CN1921200A - 燃料电池系统、燃料电池发电装置及其运转方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以将燃料电池发电装置内的燃料量调整为规定的范围的燃料电池系统。本发明的燃料电池系统(100)的特征是，具备燃料电池发电装置(10)、使燃料电池发电装置(10)输出预先设定的电力值的控制机构(50)、可以进行充电和向外部的电力供给的电源装置(60)，控制机构(50)基于由燃料状态检测机构(12)检测的液体燃料的状态，改变由燃料电池发电装置(10)输出的电力值。

Description

燃料电池系统、燃料电池发电装置及其运转方法

技术领域

本发明涉及燃料电池系统、燃料电池发电装置及其运转方法，具体来说，涉及可以通过控制燃料电池的动作点而将燃料电池发电装置内的燃料量调整为规定的范围的燃料电池发电装置及其运转方法以及包括燃料电池发电装置的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是从氢和氧中产生电能的装置，可以得到高发电效率。作为燃料电池的主要的特征，可以举出如下的方面，即，由于不是像以往的发电方式那样经过热能或动能的过程的直接发电，因此即使是小规模，也可以期待高发电效率，由于氮化合物等的排出少，噪音或振动也小，因此环境性优良。像这样，由于燃料电池可以有效地利用燃料所具有的化学能，具有对环境友好的特性，因此被期待作为用于21世纪的能量供给系统，从宇宙应用到汽车应用以至携带机器应用，从大规模发电直至小规模发电，被作为可以用于各种用途的将来很有希望的新的发电系统而受到关注，面向实用化的技术开发正在实施之中。

其中，固体高分子型燃料电池与其他种类的燃料电池相比，具备动作温度低、具有高输出密度的特征，特别是近年来，作为固体高分子型燃料电池的一个方式，直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell：DMFC)备受关注。DMFC将作为燃料的甲醇水溶液不改性地直接向阳极供给，利用甲醇水溶液与氧的电化学反应得到电力，利用该电化学反应，作为反应生成物，从阳极中排出二氧化碳，从阴极中排出生成水。甲醇水溶液与氢相比，由于每单位体积的能量更高，另外更适于贮存，爆炸等危险性也更低，因此被期待用于汽车或携带机器(携带电话、笔记本型个人计算机、PDA、MP3播放器、数字照相机或电子辞典(书))等的电源中。

当该DMFC发电时，由于燃料被消耗，因此通常来说，使用DMFC的DMFC系统从被可以拆装地设于DMFC系统上并填充了纯甲醇或高浓度的甲醇水溶液的燃料罐中接受燃料的供给。此外，还采用了当燃料罐内的燃料没有时就将该燃料罐更换的构成。

[专利文献1]特开2005-108811号公报

以往的燃料电池系统中，由于将从阳极排出的二氧化碳与从阳极一并排出的燃料分离而向体系外排气，因此采用了将燃料的流通路径的一部分，特别是将燃料贮藏部向外部开放的构成。但是，从该开放部中，燃料中的水分或甲醇被与二氧化碳一起放出，其放出量(蒸发量)也随温度或湿度等外部环境而变动。由此，就有很难将燃料电池系统内的燃料量调整为一定值的情况。

发明内容

本发明是鉴于所述的问题而完成的，其目的在于，提供可以将燃料电池发电装置内的燃料量调整为规定的范围的燃料电池发电装置及其运转方法以及包括该燃料电池发电装置的燃料电池系统。

为了达成所述目的，本发明的燃料电池发电装置的特征是，具备被供给液体燃料而发电的燃料电池、向所述燃料电池供给所述液体燃料并且从所述燃料电池中将排出物质回收的燃料循环机构、设于所述燃料循环机构中的检测所述液体燃料的状态的燃料状态检测机构。这样，就可以将燃料电池发电装置内的燃料量调整为规定的范围。

这里，液体燃料并不限于如上所述的甲醇(水溶液)，也可以是乙醇、异丙醇、乙二醇、二甲醚等。从此种直接供给液体燃料的类型的燃料电池中，作为生成物排出二氧化碳或水，其中，水经常是被回收而与液体燃料混合。作为水被回收而再利用的燃料电池，虽然一般为利用泵等辅机类的所谓有源型DMFC，然而即使不包括泵等积极地回收水的机构，只要燃料循环机构可以利用自然对流或毛细管现象(所谓无源型)而实现液体燃料的供给和排出物的回收即可。另外，所谓液体燃料的状态只要可以推定燃料电池发电装置内的燃料量(体积)即可，如果液体燃料所流通的空间的总体积已知，则既可以根据压力、温度等推定，也可以根据水位等推定。

技术方案2所述的发明是在技术方案1所述的燃料电池发电装置中具有如下特征，即，所述燃料状态检测机构是检测在所述燃料循环机构中循环的所述液体燃料的体积的体积检测机构。另外，技术方案3所述的发明是在技术方案1或2所述的燃料电池发电装置中具有如下特征，即，所述燃料循环机构包括贮留所循环的所述液体燃料的燃料贮留机构，技术方案4所述的发明是在技术方案3所述的燃料电池发电装置中具有如下特征，即，所述燃料状态检测机构被设于所述燃料贮留机构中，是检测所述液体燃料的水位的水位检测机构。这里，所谓水位检测机构虽然也可以是像浮子那样能够实时地检测液体燃料的状态的机构，然而也可以使用限幅器(limiter)那样的机构。

技术方案5所述的燃料电池系统的特征是，具备技术方案1至4中任意一项所述的燃料电池发电装置、使所述燃料电池发电装置输出预先设定的电力值的控制机构。另外，技术方案6所述的发明是在技术方案5所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，所述控制机构基于由所述燃料状态检测机构检测的所述液体燃料的状态，改变由所述燃料电池发电装置输出的所述电力值。这样，就可以将燃料电池发电装置内的燃料量调整为规定的范围。另外，燃料电池有时难以响应以秒单位以下变动的负载变动，通过使之以被预先设定了的规定的电力值稳定地运转，还可以实现燃料电池发电装置及燃料电池系统的长寿命化。

技术方案7所述的发明是在技术方案5或6所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，具备可以实现充电和向外部的电力供给的电源装置。这样，即使如上所述，燃料电池单独难以响应以秒单位以下变动的负载变动，也可以从燃料电池发电装置中输出规定的电力，在所要求的电力低于从燃料电池发电装置中输出的电力的情况下，进行电源装置的充电，在所要求的电力高于从燃料电池发电装置中输出的电力的情况下，通过还从电源装置供给电力，就可以追随负载变动。另外，燃料电池系统的起动停止也可以快速地进行，可以在取得燃料电池发电装置与电源装置的平衡的同时，作为燃料电池系统没有浪费地向负载供给电力。

技术方案8所述的发明是在技术方案7所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，在起动所述燃料电池发电装置时，利用向所述电源装置充入的电力，技术方案9所述的发明是在技术方案7所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，当电力需求高于所述电力值时，利用向所述电源装置充入的电力，技术方案10所述的发明是在技术方案7所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，当电力需求低于所述电力值时，将来自所述燃料电池发电装置的电力用于所述电源装置的充电，技术方案11所述的发明是在技术方案7所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，在停止所述燃料电池发电装置时，将来自所述燃料电池发电装置的电力用于所述电源装置的充电。这样，燃料电池系统的起动停止也可以快速地进行，可以在取得燃料电池发电装置与电源装置的平衡的同时，作为燃料电池系统没有浪费地向负载供给电力。

技术方案12所述的发明是在技术方案7至11中任意一项所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，所述电力值被设定为，在所述燃料电池系统从起动后到停止期间，与所述电力装置向外部供给电力的放电量相比，向所述电力装置供给电力的充电量更大。这样，就可以不使向电力装置充入的电力量变为0，以至燃料电池系统无法起动。

技术方案13所述的发明是在技术方案7至12中任意一项所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，所述电力装置的容量为，在所述燃料电池系统从起动后到停止期间，所述电力装置向外部供给电力的放电量的1倍至2.5倍。技术方案14所述的发明是在技术方案13所述的燃料电池系统中具有如下的特征，即，所述电力装置的容量为，在所述燃料电池系统从起动后到停止期间，所述电力装置向外部供给电力的放电量的1.3倍至2倍。这样，就可以与负载变动对应，另外，即使从燃料电池发电装置中输出的电力值变动，也可以与之对应。另外，通过设定为恰当的范围，就可以使燃料电池系统紧凑化。

技术方案15的发明是具备可以进行向外部的电力供给的第一电源装置、可以进行向外部的电力的供给和充电的第二电源装置的复合(hybrid)电源系统，其特征是，所述第一电源输出被预先设定了的电力值，所述第二电源装置根据电力需求进行电力供给和充电。这样，就从第一电源装置中输出规定的电力，在所要求的电力低于从第一电源装置中输出的电力的情况下，进行第二电源装置的充电，在所要求的电力高于从第一电源装置中输出的电力的情况下，通过还从第二电源装置供给电力，就可以追随负载变动。另外，可以在取得第一电源装置和第二电源装置的平衡的同时，作为复合电源系统没有浪费地向负载供给电力。

技术方案16所述的发明的特征是，燃料电池发电装置的运转方法，该燃料电池发电装置包括：被供给液体燃料而发电的燃料电池；向所述燃料电池供给所述液体燃料并且从所述燃料电池中回收排出物质的燃料循环机构；设于所述燃料循环机构上的、检测所述液体燃料的状态的燃料状态检测机构；控制所述燃料电池、所述燃料循环机构和所述燃料状态检测机构的控制机构，其中所述控制机构在所述液体燃料的体积减少时，按照使所述燃料电池变为高电流运转的方式来控制。

直接供给液体燃料的类型的燃料电池由于液体燃料担负作为燃料电池的热介质的作用，特别是在稳定运转时担负作为冷却介质的作用，因此当液体燃料的体积减少时，则会有液体燃料对燃料电池的冷却效果降低的问题。另外，当液体燃料的体积减少，气体混入通向燃料电池的液体燃料供给流路(燃料循环机构的去路部)时，则阳极侧就变为燃料欠缺状态，当要在该状态下从燃料电池中获得输出时，则会有在阳极周边所用的碳构件(隔膜、扩散层、催化剂层)的碳成分分解掉的问题。所以，利用技术方案16的构成，可以将燃料电池发电装置内的液体燃料确保为不产生所述的问题的必需量。

技术方案17所述的发明的特征是，燃料电池发电装置的运转方法，该燃料电池发电装置包括：被供给液体燃料而发电的燃料电池；向所述燃料电池供给所述液体燃料并且从所述燃料电池中回收排出物质的燃料循环机构；设于所述燃料循环机构上的、检测所述液体燃料的燃料状态检测机构；控制所述燃料电池、所述燃料循环机构和所述燃料状态检测机构的控制机构，其中所述控制机构在所述液体燃料的体积增加时，按照使所述燃料电池变为低电流运转的方式来控制。

从直接供给液体燃料的类型的燃料电池中，二氧化碳或水被作为生成物排出，其中由于水多被回收而与液体燃料混合，因此当所生成的水的量较多时，则会有从燃料循环机构中溢流的问题。所以，利用技术方案17的构成，可以将燃料电池发电装置内的液体燃料调整为不会从燃料循环机构中溢流的范围。

根据本发明，可以将燃料电池发电装置内的燃料量调整为规定的范围。

附图说明

图1是示意性地表示了本发明的本燃料电池系统的构成的构成图。

图2是示意性地表示了本发明的燃料电池系统的第一电源和第二电源的向负载的送电量的关系的图。

图3是详细地表示了图1的燃料电池发电装置部分的构成图。

图4是表示本发明的燃料电池系统的(a)环境1中的燃料罐内的甲醇水溶液量的图、(b)燃料电池发电装置所产生的电流与电力的关系的图。

图5是表示本发明的燃料电池系统的(a)环境2中的燃料罐内的甲醇水溶液量的图、(b)燃料电池发电装置所产生的电流与电力的关系的图。

图6是表示本发明的燃料电池系统的(a)环境3中的燃料罐内的甲醇水溶液量的图、(b)燃料电池发电装置所产生的电流与电力的关系的图。

其中，10    燃料电池发电装置，12    水位传感器，20    燃料电池主体，22    固体电解质膜，24    阴极，26    阳极，28    膜-电极接合体(MEA)，30    燃料罐，32    高浓度燃料罐，34    甲醇水溶液循环流路(34a…去路部，34b…回路部)，40    内部负载，42    气泵，44    液体泵(第一液体泵)，46    液体泵(第二液体泵)，50    控制装置，60    二次电池，70    电力控制装置，72    DC/DC转换器，100    燃料电池系统，200    负载

具体实施方式

下面将使用附图对本发明的燃料电池系统100的构成进行详细说明。

图1是示意性地表示了本燃料电池系统100的构成的构成图。燃料电池系统100包括：作为第一电源的燃料电池发电装置10；在燃料电池系统100的起动时向燃料电池发电装置10的辅机类等内部负载40供给电力，或在负载200要求的电力变高时向负载200供给电力的作为第二电源的二次电池60；控制燃料电池发电装置10和二次电池60的电力供给的平衡的电力控制装置70。另外，在燃料电池系统100的内部，设有控制装置50，其与电力控制装置70连接，进行包括负载200要求的电力量、可以由燃料电池发电装置10供给的电力量或燃料电池发电装置10的运转状态等的信息的授受，并且进行燃料电池发电装置10的各种控制。

如图2所示，燃料电池发电装置10在进行除去燃料电池系统的起动时或停止时以外的稳定运转时，最好尽可能输出一定的电力P_fcc地运转。在本燃料电池系统100的起动时，当控制装置50从负载200收到要求电力的信号(负载200起动的信号)时，则控制装置50即起动燃料电池发电装置10，然而在收到指令后的规定的时间(本燃料电池系统100中为30秒)，由于要进行预热运转，因此不会从燃料电池发电装置10中输出电力。其间，从二次电池60向负载200及内部负载40供给电力，在经过了规定的时间后，使来自燃料电池发电装置10的输出慢慢地增加。另一方面，在停止时，当控制装置50从负载200收到停止电力要求的信号(对于负载200为个人计算机等情况，是进行关机的信号)时，则控制装置50停止燃料电池发电装置10，然而从收到信号直到使来自燃料电池发电装置10的输出变为0，需要规定的时间(本燃料电池系统100中为15分钟)，详细情况将在后面叙述。其间，多余的来自燃料电池发电装置10的电力向二次电池60供给，用于将二次电池60充电。

另外，在进行稳定运转期间，如上所述，由于无论从发电效率方面还是从耐久性方面，都希望是从燃料电池发电装置10输出的电力基本上达到一定的运转，因此电力控制装置70按照使来自燃料电池发电装置10的电力处于P_fcc±规定量的范围的方式来控制。但是，由于由负载200要求的电力随时间而变动，因此当要求超过由燃料电池发电装置10输出的电力P_fc的电力时，则由二次电池60供给超过部分，当在P_fc以下而电力过剩时，则向二次电池60供给过剩部分，将二次电池60充电。

从二次电池60向负载200供给电力的供给量(二次电池60的放电量)和从燃料电池发电装置10向二次电池60供给电力的供给量(二次电池60的充电量)如式(1)所示，最好充电量超过放电量(最低也达到相同量)，根据负载200所要求的最大电力P_max或其驱动时间(10±3h)，满足式(1)地设定P_fcc。

[数1]

${\∫}_0^{t_{\mathrm{up}}}(P_{\mathrm{up}}-P_{\mathrm{fc}})\·\mathrm{dt}\≤{\∫}_0^{t_{\mathrm{down}}}(P_{\mathrm{fc}}-P_{\mathrm{down}})\·\mathrm{dt}---\left(1\right)$

这里，t_up为负载200所要求的电力超过P_fc的期间的时间，P_up为负载200所要求的电力超过P_fc时的要求电力值，t_down为负载200所要求的电力在P_fc以下的期间的时间，P_down为负载200所要求的电力在P_fc以下时的要求电力值。另外，二次电池60的电池容量C优选可以充分地吸收所述的负载200变动的大小，如式(2)所示，电池容量C被设定为相对于从二次电池60向负载200供给电力的供给量(二次电池60的放电量)处于规定的范围。

[数2]

$k_{\min }\·{\∫}_0^{t_{\mathrm{up}}}(P_{\mathrm{up}}-P_{\mathrm{fc}})\·\mathrm{dt}\≤C\≤k_{\max }\·{\∫}_0^{t_{\mathrm{up}}}(P_{\mathrm{up}}-P_{\mathrm{fc}})\·\mathrm{dt}---\left(2\right)$

这里，对于k_min，当考虑燃料电池系统100的紧凑化、低成本化时，优选设为1.0，而考虑到负载变动，最好设定为1.3。另一方面，对于k_max，如后所述，当将燃料电池发电装置10按照使在内部循环的燃料(甲醇水溶液)被维持为规定的量的方式来控制所产生的电力的电流值时，由于P_fcc变动，因此如果设定为2.5，则可以使用能够充分地经受负载变动的二次电池60。但是，考虑到燃料电池系统100的紧凑化、低成本化，优选设为2.0。

图3是详细地表示了燃料电池发电装置10的构成的本燃料电池系统100的构成图。燃料电池发电装置10具备如下的燃料电池主体20，即，在固体电解质膜22的一方的面上设置阴极24，在另一方的面上设置阳极26，作为氧化剂向阴极24供给空气，作为燃料向阳极26供给甲醇水溶液，将由该燃料电池主体20产生的电力利用电力控制装置70的DC/DC转换器72升压，向负载200输送。作为该燃料电池发电装置10的辅机类，具备向燃料电池主体20的阴极24供给空气的气泵42、向阳极26供给甲醇水溶液的液体泵(第一液体泵)44、贮藏向阳极26供给的规定浓度(1.0±0.5mol/L)的甲醇水溶液的燃料罐30，当因燃料电池主体20的发电而消耗燃料罐30内的甲醇时，就从被可以与燃料电池发电装置10拆装地设置的贮藏高浓度(15mol/L以上)或者100％(25mol/L)的甲醇的高浓度燃料罐32中，经过液体泵(第二液体泵)46，向燃料罐30补充甲醇。

燃料罐30具有贮藏规定浓度的甲醇水溶液的功能，并且还具有将从燃料电池主体20的阴极24侧及阳极26侧排出的排出物质(氧浓度低的排出空气、阴极反应中的生成水、甲醇浓度低的排出甲醇水溶液、阳极反应的二氧化碳)的气体成分和液体成分分离的功能，利用未图示的散热器而达到接近常温的温度的排出物质中的排出空气或二氧化碳在该燃料罐30中被与甲醇水溶液分离，向体系外排出。此时，与所述排出空气或二氧化碳一起，甲醇水溶液的甲醇或水(水蒸气)的成分也变为气体，虽然只有少量，然而也被向体系外排出。

因蒸发而向体系外排出的甲醇及水蒸气的量和补充·生成的甲醇及生成水的量的平衡可以如下调整，即，恰当地设计从燃料罐30向体系外的排出路径或散热器，并且将燃料罐30内的甲醇与水的配合比(甲醇水溶液的浓度)设为恰当的范围。但是，甲醇及水的蒸发量由于根据燃料电池系统100所利用的环境(温度·湿度)等而变动，因此有时很难将在燃料电池发电装置10内，即，在甲醇水溶液的循环流路34内流动的甲醇水溶液的量保持一定。

当甲醇水溶液的量减少，在甲醇水溶液循环流路34的去路部34a中混入气体时，则在阳极26被设于固体电解质膜22的下面的情况下，特别难以向阳极26供给甲醇水溶液，因燃料欠缺而产生碳被分解的问题。另外，当为了增加甲醇水溶液的量，从高浓度燃料罐32向燃料罐30补充必需量时，则在甲醇水溶液循环流路34中循环高浓度的甲醇水溶液，即，向阳极26供给高浓度的甲醇水溶液，从而产生跨流(crossover)等其他的问题。另一方面，在甲醇水溶液的量增加，并且甲醇水溶液的浓度低于规定的下限值的情况下，因从高浓度燃料罐32向燃料罐30补充甲醇，燃料罐30就会产生溢流的问题。

所以，在燃料罐36中设置水位传感器12，利用控制装置50监视流过甲醇水溶液循环流路34的甲醇水溶液的量。当燃料电池主体20进行高电流运转(图4(b)的箭头1)时，则因电化学反应，生成水更多地生成。另外，相反地，当进行低电流运转(图4(b)的箭头2)时，则所生成的生成水的量减少，蒸发量超出。图4(a)是表示气温20℃、湿度50％(环境1)中的燃料罐30内的甲醇水溶液量的图表。如图4(a)所示，在环境1的情况下，当按照使来自燃料电池发电装置10的输出达到P_fcc的方式运转时，则获得由燃料电池主体20生成的生成水的生成量和蒸发量的平衡，可以将燃料罐30的水位大致上保持一定。

图5(a)是表示气温30℃、湿度70％(环境2)中的燃料罐30内的甲醇水溶液量的图表。如图5(a)所示，在环境2的情况下，当按照使来自燃料电池发电装置10的输出达到P_fcc的方式运转时，则蒸发量就超过由燃料电池主体20生成的生成水的生成量，燃料罐30变为水不足的状态。所以，控制装置50在监视燃料罐30的水位的同时，按照使由燃料电池主体20生成的生成水变多的方式，从A_fcc到A_fc2变为高电流运转地控制。即，控制装置50将由电力控制装置70设定的来自燃料电池发电装置10的输出的阈值P_fcc变更为P_fc2，这样，燃料电池发电装置10中就变为高电流运转。伴随着该高电流运转产生的多余电力被用于二次电池60的充电。

图6(a)是表示气温10℃、湿度30％(环境3)中的燃料罐30内的甲醇水溶液量的图表。如图6(a)所示，在环境3的情况下，当来自燃料电池发电装置10的输出变为P_fcc地运转时，则由燃料电池主体20生成的生成水的生成量就超过蒸发量，燃料罐30变为水过剩的状态。所以，控制装置50在监视燃料罐30的水位的同时，按照使由燃料电池主体20生成的生成水变少的方式，从A_fcc到A_fc3变为低电流运转地控制。即，控制装置50将由电力控制装置70设定的来自燃料电池发电装置10的输出的阈值P_fcc变更为P_fc3，这样，燃料电池发电装置10中就变为低电流运转。伴随着该低电流运转产生的电力不足将由二次电池60来供给。

所述说明中，在停止时，当从负载200发出停止电力要求的信号时，则控制装置50即停止燃料电池发电装置10的发电。此时，控制装置50确认二次电池60的剩余量，进行将下次的起动所必需的电力充入二次电池60的充电处理、设为适于保管燃料电池发电装置10的状态的保管处理。燃料电池主体20内部直至下次的起动时(燃料电池系统100的停止中)，最好以使固体电解质膜22湿润的状态保持。另外，从阳极26向阴极24跨流的甲醇在阴极24中引起燃烧反应，为了防止阴极24发生CO中毒，燃料电池主体20内部的阴极24侧最好被氧浓度低(5％以下)的空气充满，为了防止在燃料电池系统100停止中燃料电池主体20冻结，燃料电池主体20内部的阳极26侧最好在不引起固体电解质膜22老化的范围内被比规定的浓度更高的浓度(5±3mol/L)的甲醇水溶液充满。

保管处理是设为适于如上所述的燃料电池发电装置10的保管的状态的处理，控制装置50首先使必需最低限度的辅机类动作，直至燃料电池主体20的温度达到第一规定温度(本实施方式中为45℃)以下，在将燃料电池主体20冷却的同时发电(但是，在判断为二次电池60的剩余量少，无法用在冷却的同时的发电量来供给下次的起动时所必需的电力量的情况下，则以必需的时间来持续稳定运转)。其间，在内部负载40(辅机类)的动作中所必需的电力由燃料电池发电装置10供给，即使向内部负载40供给也多余的电力将向二次电池60供给(充电处理)。

在燃料电池主体20达到了第一规定温度时，将内部负载40与燃料电池发电装置10断开，进行无负载运转，直至燃料电池主体20的温度达到第二规定温度(本实施方式中为40℃)以下。即，内部负载40(辅机类)的动作中所必需的电力由二次电池60供给。在燃料电池主体20达到了第二规定温度时，停止气泵42而切断向阴极24的氧的供给。残留于燃料电池主体20内部的氧因反应而被慢慢地消耗，燃料电池主体20的电压也随之而降低。在燃料电池主体20的电压达到了规定的电压以下后，或者在停止气泵42而经过了规定的时间后，驱动第二液体泵46，停止第一液体泵44，使得燃料罐30及甲醇水溶液循环流路34中的甲醇水溶液达到比规定的浓度(1.0mol/L)更高的浓度(5mol/L)。

此外，为了不使甲醇水溶液向体系外蒸发，通过将与外部连通的流路利用未图示的闸门等切断机构与外部切断，燃料电池主体20就被氧浓度低的空气和比规定的浓度更高的浓度的甲醇水溶液充满，从而难以引起燃烧反应或冻结等，并且能够以使固体电解质膜22湿润的状态保持。

本实施方式中，虽然没有详细地说明，然而第二液体泵46利用检测甲醇水溶液的浓度的传感器或燃料电池主体20的输出等，监视甲醇水溶液浓度，既可以设定为在甲醇水溶液浓度变稀时动作，也可以设定为隔开规定的间隔地间歇地动作。另外，作为燃料，虽然使用了甲醇，但是只要是使用液体燃料的燃料电池即可，本发明并不限定于DMFC。

产业上的利用可能性

虽然作为负载的例子使用了个人计算机，然而本发明被认为能够用于各种各样机器中的特别是携带机器中的使用液体燃料的燃料电池系统中。

Claims (17)

1.一种燃料电池发电装置，其特征是，包括：

被供给液体燃料而发电的燃料电池、

向所述燃料电池供给所述液体燃料并且从所述燃料电池中将排出物质回收的燃料循环机构、

设于所述燃料循环机构中的、检测所述液体燃料的状态的燃料状态检测机构。

2.根据权利要求1所述的燃料电池发电装置，其特征是，所述燃料状态检测机构是检测在所述燃料循环机构中循环的所述液体燃料的体积的体积检测机构。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池发电装置，其特征是，所述燃料循环机构包括贮留所循环的所述液体燃料的燃料贮留机构。

4.根据权利要求3所述的燃料电池发电装置，其特征是，所述燃料状态检测机构被设于所述燃料贮留机构中，是检测所述液体燃料的水位的水位检测机构。

5.一种燃料电池系统，其特征是，包括权利要求1至4中任意一项所述的燃料电池发电装置、使所述燃料电池发电装置输出预先设定的电力值的控制机构。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征是，所述控制机构基于由所述燃料状态检测机构检测出的所述液体燃料的状态，改变由所述燃料电池发电装置输出的所述电力值。

7.根据权利要求5或6所述的燃料电池系统，其特征是，包括可以实现充电和向外部的电力供给的电源装置。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征是，在起动所述燃料电池发电装置时，利用向所述电源装置充入的电力。

9.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征是，当电力需求高于所述电力值时，利用向所述电源装置充入的电力。

10.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征是，当电力需求低于所述电力值时，将来自所述燃料电池发电装置的电力用于所述电源装置的充电。

11.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征是，在停止所述燃料电池发电装置时，将来自所述燃料电池发电装置的电力用于所述电源装置的充电。

12.根据权利要求7～11中任意一项所述的燃料电池系统，其特征是，所述电力值被设定为，在所述燃料电池系统从起动后到停止期间，与所述电力装置向外部供给电力的放电量相比，向所述电力装置供给电力的充电量更大。

13.根据权利要求7～12中任意一项所述的燃料电池系统，其特征是，所述电力装置的容量为，在所述燃料电池系统从起动后到停止期间，所述电力装置向外部供给电力的放电量的1倍至2.5倍。

14.根据权利要求13所述的燃料电池系统，其特征是，所述电力装置的容量为，在所述燃料电池系统从起动后到停止期间，所述电力装置向外部供给电力的放电量的1.3倍至2倍。

15.一种复合电源系统，包括可以进行向外部的电力供给的第一电源装置、可以进行向外部的电力的供给和充电的第二电源装置，其特征是，

所述第一电源输出被预先设定了的电力值，所述第二电源装置根据电力需求进行电力供给和充电。

16.一种运转方法，其特征是，燃料电池发电装置的运转方法，该燃料电池发电装置包括：被供给液体燃料而发电的燃料电池；向所述燃料电池供给所述液体燃料并且从所述燃料电池中回收排出物质的燃料循环机构；设于所述燃料循环机构上的、检测所述液体燃料的状态的燃料状态检测机构；控制所述燃料电池、所述燃料循环机构和所述燃料状态检测机构的控制机构，其中所述控制机构在所述液体燃料的体积减少时，按照使所述燃料电池变为高电流运转的方式来控制。

17.一种运转方法，其特征是，燃料电池发电装置的运转方法，该燃料电池发电装置包括：被供给液体燃料而发电的燃料电池；向所述燃料电池供给所述液体燃料并且从所述燃料电池中回收排出物质的燃料循环机构；设于所述燃料循环机构上的、检测所述液体燃料的状态的燃料状态检测机构；控制所述燃料电池、所述燃料循环机构和所述燃料状态检测机构的控制机构，其中所述控制机构在所述液体燃料的体积增加时，按照使所述燃料电池变为低电流运转的方式来控制。

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