JP2000302401A - 水素を燃料とする機器への水素供給システム - Google Patents

水素を燃料とする機器への水素供給システム

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JP2000302401A
JP2000302401A JP11105753A JP10575399A JP2000302401A JP 2000302401 A JP2000302401 A JP 2000302401A JP 11105753 A JP11105753 A JP 11105753A JP 10575399 A JP10575399 A JP 10575399A JP 2000302401 A JP2000302401 A JP 2000302401A
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JP
Japan
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hydrogen
reformer
storage
way valve
fuel cell
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JP11105753A
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English (en)
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Masaki Kamiyama
雅樹 上山
Junichi Kitagawa
淳一 北川
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素貯蔵器を有し、そこからの放出水素を、
水素を燃料とする燃料電池に供給するようにし、これに
より改質器が持つ応答遅れ等の問題点を解決し得るよう
にした水素供給システムを提供する。 【解決手段】 水素供給システム1は、燃料電池2に水
素を供給すべく、アルコール、ガソリン等の原料から水
素を生成する改質器3と、改質器3により生成された水
素を吸蔵し、且つ吸蔵水素を放出して燃料電池2に供給
することが可能な水素貯蔵器15とを有し、その水素貯
蔵器15は、水素吸蔵材MH1 ,MH2 を備えた複数の
貯蔵部151 ,152 を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水素を燃料とする機
器への水素供給システム、特に、水素を燃料とする機器
に水素を供給すべく、アルコール、ガソリン等の原料か
ら水素を生成するようにした水素供給システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の水素供給システムは、水
素生成のために改質器を備えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状の
改質器は、起動するまでの時間が長く、そのため、前記
機器としての燃料電池を電源とする電気自動車において
は始動スイッチを入れても直ちに発進することができ
ず、また水素生成量増加の要求に対する応答性が鈍く、
そのため電気自動車においてはその加速性が悪い、とい
った問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、水素貯蔵器を
有し、そこからの放出水素のみを機器に供給するか、ま
たはその放出水素を改質器からの生成水素に加えて機器
に供給するようにし、これにより改質器が持つ問題点を
解決し得るようにした前記水素供給システムを提供する
ことを目的とする。
【0005】前記目的を達成するため本発明によれば、
水素を燃料とする機器に水素を供給すべく、アルコー
ル、ガソリン等の原料から水素を生成する改質器と、前
記改質器により生成された水素を吸蔵し、且つその吸蔵
水素を放出して前記機器に供給することが可能な水素貯
蔵器とを有し、その水素貯蔵器は、水素吸蔵材を備えた
複数の貯蔵部を有する、水素を燃料とする機器への水素
供給システムが提供される。
【0006】水素貯蔵器には、機器の休止中において改
質器を作動させることによって生成された水素および機
器の運転状況によって生じる余剰水素が吸蔵される。
【0007】機器の運転開始時には、改質器を始動させ
ると共に水素貯蔵器からの放出水素のみを機器に供給し
て、その機器の運転を迅速に開始させる。この放出水素
の供給は改質器が定常状態に到るまで行われる。
【0008】機器の要求水素量が改質器の水素供給量を
上回ったときには、改質器からの生成水素に、水素貯蔵
器の放出水素を加えて機器に供給する。
【0009】
【発明の実施の形態】図1に示す水素供給システム1
は、水素を燃料とする機器としての燃料電池2を電源と
する電気自動車に搭載される。
【0010】水素供給システム1において、改質器3
は、アルコール、ガソリン等の原料から水素を生成する
もので、その生成された水素を燃料電池2に供給すべ
く、その供給口4が燃料電池2の入口5に供給管6を介
して接続される。燃料電池2の出口7は排出管8を介し
て改質器3の燃焼系に接続され、これにより燃料電池2
の排ガス中の可燃成分が燃焼されて、その発生熱は改質
器3における改質反応に用いられる。
【0011】供給管6において、その改質器3側に第1
三方弁3V1 が装置される。第1三方弁3V1 の第1,
第2ポートp1,p2は供給管6の上流側と下流側とに
それぞれ接続される。
【0012】調湿器10は加湿機能および除湿機能を有
するもので、その一端側に第1連通口111 を、また他
端側に第2連通口112 をそれぞれ有する。第1連通口
11 1 は導管13を介して第1三方弁3V1 の第3ポー
トp3に接続される。その導管13には第2三方弁3V
2 が装置されており、その第1,第2ポートp1,p2
は導管13の第1三方弁3V1 側と調湿器10側とにそ
れぞれ接続され、第3ポートp3は導管14を介し第1
三方弁3V1 の下流側において供給管6に接続される。
また第2連通口112 は導管16を介してボルテックス
チューブTV の入口12に接続され、その導管16に第
1二方弁2V1 が装置される。
【0013】ボルテックスチューブTV は改質器3によ
り生成された水素を第1三方弁3V 1 、第2三方弁3V
2 、調湿器10および第1二方弁2V1 を介し供給され
てそれを高温水素とそれよりも温度の低い低温水素とに
分離する機能を有し、その出口側は水素貯蔵器15の入
口側に接続される。
【0014】水素貯蔵器15はボルテックスチューブT
V からの高温および低温水素を吸蔵し、且つ吸蔵水素を
放出して燃料電池2に供給することができるもので、水
素吸蔵材を備えた複数の貯蔵部、実施例では第1の水素
吸蔵材MH1 を備えた第1貯蔵部151 と、第2の水素
吸蔵材MH2 を備えた第2貯蔵部152 とを有する。第
1,第2の水素吸蔵材MH1 ,MH2 としては水素吸蔵
合金または炭素材が用いられる。第1の水素吸蔵材MH
1 のプラトー領域を示す温度は第2の水素吸蔵材MH2
のそれよりも高く、したがって水素吸蔵および水素放出
に関する温度は第1の水素吸蔵材MH1 の方が第2の水
素吸蔵材MH2 よりも高い。実施例では第1の水素吸蔵
材MH1 は水素吸蔵合金であるMmNi4.9 Al0.1
金よりなり、また第2の水素吸蔵材MH2 は水素吸蔵合
金であるMmNi4.77Al0.23合金よりなる。各化学式
において、Mmはミッシュメタルを意味する。
【0015】ボルテックスチューブTV の高温水素用第
1出口171 は導管18を介して第1貯蔵部151 の入
口19に接続される。第1貯蔵部151 の出口に第2二
方弁2V2 が設けられ、その二方弁2V2 は導管20を
介して導管16の、調湿器10および第1二方弁2V1
間に接続される。ボルテックスチューブTV の低温水素
用第2出口172 は導管22を介して第2貯蔵部152
の入口23に接続される。第2貯蔵部152 の出口に第
3二方弁2V3 が設けられ、その二方弁2V3は導管2
4を介して導管16の、調湿器10および第1二方弁2
1 間に接続される。これにより、第1,第2貯蔵部1
1 ,152 からの放出水素を第2,第3二方弁2
2 ,2V3 、調湿器10および第2三方弁3V2 を介
して燃料電池2に供給することができる。なお、ボルテ
ックスチューブTV からの高温水素の温度が高過ぎる場
合には、その高温水素を熱交換器を用いて冷却する。こ
の熱交換による熱は改質器3の熱源として有効利用され
る。
【0016】調湿器10は第1、第2貯蔵部151 ,1
2 における水素吸蔵性を向上させるべく、改質器3か
らの水素に除湿処理を施し、また燃料電池2による発電
性能を向上させるべく、放出水素に加湿処理を施す。こ
のような機能を有するものとしてはモレキュラシーブを
挙げることができ、これによれば、除湿処理で吸着した
水を加湿処理時に離脱させて放出水素に付与することが
可能である。この水の離脱のために前記熱交換による熱
を利用することができる。必要に応じて、調湿器10
に、改質器3からの水素に含まれた一酸化炭素、酸素等
の不純ガス成分を除去する機能を持たせることができ
る。図中、Vは逆止弁である。
【0017】(1) 例えば、翌朝において電気自動車
の走行を確実に開始させるためには、夜間駐車中であっ
て、燃料電池2の運転休止中に次のような水素貯蔵作業
を行う。図1に示すように、第2二方弁2V2 を切換え
て、第1貯蔵部151 →第2二方弁2V2 →調湿器10
の経路を遮断する。また第3二方弁2V3 を切換えて、
第2貯蔵部152 →第3二方弁2V3 →調湿器10の経
路を遮断する。
【0018】この状態において、第1,第2三方弁3V
1 ,3V2 および第1二方弁2V1を切換えて、改質器
3→第1三方弁3V1 →第2三方弁3V2 →調湿器10
→第1二方弁2V1 →ボルテックスチューブTV →第1
および第2貯蔵部151 ,152 の経路を確立させる。
そして改質器3を作動させ、その改質器3で生成された
水素を調湿器10を経てボルテックスチューブTV に導
入し、そこからの高温水素を第1貯蔵部151 の第1の
水素吸蔵材MH1 に吸蔵させ、また低温水素を第2貯蔵
部152 の第2の水素吸蔵材MH2 に吸蔵させる。この
水素の吸蔵は第1,第2貯蔵部151 ,152 が充填状
態(満状態)となるまで行う。
【0019】(2) 電気自動車の走行開始時、つまり
燃料電池2の運転開始時には、図2に示すように、第1
三方弁3V1 および第1二方弁2V1 の切換えによっ
て、改質器3→第1三方弁3V1 →燃料電池2の経路が
確立されると共に第1二方弁2V1 が導管16のボルテ
ックスチューブTV 側を遮断している状態において、第
2三方弁3V2 および第3二方弁2V3 を切換えて第2
貯蔵部152 →第3二方弁2V3 →調湿器10→第2三
方弁3V2 →燃料電池2の経路を確立させる。これによ
り、常温下において第2貯蔵部152 より水素が放出さ
れて燃料電池2に供給される。この放出水素の供給は燃
料電池2の運転開始時に同時に始動させた改質器3が定
常状態に到るまで行われる。燃料電池2の運転に伴い電
気自動車が走行する。このように第2貯蔵部152 は燃
料電池運転開始用水素供給源として機能する。
【0020】(3) 改質器3が定常状態に到ったと
き、図3に示すように第3二方弁2V 3 を切換えて、第
2貯蔵部152 →第3二方弁2V3 →調湿器10の経路
を遮断する。この場合、改質器3→第1三方弁3V1
燃料電池2の経路が確立されているので、電気自動車の
走行が継続される。
【0021】(4) 電気自動車の加速時には、改質器
3の応答遅れにより、その改質器3の水素供給量が燃料
電池2の要求水素量に満たなくなる。この場合には、図
4に示すように第2二方弁2V2 を切換えて、第1貯蔵
部151 →第2二方弁2V2→調湿器10→第2三方弁
3V2 →燃料電池2の経路を確立させ、改質器3による
水素供給量の不足分を第2貯蔵部152 からの放出水素
により充足する。この水素放出は第2貯蔵部152 を加
熱することによって行われ、その熱源としては、改質器
3の保有熱が用いられる。このように第1貯蔵部151
は電気自動車加速用追加水素供給源として機能する。
【0022】改質器3からの水素供給量が燃料電池2の
要求水素量を満たしたとき、図3に示したごとく、第2
二方弁2V2 を切換えて、前記経路、つまり第2貯蔵部
15 2 →……→燃料電池2の経路を遮断する。
【0023】(5) 電気自動車の減速時には、図4の
状態から図1に示すように、第1,第2三方弁3V1
3V2 ,第1二方弁2V1 を切換えて、改質器3→第1
三方弁3V1 →第2三方弁3V2 →調湿器10→第1二
方弁2V1 →ボルテックスチューブTV →第1および第
2貯蔵部151 ,152 の経路を確立させ、これにより
改質器3の応答遅れによる余剰水素を第1,第2貯蔵部
151 ,152 に吸蔵させる。
【0024】なお、水素を燃料とする機器としては、燃
料電池の外に内燃機関を挙げることができる。
【0025】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、水素貯蔵
器を備え、そこからの放出水素を機器に供給するように
し、これにより改質器が持つ問題点を解決し得るように
した水素供給システムを提供することができる。
【0026】請求項2記載の発明によれば、前記のよう
な手段を採用することによって、水素貯蔵器により吸蔵
し得る水素の温度幅を広げて、水素吸蔵量の増加を図る
ことが可能な水素供給システムを提供することができ
る。
【0027】請求項3記載の発明によれば、前記のよう
な手段を採用することによって、温度を異にする水素を
それぞれ適確に吸蔵させることが可能な水素供給システ
ムを提供することができる。
【0028】請求項4記載の発明によれば、前記のよう
な手段を採用することによって、燃料電池の運転開始を
確実に行うことが可能であると共に電気自動車の加速を
スムーズに行わせることが可能な水素供給システムを提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料電池の運転休止中等において、水素貯蔵器
に水素を充填している状態を示す水素供給システムの説
明図である。
【図2】燃料電池の運転開始状態を示す水素供給システ
ムの説明図である。
【図3】電気自動車の走行状態を示す水素供給システム
の説明図である。
【図4】電気自動車の加速状態を示す水素供給システム
の説明図である。
【符号の説明】
1 水素供給システム 2 燃料電池(機器) 3 改質器 15 水素貯蔵器 151 ,152 第1,第2貯蔵部 MH1 ,MH2 第1,第2の水素吸蔵材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素を燃料とする機器(2)に水素を供
    給すべく、アルコール、ガソリン等の原料から水素を生
    成する改質器(3)と、前記改質器(3)により生成さ
    れた水素を吸蔵し、且つその吸蔵水素を放出して前記機
    器(2)に供給することが可能な水素貯蔵器(15)と
    を有し、その水素貯蔵器(15)は、水素吸蔵材(MH
    1 ,MH2 )を備えた複数の貯蔵部(151 ,152
    を有することを特徴とする、水素を燃料とする機器への
    水素供給システム。
  2. 【請求項2】 前記水素貯蔵器(15)は、第1の水素
    吸蔵材(MH1 )を備えた第1貯蔵部(151 )と、第
    2の水素吸蔵材(MH2 )を備えた第2貯蔵部(1
    2 )とを有し、両水素吸蔵材(MH1 ,MH2 )にお
    いて、水素吸蔵および水素放出に関する温度は前記第1
    の水素吸蔵材(MH1 )の方が前記第2の水素吸蔵材
    (MH2 )よりも高い、請求項1記載の水素を燃料とす
    る機器への水素供給システム。
  3. 【請求項3】 前記改質器(3)により生成された水素
    を高温水素とそれよりも温度が低い低温水素とに分離
    し、前記高温水素を前記第1貯蔵部(151 )に、また
    前記低温水素を前記第2貯蔵部(152 )にそれぞれ吸
    蔵させる、請求項2記載の水素を燃料とする機器への水
    素供給システム。
  4. 【請求項4】 前記機器は、電気自動車における燃料電
    池(2)であり、前記第2貯蔵部(152 )を燃料電池
    運転開始用水素供給源として使用し、また前記第1貯蔵
    部(151 )を電気自動車加速用追加水素供給源として
    使用する、請求項2または3記載の水素を燃料とする機
    器への水素供給システム。
JP11105753A 1999-04-13 1999-04-13 水素を燃料とする機器への水素供給システム Pending JP2000302401A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007312597A (ja) * 2002-07-11 2007-11-29 Toyota Motor Corp 自家用エネルギ生成システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007312597A (ja) * 2002-07-11 2007-11-29 Toyota Motor Corp 自家用エネルギ生成システム

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