え、かつ、気水分離器と熱管理装置との間に取
    り付けられた、分離された直接不凍液ラインと、をさらに含むことを特徴とする
    請求項１８記載の制御装置。
  20. 【請求項２０】 多孔質の水移動プレートと連通するとともに、燃料電池内の
    処理酸化剤の流れが、水移動プレート内の直接不凍液溶液より高い圧力となるよ
    うに、カソード電極触媒に隣接して燃料電池を通って流れる処理酸化剤の流れと
    水移動プレートを通って流れる直接不凍液溶液との間に正の圧力差を維持する、
    圧力制御手段を、さらに含むことを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
  21. 【請求項２１】 前記直接不凍液溶液は、 ａ． 少なくとも−２０°Ｆ（−２９℃）の凝固点と、 ｂ． 燃料電池の作動温度において、６０ｄｙｎｅ／ｃｍを超える表面張力
    と、 ｃ． 電池作動温度において、０．００５ｍｍＨｇ未満である、溶液上の不
    凍液の分圧と、 ｄ． 燃料電池電圧においてアノード電極触媒およびカソード電極触媒によ
    って酸化される能力と、 を有する特別な直接不凍液溶液であることを特徴とする請求項１８記載の制御
    装置。
  22. 【請求項２２】 前記不凍液溶液は、グリセロール、ブタントリオール、ペン
    タントリオールからなる群より選択されるアルカントリオール直接不凍液溶液で
    あることを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
  23. 【請求項２３】 設備内の不凍液溶液内の不凍液の濃度を制御する、燃料電池
    電力設備用の直接不凍液溶液濃度制御装置であって、 ａ． アノード電極触媒とカソード電極触媒との間に取り付けられた電解質
    を有するとともに還元性流体と処理酸化剤反応物の流れから電気を生成する少な
    くとも１つの燃料電池手段と、 ｂ． 燃料電池手段と熱交換するよう流れるように不凍液溶液を導き、燃料
    電池手段内の温度を制御する、密閉熱管理装置手段と、 ｃ． 凝縮器内の水に不凍液溶液を供給するように、凝縮器と密閉熱管理装
    置との間に連通するように取り付けられた凝縮器供給ラインを備えるとともに、
    凝縮器から密閉熱管理装置へ不凍液溶液を選択的に導くように、凝縮器と密閉熱
    管理装置との間に連通するように取り付けられた凝縮器排出ラインを備え、かつ
    、処理排気の流れから水を凝縮させるように、燃料電池手段から処理排気の流れ
    を導き出す設備排気ラインと連通するように取り付けられた、凝縮器と、 ｄ． 設備排気ラインと設備排気排出口との間に連通するように取り付けら
    れ、処理排気バイパスライン手段を通って凝縮器を迂回しかつ設備排気排出口を
    通って設備から排出されるように処理排気の流れの一部または全てを選択的に導
    く処理排気バイパス制御弁を含む、処理排気バイパスライン手段と、 を含み、直接不凍液溶液は、燃料電池作動温度において不揮発性である有機不
    凍液溶液である、ことを特徴とする制御装置。
  24. 【請求項２４】 凝縮器と連通し、凝縮器とボイラーとの間に取り付けられた
    凝縮器排出ラインを通して凝縮した水と不凍液溶液を受け取る、ボイラーと、ボ
    イラーと連通し、ボイラーからの水蒸気、液体状の水、不凍液溶液を受け取りか
    つ分離する、気水分離器と、分離器と連通し、水蒸気排気排出口を通して電力設
    備から水蒸気を選択的に排出する、水蒸気排気弁および水蒸気排気排出口と、分
    離された液体状の水および不凍液溶液の流れを気水分離器から密閉熱管理装置へ
    と選択的に制御する分離された直接不凍液戻し弁を備え、かつ、気水分離器と密
    閉熱管理装置との間に取り付けられた、分離された不凍液ラインと、をさらに含
    むことを特徴とする請求項２３記載の制御装置。
  25. 【請求項２５】 前記処理排気バイパスライン手段は、燃料電池手段のカソー
    ド電極触媒と設備排気排出口との間に連通するように取り付けられたカソード電
    極排気バイパス制御弁とカソード電極処理排気バイパスラインとを含むことを特
    徴とする請求項２３記載の制御装置。
  26. 【請求項２６】 前記処理排気バイパスライン手段は、燃料電池手段のアノー
    ド電極触媒と設備排気弁との間に連通するように取り付けられたアノード電極排
    気バイパス制御弁とアノード電極処理排気バイパスラインとを含むことを特徴と
    する請求項２５記載の制御装置。
  27. 【請求項２７】 凝縮器と連通し、かつ、凝縮器を通して凝縮器冷却流体を循
    環させる、凝縮器冷却流体ループを、さらに含み、この凝縮器冷却流体ループは
    、このループの供給ラインに取り付けられ、かつ、熱除去装置を通って流れる凝
    縮器冷却流体を冷却する、熱除去装置と、供給ラインの熱除去装置の上流と下流
    の２つの位置に取り付けられたバイパスラインと熱除去バイパスライン内で熱除
    去装置を選択的に迂回するように凝縮器冷却流体を制御する熱除去バイパス制御
    弁とを有し、熱除去装置を選択的に迂回する、熱除去バイパス手段と、供給ライ
    ンと連通するように取り付けられ、凝縮器冷媒ループを通して凝縮器冷却流体を
    供給する、凝縮器冷却流体ポンプと、凝縮器冷媒ループに取り付けられ、凝縮器
    を通る凝縮器冷媒流体の流れを選択的に制御する、凝縮器冷却流体流量制御弁と
    、を含むことを特徴とする請求項２３記載の制御装置。
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