JP2005032611A - Fuel cell system - Google Patents

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秀和 田中
Eiju Shimada
英寿 嶋田
Shusuke Yamaji
秀典 山地
Hiroyasu Sato
弘康 佐藤
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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system in which the fuel can be obtained even by a general household easily and the convenience of the user can be improved. <P>SOLUTION: This is a fuel cell system that comprises a power generation part which has a fuel cell for performing power generation by reacting fuel and oxygen, a connecting part to which the power generated by the power generation part is supplied and which has an interchangeability with a connecting terminal of a power supply adapter converting the power from an electric light line or the like, a liquid tank to store the liquid capable of generating hydrogen gas by electrolysis, an electrolysis device to take out hydrogen gas by electrolyzing the liquid stored in the liquid tank, and a hydrogen storage part which stores hydrogen gas taken out by electrolysis and supplies the hydrogen gas to the generating part. The electrolysis of water by the electrolysis device and power generation reaction by the power generation part are carried out independently. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水素を燃料として発電を行う燃料電池システムに関するものであり、特に家庭用電子機器に対して電力の供給を行う燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system that generates power using hydrogen as a fuel, and more particularly to a fuel cell system that supplies electric power to household electronic devices.

燃料電池は、例えば水素ガス(燃料ガス)と空気に含まれる酸素(酸化剤ガス)を電気化学的に反応させることにより発電を行う発電素子である。燃料電池は、発電により生成される生成物が水であることから環境を汚染することがない発電素子として近年注目されており、例えば自動車を駆動するための駆動電源として使用する試みが行われている。   A fuel cell is a power generation element that generates power by electrochemically reacting, for example, hydrogen gas (fuel gas) and oxygen (oxidant gas) contained in air. In recent years, fuel cells have attracted attention as power generation elements that do not pollute the environment because the product generated by power generation is water. For example, attempts have been made to use them as drive power sources for driving automobiles. Yes.

さらに、上述の自動車駆動用の駆動電源に止まらず、例えばノート型パソコン、携帯電話及びPDAなどの携帯型電子機器の駆動電源としての燃料電池の開発も活発に行われている。このような燃料電池においては、所要の電力を安定して出力できるとともに、携帯可能なサイズ及び重量とされることが重要となり、このような要求に対応するべく各種技術開発が盛んに行われている。   Furthermore, not only the above-described driving power source for driving automobiles but also fuel cells are actively developed as driving power sources for portable electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and PDAs. In such a fuel cell, it is important that the required power can be stably output and the size and weight are portable, and various technologies have been actively developed to meet such demands. Yes.

燃料電池は、電解質の違い等により様々なタイプのものに分類されるが、代表的なものに、電解質に固体高分子電解質を用いた燃料電池が知られている。固体高分子電解質型燃料電池は、低コスト化が可能で、小型化、軽量化も容易であり、電池性能の点でも高い出力密度を有することから、例えば上記の用途に有望である。また、複数の発電セルとセパレータを交互に積層することにより構成するスタックセル型の燃料電池も提案されている。   Fuel cells are classified into various types depending on the difference in electrolytes and the like, and representatively, fuel cells using a solid polymer electrolyte as an electrolyte are known. A solid polymer electrolyte fuel cell can be reduced in cost, can be easily reduced in size and weight, and has a high output density in terms of battery performance. In addition, a stack cell type fuel cell configured by alternately stacking a plurality of power generation cells and separators has also been proposed.

また、燃料電池での発電に用いる燃料である水素やメタノールなどを燃料タンクに封入してパッケージ化し、燃料タンクを小売店などで販売することで消費者が燃料を入手し燃料電池システムでの発電に用いる構想も提案されている。   In addition, hydrogen and methanol, which are fuels used for power generation in fuel cells, are sealed in fuel tanks and packaged, and the fuel tanks are sold at retail stores, etc. so that consumers can obtain the fuel and generate power in the fuel cell system. The concept to be used for this is also proposed.

しかし、現状では燃料電池システムを用いた電子機器は一般家庭に浸透しておらず、燃料タンクを購入する消費者数が少ない。すると、消費者数が少ないために小売店は燃料タンクを販売せず、小売店で燃料タンクが販売されていないために消費者は燃料電池システムの導入をためらい消費者数が増加し難いという悪循環に陥り、利便性が阻害される可能性がある。   However, at present, electronic devices using fuel cell systems are not popular in general households, and the number of consumers who purchase fuel tanks is small. Then, because the number of consumers is small, retail stores do not sell fuel tanks, and because fuel tanks are not sold at retail stores, consumers are hesitant to introduce fuel cell systems and it is difficult to increase the number of consumers The convenience may be hindered.

また、燃料電池システムが一般家庭に普及し始め小売店でも容易に燃料タンクの購入ができるようになったとしても、需要者側は燃料タンクにどのくらい燃料が残留しているのかを把握して、燃料の不足が予想される場合には予め小売店で買い貯めしておく必要がある。しかし、一般消費者にとってはこのような消費予測と在庫管理を行うことは利便性が著しく悪く、小売店に在庫がない場合などは日常生活に必須となっている電子機器を動作させることが不可能になるという問題があった。   In addition, even if the fuel cell system has begun to spread to ordinary households and retailers can easily purchase fuel tanks, consumers will know how much fuel remains in the fuel tanks, If a shortage of fuel is anticipated, it is necessary to buy and store at a retail store in advance. However, for general consumers, such consumption prediction and inventory management are extremely inconvenient, and it is not possible to operate electronic devices that are indispensable for daily life when there is no inventory in retail stores. There was a problem of becoming possible.

したがって本願発明は、一般家庭でも手軽に燃料を入手することができ、利用者の利便性を向上させることが可能な燃料電池システムを提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system that can easily obtain fuel even in a general household and can improve the convenience for the user.

上記課題を解決するために本願発明の燃料電池システムは、燃料と酸素を反応させて発電を行う燃料電池を有する発電部と、前記発電部で発電された電力が供給され、電灯線等からの電力を変換する電源アダプターの接続端子と互換性を有した接続部とを有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention includes a power generation unit having a fuel cell that generates power by reacting fuel and oxygen, and the power generated by the power generation unit is supplied from a power line or the like. It has the connection part compatible with the connection terminal of the power supply adapter which converts electric power, It is characterized by the above-mentioned.

発電部での発電反応によって発生した電力を、接続部を介して電子機器の電源入力端子に供給するため、電子機器側に燃料電池装置を搭載していなくとも燃料電池による長時間の電力供給を行うことができ、電子機器の使用時間を長くすることが可能となる。   In order to supply the power generated by the power generation reaction in the power generation unit to the power input terminal of the electronic device via the connection unit, it is possible to supply power for a long time by the fuel cell even if the fuel cell device is not mounted on the electronic device side. It is possible to increase the usage time of the electronic device.

さらに本発明の燃料電池システムが、電気分解により水素ガスを発生できる液体を貯蔵する液体タンクと、前記液体タンクに貯蔵された液体を電気分解して水素ガスを取り出す電気分解装置と、前記電気分解装置によって取り出された水素ガスを貯蔵し、前記発電部に対して水素ガスを供給する水素貯蔵部とを有するとしてもよい。   Furthermore, the fuel cell system of the present invention includes a liquid tank that stores a liquid capable of generating hydrogen gas by electrolysis, an electrolysis apparatus that electrolyzes the liquid stored in the liquid tank and extracts hydrogen gas, and the electrolysis A hydrogen storage unit that stores the hydrogen gas extracted by the apparatus and supplies the hydrogen gas to the power generation unit may be included.

水の電気分解を用いて発電反応に必要な水素ガスを取り出し、水素貯蔵部に貯蔵することで、利用者が燃料ガスを望みの時間に補充することができる。これにより、利用者が小売店まで燃料タンクを買いに行く必要や、燃料タンクの在庫管理・消費予測を行う必要がなくなり、利用者の利便性が著しく向上する。また、液体タンクに貯蔵しておく水として水道水や市販の純水を用いるとすることで、水素ガスを貯蔵するために必要な原料の入手が容易となる。   By extracting the hydrogen gas necessary for the power generation reaction using electrolysis of water and storing it in the hydrogen storage unit, the user can replenish the fuel gas at a desired time. This eliminates the need for the user to purchase a fuel tank at a retail store and to perform inventory management / consumption prediction of the fuel tank, thereby significantly improving the convenience for the user. Further, by using tap water or commercially available pure water as water stored in the liquid tank, it becomes easy to obtain raw materials necessary for storing hydrogen gas.

また、発電部で発電反応によって生じた水分を液体タンクに回収することで、利用者が液体タンクに水を補充する手間を減らすことができ、利便性が更に向上する。また、水素貯蔵部は交換可能とすることで、複数の水素貯蔵部に対して水素ガスの貯蔵を行って、使用時に水素貯蔵部の交換をして水素ガスの補充を行うことが可能となり、燃料電池システムによる電力供給時間を長時間化することが可能となる。   Further, by collecting the water generated by the power generation reaction in the power generation unit in the liquid tank, it is possible to reduce the trouble of the user replenishing the liquid tank with water, and the convenience is further improved. In addition, by making the hydrogen storage unit replaceable, it is possible to store hydrogen gas for a plurality of hydrogen storage units, replace the hydrogen storage unit during use, and replenish hydrogen gas, It is possible to extend the power supply time by the fuel cell system.

さらに、接続部はEIAJ規格を満たすものであるとすることで、さまざまな電子機器に対して電力の供給を行うことが可能となり汎用性を向上させることが可能となる。また、電気分解装置による水の電気分解と、発電部による発電反応とを独立して行うことで、燃料充填モードで水素貯蔵部に水素ガスを貯蔵した後に、発電モードで電子機器に対して電力の供給を行う場合に、家庭用電源から離れた場所で使用することができる。これにより、使用時に持ち運びが可能となるワイヤレス電源アダプターとして使用者が用いることができ、搬送可能な電子機器を利用する場合に使用者の利便性を向上させることが可能となる。また、発電部と液体タンクと電気分解装置と水素貯蔵部とが単一の筐体に搭載されていることで、燃料電池システムの可搬性を向上させることができる。   Further, by assuming that the connection portion satisfies the EIAJ standard, it is possible to supply power to various electronic devices and to improve versatility. In addition, by independently performing the electrolysis of water by the electrolyzer and the power generation reaction by the power generation unit, after hydrogen gas is stored in the hydrogen storage unit in the fuel filling mode, power is supplied to the electronic device in the power generation mode. Can be used at a location away from the household power supply. Thereby, the user can use it as a wireless power adapter that can be carried at the time of use, and the convenience of the user can be improved when using a transportable electronic device. Moreover, the portability of the fuel cell system can be improved by mounting the power generation unit, the liquid tank, the electrolyzer, and the hydrogen storage unit in a single casing.

発電部での発電反応によって発生した電力を、接続部を介して電子機器の電源入力端子に供給するため、電子機器側に燃料電池装置を搭載していなくとも燃料電池による長時間の電力供給を行うことができ、電子機器の使用時間を長くすることが可能となる。   In order to supply the power generated by the power generation reaction in the power generation unit to the power input terminal of the electronic device via the connection unit, it is possible to supply power for a long time by the fuel cell even if the fuel cell device is not mounted on the electronic device side. It is possible to increase the usage time of the electronic device.

以下、本願発明を適用した燃料電池システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本願発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   Hereinafter, a fuel cell system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following description, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

図1に本発明の燃料電池システムの一例である構成図を示す。燃料電池システムは、電気分解によって水素ガスが発生する液体を貯蔵する液体タンク1と、液体の電気分解を行い水素ガスを取り出す電気分解装置2と、水素ガスを貯蔵する水素貯蔵部3と、水素ガスを燃料として発電を行う発電部4とを同一の筐体内に備えて構成されている。発電部4には接続部5が接続されており、接続部5の一端は電子機器6の電源入力端子に接続され、発電部4が発電した電力を電子機器6に対して供給可能となっている。また、電気分解装置2には電源コード7が接続され、電源コード7の一端は家庭用電源8に接続可能とされ、家庭用電源8から電気分解装置2に電力を供給可能となっている。   FIG. 1 shows a configuration diagram as an example of the fuel cell system of the present invention. The fuel cell system includes a liquid tank 1 that stores a liquid in which hydrogen gas is generated by electrolysis, an electrolyzer 2 that electrolyzes the liquid and extracts hydrogen gas, a hydrogen storage unit 3 that stores hydrogen gas, hydrogen The power generation unit 4 that generates power using gas as fuel is provided in the same housing. The power generation unit 4 is connected to the connection unit 5, and one end of the connection unit 5 is connected to the power input terminal of the electronic device 6, so that the power generated by the power generation unit 4 can be supplied to the electronic device 6. Yes. In addition, a power cord 7 is connected to the electrolyzer 2, one end of the power cord 7 can be connected to a household power source 8, and power can be supplied from the household power source 8 to the electrolyzer 2.

液体タンク1は、燃料電池システムの外部から例えば水を補充することで水分を貯蔵する容器であり、電気分解装置2に対して水分の供給を行う。外部からの水の補充は、家庭用の水道水や市販の純水などから行うことが可能であるとする。電気分解装置2での水の電気分解を促進するために、液体タンク1に貯蔵された水には水酸化ナトリウムなどを添加しておくとしても良い。また、発電部4の発電反応によって生じた水が液体タンク1に回収する構成としても良い。   The liquid tank 1 is a container that stores water by, for example, replenishing water from the outside of the fuel cell system, and supplies water to the electrolyzer 2. It is assumed that replenishment of water from the outside can be performed from domestic tap water or commercially pure water. In order to promote electrolysis of water in the electrolyzer 2, sodium hydroxide or the like may be added to the water stored in the liquid tank 1. In addition, the water generated by the power generation reaction of the power generation unit 4 may be collected in the liquid tank 1.

電気分解装置2は、家庭用電源8から電源コード7を介して供給された電流によって、液体タンク1に貯蔵されている水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを発生させる装置である。また、電気分解装置2には電源コード7を介して家庭用電源8から供給される電力の電圧値や電流値を調整する電流調整手段や、交流電流を直流電流に変換する直交変換手段などが備えられており、水の電気分解に適した直流電流を得ることが可能とされている。電気分解によって発生した水素ガスは水素貯蔵部3に供給され、酸素ガスは外気中に放出される。水の電気分解を行わない状態では、電気分解装置2に接続された電源コード7を取り外すことが可能な構成としても良い。ここでは液体タンク1と電気分解装置2とを分離した構成を示しているが、液体タンク1と電気分解装置2とを一体として液体タンク1内部で電気分解を行うとしても良い。また、電気分解装置2に対して電力を供給する電力元としては家庭用電源8に限らず、ガソリンを用いた発電機や太陽電池で発電された電力であるとしても良い。   The electrolysis apparatus 2 is an apparatus that generates hydrogen gas and oxygen gas by electrolyzing water stored in the liquid tank 1 with current supplied from a household power supply 8 via a power cord 7. In addition, the electrolysis apparatus 2 includes a current adjusting unit that adjusts the voltage value and current value of power supplied from the household power supply 8 via the power cord 7, and an orthogonal conversion unit that converts alternating current into direct current. It is possible to obtain a direct current suitable for electrolysis of water. Hydrogen gas generated by electrolysis is supplied to the hydrogen storage unit 3, and oxygen gas is released into the outside air. It is good also as a structure which can remove the power cord 7 connected to the electrolyzer 2 in the state which does not electrolyze water. Here, a configuration in which the liquid tank 1 and the electrolyzer 2 are separated is shown, but the liquid tank 1 and the electrolyzer 2 may be integrated to perform electrolysis inside the liquid tank 1. The power source for supplying power to the electrolyzer 2 is not limited to the household power supply 8, and may be power generated by a generator using gasoline or a solar cell.

水素貯蔵部3は、電気分解装置2が水を電気分解して発生した水素ガスを貯蔵すると共に、貯蔵している水素ガスを発電部4に対して発電反応での燃料ガスとして供給する。電気分解装置2および発電部4と水素貯蔵部3との間で水素ガスを流すガス配管は、水素ガスが漏洩しない材質と構造を備えている必要がある。また、ガス配管と水素貯蔵部3との接続部分に弁を取り付けることで、水素貯蔵部3を本発明の燃料電池システムから取り外し可能とするとしてもよい。水素貯蔵部3を取り外し可能とすることで、水素貯蔵部3に水素ガスを充填した後に別の空の水素貯蔵部3と交換を行うなどができるようになり、水素貯蔵部3を燃料タンクとして用いることが可能となる。   The hydrogen storage unit 3 stores hydrogen gas generated by electrolyzing water by the electrolyzer 2 and supplies the stored hydrogen gas to the power generation unit 4 as fuel gas in a power generation reaction. The gas pipe for flowing hydrogen gas between the electrolyzer 2 and the power generation unit 4 and the hydrogen storage unit 3 needs to have a material and a structure that do not allow hydrogen gas to leak. Alternatively, the hydrogen storage unit 3 may be detachable from the fuel cell system of the present invention by attaching a valve to a connection portion between the gas pipe and the hydrogen storage unit 3. By making the hydrogen storage unit 3 removable, the hydrogen storage unit 3 can be replaced with another empty hydrogen storage unit 3 after filling it with hydrogen gas, and the hydrogen storage unit 3 can be used as a fuel tank. It can be used.

発電部4は、水素ガスと酸素ガスが反応することで発電を行う燃料電池と、燃料電池の発電状態を測定する測定装置と、燃料電池に流入する水素ガス量の調整や燃料電池が発電した電流の調整を行う制御回路を備えている。燃料電池は発電反応による発熱や外部環境によって温度が変化し、温度によって発電効率が変化するために、測定装置で燃料電池の温度や出力電流値や出力電圧値を測定し、測定結果に基づいて制御回路が水素貯蔵部3から流入してくる水素ガスの流量を調整し、接続部5を介して電子機器6に供給する電力の調整を行う。   The power generation unit 4 includes a fuel cell that generates power by reacting hydrogen gas and oxygen gas, a measuring device that measures the power generation state of the fuel cell, adjustment of the amount of hydrogen gas flowing into the fuel cell, and power generation by the fuel cell. A control circuit for adjusting the current is provided. The temperature of the fuel cell changes depending on the heat generated by the power generation reaction and the external environment, and the power generation efficiency changes depending on the temperature. Therefore, the temperature, output current value, and output voltage value of the fuel cell are measured with a measuring device. The control circuit adjusts the flow rate of the hydrogen gas flowing in from the hydrogen storage unit 3 and adjusts the power supplied to the electronic device 6 through the connection unit 5.

発電部4に搭載されている燃料電池の構成例を図2に示す。燃料電池では、プロトンを伝導する固体高分子電解質からなる伝導体膜11と、この伝導体膜11を挟持するように伝導体膜11の両面に配設される二つの燃料極12と酸化剤極13とにより接合体14(Membrane Electrode Assembly:MEA)が構成される。ここで、伝導体膜11には、高エネルギー密度化、低コスト化、軽量化等の要求を考慮して、例えばパーフルオロスルホン酸系の固体高分子電解質膜が用いられる。ここでは接合体14が一層だけの燃料電池を示しているが、接合体14がセパレータで分離されて複数積層されたスタックセル構造の燃料電池を用いるとしてもよい。   A configuration example of the fuel cell mounted on the power generation unit 4 is shown in FIG. In a fuel cell, a conductor film 11 made of a solid polymer electrolyte that conducts protons, and two fuel electrodes 12 and an oxidant electrode disposed on both surfaces of the conductor film 11 so as to sandwich the conductor film 11. 13 constitutes a joined body 14 (Mebrane Electrode Assembly: MEA). Here, for the conductor film 11, for example, a perfluorosulfonic acid solid polymer electrolyte film is used in consideration of demands for high energy density, low cost, light weight, and the like. Here, a fuel cell having only one layer of the joined body 14 is shown, but a fuel cell having a stack cell structure in which a plurality of joined bodies 14 are separated by a separator and stacked.

接合体14を挟み込むようにセパレータ15が配置されるが、セパレータ15の燃料極12,酸化剤極13と接する面には、それぞれ燃料である水素を流すための燃料流路16、及び空気を流すための空気流路17が形成されている。この燃料流路16に水素貯蔵部3から水素ガスを供給することで、接合体14の燃料極12のほぼ全面に水素ガスが供給されることになり、空気流路17に酸素を含んだ空気を供給することで、接合体14の酸化剤極13に酸素ガスが供給される。燃料極12および酸化剤極13は、電気伝導性と通気性を有するカーボンペーパー18上に拡散層19および触媒層20が形成された構造を有しており、それぞれ触媒層20側が伝導体膜11と接触して配置されている。触媒層20は伝導体膜11と接触する界面での発電反応を促進する材質であり、例えば白金が用いられる。   The separator 15 is disposed so as to sandwich the joined body 14. On the surface of the separator 15 that is in contact with the fuel electrode 12 and the oxidant electrode 13, a fuel flow path 16 for flowing hydrogen, which is fuel, and air are flowed, respectively. An air flow path 17 is formed. By supplying hydrogen gas from the hydrogen storage unit 3 to the fuel flow path 16, hydrogen gas is supplied to almost the entire surface of the fuel electrode 12 of the joined body 14, and air containing oxygen is supplied to the air flow path 17. As a result, oxygen gas is supplied to the oxidant electrode 13 of the joined body 14. The fuel electrode 12 and the oxidant electrode 13 have a structure in which a diffusion layer 19 and a catalyst layer 20 are formed on a carbon paper 18 having electrical conductivity and air permeability, and the conductor layer 11 is on the catalyst layer 20 side. Is placed in contact with. The catalyst layer 20 is a material that promotes a power generation reaction at the interface in contact with the conductor film 11. For example, platinum is used.

燃料極12には、燃料流路16から燃料である水素が供給され、供給された水素がプロトンと電子とに解離され、プロトンは伝導体膜11を通り、電子は外部回路を通って電力を発生させ、酸化剤極13にそれぞれ移動する。酸化剤極13には、空気流路17から酸化剤である酸素(空気)が供給され、供給された空気中の酸素とプロトン及び電子が反応して水が生成する。生成した水は液体タンク1に回収する。   Hydrogen, which is fuel, is supplied to the fuel electrode 12 from the fuel flow path 16, and the supplied hydrogen is dissociated into protons and electrons, and the protons pass through the conductor film 11, and the electrons pass through an external circuit to generate power. And move to the oxidant electrode 13 respectively. Oxygen (air), which is an oxidant, is supplied from the air flow path 17 to the oxidant electrode 13, and oxygen in the supplied air reacts with protons and electrons to generate water. The generated water is collected in the liquid tank 1.

接続部5は、電子機器6と接続される側の端子をEIAJ規格のものとすることが望ましい。接続部5の一端が汎用性の高い(社)日本電子機械工業会のEIAJ規格を満たしていることで、電子機器6の電源端子が一般的な規格であるEIAJ規格を満たしている場合には、本発明の燃料電池システムを用いて駆動電力の供給を行うことが可能となる。さらに接続部の端子を交換可能としておくと、異なる電子機器6に対して電力の供給を行う場合には、電子機器6に適した形状や電圧の端子を選択することで容易に電力の供給を行うことが可能となる。接続部5は、発電部4から取り外すことが可能としても良い。   It is desirable that the connection unit 5 has a terminal connected to the electronic device 6 that conforms to the EIAJ standard. When one end of the connection part 5 satisfies the EIAJ standard of the Japan Electronic Machinery Manufacturers Association, which is highly versatile, the power supply terminal of the electronic device 6 satisfies the EIAJ standard which is a general standard. The driving power can be supplied using the fuel cell system of the present invention. Furthermore, if the terminals of the connecting portion are exchangeable, when supplying power to different electronic devices 6, it is possible to easily supply power by selecting terminals having shapes and voltages suitable for the electronic devices 6. Can be done. The connection unit 5 may be removable from the power generation unit 4.

本発明の燃料電池システムを使用するモードは2種類あり、その一つは燃料充填モードであり、もう一つは発電モードである。   There are two modes in which the fuel cell system of the present invention is used, one of which is the fuel filling mode and the other is the power generation mode.

燃料充填モードでは、液体タンク1に貯蔵されている水が電気分解装置2に供給され、電源コード7を介して家庭用電源8から供給される電力を消費して電気分解装置2で水の電気分解が行われる。前述したように、水の電気分解によって発生した水素ガスは水素貯蔵部3に貯蔵され、酸素ガスは外気中に放出される。このモードの時は、本発明の燃料電池システムでは電源コード7が電気分解装置2に接続されるとともに、家庭用電源8に接続されている必要がある。しかし、接続部5は発電部4および電子機器6に接続されている必要はない。   In the fuel filling mode, the water stored in the liquid tank 1 is supplied to the electrolyzer 2, and the electric power supplied from the household power supply 8 via the power cord 7 is consumed, and the electrolyzer 2 supplies the water. Decomposition takes place. As described above, the hydrogen gas generated by the electrolysis of water is stored in the hydrogen storage unit 3, and the oxygen gas is released into the outside air. In this mode, in the fuel cell system of the present invention, the power cord 7 needs to be connected to the electrolysis apparatus 2 and to the household power supply 8. However, the connection unit 5 does not need to be connected to the power generation unit 4 and the electronic device 6.

発電モードでは、水素貯蔵部3に貯蔵されている水素ガスが発電部4の燃料電池に供給され、図2を用いて説明したように酸素ガスと水素ガスが反応して電流および水分が発生する。このモードの時は、本発明の燃料電池システムでは接続部5は発電部4に接続されるとともに、電子機器6に接続されている必要がある。しかし、電源コード7は電気分解装置2および家庭用電源8に接続されている必要はない。   In the power generation mode, the hydrogen gas stored in the hydrogen storage unit 3 is supplied to the fuel cell of the power generation unit 4, and the oxygen gas and the hydrogen gas react to generate current and moisture as described with reference to FIG. . In this mode, in the fuel cell system of the present invention, the connecting portion 5 needs to be connected to the power generating portion 4 and to the electronic device 6. However, the power cord 7 does not need to be connected to the electrolyzer 2 and the household power source 8.

このように、本発明の燃料電池システムでは燃料充填モードと発電モードで動作が異なり、燃料充填モードでは接続部5を必要とせず、発電モードでは電源コード7を必要としない。これにより、燃料充填モードで水素貯蔵部3に水素ガスを貯蔵した後に、発電モードで電子機器6に対して電力の供給を行う場合に、本発明の燃料電池システムを家庭用電源8から離れた場所で使用することができる。これにより、使用時に持ち運びが可能となるワイヤレス電源アダプターとして使用者が用いることができ、搬送可能な電子機器を利用する場合に使用者の利便性を向上させることが可能となる。   Thus, in the fuel cell system of the present invention, the operation is different between the fuel filling mode and the power generation mode, the connection portion 5 is not required in the fuel filling mode, and the power cord 7 is not required in the power generation mode. Thereby, after supplying hydrogen gas to the hydrogen storage unit 3 in the fuel filling mode, when supplying power to the electronic device 6 in the power generation mode, the fuel cell system of the present invention is separated from the household power source 8. Can be used on site. Thereby, the user can use it as a wireless power adapter that can be carried at the time of use, and the convenience of the user can be improved when using a transportable electronic device.

また、燃料充填モードで家庭用電源8から供給される電力によって、電気分解装置2で水の電気分解を行い水素ガスの貯蔵を行うため、利用者が望むタイミングで燃料の補充を行うことが出来る。これにより、利用者が小売店まで燃料タンクを買いに行く必要や、燃料タンクの在庫管理・消費予測を行う必要がなくなり、利用者の利便性が著しく向上する。また、液体タンクに貯蔵しておく水として水道水や市販の純水を用いるとすることで、水素ガスを貯蔵するために必要な原料の入手が容易となる。   In addition, since the electrolysis device 2 performs electrolysis of water and stores hydrogen gas by the electric power supplied from the household power supply 8 in the fuel filling mode, the fuel can be replenished at a timing desired by the user. . This eliminates the need for the user to purchase a fuel tank at a retail store and to perform inventory management / consumption prediction of the fuel tank, thereby significantly improving the convenience for the user. Further, by using tap water or commercially available pure water as water stored in the liquid tank, it becomes easy to obtain raw materials necessary for storing hydrogen gas.

ここでは、本発明の燃料電池システムは燃料充填モードと発電モードを切り替えるとしたが、両モードを同時に並行して行うことも可能である。また、電源コード7が電気分解装置2に接続されているか否かを発電部4の制御回路が検知し、接続されて電力が供給されている場合には燃料充填モードを実行するとしてもよい。同様に、接続部5が発電部4に接続されているか否かを発電部4の制御回路が検知し、接続されている場合には発電モードを実行するとしてもよい。   Here, the fuel cell system of the present invention switches between the fuel filling mode and the power generation mode, but both modes can be performed simultaneously in parallel. Further, the control circuit of the power generation unit 4 may detect whether or not the power cord 7 is connected to the electrolyzer 2, and the fuel filling mode may be executed when power is supplied through connection. Similarly, the control circuit of the power generation unit 4 may detect whether or not the connection unit 5 is connected to the power generation unit 4, and if it is connected, the power generation mode may be executed.

発電部での発電反応によって発生した電力を、接続部を介して電子機器の電源入力端子に供給するため、電子機器側に燃料電池装置を搭載していなくとも燃料電池による長時間の電力供給を行うことができ、電子機器の使用時間を長くすることが可能となる。   In order to supply the power generated by the power generation reaction in the power generation unit to the power input terminal of the electronic device via the connection unit, it is possible to supply power for a long time by the fuel cell even if the fuel cell device is not mounted on the electronic device side. It is possible to increase the usage time of the electronic device.

さらに、水分を貯蔵する液体タンクと、液体タンクに貯蔵された水分を電気分解して水素ガスを取り出す電気分解装置と、電気分解装置によって取り出された水素ガスを貯蔵し、発電部に対して水素ガスを供給する水素貯蔵部とを有することで、水の電気分解を用いて発電反応に必要な水素ガスを取り出し、水素貯蔵部に貯蔵することで、利用者が燃料ガスを望みの時間に補充することができる。これにより、利用者が小売店まで燃料タンクを買いに行く必要や、燃料タンクの在庫管理・消費予測を行う必要がなくなり、利用者の利便性が著しく向上する。また、液体タンクに貯蔵しておく水として水道水や市販の純水を用いるとすることで、水素ガスを貯蔵するために必要な原料の入手が容易となる。   Furthermore, a liquid tank for storing moisture, an electrolysis device for electrolyzing the water stored in the liquid tank to extract hydrogen gas, and storing hydrogen gas extracted by the electrolysis device, By having a hydrogen storage unit that supplies gas, the hydrogen gas required for the power generation reaction is taken out using electrolysis of water and stored in the hydrogen storage unit, so that the user can replenish the fuel gas at the desired time can do. This eliminates the need for the user to purchase a fuel tank at a retail store and to perform inventory management / consumption prediction of the fuel tank, thereby significantly improving the convenience for the user. Further, by using tap water or commercially available pure water as water stored in the liquid tank, it becomes easy to obtain raw materials necessary for storing hydrogen gas.

また、発電部で発電反応によって生じた水分を液体タンクに回収することで、利用者が液体タンクに水を補充する手間を減らすことができ、利便性が更に向上する。また、水素貯蔵部は交換可能とすることで、複数の水素貯蔵部に対して水素ガスの貯蔵を行って、使用時に水素貯蔵部の交換をして水素ガスの補充を行うことが可能となり、燃料電池システムによる電力供給時間を長時間化することが可能となる。   Further, by collecting the water generated by the power generation reaction in the power generation unit in the liquid tank, it is possible to reduce the trouble of the user replenishing the liquid tank with water, and the convenience is further improved. In addition, by making the hydrogen storage unit replaceable, it is possible to store hydrogen gas for a plurality of hydrogen storage units, replace the hydrogen storage unit during use, and replenish hydrogen gas, It is possible to extend the power supply time by the fuel cell system.

さらに、接続部はEIAJ規格を満たすものであるとすることで、さまざまな電子機器に対して電力の供給を行うことが可能となり汎用性を向上させることが可能となる。また、電気分解装置による水の電気分解と、発電部による発電反応とを独立して行うことで、燃料充填モードで水素貯蔵部に水素ガスを貯蔵した後に、発電モードで電子機器に対して電力の供給を行う場合に、家庭用電源から離れた場所で使用することができる。これにより、使用時に持ち運びが可能となるワイヤレス電源アダプターとして使用者が用いることができ、搬送可能な電子機器を利用する場合に使用者の利便性を向上させることが可能となる。また、発電部と液体タンクと電気分解装置と水素貯蔵部とを単一の筐体に収納することで、燃料電池システムの可搬性を向上させることができる。   Further, by assuming that the connection portion satisfies the EIAJ standard, it is possible to supply power to various electronic devices and to improve versatility. In addition, by independently performing the electrolysis of water by the electrolyzer and the power generation reaction by the power generation unit, after hydrogen gas is stored in the hydrogen storage unit in the fuel filling mode, power is supplied to the electronic device in the power generation mode. Can be used at a location away from the household power supply. Thereby, the user can use it as a wireless power adapter that can be carried at the time of use, and the convenience of the user can be improved when using a transportable electronic device. Moreover, the portability of the fuel cell system can be improved by housing the power generation unit, the liquid tank, the electrolyzer, and the hydrogen storage unit in a single casing.

本発明の燃料電池システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the fuel cell system of this invention. 本発明の燃料電池システムで酸素ガスと水素ガスとの反応によって発電を行う燃料電池の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the fuel cell which produces electric power by reaction of oxygen gas and hydrogen gas with the fuel cell system of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 液体タンク
2 電気分解装置
3 水素貯蔵部
4 発電部
5 接続部
6 電子機器
7 電源コード
8 家庭用電源
11 伝導体膜
12 燃料極
13 酸化剤極
14 接合体
15 セパレータ
16 燃料流路
17 空気流路
18 カーボンペーパー
19 拡散層
20 触媒層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid tank 2 Electrolysis apparatus 3 Hydrogen storage part 4 Electric power generation part 5 Connection part 6 Electronic device 7 Power cord 8 Household power supply 11 Conductor film 12 Fuel electrode 13 Oxidant electrode 14 Assembly 15 Separator 16 Fuel flow path 17 Air flow Path 18 Carbon paper 19 Diffusion layer 20 Catalyst layer

Claims (7)

燃料と酸素を反応させて発電を行う燃料電池を有する発電部と、
前記発電部で発電された電力が供給され、電灯線等からの電力を変換する電源アダプターの接続端子と互換性を有した接続部と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
A power generation unit having a fuel cell for generating power by reacting fuel and oxygen;
A fuel cell system comprising: a power supply unit that is supplied with power generated by the power generation unit and that is compatible with a connection terminal of a power adapter that converts power from a power line or the like.
電気分解により水素ガスを発生できる液体を貯蔵する液体タンクと、
前記液体タンクに貯蔵された液体を電気分解して水素ガスを取り出す電気分解装置と、
前記電気分解装置によって取り出された水素ガスを貯蔵し、前記発電部に対して水素ガスを供給する水素貯蔵部と
を有することを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
A liquid tank for storing a liquid capable of generating hydrogen gas by electrolysis;
An electrolysis device for electrolyzing the liquid stored in the liquid tank and extracting hydrogen gas;
The fuel cell system according to claim 1, further comprising: a hydrogen storage unit that stores hydrogen gas extracted by the electrolyzer and supplies hydrogen gas to the power generation unit.
前記発電部で発電反応によって生じた水分を前記液体タンクに回収することを特徴とする請求項2記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 2, wherein moisture generated by a power generation reaction in the power generation unit is collected in the liquid tank. 前記水素貯蔵部は交換可能とされていることを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the hydrogen storage unit is replaceable. 前記接続部はEIAJ規格を満たすものであることを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the connecting portion satisfies an EIAJ standard. 前記電気分解装置による液体の電気分解と、前記発電部による発電反応とを独立して行うことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the electrolysis of the liquid by the electrolyzer and the power generation reaction by the power generation unit are performed independently. 前記発電部と、前記液体タンクと、前記電気分解装置と、前記水素貯蔵部とが単一の筐体に搭載されていることを特徴とする請求項2記載の燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2, wherein the power generation unit, the liquid tank, the electrolyzer, and the hydrogen storage unit are mounted in a single casing.
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