JP2000268837A - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システムInfo
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- JP2000268837A JP2000268837A JP11070068A JP7006899A JP2000268837A JP 2000268837 A JP2000268837 A JP 2000268837A JP 11070068 A JP11070068 A JP 11070068A JP 7006899 A JP7006899 A JP 7006899A JP 2000268837 A JP2000268837 A JP 2000268837A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の燃料電池システムでは、水循環ポンプ
４Ａや水素循環ポンプ６Ａに電動式のものを用いてい
た。しかし、電動式のものでは電気スパークが発生する
ことがあり、水素ガスが引火して爆発を起こす可能性が
あった。また、電動式では循環ポンプを駆動するための
電源を用意する必要があり、燃料電池システムのコスト
が高くなってしまっていた。 【解決手段】 燃料電池システムの水循環ポンプ４Ａ，
水素循環ポンプ６Ａとして、圧縮空気駆動式のものを使
用し、燃料電池１に供給する圧縮空気を作るための空気
圧縮機７を兼用して駆動する。空気圧縮機７は、燃料電
池１へ圧縮空気を供給するため、燃料電池システムには
既に具えられているので、駆動源を新たに設ける必要は
ない。電動式でないので、電源は不用であり、電気スパ
ークを発生することもない。そのため、水素ガスによる
爆発が起こる恐れもない。
４Ａや水素循環ポンプ６Ａに電動式のものを用いてい
た。しかし、電動式のものでは電気スパークが発生する
ことがあり、水素ガスが引火して爆発を起こす可能性が
あった。また、電動式では循環ポンプを駆動するための
電源を用意する必要があり、燃料電池システムのコスト
が高くなってしまっていた。 【解決手段】 燃料電池システムの水循環ポンプ４Ａ，
水素循環ポンプ６Ａとして、圧縮空気駆動式のものを使
用し、燃料電池１に供給する圧縮空気を作るための空気
圧縮機７を兼用して駆動する。空気圧縮機７は、燃料電
池１へ圧縮空気を供給するため、燃料電池システムには
既に具えられているので、駆動源を新たに設ける必要は
ない。電動式でないので、電源は不用であり、電気スパ
ークを発生することもない。そのため、水素ガスによる
爆発が起こる恐れもない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を発電動
作させるための燃料電池システムに関するものである。
作させるための燃料電池システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車の動力源等として燃料電池が
用いられるが、燃料電池にて発電させるためには、周知
のように、燃料としての水素，酸化剤としての酸素（空
気），燃料電池本体部を冷却するための冷却水を、燃料
電池本体部に絶えず供給する必要がある。未反応のまま
排出される水素や酸素は再利用できるから、回収して循
環利用される。そのため、燃料電池の周辺には、それら
を供給し，循環させるための各種の装置が配設される。
燃料電池システムは、燃料電池とそれらの装置とで構成
されるシステムである。
用いられるが、燃料電池にて発電させるためには、周知
のように、燃料としての水素，酸化剤としての酸素（空
気），燃料電池本体部を冷却するための冷却水を、燃料
電池本体部に絶えず供給する必要がある。未反応のまま
排出される水素や酸素は再利用できるから、回収して循
環利用される。そのため、燃料電池の周辺には、それら
を供給し，循環させるための各種の装置が配設される。
燃料電池システムは、燃料電池とそれらの装置とで構成
されるシステムである。
【０００３】図２は、従来の燃料電池システムの１例を
示す図である。図２において、１は燃料電池、２は燃料
電池加湿部、３は燃料電池本体部、４Ｅは水循環ポン
プ、５は水素源、６Ｅは水素循環ポンプ、７は空気圧縮
機、９は電源、１０は水供給路、１１は水素ガス供給
路、１２は空気供給路、１３は電気配線である。なお、
水循環ポンプ４Ｅおよび水素循環ポンプ６Ｅとしては、
従来、電動式のものが用いられている。
示す図である。図２において、１は燃料電池、２は燃料
電池加湿部、３は燃料電池本体部、４Ｅは水循環ポン
プ、５は水素源、６Ｅは水素循環ポンプ、７は空気圧縮
機、９は電源、１０は水供給路、１１は水素ガス供給
路、１２は空気供給路、１３は電気配線である。なお、
水循環ポンプ４Ｅおよび水素循環ポンプ６Ｅとしては、
従来、電動式のものが用いられている。
【０００４】燃料電池本体部３では、水素と酸素との反
応により発電する際、反応熱を発生するので、冷却しな
いと温度が上昇してしまい、やがて発電のための反応を
するのには不適当な温度になってしまう。そのため、冷
却水を供給して冷却することが行われている。水循環ポ
ンプ４Ｅは、図示しないタンクからの水を、水循環ポン
プ４Ｅ→燃料電池本体部３→水循環ポンプ４Ｅの経路で
循環させて、冷却を行う。燃料電池本体部３から出て来
る水はいくらか温められ、温水となっているので、必要
に応じて熱交換器等を介在させ、その温水を冷却した上
で燃料電池本体部３に還流する。
応により発電する際、反応熱を発生するので、冷却しな
いと温度が上昇してしまい、やがて発電のための反応を
するのには不適当な温度になってしまう。そのため、冷
却水を供給して冷却することが行われている。水循環ポ
ンプ４Ｅは、図示しないタンクからの水を、水循環ポン
プ４Ｅ→燃料電池本体部３→水循環ポンプ４Ｅの経路で
循環させて、冷却を行う。燃料電池本体部３から出て来
る水はいくらか温められ、温水となっているので、必要
に応じて熱交換器等を介在させ、その温水を冷却した上
で燃料電池本体部３に還流する。
【０００５】燃料電池本体部３での発電を促進するため
には、燃料電池本体部３の中の電解質を保水状態に維持
する必要がある。そのため、燃料電池本体部３に水素や
酸素を供給する前に、これらに予め加湿することが行わ
れている。それを行うのが、燃料電池加湿部２である。
まず、水素の供給，循環であるが、水素循環ポンプ６Ｅ
は、燃料電池本体部３から排出されて来た未反応の水素
ガスを昇圧し、途中で水素源５（例、水素ボンベ）より
追加される新しい水素ガスと共に、再び燃料電池１へ送
り込む。即ち、循環は、水素循環ポンプ６Ｅ→燃料電池
加湿部２→燃料電池本体部３→水素循環ポンプ６Ｅの経
路で行われる。
には、燃料電池本体部３の中の電解質を保水状態に維持
する必要がある。そのため、燃料電池本体部３に水素や
酸素を供給する前に、これらに予め加湿することが行わ
れている。それを行うのが、燃料電池加湿部２である。
まず、水素の供給，循環であるが、水素循環ポンプ６Ｅ
は、燃料電池本体部３から排出されて来た未反応の水素
ガスを昇圧し、途中で水素源５（例、水素ボンベ）より
追加される新しい水素ガスと共に、再び燃料電池１へ送
り込む。即ち、循環は、水素循環ポンプ６Ｅ→燃料電池
加湿部２→燃料電池本体部３→水素循環ポンプ６Ｅの経
路で行われる。
【０００６】酸素（空気）の供給，循環は、次のように
行われる。空気圧縮機７は、図示しない空気取入口より
取り入れた空気を、空気圧縮機７→燃料電池加湿部２→
燃料電池本体部３へと供給し、燃料電池本体部３から排
出された空気（酸素）は、再び空気圧縮機７に送られ、
循環利用される（燃料電池本体部３から排出したままと
し、再利用しない構成とすることも可能である。）。
行われる。空気圧縮機７は、図示しない空気取入口より
取り入れた空気を、空気圧縮機７→燃料電池加湿部２→
燃料電池本体部３へと供給し、燃料電池本体部３から排
出された空気（酸素）は、再び空気圧縮機７に送られ、
循環利用される（燃料電池本体部３から排出したままと
し、再利用しない構成とすることも可能である。）。
【０００７】なお、燃料電池システムに関する従来の文
献としては、例えば、特開平７−１６９４７８号公報，
特開平７−２４０２２０号公報等がある。
献としては、例えば、特開平７−１６９４７８号公報，
特開平７−２４０２２０号公報等がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】（問題点）しかしなが
ら、前記した従来の燃料電池システムには、次のような
問題点があった。第１の問題点は、循環ポンプとして電
動式ポンプを用いていたので、電気スパークが発生した
場合、爆発を起こす可能性があるという点である。第２
の問題点は、循環ポンプを駆動するための電源を用意す
る必要があり、燃料電池システムのコストが高くなって
しまうという点である。
ら、前記した従来の燃料電池システムには、次のような
問題点があった。第１の問題点は、循環ポンプとして電
動式ポンプを用いていたので、電気スパークが発生した
場合、爆発を起こす可能性があるという点である。第２
の問題点は、循環ポンプを駆動するための電源を用意す
る必要があり、燃料電池システムのコストが高くなって
しまうという点である。
【０００９】（問題点の説明）まず第１の問題点につい
て説明する。水循環ポンプ４Ｅを循環する水は爆発する
恐れはないが、水素循環ポンプ６Ｅを循環する水素ガス
は、爆発する恐れがある。水素循環ポンプ６Ｅが電動式
のものである限り、電気スパークが発生することは有り
得ることであるが、もし、なんらかの原因により水素ガ
スが漏れ出ていれば、爆発を起こすことになる。それに
対する対策の１つとして、水素循環ポンプ６Ｅを防爆構
造にすることが考えられるが、そのようにすると、コス
トが非常に高くなってしまう。
て説明する。水循環ポンプ４Ｅを循環する水は爆発する
恐れはないが、水素循環ポンプ６Ｅを循環する水素ガス
は、爆発する恐れがある。水素循環ポンプ６Ｅが電動式
のものである限り、電気スパークが発生することは有り
得ることであるが、もし、なんらかの原因により水素ガ
スが漏れ出ていれば、爆発を起こすことになる。それに
対する対策の１つとして、水素循環ポンプ６Ｅを防爆構
造にすることが考えられるが、そのようにすると、コス
トが非常に高くなってしまう。
【００１０】次に第２の問題点について説明する。水循
環ポンプ４Ｅ，水素循環ポンプ６Ｅが電動式であるか
ら、当然、それを駆動するための電源を用意する必要が
ある。しかし、電源のコストは高く、燃料電池システム
のコストを押し上げてしまう。それに、燃料電池システ
ム自体が電気を発生しようとするものであるのに、その
発電のために多くの電力を使用しなければならないとい
うようでは、システムの効率の点から見ても好ましくな
い。本発明は、以上のような問題点を解決することを課
題とするものである。
環ポンプ４Ｅ，水素循環ポンプ６Ｅが電動式であるか
ら、当然、それを駆動するための電源を用意する必要が
ある。しかし、電源のコストは高く、燃料電池システム
のコストを押し上げてしまう。それに、燃料電池システ
ム自体が電気を発生しようとするものであるのに、その
発電のために多くの電力を使用しなければならないとい
うようでは、システムの効率の点から見ても好ましくな
い。本発明は、以上のような問題点を解決することを課
題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、燃料電池と、該燃料電池に圧縮空気を
供給する空気圧縮機と、前記燃料電池を冷却するための
水を供給する水循環ポンプと、前記燃料電池に水素ガス
を供給する水素循環ポンプとを具える燃料電池システム
において、前記水循環ポンプおよび水素循環ポンプを、
圧縮空気駆動式のものとすると共に、前記空気圧縮機で
作られた圧縮空気を利用して駆動するよう配設すること
とした。その場合に、水循環ポンプあるいは水素循環ポ
ンプの駆動に使用された圧縮空気を、空気圧縮機から燃
料電池への空気供給路に還流させるようにしてもよい。
め、本発明では、燃料電池と、該燃料電池に圧縮空気を
供給する空気圧縮機と、前記燃料電池を冷却するための
水を供給する水循環ポンプと、前記燃料電池に水素ガス
を供給する水素循環ポンプとを具える燃料電池システム
において、前記水循環ポンプおよび水素循環ポンプを、
圧縮空気駆動式のものとすると共に、前記空気圧縮機で
作られた圧縮空気を利用して駆動するよう配設すること
とした。その場合に、水循環ポンプあるいは水素循環ポ
ンプの駆動に使用された圧縮空気を、空気圧縮機から燃
料電池への空気供給路に還流させるようにしてもよい。
【００１２】（解決する動作の概要）燃料電池システム
の水循環ポンプ，水素循環ポンプとして、圧縮空気駆動
式のものを使用し、燃料電池に供給する圧縮空気を作る
ための空気圧縮機を兼用して駆動する。空気圧縮機は、
燃料電池へ圧縮空気を供給するため、燃料電池システム
には既に具えられているので、駆動源を新たに設ける必
要はない。電動式でないので、電源は不用であり、電気
スパークを発生することもない。そのため、水素ガスに
よる爆発が起こる恐れもない。
の水循環ポンプ，水素循環ポンプとして、圧縮空気駆動
式のものを使用し、燃料電池に供給する圧縮空気を作る
ための空気圧縮機を兼用して駆動する。空気圧縮機は、
燃料電池へ圧縮空気を供給するため、燃料電池システム
には既に具えられているので、駆動源を新たに設ける必
要はない。電動式でないので、電源は不用であり、電気
スパークを発生することもない。そのため、水素ガスに
よる爆発が起こる恐れもない。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかわる燃
料電池システムを示す図である。符号は図２のものに対
応し、４Ａは水循環ポンプ、６Ａは水素循環ポンプ、８
はエアタンクである。図２の従来例と相違する主要なる
点は、循環ポンプとして圧縮空気で駆動される形式のも
のを使用したという点である。即ち、水循環ポンプ４
Ａ，水素循環ポンプ６Ａは、電動式ではなく圧縮空気駆
動式のものである。そして、駆動源としての圧縮空気
は、従来から具えていた空気圧縮機７より得るようにす
る。その場合、必要に応じてエアタンクや圧力調整器を
設けてもよい（図１では、エアタンクを設けたものを示
している）。また、水循環ポンプ４Ａ，水素循環ポンプ
６Ａの駆動に使用した圧縮空気は、燃料電池１への空気
供給路１２に戻して再利用する。以下、順次説明する。
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかわる燃
料電池システムを示す図である。符号は図２のものに対
応し、４Ａは水循環ポンプ、６Ａは水素循環ポンプ、８
はエアタンクである。図２の従来例と相違する主要なる
点は、循環ポンプとして圧縮空気で駆動される形式のも
のを使用したという点である。即ち、水循環ポンプ４
Ａ，水素循環ポンプ６Ａは、電動式ではなく圧縮空気駆
動式のものである。そして、駆動源としての圧縮空気
は、従来から具えていた空気圧縮機７より得るようにす
る。その場合、必要に応じてエアタンクや圧力調整器を
設けてもよい（図１では、エアタンクを設けたものを示
している）。また、水循環ポンプ４Ａ，水素循環ポンプ
６Ａの駆動に使用した圧縮空気は、燃料電池１への空気
供給路１２に戻して再利用する。以下、順次説明する。
【００１４】空気圧縮機７で生成された圧縮空気は、エ
アタンク８に蓄えられ、ここより水循環ポンプ４Ａ，水
素循環ポンプ６Ａに駆動源として供給される。圧縮空気
で駆動されるポンプは、当然のことながら、電気スパー
クを発生することはない。そのため、たとえ、水素循環
ポンプ６Ａで水素ガスが漏れたとしても、爆発する危険
はない。従って、それを防爆構造にする必要もなく、製
造コストが安くて済む。なお、圧縮空気は、従来通り燃
料電池１へも、当然供給される。
アタンク８に蓄えられ、ここより水循環ポンプ４Ａ，水
素循環ポンプ６Ａに駆動源として供給される。圧縮空気
で駆動されるポンプは、当然のことながら、電気スパー
クを発生することはない。そのため、たとえ、水素循環
ポンプ６Ａで水素ガスが漏れたとしても、爆発する危険
はない。従って、それを防爆構造にする必要もなく、製
造コストが安くて済む。なお、圧縮空気は、従来通り燃
料電池１へも、当然供給される。
【００１５】水循環ポンプ４Ａによる冷却水の供給，循
環経路、および水素循環ポンプ６Ａによる水素ガスの供
給，循環経路は、従来と同様であるので説明は省略す
る。一方、圧縮空気の供給，循環経路は、各循環ポンプ
に供給した圧縮空気を再利用するとすれば、次のような
３種類の経路となる。 空気圧縮機７→エアタンク８→燃料電池１→空気圧縮
機７ 空気圧縮機７→エアタンク８→水循環ポンプ４Ａ→燃
料電池１→空気圧縮機７ 空気圧縮機７→エアタンク８→水素循環ポンプ６Ａ→
燃料電池１→空気圧縮機７ 燃料電池１から出る空気を大気中へ放出せず、空気圧縮
機７に還流させて再利用すれば、圧縮空気の利用効率が
上昇する。
環経路、および水素循環ポンプ６Ａによる水素ガスの供
給，循環経路は、従来と同様であるので説明は省略す
る。一方、圧縮空気の供給，循環経路は、各循環ポンプ
に供給した圧縮空気を再利用するとすれば、次のような
３種類の経路となる。 空気圧縮機７→エアタンク８→燃料電池１→空気圧縮
機７ 空気圧縮機７→エアタンク８→水循環ポンプ４Ａ→燃
料電池１→空気圧縮機７ 空気圧縮機７→エアタンク８→水素循環ポンプ６Ａ→
燃料電池１→空気圧縮機７ 燃料電池１から出る空気を大気中へ放出せず、空気圧縮
機７に還流させて再利用すれば、圧縮空気の利用効率が
上昇する。
【００１６】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の燃料電池シス
テムによれば、次のような効果を奏する。 （１）請求項１の発明の効果 水循環ポンプ，水素循環ポンプとして、圧縮空気駆
動式のものを使用するので、それらを駆動するために電
源を必要としない。そのため、コストが安くなる。 水循環ポンプ，水素循環ポンプとして、圧縮空気駆
動式のものを使用するので、電気スパークが発生しな
い。そのため、水素ガスによる爆発の危険がなくなり、
安全性が向上する。 爆発の危険がなくなるから、水素循環ポンプを防爆
構造のものにする必要がなく、コストが安くなる。
テムによれば、次のような効果を奏する。 （１）請求項１の発明の効果 水循環ポンプ，水素循環ポンプとして、圧縮空気駆
動式のものを使用するので、それらを駆動するために電
源を必要としない。そのため、コストが安くなる。 水循環ポンプ，水素循環ポンプとして、圧縮空気駆
動式のものを使用するので、電気スパークが発生しな
い。そのため、水素ガスによる爆発の危険がなくなり、
安全性が向上する。 爆発の危険がなくなるから、水素循環ポンプを防爆
構造のものにする必要がなく、コストが安くなる。
【００１７】（２）請求項２の発明の効果 前記（１）項で挙げた効果のほか、次の効果を奏する。 水循環ポンプ，水素循環ポンプの駆動用に使用した
圧縮空気を空気供給路に還流させて、燃料電池でも利用
するようにしたので、圧縮空気の利用効率が良くなる。
圧縮空気を空気供給路に還流させて、燃料電池でも利用
するようにしたので、圧縮空気の利用効率が良くなる。
【図１】 本発明にかかわる燃料電池システムを示す図
【図２】 従来の燃料電池システムの１例を示す図
１…燃料電池、２…燃料電池加湿部、３…燃料電池本体
部、４Ａ，４Ｅ…水循環ポンプ、５…水素源、６Ａ，６
Ｅ…水素循環ポンプ、７…空気圧縮機、８…エアタン
ク、９…電源、１０…水供給路、１１…水素ガス供給
路、１２…空気供給路、１３…電気配線
部、４Ａ，４Ｅ…水循環ポンプ、５…水素源、６Ａ，６
Ｅ…水素循環ポンプ、７…空気圧縮機、８…エアタン
ク、９…電源、１０…水供給路、１１…水素ガス供給
路、１２…空気供給路、１３…電気配線
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料電池と、該燃料電池に圧縮空気を供
給する空気圧縮機と、前記燃料電池を冷却するための水
を供給する水循環ポンプと、前記燃料電池に水素ガスを
供給する水素循環ポンプとを具える燃料電池システムに
おいて、前記水循環ポンプおよび水素循環ポンプを、圧
縮空気駆動式のものとすると共に、前記空気圧縮機で作
られた圧縮空気を利用して駆動するよう配設したことを
特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項２】 水循環ポンプあるいは水素循環ポンプの
駆動に使用された圧縮空気を、空気圧縮機から燃料電池
への空気供給路に還流させたことを特徴とする請求項１
記載の燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11070068A JP2000268837A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11070068A JP2000268837A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000268837A true JP2000268837A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13420863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11070068A Pending JP2000268837A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000268837A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100347894C (zh) * | 2005-11-18 | 2007-11-07 | 华南理工大学 | 燃料电池无动力消耗氢气循环方法及其装置 |
| CN100466354C (zh) * | 2007-03-06 | 2009-03-04 | 大连轻工业学院 | 气体供应回流泵送装置 |
| JP2010536125A (ja) * | 2007-08-07 | 2010-11-25 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 燃料循環回路に配置されている再循環ブロワを備える燃料電池システムの作動方法および装置 |
| JP2018178231A (ja) * | 2017-04-20 | 2018-11-15 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 水素・酸素発生装置 |
| CN110718702A (zh) * | 2018-06-26 | 2020-01-21 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 燃料电池系统和燃料电池系统的氢气回流方法 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP11070068A patent/JP2000268837A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100347894C (zh) * | 2005-11-18 | 2007-11-07 | 华南理工大学 | 燃料电池无动力消耗氢气循环方法及其装置 |
| CN100466354C (zh) * | 2007-03-06 | 2009-03-04 | 大连轻工业学院 | 气体供应回流泵送装置 |
| JP2010536125A (ja) * | 2007-08-07 | 2010-11-25 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 燃料循環回路に配置されている再循環ブロワを備える燃料電池システムの作動方法および装置 |
| JP2018178231A (ja) * | 2017-04-20 | 2018-11-15 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 水素・酸素発生装置 |
| CN110718702A (zh) * | 2018-06-26 | 2020-01-21 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 燃料电池系统和燃料电池系统的氢气回流方法 |
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