JP2005063703A - 水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置 - Google Patents
水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005063703A JP2005063703A JP2003208024A JP2003208024A JP2005063703A JP 2005063703 A JP2005063703 A JP 2005063703A JP 2003208024 A JP2003208024 A JP 2003208024A JP 2003208024 A JP2003208024 A JP 2003208024A JP 2005063703 A JP2005063703 A JP 2005063703A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- fuel cell
- storage alloy
- hydrogen storage
- container
- 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
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E60/32—Hydrogen 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
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、供給終了扱いの水素吸蔵合金容器の一方を減圧して他方の容器から水素を流入させ、加熱して水素を燃料電池に供給して、水素供給量を従来より増加させることを目的とする。
【解決手段】本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置は、水素供給が終了した一対の水素吸蔵合金容器(5,5a)の一方を冷却・減圧して他方の容器(5a)から水素を流入させ、加熱することによって一方の容器(5)内の水素を燃料電池(1)に供給する方法と構成である。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置は、水素供給が終了した一対の水素吸蔵合金容器(5,5a)の一方を冷却・減圧して他方の容器(5a)から水素を流入させ、加熱することによって一方の容器(5)内の水素を燃料電池(1)に供給する方法と構成である。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置に関し、特に、燃料電池への水素の供給が終了した水素吸蔵合金容器内の残存した水素を、他の容器に移送して加熱することによって燃料電池への水素の長期供給を可能とし、従来よりも長時間の燃料電池の連続運転を可能とするための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置としては、図13に示す特許文献1の構成の概略を示すことができる。
図13において符号1で示されるものは燃料電池であり、この燃料電池1には第1、第2圧力調整弁2、3を介して酸素供給装置4及び水素吸蔵合金容器5が接続されている。
【0003】
前記酸素供給装置4は第1供給開閉弁6を介して第1圧力調整弁2に接続され、前記水素吸蔵合金容器5は第2供給開閉弁7を介して第2圧力調整弁3に接続され、前記各弁3、7は制御部10によりその動作が制御されるように構成されている。
【0004】
前記水素吸蔵合金容器5には、加熱手段11が設けられ、この加熱手段11には、前記燃料電池1からの排熱12が温度調整弁13及び熱交換器14を介して接続され、加熱されるように構成されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−290145号公報
【0006】
次に、動作について述べる。前述の構成において、各弁2、3、6、7、13を開弁することにより、水素吸蔵合金容器5が加熱されることによって圧力が上昇し、燃料電池1内に酸素と水素が供給され、燃料電池1の運転が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、水素吸蔵合金容器においては、貯蔵されている水素を燃料電池に供給する時に、燃料電池に必要な圧力より高い水素ガス圧力が必要であり、水素を燃料電池に供給した後に圧力が低下してくると水素の供給が不可能となり、水素吸蔵合金容器内に水素が残存し、この残存した水素は取り出せず、結果的には、長時間の燃料電池の運転が困難であった。
【0008】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、燃料電池への水素の供給が終了した水素吸蔵合金容器内の残存した水素を、他の容器に移送して加熱することによって燃料電池への水素の長期供給を可能とし、従来よりも長時間の燃料電池の連続運転を可能とするようにした水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法は、複数個の水素吸蔵合金容器から水素を燃料電池に供給するようにした水素吸蔵合金容器を用いた燃料電池用水素供給方法において、前記各水素吸蔵合金容器のうち、水素供給を終了した一対の第1、第2水素吸蔵合金容器の一方の第1水素吸蔵合金容器を冷却して減圧させ、前記第1、第2水素吸蔵合金容器を連結することにより前記第2水素吸蔵合金容器内に残存している水素が前記第1水素吸蔵合金容器内に流入し、前記第1水素吸蔵合金容器を加熱することにより昇圧し、水素を前記燃料電池に供給する方法であり、また、前記第1水素吸蔵合金容器の加熱は、前記燃料電池の排熱を利用する方法であり、また、前記第1水素吸蔵合金容器には、前記燃料電池から排気される水素を回収する方法であり、また、前記燃料電池から排気される水素は、精製された後に前記第1水素吸蔵合金容器に回収する方法であり、また、本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給装置は、複数個の水素吸蔵合金容器から水素を燃料電池に供給するようにした水素吸蔵合金容器を用いた燃料電池用水素供給装置において、前記各水素吸蔵合金容器を構成する第1〜第3水素吸蔵合金容器と前記燃料電池との間に設けられた供給開閉弁と、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器間に設けられ前記第1〜第3水素吸蔵合金容器間を接続又は遮断するための接断弁と、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器を加熱するための加熱手段とを備え、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器のうち、水素供給を終了した一対の第1、第2水素吸蔵合金容器の一方の第1水素吸蔵合金容器を冷却して減圧させ、前記第1、第2水素吸蔵合金容器を連結することにより前記第2水素吸蔵合金容器内に残存している水素が前記第1水素吸蔵合金容器内に流入し、前記第1水素吸蔵合金容器を前記加熱手段で加熱することにより昇圧し、水素を前記燃料電池に供給するようにした構成であり、また、前記加熱手段は、前記燃料電池からの排熱を用いる構成である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図1において符号1で示されるものは燃料電池であり、この燃料電池1には第1、第2圧力調整弁2、3を介して酸素供給装置4及び第1〜第3水素吸蔵合金容器5〜5bが接続されている。
【0011】
前記酸素供給装置4は、第1供給開閉弁6を介して第1圧力調整弁2に接続され、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器5、5a、5bは第2、第3、第4供給開閉弁7、8、9を介して第2圧力調整弁3に接続されている。
前記第1、第2、第3水素吸蔵合金容器5、5a、5bの各間には、それらの間を接続又は遮断するための第1、第2接断弁20、21が設けられている。
【0012】
前記各弁2、3、6、7、8、9、20及び21は、制御部10に接続され、この制御部10に予め組込まれたプログラムによって各々弁2、3、6、7、8、9、20、21の開閉弁が制御されるように構成されている。
前記各水素吸蔵合金容器5〜5bには、加熱手段11が設けられ、この加熱手段11には、前記燃料電池1からの排熱12が温度調整弁13及び熱交換器14を介して接続され、加熱されるように構成されている。
【0013】
次に、動作について述べる。まず、燃料電池に供給される水素ガスは、発電効率を上げるために比較的高圧で運用される場合がある。このときは、供給する水素ガス圧力を挙げる必要があり、水素吸蔵合金を利用したタンクの場合、燃料電池より低い圧力で貯蔵されている水素ガスは利用されず水素貯蔵タンク内に残存し使えない水素が残るため、水素の貯蔵効率が悪くなる。そこで、本発明では、水素を供給した後に容器に残っている水素はそのままでは燃料電池に利用することができないため、水素吸蔵合金が充填された容器を複数個用意し、まず、水素を供給し終えた容器は通常、その時点で運用を終了し、次の容器に切り替えて水素ガスを供給する。
また、図2は、水素吸蔵合金容器5、5a、5bと燃料電池1を用いた場合の水素の流れを示しており、燃料電池1に必要な供給圧が低下した場合は、水素を回収することになり、第2水素吸蔵合金容器5aから燃料電池1に対して水素を放出することができることを示している。
【0014】
次に、図4に基づいて、図1の装置における動作について述べる。
水素吸蔵合金に水素が充填された複数の容器5、5a、5b・・・を用意し、まず、第1供給開閉弁6及び第1圧力調整弁2を開弁して酸素を燃料電池1に供給すると共に、第2供給開閉弁7を開弁して第1水素吸蔵合金容器5の水素が第2圧力調整弁3を介して燃料電池1へ供給され、供給を終えるとその時点で運用が終了され、第3供給開閉弁8を開弁して第2水素吸蔵合金容器5aに切換えて水素を燃料電池1へ供給する(図4の▲1▼の状態)。
【0015】
前記第2水素吸蔵合金容器5aの水素供給が終了すると、その時点で運用が終了する。次に、図4の▲2▼のように、最初に供給を終了させた第1水素吸蔵合金容器5を冷却すると減圧され、燃料電池1の圧力より低くなる。
この状態で、第1、第2水素吸蔵合金容器5、5aを第1接断弁20を開弁することにより連結すると、第2水素吸蔵合金容器5a内の残存の水素が第1水素吸蔵合金容器5内に流入して吸蔵される。
【0016】
その後、第1、第2水素吸蔵合金容器5、5aの圧力が同一となった時点で第1接断弁20を閉弁し、第1水素吸蔵合金容器5を加熱手段11で加熱すると、この中の水素圧力が燃料電池1内の水素ガス圧力より高くなるため、燃料電池1への水素の供給が可能となる(図4の▲3▼の状態)。また、前述の容器の数は任意であると共に、水素の移動を行う容器の数も任意である。
【0017】
尚、前記加熱手段11は燃料電池1の排熱を用いているが、排熱以外の熱源を用いることもできる。また、前述の水素の移転に用いる水素は、容器内に限らず、燃料電池1から排気される水素を用いることもできる。また、前述の燃料電池1から排気される水素を精製し、容器5〜5b内又は図5から図7に示されるように、回収・精製専用容器群又は回収・精製専用合金利用容器又は容器群を用いることもできる。回収・精製専用容器又は容器又は容器群を用いることにより、複数の容器により構成される場合、H2回収・昇圧利用時の各容器又は容器群におけるH2移動のための配管及び切替え弁の数の減少や制御方法の簡素化も行える。
図6及び図7に示すように、回収・精製専用合金利用容器又は容器群を用いることにより、燃料電池への水素供給が終了した水素吸蔵合金に残存した水素を多く回収し燃料電池へ供給することが可能となる。又、回収・精製利用容器の小型化が可能となる。
次に、図7により説明する。まず、MH2は、回収・精製専用合金の特性を表す。例えば、H2貯蔵量は比較的少ないが、H2回収・精製システム等に利用されるAB5系合金を用いる。MH1は、H2貯蔵・供給用合金の特性を表わす。例えばH2貯蔵能力の大きいBCC系合金を用いる。H2貯蔵供給用容器MH1より燃料電池利用水素圧まで供給する。
この時、燃料電池利用水素圧以下は、合金内に残存する。次に、回収・精製専用合金を冷却し、水素供給を終了した容器を連結し、H2を移動させる。冷却した回収・精製専用合金のH2平衡圧がより低くなる特性を持つMH2合金を利用することにより、MH1合金内に残存するH2を多く回収できる。
次に、利用可能な排熱をMH2に供給し、MH1よりMH2に回収したH2を燃料電池に供給可能な圧力まで昇圧し供給する。この時より放出量が多くなる特性を持つMH2合金を利用することにより、MH2合金の使用量が少なくでき、MH2合金容器の小型化が可能となる。また、図8から図12のように、車搭載用の場合、不純ガスと水素が大気中に放出されているが、この放出されている水素ガスを再度利用するクローズドサイクルによって水素消費量に対する発電効率を高められるが、燃料電池1は使用時間の経過と共に循環利用する水素ガスに含まれる水素ガス以外の不純ガス(N2、CO2他)が燃料電池内で濃縮されるため、燃料電池内の水素純度の低下により、燃料電池1の出力の低下があるが、図11のように水素の循環精製をして水素純度向上操作を付加することにより、より一層燃料電池1の長期運転が可能となる。
【0018】
【発明の効果】
本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、燃料電池への水素供給が終了した一対の水素吸蔵合金容器の一方を冷却減圧させ、他方の容器に残存した水素を一方の容器に流入させた後に加熱してこの水素を燃料電池に供給することができるため、従来、供給終了扱いされていた水素吸蔵合金容器内の残存水素を用いることができ、同じ容器でも水素の供給量を従来よりも大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置を示す構成図である。
【図2】図1の動作を示す説明図である。
【図3】図2の水素の放出及び回収操作を示す説明図である。
【図4】図1の水素移動を示す説明図である。
【図5】本発明の水素の回収・精製を示す説明図である。
【図6】図5の他の形態を示す説明図である。
【図7】(a)はH2回収・精製専用合金を用いた時のH2回収状態の説明図、(b)はH2回収・精製専用合金を用いた時のH2昇圧利用状態の説明図である。
【図8】比較例としての車搭載時の水素の状態を示す説明図である。
【図9】水素のクローズドサイクルを示す説明図である。
【図10】本発明の水素の循環精製利用を示す説明図である。
【図11】クローズドサイクルによる燃料電池使用時間と不純ガス濃度の関係を示す特性図である。
【図12】クローズドサイクルにおける水素純度機能を付加した時の燃料電池使用時間と出力の関係を示す特性図である。
【図13】従来の水素吸蔵合金容器を用いた燃料電池用水素供給装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1 燃料電池
2、3 圧力調整弁
4 酸素供給装置
5〜5b 第1〜第3水素吸蔵合金容器
6、7、8、9 供給開閉弁
10 制御部
11 加熱手段
12 排熱
13 温度調整弁
14 熱交換器
20、21 接断弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置に関し、特に、燃料電池への水素の供給が終了した水素吸蔵合金容器内の残存した水素を、他の容器に移送して加熱することによって燃料電池への水素の長期供給を可能とし、従来よりも長時間の燃料電池の連続運転を可能とするための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置としては、図13に示す特許文献1の構成の概略を示すことができる。
図13において符号1で示されるものは燃料電池であり、この燃料電池1には第1、第2圧力調整弁2、3を介して酸素供給装置4及び水素吸蔵合金容器5が接続されている。
【0003】
前記酸素供給装置4は第1供給開閉弁6を介して第1圧力調整弁2に接続され、前記水素吸蔵合金容器5は第2供給開閉弁7を介して第2圧力調整弁3に接続され、前記各弁3、7は制御部10によりその動作が制御されるように構成されている。
【0004】
前記水素吸蔵合金容器5には、加熱手段11が設けられ、この加熱手段11には、前記燃料電池1からの排熱12が温度調整弁13及び熱交換器14を介して接続され、加熱されるように構成されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−290145号公報
【0006】
次に、動作について述べる。前述の構成において、各弁2、3、6、7、13を開弁することにより、水素吸蔵合金容器5が加熱されることによって圧力が上昇し、燃料電池1内に酸素と水素が供給され、燃料電池1の運転が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、水素吸蔵合金容器においては、貯蔵されている水素を燃料電池に供給する時に、燃料電池に必要な圧力より高い水素ガス圧力が必要であり、水素を燃料電池に供給した後に圧力が低下してくると水素の供給が不可能となり、水素吸蔵合金容器内に水素が残存し、この残存した水素は取り出せず、結果的には、長時間の燃料電池の運転が困難であった。
【0008】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、燃料電池への水素の供給が終了した水素吸蔵合金容器内の残存した水素を、他の容器に移送して加熱することによって燃料電池への水素の長期供給を可能とし、従来よりも長時間の燃料電池の連続運転を可能とするようにした水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法は、複数個の水素吸蔵合金容器から水素を燃料電池に供給するようにした水素吸蔵合金容器を用いた燃料電池用水素供給方法において、前記各水素吸蔵合金容器のうち、水素供給を終了した一対の第1、第2水素吸蔵合金容器の一方の第1水素吸蔵合金容器を冷却して減圧させ、前記第1、第2水素吸蔵合金容器を連結することにより前記第2水素吸蔵合金容器内に残存している水素が前記第1水素吸蔵合金容器内に流入し、前記第1水素吸蔵合金容器を加熱することにより昇圧し、水素を前記燃料電池に供給する方法であり、また、前記第1水素吸蔵合金容器の加熱は、前記燃料電池の排熱を利用する方法であり、また、前記第1水素吸蔵合金容器には、前記燃料電池から排気される水素を回収する方法であり、また、前記燃料電池から排気される水素は、精製された後に前記第1水素吸蔵合金容器に回収する方法であり、また、本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給装置は、複数個の水素吸蔵合金容器から水素を燃料電池に供給するようにした水素吸蔵合金容器を用いた燃料電池用水素供給装置において、前記各水素吸蔵合金容器を構成する第1〜第3水素吸蔵合金容器と前記燃料電池との間に設けられた供給開閉弁と、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器間に設けられ前記第1〜第3水素吸蔵合金容器間を接続又は遮断するための接断弁と、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器を加熱するための加熱手段とを備え、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器のうち、水素供給を終了した一対の第1、第2水素吸蔵合金容器の一方の第1水素吸蔵合金容器を冷却して減圧させ、前記第1、第2水素吸蔵合金容器を連結することにより前記第2水素吸蔵合金容器内に残存している水素が前記第1水素吸蔵合金容器内に流入し、前記第1水素吸蔵合金容器を前記加熱手段で加熱することにより昇圧し、水素を前記燃料電池に供給するようにした構成であり、また、前記加熱手段は、前記燃料電池からの排熱を用いる構成である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図1において符号1で示されるものは燃料電池であり、この燃料電池1には第1、第2圧力調整弁2、3を介して酸素供給装置4及び第1〜第3水素吸蔵合金容器5〜5bが接続されている。
【0011】
前記酸素供給装置4は、第1供給開閉弁6を介して第1圧力調整弁2に接続され、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器5、5a、5bは第2、第3、第4供給開閉弁7、8、9を介して第2圧力調整弁3に接続されている。
前記第1、第2、第3水素吸蔵合金容器5、5a、5bの各間には、それらの間を接続又は遮断するための第1、第2接断弁20、21が設けられている。
【0012】
前記各弁2、3、6、7、8、9、20及び21は、制御部10に接続され、この制御部10に予め組込まれたプログラムによって各々弁2、3、6、7、8、9、20、21の開閉弁が制御されるように構成されている。
前記各水素吸蔵合金容器5〜5bには、加熱手段11が設けられ、この加熱手段11には、前記燃料電池1からの排熱12が温度調整弁13及び熱交換器14を介して接続され、加熱されるように構成されている。
【0013】
次に、動作について述べる。まず、燃料電池に供給される水素ガスは、発電効率を上げるために比較的高圧で運用される場合がある。このときは、供給する水素ガス圧力を挙げる必要があり、水素吸蔵合金を利用したタンクの場合、燃料電池より低い圧力で貯蔵されている水素ガスは利用されず水素貯蔵タンク内に残存し使えない水素が残るため、水素の貯蔵効率が悪くなる。そこで、本発明では、水素を供給した後に容器に残っている水素はそのままでは燃料電池に利用することができないため、水素吸蔵合金が充填された容器を複数個用意し、まず、水素を供給し終えた容器は通常、その時点で運用を終了し、次の容器に切り替えて水素ガスを供給する。
また、図2は、水素吸蔵合金容器5、5a、5bと燃料電池1を用いた場合の水素の流れを示しており、燃料電池1に必要な供給圧が低下した場合は、水素を回収することになり、第2水素吸蔵合金容器5aから燃料電池1に対して水素を放出することができることを示している。
【0014】
次に、図4に基づいて、図1の装置における動作について述べる。
水素吸蔵合金に水素が充填された複数の容器5、5a、5b・・・を用意し、まず、第1供給開閉弁6及び第1圧力調整弁2を開弁して酸素を燃料電池1に供給すると共に、第2供給開閉弁7を開弁して第1水素吸蔵合金容器5の水素が第2圧力調整弁3を介して燃料電池1へ供給され、供給を終えるとその時点で運用が終了され、第3供給開閉弁8を開弁して第2水素吸蔵合金容器5aに切換えて水素を燃料電池1へ供給する(図4の▲1▼の状態)。
【0015】
前記第2水素吸蔵合金容器5aの水素供給が終了すると、その時点で運用が終了する。次に、図4の▲2▼のように、最初に供給を終了させた第1水素吸蔵合金容器5を冷却すると減圧され、燃料電池1の圧力より低くなる。
この状態で、第1、第2水素吸蔵合金容器5、5aを第1接断弁20を開弁することにより連結すると、第2水素吸蔵合金容器5a内の残存の水素が第1水素吸蔵合金容器5内に流入して吸蔵される。
【0016】
その後、第1、第2水素吸蔵合金容器5、5aの圧力が同一となった時点で第1接断弁20を閉弁し、第1水素吸蔵合金容器5を加熱手段11で加熱すると、この中の水素圧力が燃料電池1内の水素ガス圧力より高くなるため、燃料電池1への水素の供給が可能となる(図4の▲3▼の状態)。また、前述の容器の数は任意であると共に、水素の移動を行う容器の数も任意である。
【0017】
尚、前記加熱手段11は燃料電池1の排熱を用いているが、排熱以外の熱源を用いることもできる。また、前述の水素の移転に用いる水素は、容器内に限らず、燃料電池1から排気される水素を用いることもできる。また、前述の燃料電池1から排気される水素を精製し、容器5〜5b内又は図5から図7に示されるように、回収・精製専用容器群又は回収・精製専用合金利用容器又は容器群を用いることもできる。回収・精製専用容器又は容器又は容器群を用いることにより、複数の容器により構成される場合、H2回収・昇圧利用時の各容器又は容器群におけるH2移動のための配管及び切替え弁の数の減少や制御方法の簡素化も行える。
図6及び図7に示すように、回収・精製専用合金利用容器又は容器群を用いることにより、燃料電池への水素供給が終了した水素吸蔵合金に残存した水素を多く回収し燃料電池へ供給することが可能となる。又、回収・精製利用容器の小型化が可能となる。
次に、図7により説明する。まず、MH2は、回収・精製専用合金の特性を表す。例えば、H2貯蔵量は比較的少ないが、H2回収・精製システム等に利用されるAB5系合金を用いる。MH1は、H2貯蔵・供給用合金の特性を表わす。例えばH2貯蔵能力の大きいBCC系合金を用いる。H2貯蔵供給用容器MH1より燃料電池利用水素圧まで供給する。
この時、燃料電池利用水素圧以下は、合金内に残存する。次に、回収・精製専用合金を冷却し、水素供給を終了した容器を連結し、H2を移動させる。冷却した回収・精製専用合金のH2平衡圧がより低くなる特性を持つMH2合金を利用することにより、MH1合金内に残存するH2を多く回収できる。
次に、利用可能な排熱をMH2に供給し、MH1よりMH2に回収したH2を燃料電池に供給可能な圧力まで昇圧し供給する。この時より放出量が多くなる特性を持つMH2合金を利用することにより、MH2合金の使用量が少なくでき、MH2合金容器の小型化が可能となる。また、図8から図12のように、車搭載用の場合、不純ガスと水素が大気中に放出されているが、この放出されている水素ガスを再度利用するクローズドサイクルによって水素消費量に対する発電効率を高められるが、燃料電池1は使用時間の経過と共に循環利用する水素ガスに含まれる水素ガス以外の不純ガス(N2、CO2他)が燃料電池内で濃縮されるため、燃料電池内の水素純度の低下により、燃料電池1の出力の低下があるが、図11のように水素の循環精製をして水素純度向上操作を付加することにより、より一層燃料電池1の長期運転が可能となる。
【0018】
【発明の効果】
本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、燃料電池への水素供給が終了した一対の水素吸蔵合金容器の一方を冷却減圧させ、他方の容器に残存した水素を一方の容器に流入させた後に加熱してこの水素を燃料電池に供給することができるため、従来、供給終了扱いされていた水素吸蔵合金容器内の残存水素を用いることができ、同じ容器でも水素の供給量を従来よりも大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置を示す構成図である。
【図2】図1の動作を示す説明図である。
【図3】図2の水素の放出及び回収操作を示す説明図である。
【図4】図1の水素移動を示す説明図である。
【図5】本発明の水素の回収・精製を示す説明図である。
【図6】図5の他の形態を示す説明図である。
【図7】(a)はH2回収・精製専用合金を用いた時のH2回収状態の説明図、(b)はH2回収・精製専用合金を用いた時のH2昇圧利用状態の説明図である。
【図8】比較例としての車搭載時の水素の状態を示す説明図である。
【図9】水素のクローズドサイクルを示す説明図である。
【図10】本発明の水素の循環精製利用を示す説明図である。
【図11】クローズドサイクルによる燃料電池使用時間と不純ガス濃度の関係を示す特性図である。
【図12】クローズドサイクルにおける水素純度機能を付加した時の燃料電池使用時間と出力の関係を示す特性図である。
【図13】従来の水素吸蔵合金容器を用いた燃料電池用水素供給装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1 燃料電池
2、3 圧力調整弁
4 酸素供給装置
5〜5b 第1〜第3水素吸蔵合金容器
6、7、8、9 供給開閉弁
10 制御部
11 加熱手段
12 排熱
13 温度調整弁
14 熱交換器
20、21 接断弁
Claims (6)
- 複数個の水素吸蔵合金容器(5〜5b)から水素を燃料電池(1)に供給するようにした水素吸蔵合金容器を用いた燃料電池用水素供給方法において、
前記各水素吸蔵合金容器(5〜5b)のうち、水素供給を終了した一対の第1、第2水素吸蔵合金容器(5,5a)の一方の第1水素吸蔵合金容器(5)を冷却して減圧させ、前記第1、第2水素吸蔵合金容器(5,5a)を連結することにより前記第2水素吸蔵合金容器(5a)内に残存している水素が前記第1水素吸蔵合金容器(5)内に流入し、
前記第1水素吸蔵合金容器(5)を加熱することにより昇圧し、水素を前記燃料電池(1)に供給することを特徴とする水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法。 - 前記第1水素吸蔵合金容器(5)の加熱は、前記燃料電池(1)の排熱を利用することを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法。
- 前記第1水素吸蔵合金容器(5)には、前記燃料電池(1)から排気される水素を回収することを特徴とする請求項1又は2記載の水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法。
- 前記燃料電池(1)から排気される水素は、精製された後に前記第1水素吸蔵合金容器(5)に回収することを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法。
- 複数個の水素吸蔵合金容器(5〜5b)から水素を燃料電池(1)に供給するようにした水素吸蔵合金容器を用いた燃料電池用水素供給装置において、
前記各水素吸蔵合金容器を構成する第1〜第3水素吸蔵合金容器(5〜5b)と前記燃料電池(1)との間に設けられた供給開閉弁(7,8,9)と、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器(5〜5b)間に設けられ前記第1〜第3水素吸蔵合金容器(5〜5b)間を接続又は遮断するための接断弁(20,21)と、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器(5〜5b)を加熱するための加熱手段(11)とを備え、前記第1〜第3水素吸蔵合金容器(5〜5b)のうち、水素供給を終了した一対の第1、第2水素吸蔵合金容器(5,5a)の一方の第1水素吸蔵合金容器(5)を冷却して減圧させ、前記第1、第2水素吸蔵合金容器(5,5a)を連結することにより前記第2水素吸蔵合金容器(5a)内に残存している水素が前記第1水素吸蔵合金容器(5)内に流入し、前記第1水素吸蔵合金容器(5)を前記加熱手段(11)で加熱することにより昇圧し、水素を前記燃料電池(1)に供給するように構成したことを特徴とする水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給装置。 - 前記加熱手段(11)は、前記燃料電池(1)からの排熱を用いることを特徴とする請求項5記載の水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003208024A JP2005063703A (ja) | 2003-08-20 | 2003-08-20 | 水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003208024A JP2005063703A (ja) | 2003-08-20 | 2003-08-20 | 水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005063703A true JP2005063703A (ja) | 2005-03-10 |
Family
ID=34364281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003208024A Pending JP2005063703A (ja) | 2003-08-20 | 2003-08-20 | 水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005063703A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012074283A2 (ko) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | 한국과학기술원 | 저온 액화물 가압 송출 장치 |
KR101191135B1 (ko) | 2010-11-30 | 2012-10-15 | 한국과학기술원 | 저온 액화물 연속 가압 장치 및 작동방법 |
JP2017059454A (ja) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池、作動方法及びプログラム |
JP2017059452A (ja) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池、制御方法及びプログラム |
WO2018092423A1 (ja) | 2016-11-21 | 2018-05-24 | ブラザー工業株式会社 | 水素貯蔵ユニット、及び燃料電池システム |
WO2018174054A1 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池及び温度調整方法 |
JP2019502236A (ja) * | 2015-12-16 | 2019-01-24 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft | エネルギー生成方法および特に移動用途用のエネルギー生成装置 |
CN113915525A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-11 | 江苏氢枫能源装备有限公司 | 一种固态储氢氢气吸附与释放装置 |
EP4148837A1 (en) * | 2021-07-15 | 2023-03-15 | Kubota Corporation | Hydrogen supply system, fuel cell system, and working machine including hydrogen supply system and fuel cell system |
-
2003
- 2003-08-20 JP JP2003208024A patent/JP2005063703A/ja active Pending
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012074283A2 (ko) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | 한국과학기술원 | 저온 액화물 가압 송출 장치 |
WO2012074283A3 (ko) * | 2010-11-30 | 2012-10-04 | 한국과학기술원 | 저온 액화물 가압 송출 장치 |
KR101191135B1 (ko) | 2010-11-30 | 2012-10-15 | 한국과학기술원 | 저온 액화물 연속 가압 장치 및 작동방법 |
CN103328877A (zh) * | 2010-11-30 | 2013-09-25 | 韩国高等科学技术研究所 | 用于加压输送低温液化物料的设备 |
US20130327421A1 (en) * | 2010-11-30 | 2013-12-12 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Apparatus for Pressurizing Delivery of Low-Temperature Liquefied Material |
US9683702B2 (en) * | 2010-11-30 | 2017-06-20 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Apparatus for pressurizing delivery of low-temperature liquefied material |
JP2017059454A (ja) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池、作動方法及びプログラム |
JP2017059452A (ja) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池、制御方法及びプログラム |
US10840529B2 (en) | 2015-12-16 | 2020-11-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for generating energy and energy generation device for mobile applications |
JP2019502236A (ja) * | 2015-12-16 | 2019-01-24 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft | エネルギー生成方法および特に移動用途用のエネルギー生成装置 |
JP2018085183A (ja) * | 2016-11-21 | 2018-05-31 | ブラザー工業株式会社 | 水素貯蔵ユニット、及び燃料電池 |
WO2018092423A1 (ja) | 2016-11-21 | 2018-05-24 | ブラザー工業株式会社 | 水素貯蔵ユニット、及び燃料電池システム |
US11626601B2 (en) | 2016-11-21 | 2023-04-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Hydrogen storage unit and fuel cell system |
WO2018174054A1 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池及び温度調整方法 |
US11258082B2 (en) | 2017-03-22 | 2022-02-22 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell and temperature control method |
EP4148837A1 (en) * | 2021-07-15 | 2023-03-15 | Kubota Corporation | Hydrogen supply system, fuel cell system, and working machine including hydrogen supply system and fuel cell system |
US11978930B2 (en) | 2021-07-15 | 2024-05-07 | Kubota Corporation | Hydrogen supply system, fuel cell system, and working machine including hydrogen supply system and fuel cell system |
CN113915525A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-11 | 江苏氢枫能源装备有限公司 | 一种固态储氢氢气吸附与释放装置 |
CN113915525B (zh) * | 2021-10-29 | 2022-08-23 | 江苏氢枫能源装备有限公司 | 一种固态储氢氢气吸附与释放装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6386038B2 (ja) | ガスタンクを充填するための方法およびステーション | |
JP6328755B2 (ja) | ガスタンクを充填するためのステーションおよび方法 | |
JP2017520685A (ja) | 再循環する洗浄媒体を用いる電解法及び電解装置 | |
JP4603379B2 (ja) | 燃料電池稼働方法及びその装置 | |
JP2005063703A (ja) | 水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置 | |
JP2001026401A (ja) | 水素を燃料とする機器への水素供給システム | |
JP4889650B2 (ja) | 熱化学装置における超低温冷却の生成 | |
JP6238842B2 (ja) | 水素製造装置およびその運転方法 | |
JPH06333589A (ja) | 燃料電池の排気ガス利用方法 | |
JPH11176462A (ja) | ピークカット型燃料電池システム | |
CN114665132A (zh) | 带有变压吸附制氧装置的质子交换膜燃料电池发电系统 | |
JP2005161220A (ja) | ガス処理装置 | |
US20150345836A1 (en) | Hydrogen storage heat pump and hydrogen storage heat pump system | |
JP3789720B2 (ja) | 高純度水素駆動燃料電池システム | |
JP6994331B2 (ja) | 熱利用型ガス精製システム | |
EP1329416A1 (en) | Method of absorption-desorption of hydrogen storage alloy and hydrogen storage alloy and fuel cell using said method | |
JP2002160901A (ja) | 水素吸蔵合金活性化装置 | |
CN113394431B (zh) | 一种提高绿氢能源系统利用效率的热管理系统及方法 | |
JPH1064566A (ja) | 燃料電池発電装置および該装置の廃熱回収方法 | |
CN217426810U (zh) | 带有变压吸附制氧装置的质子交换膜燃料电池发电系统 | |
JP4592937B2 (ja) | 水素製造装置 | |
JP2002171697A (ja) | 圧縮酸素エネルギー貯蔵システム | |
JPH07183041A (ja) | 燃料電池による発電装置での窒素循環方法及び装置 | |
JP5829205B2 (ja) | 水素吸蔵放出方法及び水素吸蔵放出装置 | |
CN1474120A (zh) | 利用储氢合金的反应装置及其控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050922 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080304 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090414 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090811 |