JP2001143728A - 燃料電池システムおよび潜熱貯蔵媒体の使用 - Google Patents
燃料電池システムおよび潜熱貯蔵媒体の使用Info
- Publication number
- JP2001143728A JP2001143728A JP2000265188A JP2000265188A JP2001143728A JP 2001143728 A JP2001143728 A JP 2001143728A JP 2000265188 A JP2000265188 A JP 2000265188A JP 2000265188 A JP2000265188 A JP 2000265188A JP 2001143728 A JP2001143728 A JP 2001143728A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- latent heat
- cell system
- heat storage
- storage medium
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- 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
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
- H01M8/04022—Heating by combustion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- 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
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
- H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
- Y02E60/14—Thermal energy storage
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 燃料電池システムの発熱過程の熱エネルギー
を吸熱過程に利用可能にすること。 【解決手段】 熱の流れを最適化するための潜熱貯蔵媒
体を有する燃料電池システムとする。具体的には、吸熱
過程の熱需要が、燃料の燃焼によってもまかなわれるこ
とを特徴とする。例えば触媒バーナの助けによって得ら
れたエネルギーを潜熱貯蔵手段に貯蔵するため、アノー
ドガスが十分に燃料分を含むことを特徴とし、前記潜熱
貯蔵媒体に貯蔵された熱エネルギーをリフォーマーの温
度安定化に用いる燃料電池システム、あるいは前記潜熱
貯蔵媒体に貯蔵された熱エネルギーを燃料を蒸発させる
ために用いることを特徴とする、燃料電池システムなど
とする。
を吸熱過程に利用可能にすること。 【解決手段】 熱の流れを最適化するための潜熱貯蔵媒
体を有する燃料電池システムとする。具体的には、吸熱
過程の熱需要が、燃料の燃焼によってもまかなわれるこ
とを特徴とする。例えば触媒バーナの助けによって得ら
れたエネルギーを潜熱貯蔵手段に貯蔵するため、アノー
ドガスが十分に燃料分を含むことを特徴とし、前記潜熱
貯蔵媒体に貯蔵された熱エネルギーをリフォーマーの温
度安定化に用いる燃料電池システム、あるいは前記潜熱
貯蔵媒体に貯蔵された熱エネルギーを燃料を蒸発させる
ために用いることを特徴とする、燃料電池システムなど
とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、潜熱貯蔵媒体を燃
料電池システム中に使用することに関する。
料電池システム中に使用することに関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は、移動用途に最も有望な手段
である。汚染物の放出がないかまたは少なくともその放
出が僅少な輸送機関の駆動用として世界的に需要が高ま
っているため、成長市場が実現しつつある。輸送機関用
駆動力として、燃料電池は中期的には既に燃料を30%
まで節約し、したがってCO2を30%省く潜在力を示
しつつある。燃料電池の本質的な利点は、エネルギー転
換効率が高いこと、汚染物質放出が少ないため環境に優
しいこと、及びその使用範囲がミリワットからメガワッ
トの広領域に亘ることにある。
である。汚染物の放出がないかまたは少なくともその放
出が僅少な輸送機関の駆動用として世界的に需要が高ま
っているため、成長市場が実現しつつある。輸送機関用
駆動力として、燃料電池は中期的には既に燃料を30%
まで節約し、したがってCO2を30%省く潜在力を示
しつつある。燃料電池の本質的な利点は、エネルギー転
換効率が高いこと、汚染物質放出が少ないため環境に優
しいこと、及びその使用範囲がミリワットからメガワッ
トの広領域に亘ることにある。
【0003】燃料電池では、水素と酸素が燃焼制御下で
反応して水を生成し、電気エネルギーが、極めて高効率
でかつ汚染物質の放出なく発生している。例えば、水素
は、リフォーマーを経由してメタノールまたはペトロー
ルから製造して間接的に供給することができる。
反応して水を生成し、電気エネルギーが、極めて高効率
でかつ汚染物質の放出なく発生している。例えば、水素
は、リフォーマーを経由してメタノールまたはペトロー
ルから製造して間接的に供給することができる。
【0004】メタノールを処理(改質)するにはスチー
ムリフォーミング(水蒸気改質)が好ましい。メタノー
ルリフォーミングの反応温度は標準的には約300℃で
ある。高級アルコールまたは炭化水素のスチームリフォ
ーミングは700℃以上の反応温度を必要とする。した
がって、ペトロールの処理(改質)には熱リフォーミン
グまたは部分酸化のいずれも検討することが好ましい。
これらの温度では、水素生成量を増加させるため、リフ
ォーマーの下流でさらにシフト転換器(CO転化器)が
使用されている。反応ガスは、さらに続いて残留CO分
の除去を必要とする。これは、選択酸化またはガス拡散
膜によって行うことができる。
ムリフォーミング(水蒸気改質)が好ましい。メタノー
ルリフォーミングの反応温度は標準的には約300℃で
ある。高級アルコールまたは炭化水素のスチームリフォ
ーミングは700℃以上の反応温度を必要とする。した
がって、ペトロールの処理(改質)には熱リフォーミン
グまたは部分酸化のいずれも検討することが好ましい。
これらの温度では、水素生成量を増加させるため、リフ
ォーマーの下流でさらにシフト転換器(CO転化器)が
使用されている。反応ガスは、さらに続いて残留CO分
の除去を必要とする。これは、選択酸化またはガス拡散
膜によって行うことができる。
【0005】一般に、スチームリフォーミングは水素が
高濃度の生成ガスを産出する。しかしながら、リフォー
ミング反応は激しい吸熱反応である。これは、輸送機関
の運転に起こるような急激な負荷変化の場合に特に影響
を及ぼす。それ故、リフォーマー加熱器とリフォーマー
自体の間の熱移動を極めて効果的なものにする必要があ
る。伝熱不良とともにリフォーマーの温度低下は不完全
転化を生じ、したがって、ガススクラビングの際に効率
の低下とコスト増を招く。リフォーマー温度が不相応に
上がると生成ガス中のCO濃度が増加してスクラビング
コストが高くなる。
高濃度の生成ガスを産出する。しかしながら、リフォー
ミング反応は激しい吸熱反応である。これは、輸送機関
の運転に起こるような急激な負荷変化の場合に特に影響
を及ぼす。それ故、リフォーマー加熱器とリフォーマー
自体の間の熱移動を極めて効果的なものにする必要があ
る。伝熱不良とともにリフォーマーの温度低下は不完全
転化を生じ、したがって、ガススクラビングの際に効率
の低下とコスト増を招く。リフォーマー温度が不相応に
上がると生成ガス中のCO濃度が増加してスクラビング
コストが高くなる。
【0006】吸熱及び発熱過程は、蒸気リフォーマーを
有するガス処理装置中で起こる。メタノール及び水の蒸
発、燃料/水の蒸気混合物の過熱、及びリフォーミング
反応は吸熱過程に属する。燃料の燃焼、アノード排出ガ
スの燃焼、CO転化反応、及び選択的CO酸化は発熱反
応である。
有するガス処理装置中で起こる。メタノール及び水の蒸
発、燃料/水の蒸気混合物の過熱、及びリフォーミング
反応は吸熱過程に属する。燃料の燃焼、アノード排出ガ
スの燃焼、CO転化反応、及び選択的CO酸化は発熱反
応である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、燃料
電池内の発熱過程の熱エネルギーを吸熱過程に利用でき
るようにすることである。
電池内の発熱過程の熱エネルギーを吸熱過程に利用でき
るようにすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱の流れを最
適化するための潜熱貯蔵媒体を有する燃料電池システム
である。
適化するための潜熱貯蔵媒体を有する燃料電池システム
である。
【0009】このシステムにおいて、 a)吸熱過程の熱需要が、燃料の添加によってもまかな
われること、 b)例えば触媒バーナの助けによって得られたエネルギ
ーを潜熱貯蔵手段に貯蔵するため、アノードガスが十分
に燃料分を含むこと、 c)前記潜熱貯蔵媒体に貯蔵された熱エネルギーをリフ
ォーマーの温度安定化に用いること d)前記潜熱貯蔵媒体に貯蔵された熱エネルギーを燃料
を蒸発させるために用いること、 e)相異なる複数の潜熱貯蔵系を用いること、 f)潜熱貯蔵媒体がリフォーマー中に統合されているこ
と、 g)潜熱貯蔵媒体がガススクラバー中に統合されている
こと、 h)潜熱貯蔵媒体がバイポーラ板中に統合されているこ
と、 i)潜熱貯蔵媒体が冷却回路中に統合されていることが
好ましい。
われること、 b)例えば触媒バーナの助けによって得られたエネルギ
ーを潜熱貯蔵手段に貯蔵するため、アノードガスが十分
に燃料分を含むこと、 c)前記潜熱貯蔵媒体に貯蔵された熱エネルギーをリフ
ォーマーの温度安定化に用いること d)前記潜熱貯蔵媒体に貯蔵された熱エネルギーを燃料
を蒸発させるために用いること、 e)相異なる複数の潜熱貯蔵系を用いること、 f)潜熱貯蔵媒体がリフォーマー中に統合されているこ
と、 g)潜熱貯蔵媒体がガススクラバー中に統合されている
こと、 h)潜熱貯蔵媒体がバイポーラ板中に統合されているこ
と、 i)潜熱貯蔵媒体が冷却回路中に統合されていることが
好ましい。
【0010】また、本発明は、燃料電池システムにおい
て熱の流れを最適化するために潜熱貯蔵媒体を使用する
方法であり、また燃料電池システムにおいて熱需要を緩
衝させることによって温度を安定化するために潜熱貯蔵
媒体を使用する方法である。
て熱の流れを最適化するために潜熱貯蔵媒体を使用する
方法であり、また燃料電池システムにおいて熱需要を緩
衝させることによって温度を安定化するために潜熱貯蔵
媒体を使用する方法である。
【0011】さらに、本発明は、移動体装置用の燃料電
池システムに潜熱貯蔵媒体を使用する方法であり、ま
た、移動体装置用燃料電池の廃熱を貯蔵するための潜熱
貯蔵媒体を輸送機関の始動に際して該貯蔵したエネルギ
ーを供給するために使用する方法である。
池システムに潜熱貯蔵媒体を使用する方法であり、ま
た、移動体装置用燃料電池の廃熱を貯蔵するための潜熱
貯蔵媒体を輸送機関の始動に際して該貯蔵したエネルギ
ーを供給するために使用する方法である。
【0012】本発明の目的は、前記の熱の流れを最適化
するため燃料電池システム内に潜熱貯蔵媒体を使用する
ことによって達成される。
するため燃料電池システム内に潜熱貯蔵媒体を使用する
ことによって達成される。
【0013】驚いたことに、燃料電池の急激に増加した
熱エネルギー需要を例えば自動車の加速のため急にエネ
ルギー需要が増加した場合、潜熱貯蔵媒体の助けによっ
てカバーできることがわかった。
熱エネルギー需要を例えば自動車の加速のため急にエネ
ルギー需要が増加した場合、潜熱貯蔵媒体の助けによっ
てカバーできることがわかった。
【0014】アノードガスが十分に燃料分を含むことに
より、触媒バーナーの助けによって得られた熱エネルギ
ーを適当な潜熱貯蔵媒体の助けによって貯蔵することが
できる。必要とされない熱エネルギーを貯蔵して、熱エ
ネルギーの需要が増えたときに利用できる。
より、触媒バーナーの助けによって得られた熱エネルギ
ーを適当な潜熱貯蔵媒体の助けによって貯蔵することが
できる。必要とされない熱エネルギーを貯蔵して、熱エ
ネルギーの需要が増えたときに利用できる。
【0015】該潜熱貯蔵媒体は、燃料電池システム中で
リフォーマーの温度安定化用または燃料の蒸発過程用に
用いられる。
リフォーマーの温度安定化用または燃料の蒸発過程用に
用いられる。
【0016】水素の需要が増大する場合には、潜熱貯蔵
媒体はリフォーマーでさらに必要とする熱エネルギーを
直ちに供給し、それによって、適切でないバーナー制御
のために起こるリフォーミング反応器の温度低下を防
ぐ。
媒体はリフォーマーでさらに必要とする熱エネルギーを
直ちに供給し、それによって、適切でないバーナー制御
のために起こるリフォーミング反応器の温度低下を防
ぐ。
【0017】逆の場合では、潜熱貯蔵媒体は、H2需要
が減少する場合にバーナー制御の遅れから生じる余分の
熱を吸収する。リフォーマーの温度が甚だしく低い温度
では、リフォーミング反応は遅すぎ、過度に高い温度で
はCO含量が上昇して燃料電池を害する。温度安定化の
ための潜熱貯蔵媒体は、燃料電池のガススクラバー中に
統合することができる。
が減少する場合にバーナー制御の遅れから生じる余分の
熱を吸収する。リフォーマーの温度が甚だしく低い温度
では、リフォーミング反応は遅すぎ、過度に高い温度で
はCO含量が上昇して燃料電池を害する。温度安定化の
ための潜熱貯蔵媒体は、燃料電池のガススクラバー中に
統合することができる。
【0018】意外にも、燃料電池システムの潜熱貯蔵手
段が、例えば自動車などの移動体用途に特に好適である
ことがわかった。自動車は数秒内にスタートできなけれ
ばならない。これは、リフォーマーを急速に加熱するた
めの潜熱貯蔵手段によって可能となし得る。
段が、例えば自動車などの移動体用途に特に好適である
ことがわかった。自動車は数秒内にスタートできなけれ
ばならない。これは、リフォーマーを急速に加熱するた
めの潜熱貯蔵手段によって可能となし得る。
【0019】燃料電池の吸熱過程の熱需要は、燃料の添
加を増加させることによってカバーできることがわかっ
た。
加を増加させることによってカバーできることがわかっ
た。
【0020】なおまた、潜熱貯蔵媒体の使用によりポリ
マー電解質の過熱を防止できることも判明した。
マー電解質の過熱を防止できることも判明した。
【0021】ナフィオン(Nafion)などのポリマ
ー電解質は乾きに対して非常に敏感である。このことが
運転温度を凡そ70〜80℃に制限する。電解質フィル
ムの過熱は膜中の水のロスを招き、したがって抵抗に強
度の局部的増加をもたらし、そして最悪の場合には、膜
に孔を生成させる。冷却回路またはバイポーラ板に統合
した潜熱貯蔵媒体は、局部過熱の危険を大いに低下させ
る。
ー電解質は乾きに対して非常に敏感である。このことが
運転温度を凡そ70〜80℃に制限する。電解質フィル
ムの過熱は膜中の水のロスを招き、したがって抵抗に強
度の局部的増加をもたらし、そして最悪の場合には、膜
に孔を生成させる。冷却回路またはバイポーラ板に統合
した潜熱貯蔵媒体は、局部過熱の危険を大いに低下させ
る。
【0022】それ故潜熱貯蔵媒体は、熱需要を緩衝する
ことによって温度を安定化させるため燃料電池に使用さ
れる。
ことによって温度を安定化させるため燃料電池に使用さ
れる。
【0023】潜熱貯蔵媒体を使用すると燃料電池の始動
時間が著しく短縮することもわかった。
時間が著しく短縮することもわかった。
【0024】燃料電池システムの負荷変化応答が潜熱貯
蔵媒体の使用によって改善できることがわかった。個々
の構造単位の時定数の短縮を最小費用の制御によって果
たすことができる。したがって、例えば、潜熱貯蔵媒体
はメタノールリフォーマーを有する水素燃料電池に加速
に必要な追加の熱を遅滞なく供給できる。それ故、制御
の費用はメタノール供給を増やすことにより減少する。
バーナー出力を増すことも若干の遅れで実施できる。例
えば、燃料電池のアノード排ガスをバーナーに装入する
場合は、貯蔵媒体が適当なものであれば、燃料を新たに
供給しないで済ますことが可能である。
蔵媒体の使用によって改善できることがわかった。個々
の構造単位の時定数の短縮を最小費用の制御によって果
たすことができる。したがって、例えば、潜熱貯蔵媒体
はメタノールリフォーマーを有する水素燃料電池に加速
に必要な追加の熱を遅滞なく供給できる。それ故、制御
の費用はメタノール供給を増やすことにより減少する。
バーナー出力を増すことも若干の遅れで実施できる。例
えば、燃料電池のアノード排ガスをバーナーに装入する
場合は、貯蔵媒体が適当なものであれば、燃料を新たに
供給しないで済ますことが可能である。
【0025】リフォーマー及び蒸発器のバーナに供給す
るのにアノード排ガスを使用すると、燃料を別々に供給
する場合に較べて燃料電池システムの総合効率を増進さ
せる。
るのにアノード排ガスを使用すると、燃料を別々に供給
する場合に較べて燃料電池システムの総合効率を増進さ
せる。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の一般的例を以下にさらに
詳しく説明する。
詳しく説明する。
【0027】燃料電池システムが異なれば、異なる温度
で運転するので異なる潜熱貯蔵手段が必要である。
で運転するので異なる潜熱貯蔵手段が必要である。
【0028】プロトン交換膜(PEM)燃料電池のメタ
ノールリフォーマーは、凡そ300℃の温度で運転され
る。
ノールリフォーマーは、凡そ300℃の温度で運転され
る。
【0029】燃料リフォーマーの温度制御のための潜熱
貯蔵媒体には2種類の貯蔵物質を必要とする。貯蔵媒体
としての相−変化物質は最適運転温度より5℃低い融点
を有するものであり、もう1つの物質は5℃高い融点を
有するものである。
貯蔵媒体には2種類の貯蔵物質を必要とする。貯蔵媒体
としての相−変化物質は最適運転温度より5℃低い融点
を有するものであり、もう1つの物質は5℃高い融点を
有するものである。
【0030】上記物質として好適なものは、融点が上記
の規定領域にある、全ての塩、水和塩及びそれらの混合
物、ならびに結晶性有機低分子量物質である。PEM燃
料電池のメタノールリフォーマー用に、最適運転温度よ
り高い領域に対してFeCl 3またはNaNO3が特に好
適である。
の規定領域にある、全ての塩、水和塩及びそれらの混合
物、ならびに結晶性有機低分子量物質である。PEM燃
料電池のメタノールリフォーマー用に、最適運転温度よ
り高い領域に対してFeCl 3またはNaNO3が特に好
適である。
【0031】例えば酢酸カリウムまたはNaSCNは、
最適運転温度より低い温度領域に特に適している。
最適運転温度より低い温度領域に特に適している。
【0032】移動体装置の燃料電池の廃熱を貯蔵するの
には、いろいろの物質が適しており、この廃熱は輸送機
関の始動に際してもう一度繰り返し供給される。PEM
燃料電池の運転温度は60〜90℃である。酢酸ナトリ
ウム三水和物などの貯蔵媒体がこれ用に特に好適であ
る。
には、いろいろの物質が適しており、この廃熱は輸送機
関の始動に際してもう一度繰り返し供給される。PEM
燃料電池の運転温度は60〜90℃である。酢酸ナトリ
ウム三水和物などの貯蔵媒体がこれ用に特に好適であ
る。
【0033】当業者にとっては、燃料電池のタイプによ
りしたがって各個々の構成要素の運転温度によって異な
る潜熱貯蔵手段として、多種多様の好適な塩、水和塩及
びそれらの混合物ならびに結晶性有機低分子量物質が利
用可能である。
りしたがって各個々の構成要素の運転温度によって異な
る潜熱貯蔵手段として、多種多様の好適な塩、水和塩及
びそれらの混合物ならびに結晶性有機低分子量物質が利
用可能である。
【0034】
【発明の効果】本発明により、燃料電池システムにおい
て発生する熱エネルギーを吸熱過程に利用することがで
き、燃料電池やリフォーマーの温度安定化等が実現で
き、また燃料電池の始動時間短縮や負荷変化応答性の改
善が実現できる。
て発生する熱エネルギーを吸熱過程に利用することがで
き、燃料電池やリフォーマーの温度安定化等が実現で
き、また燃料電池の始動時間短縮や負荷変化応答性の改
善が実現できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 Frankfurter Str. 250, D−64293 Darmstadt,Fed eral Republic of Ge rmany (72)発明者 ウド ハイデル ドイツ連邦共和国 64271 ダルムシュタ ット メルク カーゲーアーアー内 (番 地なし) (72)発明者 マーク ヌーシュエッツ ドイツ連邦共和国 64271 ダルムシュタ ット メルク カーゲーアーアー内 (番 地なし) (72)発明者 ルードヴィック ヨーリッセン ドイツ連邦共和国 64271 ダルムシュタ ット メルク カーゲーアーアー内 (番 地なし)
Claims (14)
- 【請求項1】 熱の流れを最適化するための潜熱貯蔵媒
体を有する燃料電池システム。 - 【請求項2】 吸熱過程の熱需要が、燃料の添加によっ
てもまかなわれることを特徴とする、請求項1に記載の
燃料電池システム。 - 【請求項3】 例えば触媒バーナの助けによって得られ
たエネルギーを潜熱貯蔵手段に貯蔵するため、アノード
ガスが十分に燃料分を含むことを特徴とする、請求項1
または2に記載の燃料電池システム。 - 【請求項4】 前記潜熱貯蔵媒体に貯蔵された熱エネル
ギーをリフォーマーの温度安定化に用いることを特徴と
する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の燃料電
池システム。 - 【請求項5】 前記潜熱貯蔵媒体に貯蔵された熱エネル
ギーを燃料を蒸発させるために用いることを特徴とす
る、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の燃料電池
システム。 - 【請求項6】 相異なる複数の潜熱貯蔵系を用いること
を特徴とする、請求項1ないし5のいずれか1項に記載
の燃料電池システム。 - 【請求項7】 潜熱貯蔵媒体がリフォーマー中に統合さ
れていることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれ
か1項に記載の燃料電池システム。 - 【請求項8】 潜熱貯蔵媒体がガススクラバー中に統合
されていることを特徴とする、請求項1ないし7のいず
れか1項に記載の燃料電池システム。 - 【請求項9】 潜熱貯蔵媒体がバイポーラ板中に統合さ
れていることを特徴とする、請求項1ないし8のいずれ
か1項に記載の燃料電池システム。 - 【請求項10】 潜熱貯蔵媒体が冷却回路中に統合され
ていることを特徴とする、請求項1ないし9のいずれか
1項に記載の燃料電池システム。 - 【請求項11】 燃料電池システムにおいて、熱の流れ
を最適化するために潜熱貯蔵媒体を使用する方法。 - 【請求項12】 燃料電池システムにおいて、熱需要を
緩衝させることによって温度を安定化するために潜熱貯
蔵媒体を使用する方法。 - 【請求項13】 移動体装置用の燃料電池システムに潜
熱貯蔵媒体を使用する方法。 - 【請求項14】 移動体装置用燃料電池の廃熱を貯蔵す
るための潜熱貯蔵媒体を、輸送機関の始動に際して該貯
蔵したエネルギーを供給するために使用する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19942195-1 | 1999-09-03 | ||
DE19942195A DE19942195A1 (de) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | Latentwärmespeicher für Brennstoffzellen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001143728A true JP2001143728A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=7920766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000265188A Pending JP2001143728A (ja) | 1999-09-03 | 2000-09-01 | 燃料電池システムおよび潜熱貯蔵媒体の使用 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1081779A1 (ja) |
JP (1) | JP2001143728A (ja) |
DE (1) | DE19942195A1 (ja) |
RU (1) | RU2000122917A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004186097A (ja) * | 2002-12-05 | 2004-07-02 | Sharp Corp | 燃料電池 |
JP2004224336A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-12 | J Eberspaesher Gmbh & Co Kg | 自動車をコンディショニングする装置 |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19962684A1 (de) * | 1999-12-23 | 2001-07-26 | Siemens Ag | Brennstoffzellenanlage als Antriebseinheit für ein Fahrzeug |
DE10065304A1 (de) * | 2000-12-29 | 2002-07-11 | Siemens Ag | Verfahren zur Wärmeisolierung bei einer für den mobilen Einsatz vorgesehenen Brennstoffzellenanlage und zugehörige Brennstoffzellenanlage |
FR2823704B1 (fr) * | 2001-04-20 | 2003-07-04 | Renault | Dispositif de gestion thermique d'un vehicule automobile |
DE10160759B4 (de) * | 2001-12-11 | 2004-09-09 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Temperiereinrichtung für den Kochbereich |
EP1487042A4 (en) * | 2002-03-19 | 2007-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | FUEL CELL POWER GENERATION SYSTEM |
DE10247710A1 (de) * | 2002-10-12 | 2004-05-13 | Volkswagen Ag | Brennstoffzellensystem, insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
DE10325395A1 (de) * | 2003-05-28 | 2004-12-23 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Heizungssystem mit Brennstoffzelleneinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelleneinrichtung |
DE102004013256A1 (de) * | 2004-03-18 | 2005-10-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzelle |
FR2871945A1 (fr) * | 2004-06-16 | 2005-12-23 | Renault Sas | Systeme de pile a combustible avec reformage et procede de commande associe |
EP1703578B1 (de) | 2005-03-16 | 2009-09-16 | Truma Gerätetechnik GmbH & Co. | Reformer-Brennstoffzellen-System mit externem Brenner |
DE102005040052B4 (de) * | 2005-06-10 | 2014-03-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug mit einem Reformersystem mit einer Abkühleinrichtung |
DE102007033428A1 (de) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellensystem mit einem ein Phasenwechselmaterial umfassendes Temperierungsmittel |
DE102007042425B4 (de) * | 2007-09-06 | 2021-01-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Einheit aus Brennstoffzelle und Nachbrenner mit Latentwärmespeicher und Wärmetauscher |
DE102009000392A1 (de) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | Robert Bosch Gmbh | Klimatisierung elektrochemischer Energiespeicher mittels regelbarer Latentwärmespeicher |
DE102013203314A1 (de) * | 2013-02-27 | 2014-08-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Brennstoffzellensystem |
DE102014222839A1 (de) * | 2014-11-10 | 2016-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellenvorrichtung mit integriertem Wärmespeicher |
DE102020211588A1 (de) | 2020-09-16 | 2022-03-17 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Zelleneinheit und Verfahren zum Starten der Zelleneinheit |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4235830A1 (de) * | 1992-10-23 | 1994-04-28 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Wärmespeichersystem für den Kaltstart von Verbrennungsmaschinen |
US5678410A (en) * | 1993-08-06 | 1997-10-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Combined system of fuel cell and air-conditioning apparatus |
DE19636523C2 (de) * | 1996-09-09 | 1999-07-22 | Isad Electronic Sys Gmbh & Co | Kraftfahrzeug mit Latentwärmespeicher und Verfahren zum Aufladen des Latentwärmespeichers |
DE19805600A1 (de) * | 1998-02-12 | 1999-08-19 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Brennstoffzelle mit Sonnenkollektorheizung |
-
1999
- 1999-09-03 DE DE19942195A patent/DE19942195A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-08-28 EP EP00118127A patent/EP1081779A1/de not_active Withdrawn
- 2000-09-01 JP JP2000265188A patent/JP2001143728A/ja active Pending
- 2000-09-04 RU RU2000122917/09A patent/RU2000122917A/ru not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004186097A (ja) * | 2002-12-05 | 2004-07-02 | Sharp Corp | 燃料電池 |
JP2004224336A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-12 | J Eberspaesher Gmbh & Co Kg | 自動車をコンディショニングする装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2000122917A (ru) | 2002-08-20 |
EP1081779A1 (de) | 2001-03-07 |
DE19942195A1 (de) | 2001-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2001143728A (ja) | 燃料電池システムおよび潜熱貯蔵媒体の使用 | |
CA2594394C (en) | Method of starting-up solid oxide fuel cell system | |
JP2002124287A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2001348202A (ja) | 燃料改質システム | |
EP1231184A9 (en) | A method and apparatus for preheating of a fuel cell micro-reformer | |
JP2002083624A (ja) | 熱的に統合された等温のco洗浄サブシステムを有する燃料電池システム | |
JP2004192958A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2000034102A (ja) | 改質器の制御装置 | |
JP2003095611A (ja) | 水素生成装置の起動方法 | |
JP2002343402A (ja) | 原燃料蒸発装置、原燃料蒸発方法及び原燃料蒸発装置を備えた燃料電池システム | |
JP2017103218A (ja) | 固体酸化物型燃料電池システム | |
US6607855B2 (en) | Control system for fuel cell | |
JP2000191304A (ja) | 液体燃料蒸発器とこれを用いた燃料電池用改質器 | |
JP3856423B2 (ja) | 水素発生装置の起動方法 | |
JP2010067534A (ja) | 燃料電池システム、および、燃料電池システムの制御方法 | |
JP2000185901A (ja) | 改質装置および燃料電池システム | |
JP4164901B2 (ja) | 改質器の制御装置 | |
JP7176263B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 | |
JP4791698B2 (ja) | 改質型燃料電池システム及び改質型燃料電池システムの運転制御方法 | |
JP4917790B2 (ja) | 燃料電池用改質装置の運転制御方法 | |
JP2019169256A (ja) | 高温動作型燃料電池システム | |
JP4917791B2 (ja) | 燃料電池システム | |
Kumar et al. | Fuels processing for transportation fuel cell systems | |
JP3640906B2 (ja) | 燃料電池装置におけるガス生成装置の作動方法 | |
JP2001080905A (ja) | 燃料改質器の運転方法 |