JP2002280043A - 燃料電池システム - Google Patents
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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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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造で、かつエネルギー効率の良好な
燃料電池システムを提供する。 【解決手段】 水素を含む改質ガスが供給される燃料極
（１ａ）と空気が供給される空気極（１ｂ）とを有する
固体高分子膜型燃料電池（１）と、この固体高分子膜型
燃料電池に生成した改質ガスを供給する改質器（２）
と、を備えた燃料電池システムにおいて、空気極（１
ｂ）と改質器（２）の上流部とを連通する流路を設け、
空気極（１ｂ）から排出された水蒸気を含む排空気の一
部を直接的に改質器（２）に供給する構成とした。
燃料電池システムを提供する。 【解決手段】 水素を含む改質ガスが供給される燃料極
（１ａ）と空気が供給される空気極（１ｂ）とを有する
固体高分子膜型燃料電池（１）と、この固体高分子膜型
燃料電池に生成した改質ガスを供給する改質器（２）
と、を備えた燃料電池システムにおいて、空気極（１
ｂ）と改質器（２）の上流部とを連通する流路を設け、
空気極（１ｂ）から排出された水蒸気を含む排空気の一
部を直接的に改質器（２）に供給する構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システ
ム、特に炭化水素系燃料を改質して水素を主成分とする
改質ガスを生成し、改質ガスを固体高分子膜型燃料電池
に供給し発電を行う固体高分子膜型燃料電池システムの
改良に関するものである。
ム、特に炭化水素系燃料を改質して水素を主成分とする
改質ガスを生成し、改質ガスを固体高分子膜型燃料電池
に供給し発電を行う固体高分子膜型燃料電池システムの
改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体高分子膜型燃料電池（以下、
ＰＥＭＦＣと示す。）システムには、例えば、特開平１
０−３１１５６３号公報に開示されたものがある。
ＰＥＭＦＣと示す。）システムには、例えば、特開平１
０−３１１５６３号公報に開示されたものがある。
【０００３】これについて図７を用いて説明すると、燃
料電池システムは水素を含む改質ガスと空気の供給によ
り発電するＰＥＭＦＣ１と、改質ガスを生成する改質器
２と、改質器２に気化した燃料及び水蒸気を供給するた
めの燃料蒸発器３及び水蒸発器２０と、ＰＥＭＦＣ１か
ら排出された排ガスを燃焼し、燃焼ガスの一部を燃料蒸
発器３及び水蒸発器２０に送る触媒燃焼器４と、排ガス
中の水蒸気を凝縮させるためのコンデンサ２２と、凝縮
した水を貯蔵し、水を水蒸発器２０に供給する水タンク
２１などから構成される。
料電池システムは水素を含む改質ガスと空気の供給によ
り発電するＰＥＭＦＣ１と、改質ガスを生成する改質器
２と、改質器２に気化した燃料及び水蒸気を供給するた
めの燃料蒸発器３及び水蒸発器２０と、ＰＥＭＦＣ１か
ら排出された排ガスを燃焼し、燃焼ガスの一部を燃料蒸
発器３及び水蒸発器２０に送る触媒燃焼器４と、排ガス
中の水蒸気を凝縮させるためのコンデンサ２２と、凝縮
した水を貯蔵し、水を水蒸発器２０に供給する水タンク
２１などから構成される。
【０００４】燃料蒸発器３に供給された液体の原燃料
（例えば、ガソリン、軽油、メタノール等の炭化水素系
燃料）は気化し、空気及び水蒸気とともに改質器２に供
給される。改質器２では改質ガスが生成され、水素を含
む改質ガスがＰＥＭＦＣ１の燃料極１ａに供給されると
ともに、空気極１ｂにコンプレッサ１３から空気が供給
されて、還元反応が生じ起電力が生じるものである。
（例えば、ガソリン、軽油、メタノール等の炭化水素系
燃料）は気化し、空気及び水蒸気とともに改質器２に供
給される。改質器２では改質ガスが生成され、水素を含
む改質ガスがＰＥＭＦＣ１の燃料極１ａに供給されると
ともに、空気極１ｂにコンプレッサ１３から空気が供給
されて、還元反応が生じ起電力が生じるものである。
【０００５】ここで改質器２内で生じる改質反応につい
て説明すると、改質反応は改質器５内に充填された改質
用触媒の作用によって生じ、大別すると水蒸気改質反応
と部分酸化反応に分けることができる。
て説明すると、改質反応は改質器５内に充填された改質
用触媒の作用によって生じ、大別すると水蒸気改質反応
と部分酸化反応に分けることができる。
【０００６】まず、水蒸気改質反応は、次式によって表
すことができる。
すことができる。
【０００７】
【数１】 一方、部分酸化反応は、燃料と空気の量を調整すること
で次式の反応が生じる。
で次式の反応が生じる。
【０００８】
【数２】 またこれらと同時に、以下の反応等が生じる。
【０００９】
【数３】
【００１０】
【数４】 このようにして、改質ガスの組成は、Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4
を主成分とした混合ガスとなる。
を主成分とした混合ガスとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この燃
料電池システムにおいては、改質反応時に必要な水をＰ
ＥＭＦＣ１の内部で生成され、空気極１ｂから排出され
る排空気中に含まれる水蒸気を凝縮して水として得るよ
うに構成されているため、凝縮器と凝縮熱を外部に放出
するためのラジエータ等を備える必要があり、システム
が大型化し、またコストの上昇を招いていた。ＰＥＭＦ
Ｃ１の空気極１ｂから排出される排空気の温度は約８０
℃であり、これを凝縮のためにいったん温度を下げ、後
に改質器２に供給するため再び熱を加えて気化させるこ
とになり、システムの効率の低下を招くという問題があ
った。
料電池システムにおいては、改質反応時に必要な水をＰ
ＥＭＦＣ１の内部で生成され、空気極１ｂから排出され
る排空気中に含まれる水蒸気を凝縮して水として得るよ
うに構成されているため、凝縮器と凝縮熱を外部に放出
するためのラジエータ等を備える必要があり、システム
が大型化し、またコストの上昇を招いていた。ＰＥＭＦ
Ｃ１の空気極１ｂから排出される排空気の温度は約８０
℃であり、これを凝縮のためにいったん温度を下げ、後
に改質器２に供給するため再び熱を加えて気化させるこ
とになり、システムの効率の低下を招くという問題があ
った。
【００１２】そこで本発明の目的は、上記問題点を解決
し、高効率の燃料電池システムを提供することである。
し、高効率の燃料電池システムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、水素を含
む改質ガスが供給される燃料極と空気が供給される空気
極とを有する固体高分子膜型燃料電池と、この固体高分
子膜型燃料電池に生成した水素を含む改質ガスを供給す
る改質器と、を備えた燃料電池システムにおいて、空気
極と改質器の上流部とを連通する流路を設け、空気極か
ら排出された水蒸気を含む排空気の一部を直接的に改質
器に供給する構成とする。
む改質ガスが供給される燃料極と空気が供給される空気
極とを有する固体高分子膜型燃料電池と、この固体高分
子膜型燃料電池に生成した水素を含む改質ガスを供給す
る改質器と、を備えた燃料電池システムにおいて、空気
極と改質器の上流部とを連通する流路を設け、空気極か
ら排出された水蒸気を含む排空気の一部を直接的に改質
器に供給する構成とする。
【００１４】第２の発明は、第１の発明において、排空
気を加熱手段によって加熱する構成とする。
気を加熱手段によって加熱する構成とする。
【００１５】第３の発明では、第２の発明において、加
熱手段は、燃料極から排出される余剰の排水素を燃焼す
る燃焼器の燃焼熱によって排空気を加熱する構成とす
る。
熱手段は、燃料極から排出される余剰の排水素を燃焼す
る燃焼器の燃焼熱によって排空気を加熱する構成とす
る。
【００１６】第４の発明は、第１の発明において、燃料
極及び空気極から排出される排水素と水蒸気を含む排空
気とを燃焼する燃焼器を設け、燃焼器から排出される燃
焼ガスを改質器に供給する構成とする。
極及び空気極から排出される排水素と水蒸気を含む排空
気とを燃焼する燃焼器を設け、燃焼器から排出される燃
焼ガスを改質器に供給する構成とする。
【００１７】第５の発明は、第１から４のいずれか一つ
の発明において、排空気の改質器への供給量を改質器の
温度と燃料電池の出力要求値に基づき制御する構成とす
る。
の発明において、排空気の改質器への供給量を改質器の
温度と燃料電池の出力要求値に基づき制御する構成とす
る。
【００１８】第６の発明は、第１から５のいずれか一つ
の発明において、改質器に空気を供給する供給手段を設
け、排空気に一部を供給手段の上流に導入する構成とす
る。
の発明において、改質器に空気を供給する供給手段を設
け、排空気に一部を供給手段の上流に導入する構成とす
る。
【００１９】
【発明の効果】第１の発明の固体高分子膜型燃料電池に
おいては、改質ガスが供給される燃料極と空気が供給さ
れる空気極での反応によって起電力が生じ、発電がなさ
れる。反応後、燃料極からは余剰の排水素が、空気極か
らは水蒸気を含んだ排空気が排出される。本発明では、
空気極と改質器の上流部とを連通する流路を設け、空気
極から排出された排空気を直接的に改質器に供給する構
成としたので、システム中に従来の凝縮器とラジエータ
を廃止することができ、空気極から排出される排ガスの
温度制御をおこなう必要がない。したがって、システム
の構成を簡素化することができ、コストを低減出来ると
ともに、システムの効率を向上することができる。
おいては、改質ガスが供給される燃料極と空気が供給さ
れる空気極での反応によって起電力が生じ、発電がなさ
れる。反応後、燃料極からは余剰の排水素が、空気極か
らは水蒸気を含んだ排空気が排出される。本発明では、
空気極と改質器の上流部とを連通する流路を設け、空気
極から排出された排空気を直接的に改質器に供給する構
成としたので、システム中に従来の凝縮器とラジエータ
を廃止することができ、空気極から排出される排ガスの
温度制御をおこなう必要がない。したがって、システム
の構成を簡素化することができ、コストを低減出来ると
ともに、システムの効率を向上することができる。
【００２０】第２の発明では、排空気を加熱手段によっ
て加熱する構成としたので、改質器に供給される気化し
た原燃料と空気と水蒸気とからなる混合気の混合が均一
に行われ、また改質器に流入される際の拡散も改善され
る。したがって、改質器内での改質反応がより効率よく
促進する。
て加熱する構成としたので、改質器に供給される気化し
た原燃料と空気と水蒸気とからなる混合気の混合が均一
に行われ、また改質器に流入される際の拡散も改善され
る。したがって、改質器内での改質反応がより効率よく
促進する。
【００２１】第３の発明では、加熱手段は、燃料極から
排出される排水素を燃焼する燃焼器の燃焼熱によって排
空気を加熱する構成としたので、排ガスを加熱するため
に別置きされたヒータ等を設置する必要がなく、システ
ムを小型化することができるとともに、ヒータ等を稼動
する手段を設ける必要がなく、システムの効率向上を図
ることができる。
排出される排水素を燃焼する燃焼器の燃焼熱によって排
空気を加熱する構成としたので、排ガスを加熱するため
に別置きされたヒータ等を設置する必要がなく、システ
ムを小型化することができるとともに、ヒータ等を稼動
する手段を設ける必要がなく、システムの効率向上を図
ることができる。
【００２２】第４の発明では、燃料極及び空気極から排
出される排水素と水蒸気を含む排空気とを燃焼する燃焼
器を設け、燃焼器から排出される燃焼ガスを改質器に供
給する構成としたので、これらガスを触媒燃焼させ、ガ
ス中に含まれる水分を十分に気化させるとともに、加熱
蒸気として改質器２に供給するように構成した。このよ
うな構成とすることで、改質器２内での改質反応がより
効率よく促進する。
出される排水素と水蒸気を含む排空気とを燃焼する燃焼
器を設け、燃焼器から排出される燃焼ガスを改質器に供
給する構成としたので、これらガスを触媒燃焼させ、ガ
ス中に含まれる水分を十分に気化させるとともに、加熱
蒸気として改質器２に供給するように構成した。このよ
うな構成とすることで、改質器２内での改質反応がより
効率よく促進する。
【００２３】第５の発明では、排空気の改質器への供給
量を改質器の温度と燃料電池の出力要求値に基づき制御
する構成としたので、改質器に供給される空気極から排
出される排空気の供給量は、燃料電池の出力要求値と改
質器の運転状態とに基づき制御されることで、精度よく
制御することができる。
量を改質器の温度と燃料電池の出力要求値に基づき制御
する構成としたので、改質器に供給される空気極から排
出される排空気の供給量は、燃料電池の出力要求値と改
質器の運転状態とに基づき制御されることで、精度よく
制御することができる。
【００２４】第６の発明では、改質器に空気を供給する
供給手段を設け、排空気の一部を供給手段の上流に導入
する構成としたので、空気極から排出された排空気を改
質器に再循環させるためのポンプ等を設置する必要がな
く、システムの小型化、低価格化を図ることができる。
供給手段を設け、排空気の一部を供給手段の上流に導入
する構成としたので、空気極から排出された排空気を改
質器に再循環させるためのポンプ等を設置する必要がな
く、システムの小型化、低価格化を図ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池システム
の構成を添付図面に基づいて説明する。
の構成を添付図面に基づいて説明する。
【００２６】図１は本発明の第一実施形態の構成を説明
する図である。本実施形態の構成は、原燃料を気化する
燃料蒸発器３と、水素を含む改質ガスを生成する改質器
２と、燃料極１ａと空気極１ｂとを備えたＰＥＭＦＣ１
と、燃料極１ａから排出された排水素を燃焼する触媒燃
焼器４と、空気極１ｂから排出されるこの排ガスを改質
器２に供給するためのポンプ６と、改質器２へ供給され
る排ガス（水蒸気と空気等から構成される）の流量を制
御する流量制御弁５と、から構成される。空気極１ｂと
改質器２の上流部とは流路２０ａから分岐する流路２０
ｂによって直接連通しており、空気極１ｂから排出され
た排ガスの一部は、流路２０ｂの途中に設置された流量
制御弁５とポンプ６とを介して戻される。
する図である。本実施形態の構成は、原燃料を気化する
燃料蒸発器３と、水素を含む改質ガスを生成する改質器
２と、燃料極１ａと空気極１ｂとを備えたＰＥＭＦＣ１
と、燃料極１ａから排出された排水素を燃焼する触媒燃
焼器４と、空気極１ｂから排出されるこの排ガスを改質
器２に供給するためのポンプ６と、改質器２へ供給され
る排ガス（水蒸気と空気等から構成される）の流量を制
御する流量制御弁５と、から構成される。空気極１ｂと
改質器２の上流部とは流路２０ａから分岐する流路２０
ｂによって直接連通しており、空気極１ｂから排出され
た排ガスの一部は、流路２０ｂの途中に設置された流量
制御弁５とポンプ６とを介して戻される。
【００２７】燃料蒸発器３に供給された液体の原燃料
は、触媒燃焼器４から排出される燃焼ガスの一部の熱量
によって気化され、改質器２に供給されるとともに、改
質器２には外部よりコンプレッサ１４を介して空気と、
ＰＥＭＦＣ１の空気極１ｂから排出される水蒸気を含ん
だ排ガスが流路２０ａ、２０ｂを通して供給される。
は、触媒燃焼器４から排出される燃焼ガスの一部の熱量
によって気化され、改質器２に供給されるとともに、改
質器２には外部よりコンプレッサ１４を介して空気と、
ＰＥＭＦＣ１の空気極１ｂから排出される水蒸気を含ん
だ排ガスが流路２０ａ、２０ｂを通して供給される。
【００２８】改質器２では供給された原燃料と空気と水
蒸気を用いて、前述したように水蒸気改質、部分酸化改
質の併用反応が生じ、水素を主成分とする改質ガスがＰ
ＥＭＦＣ１の燃料極１ａに送られる。一方、空気極１ｂ
には、コンプレッサ１３から空気が供給される。
蒸気を用いて、前述したように水蒸気改質、部分酸化改
質の併用反応が生じ、水素を主成分とする改質ガスがＰ
ＥＭＦＣ１の燃料極１ａに送られる。一方、空気極１ｂ
には、コンプレッサ１３から空気が供給される。
【００２９】ＰＥＭＦＣ１内では、燃料極１ａでの触媒
によって水素はプロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とに分
かれ、空気極１ｂにプロトンと電子が移動し、空気極に
供給される空気中の酸素と反応し、水を生成し、この反
応時に起電力が生じる。
によって水素はプロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とに分
かれ、空気極１ｂにプロトンと電子が移動し、空気極に
供給される空気中の酸素と反応し、水を生成し、この反
応時に起電力が生じる。
【００３０】空気極１ｂから排出される余剰の排空気と
水蒸気からなる排ガスは、その一部が流路２０途中に設
置されたポンプ６によって改質器２に供給される。改質
器２に供給される排ガスの流量は、流量制御弁５によっ
て制御され、改質器２に供給されなかった排ガスは外部
に排出される。
水蒸気からなる排ガスは、その一部が流路２０途中に設
置されたポンプ６によって改質器２に供給される。改質
器２に供給される排ガスの流量は、流量制御弁５によっ
て制御され、改質器２に供給されなかった排ガスは外部
に排出される。
【００３１】また燃料極１ａから排出される排水素は触
媒燃焼器４に送られ、外部から触媒燃焼器４に供給され
た空気とともに燃焼され、高温の燃焼ガスの一部は燃料
蒸発器３に供給されて、原燃料を気化するための熱源と
して用いられ、残りは外部に排出される。
媒燃焼器４に送られ、外部から触媒燃焼器４に供給され
た空気とともに燃焼され、高温の燃焼ガスの一部は燃料
蒸発器３に供給されて、原燃料を気化するための熱源と
して用いられ、残りは外部に排出される。
【００３２】このようにＰＥＭＦＣ１の空気極１ｂから
排出される水蒸気を含んだ排ガスの一部を流路２０ａ、
２０ｂから直接改質器２に供給することで、システムの
構成を簡素化することができ、コストを低減出来るとと
もに、システムの効率を向上することができる。即ち、
システム中に従来必要とされた凝縮器とラジエータを廃
止することができ、排ガスの温度制御（凝縮時に排ガス
の温度を下げ、改質器２に供給する際に温度を上げる）
をおこなう必要がない。
排出される水蒸気を含んだ排ガスの一部を流路２０ａ、
２０ｂから直接改質器２に供給することで、システムの
構成を簡素化することができ、コストを低減出来るとと
もに、システムの効率を向上することができる。即ち、
システム中に従来必要とされた凝縮器とラジエータを廃
止することができ、排ガスの温度制御（凝縮時に排ガス
の温度を下げ、改質器２に供給する際に温度を上げる）
をおこなう必要がない。
【００３３】図２に示す第２の実施形態では、空気極１
ｂを排出した排ガスを加熱する手段としてヒータ７を備
え、改質器２に供給する排ガスの温度を高温とするよう
にした。このように排ガス中の水蒸気を加熱蒸気として
改質器２に供給することで、改質器２に供給される気化
した原燃料と空気と水蒸気との混合が均一に行われ、ま
た改質器２に流入される際の拡散も改善される。したが
って、改質器２内での改質反応がより効率よく促進す
る。
ｂを排出した排ガスを加熱する手段としてヒータ７を備
え、改質器２に供給する排ガスの温度を高温とするよう
にした。このように排ガス中の水蒸気を加熱蒸気として
改質器２に供給することで、改質器２に供給される気化
した原燃料と空気と水蒸気との混合が均一に行われ、ま
た改質器２に流入される際の拡散も改善される。したが
って、改質器２内での改質反応がより効率よく促進す
る。
【００３４】図３には第３の実施形態を示しており、こ
の実施形態は、第１の実施形態に対して空気極１ｂから
排出された排ガスの少なくとも一部を触媒燃焼器４に供
給する点が相違する。
の実施形態は、第１の実施形態に対して空気極１ｂから
排出された排ガスの少なくとも一部を触媒燃焼器４に供
給する点が相違する。
【００３５】このように燃料極１ａから排出される排水
素ガスと空気極１ｂから排出される水蒸気を含んだ排ガ
スを触媒燃焼器４に供給することで、これらガスを触媒
燃焼させ、ガス中に含まれる水分を十分に気化させると
ともに、加熱蒸気として改質器２に供給するように構成
した。このような構成とすることで、改質器２内での改
質反応がより効率よく促進する。
素ガスと空気極１ｂから排出される水蒸気を含んだ排ガ
スを触媒燃焼器４に供給することで、これらガスを触媒
燃焼させ、ガス中に含まれる水分を十分に気化させると
ともに、加熱蒸気として改質器２に供給するように構成
した。このような構成とすることで、改質器２内での改
質反応がより効率よく促進する。
【００３６】図４には第４の実施形態を示しており、こ
れは第２実施形態で示した水蒸気を加熱蒸気とするヒー
タ７の代わりとして、触媒燃焼器４で燃料極１ａから排
出される排水素を燃焼した際に得られる燃焼熱を熱源と
した熱交換器８によって、空気極１ｂから排出される排
ガスを加熱する構成を示す。この熱交換器８は触媒燃焼
器４と一体に形成されて構成されても良い。
れは第２実施形態で示した水蒸気を加熱蒸気とするヒー
タ７の代わりとして、触媒燃焼器４で燃料極１ａから排
出される排水素を燃焼した際に得られる燃焼熱を熱源と
した熱交換器８によって、空気極１ｂから排出される排
ガスを加熱する構成を示す。この熱交換器８は触媒燃焼
器４と一体に形成されて構成されても良い。
【００３７】このような構成することで、排ガスを加熱
するために別置きされたヒータ７を設置する必要がな
く、システムを小型化することができるとともに、ヒー
タ７を稼動する熱源を設ける必要がなく、システムの効
率向上を図ることができる。
するために別置きされたヒータ７を設置する必要がな
く、システムを小型化することができるとともに、ヒー
タ７を稼動する熱源を設ける必要がなく、システムの効
率向上を図ることができる。
【００３８】図５に示す第５実施形態は、ＰＥＭＦＣ１
の出力要求に基づいて燃料極１ａと空気極１ｂとに供給
する改質ガス量と空気量を制御するコントロールユニッ
ト９を設けた構成である。
の出力要求に基づいて燃料極１ａと空気極１ｂとに供給
する改質ガス量と空気量を制御するコントロールユニッ
ト９を設けた構成である。
【００３９】コントロールユニット９は、ＰＥＭＦＣ１
の出力要求値に基づき、目標改質ガス量と目標空気量と
を演算し、この演算結果に基づき目標改質ガス量と目標
空気量となるように、改質器２に供給される空気極１ｂ
からの排ガス中の水蒸気量と空気量と原燃料量と、コン
プレッサ１３から空気極１ｂに供給される空気量を制御
する。
の出力要求値に基づき、目標改質ガス量と目標空気量と
を演算し、この演算結果に基づき目標改質ガス量と目標
空気量となるように、改質器２に供給される空気極１ｂ
からの排ガス中の水蒸気量と空気量と原燃料量と、コン
プレッサ１３から空気極１ｂに供給される空気量を制御
する。
【００４０】コントロールユニット９が改質器内の温度
を検出する温度計１１によって改質器２の運転状態を検
知し、改質器２が生成する改質ガス量が、改質器２の運
転状態に応じた目標改質ガス量となるように、改質器２
に供給される水蒸気量と空気量と原燃料量と制御する。
このため、空気極１ｂから導入される排ガス中の水蒸気
量の制御については、コントロールユニット９が流路２
０ａの分岐点に設けた流量分配弁１０の開度を制御する
ことにより行う。
を検出する温度計１１によって改質器２の運転状態を検
知し、改質器２が生成する改質ガス量が、改質器２の運
転状態に応じた目標改質ガス量となるように、改質器２
に供給される水蒸気量と空気量と原燃料量と制御する。
このため、空気極１ｂから導入される排ガス中の水蒸気
量の制御については、コントロールユニット９が流路２
０ａの分岐点に設けた流量分配弁１０の開度を制御する
ことにより行う。
【００４１】したがって、改質器２に供給される空気極
１ｂから排出される排ガス中の水蒸気量は、ＰＥＭＦＣ
出力要求値と改質器２の運転状態とに基づいて、精度よ
く制御することができる。
１ｂから排出される排ガス中の水蒸気量は、ＰＥＭＦＣ
出力要求値と改質器２の運転状態とに基づいて、精度よ
く制御することができる。
【００４２】図６に示す第６実施形態は、ＰＥＭＦＣ１
の空気極１ｂから排出された排ガスの一部を改質器２に
空気を供給する手段としてのコンプレッサ１４の上流に
流路２０ｃを通して直接導入するようにしたものであ
る。なお、排ガスをコンプレッサ１４の上流に供給する
流路２０ｃの途中には、流量制御弁１２が設置され、空
気とともに導入される水蒸気の量を制御する。
の空気極１ｂから排出された排ガスの一部を改質器２に
空気を供給する手段としてのコンプレッサ１４の上流に
流路２０ｃを通して直接導入するようにしたものであ
る。なお、排ガスをコンプレッサ１４の上流に供給する
流路２０ｃの途中には、流量制御弁１２が設置され、空
気とともに導入される水蒸気の量を制御する。
【００４３】このような構成とすることで、空気極１ｂ
から排出された排ガスを改質器２に再循環させるための
ポンプを設置する必要がなく、システムの小型化、低価
格化を図ることができる。
から排出された排ガスを改質器２に再循環させるための
ポンプを設置する必要がなく、システムの小型化、低価
格化を図ることができる。
【図１】本発明の第１実施形態を説明する図である。
【図２】第２実施形態を説明する図である。
【図３】第３実施形態を説明する図である。
【図４】第４実施形態を説明する図である。
【図５】第５実施形態を説明する図である。
【図６】第６実施形態を説明する図である。
【図７】従来例を説明する図である。
【符号の説明】 １ ＰＥＭＦＣ １ａ 燃料極 １ｂ 空気極 ２ 改質器 ３ 燃料蒸発器 ４ 触媒燃焼器 ５ 流量制御弁 ６ ポンプ ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 高木 靖雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB31 EB43 4G140 EA03 EA06 EB31 EB43 5H027 AA06 BA01 BA09 BA10 KK42 KK52 MM01
Claims (6)
- 【請求項１】水素を含む改質ガスが供給される燃料極と
空気が供給される空気極とを有する固体高分子膜型燃料
電池と、 この固体高分子膜型燃料電池に生成した水素を含む改質
ガスを供給する改質器と、を備えた燃料電池システムに
おいて、 空気極と改質器の上流部とを連通する流路を設け、空気
極から排出された水蒸気を含む排空気の一部を改質器に
供給する構成としたことを特徴とする燃料電池システ
ム。 - 【請求項２】前記排空気を加熱手段によって加熱する構
成とした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】前記加熱手段は、燃料極から排出される余
剰の排水素を燃焼する燃焼器の燃焼熱によって排空気を
加熱する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の
燃料電池システム。 - 【請求項４】前記燃料極及び空気極から排出される排水
素と水蒸気を含む排空気とを燃焼する燃焼器を設け、 燃焼器から排出される燃焼ガスを改質器に供給する構成
とした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５】前記排空気の改質器への供給量を改質器の
温度と燃料電池の出力要求値に基づき制御する構成とし
たことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記
載の燃料電池システム。 - 【請求項６】前記改質器に空気を供給する供給手段を設
け、 排空気の一部を供給手段の上流に導入する構成としたこ
とを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の
燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001078469A JP2002280043A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001078469A JP2002280043A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002280043A true JP2002280043A (ja) | 2002-09-27 |
Family
ID=18935080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001078469A Pending JP2002280043A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002280043A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006501623A (ja) * | 2002-10-01 | 2006-01-12 | ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト | 冷却回路を備えた燃料電池システム |
| JP2012243564A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2017183249A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
-
2001
- 2001-03-19 JP JP2001078469A patent/JP2002280043A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006501623A (ja) * | 2002-10-01 | 2006-01-12 | ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト | 冷却回路を備えた燃料電池システム |
| JP2012243564A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2017183249A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| CN107275661A (zh) * | 2016-03-31 | 2017-10-20 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池系统 |
| US10826096B2 (en) | 2016-03-31 | 2020-11-03 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
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