JP2005100886A - Fuel cell system and fuel supply method to fuel cell - Google Patents

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Inventor
Toshiyuki Aoyama
Kenji Hasegawa
Masaya Hori
Masaru Odagiri
Masayuki Ono
賢哉 堀
優 小田桐
雅行 小野
賢治 長谷川
俊之 青山
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system having stable output and high power generation efficiency and a fuel supply method in the fuel cell system generating power by directly supplying liquid fuel to a fuel cell body.
SOLUTION: The fuel cell system has a fuel supply pump 102 and a control device 103, and executes a normal mode and a gas bubble removing mode. In the gas bubble removing mode, the flow rate of the liquid fuel supplying to the fuel cell body is increased compared with the normal mode, and is sharply varied from the flow rate of the normal mode. Accordingly, carbon dioxide bubble staying in the fuel cell body can be removed from the fuel cell body, and stable output and high power generation efficiency can be achieved.
COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池を有する燃料電池システムに関し、特に液体燃料を直接燃料電池本体に供給することによって発電する燃料電池システム、及び燃料電池本体への燃料供給方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system having a fuel cell, in particular a fuel cell system which generates power by supplying a direct fuel cell body liquid fuel, and a fuel supply method of the fuel cell main body.

次世代のクリーンかつ高効率なエネルギー源として、燃料電池が注目されている。 As next-generation clean and efficient source of energy, fuel cells are attracting attention. なかでも、高分子電解質膜の両側にアノード極およびカソード極をそれぞれ接合した固体高分子電解質型燃料電池(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)は電気自動車用電源や家庭用分散型電源として適した特徴を有しており、急速に開発が進んでいる。 Among them, the solid polymer electrolyte fuel cell in which each joining the anode and a cathode on both sides of the polymer electrolyte membrane: the (PEFC Polymer Electrolyte Fuel Cell) is characterized suited as a power supply or household distributed power for electric vehicles has, rapid development is progressing. 近年、この固体高分子型燃料電池(PEFC)の技術をベースとし、メタノールやジメチルエーテルを改質せずに直接アノード極に供給して発電する直接型メタノール燃料電池(DMFC:Direct Methanol Fuel Cell)の開発が活発化している。 Recently, this technique of a solid polymer electrolyte fuel cell (PEFC) as a base, a direct methanol fuel cell for generating electricity directly supplied to the anode of methanol and dimethyl ether without modification: the (DMFC Direct Methanol Fuel Cell) development has been activated. この直接型メタノール燃料電池(DMFC)は、メタノールなどの有機燃料を水素リッチなガスに改質するための改質器や水素容器が不用であるため小型化が容易であり、移動型電源として注目されている。 The direct methanol fuel cell (DMFC) is easy to miniaturize because the reformer and hydrogen container for reforming an organic fuel such as methanol into hydrogen-rich gas is unnecessary, attention as mobile power source It is.
DMFCは、一般に燃料電池セルを直列に接続してスタック構成をとり、燃料や空気を燃料電池セルに強制供給する循環型の燃料電池システムと、スタック構成をとらずに燃料や空気を自然供給させる開放型の燃料電池システム2種類のタイプが知られている。 DMFC is generally to connect the fuel cells in series takes the stack configuration, the fuel cell system forcibly supplies recycling fuel and air to the fuel cell, thereby naturally supply fuel or air without taking stack configuration the fuel cell system two types of open type are known. このうち、特に循環型のタイプは小型で高出力を得ることができるため開発が進められている(例えば特許文献1参照。)。 Among these, particularly circulating-type are being developed since it is possible to obtain a high output in a small (for example, see Patent Document 1.). ここで、循環型の燃料電池では、燃料や空気を燃料電池本体へ強制供給するためのポンプやコンプレッサー等の補機を必要とする。 Here, in the fuel cell recycling, it requires auxiliary pumps and compressors or the like for force supplying fuel and air to the fuel cell body.

又、DMFCの燃料電池セルの概略図を図7に示す。 Also shows a schematic view of a fuel cell of DMFC in FIG. 燃料電池セル10は、固体高分子電解質膜1の両側にアノード部2とカソード部3を配している。 Fuel cell 10 is arranged anode 2 and the cathode 3 on both sides of the solid polymer electrolyte membrane 1. アノード部2は、触媒層4及び燃料拡散層6を有し、カソード部3は、触媒層5及びガス拡散層7を有する。 The anode 2 has a catalyst layer 4 and a fuel diffusion layer 6, the cathode unit 3, having a catalyst layer 5 and the gas diffusion layer 7. 又、燃料拡散層6及びガス拡散層7の外側に隣接して、燃料や空気を供給するための流路8Aや9Aを備えたセパレータ8、9を備える。 Further, adjacent to the outer side of the fuel diffusion layer 6 and the gas diffusion layer 7 comprises a separator 8 and 9 having a flow passage 8A and 9A for supplying fuel and air. 触媒層4にはPt−Ru触媒が、触媒層5にはPt触媒が使用される。 The catalyst layer 4 Pt-Ru catalyst, the catalyst layer 5 Pt catalyst is used. 燃料拡散層6及びガス拡散層7は、セパレータ8,9の流路8A、9Aから燃料及び空気を触媒層4,5にそれぞれ供給するための通路となり、かつ集電の機能を有する必要があり、一般的には多孔質な導電材料であるカーボンペーパが用いられている(例えば特許文献2参照。)。 Fuel diffusion layer 6 and the gas diffusion layer 7 becomes a passage for supplying each flow passage 8A of the separator 8,9, from 9A fuel and air to the catalyst layers 4 and 5, and must have a current collecting function generally carbon paper is a porous conductive material is used (for example, see Patent Document 2.).
一方、燃料電池に直接液体燃料を供給する例えばDMFCでは、アノード極では以下の反応機構によりメタノール及び水が反応する。 On the other hand, the DMFC for example for supplying a direct liquid fuel to the fuel cell, methanol and water react according to the following reaction mechanism at the anode electrode.
CH OH+H O → CO +6H +6e CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e -
又、例えば燃料がジメチルエーテルの場合、以下の反応機構によってジメチルエーテル及び水が反応する。 Further, for example, when the fuel is dimethyl ether, dimethyl ether and water are reacted by the following reaction mechanism.
CH OCH +3H O → 2CO +12H +12e CH 3 OCH 3 + 3H 2 O → 2CO 2 + 12H + + 12e -
上述の反応機構に示されるように、DMFC等の直接燃料を供給する燃料電池では、燃料電池のアノード極の反応ではCO が発生する。 As shown in the above reaction mechanism, the fuel cell supplies fuel directly in DMFC such, CO 2 is generated by the reaction of the anode electrode of the fuel cell. 発生したCO は燃料拡散層6を通過してセパレータ8の流路8Aにて燃料と共に回収される。 CO 2 was generated through the fuel diffusion layer 6 is recovered together with the fuel in the flow passage 8A of the separator 8.
米国特許5599638号 US Patent No. 5599638 特開2002−56856 JP 2002-56856

アノード部2で発生するCO は、気体のため、供給される燃料と比較して、体積が非常に大きく、速やかに回収される必要がある。 CO 2 generated in the anode 2 may, for gas, as compared to the fuel supplied, the volume is very large, it is necessary to be quickly recovered. しかしながら、セパレータ流路8Aでは燃料が循環しており、燃料拡散層6を通って触媒層4に燃料が供給されることで、燃料が浸透しているため、CO は燃料拡散層6や触媒層4に気泡の状態で滞留しやすく、回収されにくい。 However, and circulating the fuel in the separator flow path 8A is, through the fuel diffusion layer 6 by the fuel to the catalyst layer 4 is provided, since the fuel is penetrated, CO 2 fuel diffusion layer 6 and the catalyst the layer 4 tends to stay in a state of air bubbles, hardly recovered. CO が回収されないことで、CO の滞留部分では、燃料の供給がスムーズに行われず、燃料が接触する有効面積が実質的に減少してしまい、燃料電池の性能低下をもたらすという問題がある。 By CO 2 is not collected, the retention portion of the CO 2, the supply of fuel is not performed smoothly, the effective area of the fuel in contact with ends up substantially reduced, there is a problem that results in a performance degradation of the fuel cell . 又、CO による気泡が一定の大きさになれば、燃料拡散層6や触媒層4から排出され回収されるが、該作用は不定期に行われるため、安定した燃料電池の性能が得られにくいという問題もある。 Further, if the bubble certain size by CO 2, but is discharged from the fuel diffusion layer 6 and the catalyst layer 4 is recovered, since for the acting takes place irregularly, stable fuel cell performance is obtained there is also a problem in that hard to.

これらの問題点を避けるため、例えば上記特許文献2では、触媒層と固体高分子膜との間に燃料供給経路を配置している。 To avoid these problems, for example, in Patent Document 2, it is disposed a fuel supply path between the catalyst layer and the solid polymer membrane. しかしながら、この構成では触媒層と固体高分子膜とが接触していないため両者間の水素イオン導電性が低下するという問題を生じる。 However, there arises a problem that in this configuration the catalyst layer and the solid polymer film and hydrogen ion conductivity between the two because it is not in contact with decreases. 水素イオン導電性を補うためには燃料溶液を酸性にする必要があり、安全面での問題が生じる。 To compensate for hydrogen ion conductivity, it is necessary to the fuel solution acidic, there is a problem in safety. 又、固体高分子膜を触媒層で固定しないため、固体高分子膜の膨潤を防止するための構成が必要となり、構造が複雑化してしまうという問題もある。 Further, since no solid polymer membrane were fixed with a catalyst layer, a structure for preventing the swelling of the polymer film is required, there is also a problem that the structure becomes complicated.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、液体燃料を直接燃料電池本体に供給することによって発電する燃料電池システムにおいて、アノード部から発生する気体を効率的に除去して、安定した出力及び高い発電効率を有する燃料電池システム、及び燃料電池への燃料供給方法を提供することを目的とする。 The present invention, such problems was made in order to solve, in a fuel cell system which generates power by supplying a direct fuel cell body liquid fuel, the gas generated from the anode unit efficiently removed Te, and an object thereof is to provide a fuel cell system, and a fuel supply method for a fuel cell having a stable output and high power generation efficiency.

本発明の第1態様である燃料電池システムは、液体燃料を燃料電池本体へ直接に供給して発電を行う燃料電池システムであって、 The fuel cell system according to a first aspect of the present invention, the liquid fuel to a fuel cell system for generating electric power by directly supplying to the fuel cell main body,
上記燃料電池本体への上記液体燃料の供給を行う燃料供給ポンプと、 A fuel supply pump for supplying the liquid fuel to the fuel cell main body,
上記燃料供給ポンプに対して、上記燃料電池本体へ通常流量にて上記液体燃料を供給する通常モードと、上記通常流量を超える流量であり上記燃料電池本体に滞留する炭酸ガス気泡を除去する気泡除去流量にて上記燃料電池本体へ上記液体燃料を供給し上記通常流量から急峻に上記気泡除去流量へ変化させる気泡除去モードとを実行する制御装置と、 With respect to the fuel supply pump, the bubble removal for removing the normal mode for supplying the liquid fuel at normal flow rate to the fuel cell main body, a flow rate that is greater than the normal flow rate of carbon dioxide bubbles staying in the fuel cell body a control unit for executing a bubble removal mode changing to steeply said bubble removal rate from supplying the liquid fuel to the fuel cell body the normal flow at a flow rate,
を備えたことを特徴とする。 Characterized by comprising a.

又、上記通常流量は、上記燃料電池本体での発電による燃料消費分を補う最低限の流量であり、上記気泡除去流量は、上記通常流量の2倍以上の流量であるように構成してもよい。 Also, the normal flow is a minimum flow rate to compensate for the fuel consumption caused by power generation in the fuel cell body, said bubble removal flow, be configured such that more than twice the flow rate of the normal flow rate good.

又、上記制御装置は、上記通常モードと上記気泡除去モードとを繰り返し実行し、上記通常流量を流す実行時間に対して1/2以下の実行時間にて上記気泡除去流量を流すように構成してもよい。 Further, the control device, the normal mode and repeating the said bubble removal mode executed, and configured to flow the bubble removal rate at 1/2 or less of the execution time for the execution time for flowing the normal flow rate it may be.

又、上記制御装置は、上記燃料電池本体の発電状態を監視し、該発電状態に応じて上記通常モードと上記気泡除去モードとを実行するように構成してもよい。 Further, the control device monitors the power generation state of the fuel cell main body may be configured to perform the above normal mode and said bubble removal mode according to the power generating state.

又、上記燃料供給ポンプと上記燃料電池本体とを結び途中に分岐部を有しない燃料供給配管をさらに有するように構成してもよい。 Further, it may be configured to further have a no fuel supply pipe branching unit in the middle tie and the fuel supply pump and the fuel cell body.

又、本発明の第2態様である燃料供給方法は、液体燃料を燃料電池本体へ直接に供給して発電を行う燃料電池システムにて実行される燃料供給方法において、 The fuel supply method according to a second aspect of the present invention is the fuel supply method executed a liquid fuel in a fuel cell system for generating electric power by directly supplying to the fuel cell main body,
上記燃料電池本体へ通常流量にて上記液体燃料を供給する通常モードと、上記通常流量を超える流量であり上記燃料電池本体に滞留する炭酸ガス気泡を除去する気泡除去流量にて上記燃料電池本体へ上記液体燃料を供給し上記通常流量から急峻に上記気泡除去流量へ変化させる気泡除去モードとを繰り返し実行する、 A normal mode for supplying the liquid fuel at normal flow rate to the fuel cell main body, a flow rate that is greater than the normal flow rate at the bubble removal rate for removing carbon dioxide gas bubbles staying in the fuel cell body to the fuel cell main body repeatedly performing the bubble removal mode changing to steeply said bubble removal rate from supplying the liquid fuel above the normal flow rate,
ことを特徴とする。 It is characterized in.

上記第2態様において、上記通常流量は、上記燃料電池本体での発電による燃料消費分を補う最低限の流量であり、上記気泡除去流量は、上記通常流量の2倍以上の流量であり、上記通常流量を流す実行時間に対して1/2以下の実行時間にて上記気泡除去流量を流すようにしてもよい。 In the second embodiment, the normal flow is a minimum flow rate to compensate for the consumption fuels by power generation in the fuel cell body, said bubble removal rate is more than 2 times the flow rate of the normal flow rate, the at less than 1/2 of the execution time for the execution time to flow a normal flow may flow the bubble removal rate.

上記第2態様において、上記燃料電池本体の発電状態を監視し、該発電状態に応じて上記通常モードと上記気泡除去モードとを実行するようにしてもよい。 In the second aspect, to monitor the power generation state of the fuel cell main body, it may be performed between the normal mode and said bubble removal mode according to the power generating state.

本発明の第1態様の燃料電池システム及び第2態様の燃料供給方法によれば、燃料供給ポンプ及び制御装置を備え、通常モードと、気泡除去モードとを実行するようにした。 According to the fuel supply method of a fuel cell system and a second embodiment of the first aspect of the present invention, comprises a fuel supply pump, and a control unit, a normal mode, and to execute the bubble removal mode. 気泡除去モードでは、燃料電池本体へ供給する液体燃料の流量が通常モードの場合に比べて大きく、かつ通常モードにおける流量から急峻に流量を変化させることにより、燃料電池本体に滞留している炭酸ガス気泡を燃料電池本体から除去することができる。 The bubble removal mode, larger than that of the flow rate of the liquid fuel supplied to the fuel cell body is the normal mode, and by changing the rapidly flow from the flow rate in the normal mode, carbon dioxide gas remaining in the fuel cell main body bubbles can be removed from the fuel cell body. したがって、安定した出力及び高い発電効率を有する燃料電池システムが可能になる。 Thus allowing a fuel cell system having a stable output and high power generation efficiency. 又、気泡除去流量を通常流量の2倍以上とすることで、効果的に炭酸ガス気泡の除去が可能である。 Further, by the bubble removal rate normal rate twice or more, it is possible to effectively remove the carbon dioxide gas bubbles.

又、通常モードと気泡除去モードとを繰り返し実行し、かつ通常モードの実行時間に対して1/2以下の時間にて気泡除去モードを実行することで、気泡除去モードは通常モードに対してパルス的に作用する。 Also, the normal mode and then repeatedly executes the bubble removal mode, and by executing the bubble removal mode at below half the time for the execution time of the normal mode, the pulse bubble removal mode for the normal mode to act. よって、常時高流量を流し炭酸ガスを除去する場合に比べて燃料供給ポンプの消費電力を大幅に削減することができる。 Therefore, it is possible to greatly reduce the power consumption of the fuel supply pump as compared with the case of removing the carbon dioxide gas flowing constantly high flow. よって、燃料供給ポンプでの消費電力の増加を抑えつつ、安定した発電を行うことができる。 Therefore, while suppressing an increase in power consumption of the fuel supply pump, it is possible to perform stable power generation.

又、燃料電池本体の発電状態を監視しながら、気泡除去流量及び気泡除去モードの実行時間を制御することでも、燃料供給ポンプにおける消費電力の増加を抑えつつ、安定した発電を行うことができる。 Further, while monitoring the power generation state of the fuel cell body, also by controlling the execution time of bubble removing flow and bubble removal mode, while suppressing the increase in power consumption in the fuel supply pump, it is possible to perform stable power generation.

又、燃料供給ポンプから燃料電池本体へつながる配管に分岐部を設けないことで、通常モードから気泡除去モードへの変更時における液体燃料の流量変化を直接に燃料本体へ作用させることができる。 Further, by the pipe from the fuel supply pump connected to the fuel cell main body without the branch portion can be directly act to the fuel main flow variation of the liquid fuel during a change from the normal mode to the bubble removal mode. よって、より効果的に炭酸ガス気泡を燃料電池本体から除去することができ、安定した発電を行うことができる。 Therefore, more effectively carbon dioxide bubbles can be removed from the fuel cell body, it is possible to perform stable power generation.

本発明の実施形態である燃料電池システム、及び該燃料電池システムにて実行される燃料供給方法について、図を参照しながら以下に説明する。 The fuel cell system according to an embodiment of the present invention and a fuel supply method performed by the fuel cell system will be described below with reference to FIG. 尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。 Note that the same reference numerals denote the same components in each drawing.
図1に示す、上記実施形態の燃料電池システム100は、基本的構成として、燃料電池本体101と、燃料電池本体101へ液体燃料の供給を行う燃料供給ポンプ102と、制御装置103とを備え、本実施形態では、さらに燃料混合タンク104、燃料タンク105、水タンク106、気液分離装置107、及びポンプ及びバルブ108、109、110を備える。 1, the fuel cell system 100 of the above embodiment, as a basic structure, a fuel cell main body 101, a fuel supply pump 102 for supplying liquid fuel to the fuel cell main body 101, and a control unit 103, in this embodiment, further a fuel mixing tank 104, a fuel tank 105, the water tank 106, the gas-liquid separator 107, and a pump and valve 108, 109 and 110. 尚、上記燃料供給ポンプ102もバルブを含んでおり、又、燃料供給ポンプ102についてポンプ及びバルブ102と記す場合もある。 Incidentally, the fuel supply pump 102 also includes a valve, also sometimes referred to as a pump and valve 102 for fuel feed pump 102.
上記燃料電池本体101は、図7を参照して上述した構成と同じ構成を有し、図示簡略化のため図1では、電解質膜部111、アノード部112、及びカソード部113のみを示し、セパレータ等は省略している。 The fuel cell main body 101 has the same configuration as the configuration described above with reference to FIG. 7, FIG. 1 for illustration simplicity, the electrolyte membrane 111, an anode 112, and shows only the cathode 113, the separator etc. are omitted. ここで、電解質膜部111、アノード部112、及びカソード部113は、図7に示す固体高分子電解質膜1、アノード部2、及びカソード部3に相当し、それぞれ図7の場合と同様の構成を有する。 Here, the electrolyte membrane 111, an anode 112, and cathode 113, a solid polymer electrolyte membrane 1 shown in FIG. 7 corresponds to the anode 2 and the cathode 3, similar to the case of FIG. 7, respectively configured having. よって図示していないがアノード部112及びカソード部113には、それぞれセパレータが設けられており、これらのセパレータには、液体燃料及び例えば空気がそれぞれ別々に供給される。 Therefore in yet not but the anode 112 and the cathode 113 shown is separator are respectively provided, these separators, a liquid fuel and for example air is supplied separately, respectively. 又、アノード部112及びカソード部113には外部出力125が接続されている。 Moreover, the external output 125 is connected to the anode 112 and the cathode 113. 又、燃料電池本体101は、1つからなる単セル構造でも良く、又、複数個の単セルを直列に接続したスタック構造を有してもよい。 Further, the fuel cell main body 101 may be a single-cell structure made from one, or may have a stack structure obtained by connecting a plurality of single cells in series. 本実施形態では、単セルの構造を採っている。 In the present embodiment, it has a structure of a single cell.

カソード部113には、ポンプ及びバルブ110が接続され、例えば毎分1リットルの量にて空気供給経路114を通してカソード部113へ気体酸化剤としての空気又は酸素が供給される。 The cathode portion 113, a pump and a valve 110 is connected, is air or oxygen as gaseous oxidizing agent to the cathode 113 through the air supply path 114 is supplied in an amount of 1 liter per minute, for example. 又、カソード部113は、排出経路115、気液分離装置107及び液体排出経路116を介して水タンク106に接続される。 The cathode 113 is connected to the water tank 106 through the discharge passage 115, the gas-liquid separator 107 and the liquid discharge path 116. よって、カソード部113を通過した空気もしくは酸素は、カソード部113で生成された水と共に、排出経路115を通って気液分離装置107に供給される。 Thus, air or oxygen passing through the cathode 113, along with water produced at the cathode 113, is supplied to the gas-liquid separator 107 through the discharge path 115. 気液分離装置107では水と気体とを分離し、分離された水は、液体排出経路116を通って水タンク106に供給される。 Separating the gas-liquid separation device 107 in water and gas, the separated water is fed through the liquid discharge path 116 to the water tank 106.
水タンク106は、水供給経路117、並びにポンプ及びバルブ109を介して燃料混合タンク104に接続され、水タンク106から燃料混合タンク104に水が供給される。 Water tank 106, the water supply path 117, and is connected to a fuel mixing tank 104 via a pump and valve 109, water is supplied to the fuel mixing tank 104 from the water tank 106.

燃料混合タンク104には、燃料供給経路118、並びにポンプ及びバルブ108を介して燃料タンク105が接続されるとともに、希釈燃料供給経路119、並びにポンプ及びバルブ102を介してアノード部112に接続される。 The fuel mixing tank 104, a fuel supply passage 118, and the fuel tank 105 is connected through a pump and valve 108 is coupled to the anode 112 through the dilution fuel supply path 119, as well as pumps and valves 102 . さらに、アノード部112と燃料混合タンク104とは希釈燃料回収経路120を介して接続されている。 It is further connected through the dilution fuel recovery passage 120 and the anode unit 112 and the fuel mixing tank 104.
燃料タンク105は、燃料電池用の燃料、好適な一例としてメタノール、エタノール、ジメチルエーテル等の有機溶液、特にメタノールが収容されており、該燃料は、燃料供給経路118並びにポンプ及びバルブ108を通って燃料混合タンク104に供給される。 Fuel tank 105, a fuel for a fuel cell, methanol as a preferred example, ethanol, an organic solution such as dimethyl ether, are particularly contained methanol, the fuel passes through the fuel supply passage 118 and the pump and valve 108 fuel It is supplied to the mixing tank 104.
よって燃料混合タンク104では、燃料タンク105から供給される燃料を、水タンク106から供給される水、及び希釈燃料回収経路120から供給される液体燃料にて、所望の濃度に希釈し蓄える。 In Therefore the fuel mixing tank 104, the fuel supplied from the fuel tank 105, the water supplied from the water tank 106, and in liquid fuel supplied from the dilution fuel recovery passage 120, stores and diluted to the desired concentration. 蓄えられた、液体燃料に相当する燃料電池用の希釈燃料130は、ポンプ及びバルブ102の作動により、燃料混合タンク104から希釈燃料供給経路119並びにポンプ及びバルブ102を通ってアノード部112へ供給される。 Stored was, diluted fuel 130 for a fuel cell corresponding to the liquid fuel, by the operation of pumps and valves 102, supplied from the fuel mixing tank 104 through the dilution fuel supply passage 119 and the pump and valve 102 to the anode 112 that. このとき、ポンプ及びバルブ102を通ってアノード部112へ供給される希釈燃料130の流量は、制御装置103によって制御される。 At this time, the flow rate of the diluted fuel 130 supplied to the anode unit 112 through the pump and valve 102 is controlled by the controller 103. 該制御に関する詳しい説明は後述する。 Detailed description will be given later regarding the control. アノード部112を通過して消費された希釈燃料130は、希釈燃料回収経路120を通り燃料混合タンク104に回収される。 Dilution fuel 130 is consumed through the anode portion 112 is recovered dilution fuel recovery passage 120 as the fuel mixing tank 104. 燃料混合タンク104には気体排出弁121が設置されており、回収された希釈燃料130中の炭酸ガスを放出できる。 The fuel mixing tank 104 and the gas discharge valve 121 is installed, capable of releasing the recovered carbon dioxide gas in the diluted fuel 130.

ポンプ及びバルブ102,108〜110におけるポンプの方式は特に限定されず、ソレノイド式や、ロータリー式、ダイヤフラム式等いかなる方式でもよい。 Pump and method of pumping in the valve 102,108~110 is not particularly limited, solenoid type or rotary type, a diaphragm type or the like may be in any manner.
制御装置130は、上述のようにアノード部112へ供給される希釈燃料130の流量を制御するためポンプ及びバルブ102の動作制御を行うとともに、燃料混合タンク104にて所望濃度の希釈燃料130を作成するためポンプ及びバルブ108,109の動作制御を行い、又、カソード部113への空気等の供給量を制御するためポンプ及びバルブ110の動作制御を行う。 Controller 130 performs the operation control of the pump and valve 102 for controlling the flow rate of the diluted fuel 130 supplied to the anode unit 112 as described above, create a diluted fuel 130 at the desired concentration at a fuel mixing tank 104 It controls the operation of pumps and valves 108 and 109 for also controlling the operation of pumps and valves 110 for controlling the supply of such air to the cathode 113. 尚、制御装置103は、最低限、希釈燃料130の流量制御を行うポンプ及びバルブ102の動作制御を実行すればよい。 The control device 103, minimum, may execute operation control of the pump and valve 102 to control the flow rate of the diluted fuel 130.

以上のように構成された燃料電池システム100における動作について、特に燃料供給方法について、以下に説明する。 The operation of the fuel cell system 100 configured as described above, in particular a fuel supply method will be described below.
燃料電池システム100は、ポンプ及びバルブ102によって、希釈燃料130が燃料混合タンク104から希釈燃料供給経路119を通してアノード部112に供給される。 The fuel cell system 100, the pump and valve 102, is supplied to the anode 112 through the diluted fuel supply path 119 dilution fuel 130 from the fuel mixing tank 104. 又、ポンプ及びバルブ110によって、空気が空気供給経路114を通してカソード部113に供給される。 Also, the pumps and valves 110, air is supplied to the cathode part 113 through the air supply path 114. アノード部112及びカソード部113では、それぞれ触媒作用の反応によって発電され、外部出力130へ電力が供給される。 The anode 112 and the cathode 113, is generated by the reaction of each catalysis, power is supplied to the external output 130.
又、カソード部113を通過した空気は、排出経路115を通って気液分離装置107に供給される。 Further, air passing through the cathode 113 is supplied to the gas-liquid separator 107 through the discharge path 115. 気液分離装置107では、気体と、カソード部113で生成された水とが分離され、気体は外部に放出され、水は液体排出経路116を通して水タンク106へ供給される。 In the gas-liquid separator 107, a gas, and water produced by the cathode portion 113 is separated, the gas is released to the outside, the water is fed through the liquid discharge path 116 to the water tank 106. 又、アノード部112を通過した希釈燃料130は、希釈燃料回収経路120を通りアノード部112で生成された炭酸ガスを含んだまま燃料混合タンク104に回収される。 Further, the diluted fuel 130 that has passed through the anode portion 112 is collected in the fuel mixing tank 104 while containing the carbon dioxide produced a diluted fuel recovery passage 120 as the anode 112. 回収された希釈燃料130に含まれる炭酸ガスは、気体排出弁121から燃料混合タンク104の外部へ放出される。 Carbon dioxide contained in the recovered diluted fuel 130 is discharged from the gas discharge valve 121 to the outside of the fuel mixing tank 104. 又、燃料混合タンク104では、上述したように希釈燃料130が生成される。 Further, in the fuel mixing tank 104, the dilution fuel 130 is generated as described above. 以上のようにして発電動作が実行される。 Power generation operation is performed as described above.

上述の発電動作中に実行される燃料供給方法について以下に説明する。 Described below fuel supply method performed during the power generation operation described above.
制御装置103は、ポンプ及びバルブ102に対して、アノード部112へ通常流量にて希釈燃料130を供給する通常モードと、上記通常流量を超える流量であり燃料電池本体101のアノード部112に滞留する炭酸ガス気泡を除去する気泡除去流量にてアノード部112へ希釈燃料130を供給し上記通常流量から急峻に、つまりパルス的に上記気泡除去流量へ変化させる気泡除去モードとを実行させる制御を行う。 Controller 103 retained to the pump and valve 102, and the normal mode for supplying the diluted fuel 130 at the normal flow rate to the anode 112, the anode portion 112 of is a fuel cell main body 101 at a flow rate that is greater than the normal flow rate steep from supplying the diluted fuel 130 at the bubble removal rate for removing carbon dioxide bubbles to the anode 112 the normal flow rate, it performs i.e. pulse controlled to execute the bubble removal mode changing into the bubble removal rate. ここで急峻とは、上記通常流量から上記気泡除去流量へ達する時間、及び上記気泡除去流量から上記通常流量へ達する時間、つまり流量変化に用いられる時間が、2秒以内であることであり、より好ましくは1秒以内である。 Here steep and is that the normal time to reach into said bubble removing flow from the flow, and the time to reach from the bubble removal rate to the normal flow rate, i.e. the time used for the flow rate change is within 2 seconds, and more preferably within one second. さらに、流量の変化に用いられる時間は、使用するポンプにおいて可能な範囲で短いことが好ましい。 Further, time used to change the flow rate is preferably short to the extent possible in the pump to be used.

上記通常流量と上記気泡除去流量との概念図を図2に示す。 A conceptual diagram of the normal flow rate and said bubble removal flow shown in FIG. 図2において、符号141にて示す部分が上記通常流量に相当し、符号142にて示す部分が上記気泡除去流量に相当する。 2, a portion indicated by reference numeral 141 corresponds to the normal flow rate, a portion indicated by reference numeral 142 corresponds to the bubble removal rate. 又、気泡除去流量142を流す期間を含む上記気泡除去モードが符号143にて示す部分に相当し、通常流量141を流す期間を含む上記通常モードが符号144にて示す部分に相当する。 Further, the bubble removal mode including a period during which flow bubble removal flow 142 corresponds to a portion indicated by reference numeral 143, the normal mode comprising a period for flowing the normal flow 141 corresponds to a portion indicated by reference numeral 144. 上記通常流量は、燃料電池本体101での発電による燃料消費分を補うように供給される希釈燃料130の最低限の流量であり、具体的には、1ミリリットル/分程度である。 The normal flow rate, a minimum flow rate of the diluted fuel 130 supplied to compensate for the consumption fuels by power generation in the fuel cell main body 101, specifically, about 1 ml / min. 上記気泡除去流量は、上記通常流量の2倍以上の流量であるのが好ましい。 It said bubble removal rate is in the range of flow rates of more than 2 times the normal flow rate is preferred. 2倍未満の流量であると、上記滞留する炭酸ガスを効果的に回収できず、安定した出力が得られにくい。 If it is less than twice the flow rate can not be effectively recovered carbon dioxide to the aforementioned residence, stable output can be obtained hardly. 上述のようにパルス的に気泡除去流量をアノード部112へ供給することで、アノード部112を構成する触媒層や燃料拡散層に滞留している炭酸ガスを効果的に回収することが可能となる。 By supplying a pulse to the bubble removal rate as described above to the anode unit 112, it is possible to recover the carbon dioxide gas remaining in the catalyst layer and a fuel diffusion layer constituting the anode portion 112 effectively .
又、制御装置103は、図2に示すように、上記通常モードと上記気泡除去モードとを繰り返し実行し、上記通常流量を流す実行時間に対して1/2以下の実行時間にて上記気泡除去流量を流す。 Further, the control device 103, as shown in FIG. 2, repeatedly executes the above normal mode and said bubble removal mode, said bubble removing at 1/2 or less of the execution time for the execution time for flowing the normal flow rate flow rate. 即ち、パルス的な上記気泡除去モードの実行、換言すると上記気泡除去流量の供給時間は、上記通常モードの実行、換言すると上記通常流量の供給時間の2分の1以下であることが好ましい。 That is, execution of the pulsed said bubble removal mode, in other words the bubble removal flow supply time of the execution of the normal mode, it is preferable in other words is less than one half of the normal flow supply time. これは、上記気泡除去流量の供給時間が1/2を超えると燃料供給ポンプ102の使用電力が増加するため、補機の消費電力が増加してしまう。 This is because the power consumption of the fuel supply pump 102 when the supply time of the bubble removal rate is more than 1/2 increases, power consumption of the auxiliary devices is increased. それにより燃料電池システムとしての発電効率が減少するからである。 Whereby since decreases the power generation efficiency of the fuel cell system. 上述のようにパルス的な流量の供給時間を短くすることで、ポンプの消費電力の増加を抑えることができる。 By shortening the pulse-like flow supply time as described above, it is possible to suppress an increase in power consumption of the pump.

上記気泡除去モードが有効である点、及び上記気泡除去流量は、上記通常流量の2倍以上の流量が好ましいことについて、図3を参照して説明する。 Point the bubble removal mode is enabled, and said bubble removal rate is about the flow rate of more than 2 times the normal flow rate is preferred, it will be described with reference to FIG. 図3は、燃料電池本体101から0.4Vの出力で1時間作動させたときの元発電量を左縦軸にとり、該元発電量から燃料供給ポンプ102の1時間分の消費電力を減算した実質的電力量を右縦軸にとり、上記気泡除去流量と、上記元発電量及び上記実質的電力量との関係を示したグラフである。 3, the original power generation amount when the fuel cell main body 101 was operated for 1 hour at 0.4V output taken left vertical axis, by subtracting the power consumption of one hour of the fuel supply pump 102 from said original generation amount taken right vertical axis substantially electric energy, is a graph showing the above bubble removing rate, the relationship between the original amount of power generation and the substantial amount of power. ここで、20秒周期で燃料供給ポンプ102は作動し、上記通常モードでは、上記通常流量を1ミリリットル/分とし15秒間作動させ、上記気泡除去モードでは上記気泡除去流量を2〜5ミリリットル/分と変化させ5秒間作動させた。 Here, the fuel supply pump 102 in 20-second cycle operates in the above normal mode, the normal flow is activated 1 ml / minute Shi 15 seconds 2-5 ml / min the bubble removal rate in said bubble removal mode varied and was operated for 5 seconds. 尚、流量が1ミリリットル/分のときには、パルス的な燃料供給は行わない。 Incidentally, when the flow rate is 1 ml / min, pulsed fuel supply is not performed.

図3から明らかなように、パルス的な燃料供給を行わない場合に比べて、パルス的な燃料供給を行う方が上記元発電量、及び「元発電量−消費電力」に相当する上記実質的電力量の各値とも大きく増加しており、本実施形態の気泡除去モードが効果的であることを証明している。 As apparent from FIG. 3, as compared with the case without pulsed fuel supply, who performs pulsed fuel supply the source power generation amount, and - the substantially corresponding to the "original power generation Power" has increased significantly with each value of electric energy, demonstrating that bubble removal mode of the present embodiment is effective. 又、図3から判断すると、気泡除去流量は、上記元発電量から見れば1ミリリットル/分を超える場合が良く、上記実質的電力量から見れば3ミリリットル/分程度が良好である。 Also, judging from Fig. 3, the bubble removal flow, if more than one ml / minute when viewed from the original amount of power generation may, 3 ml / min extent when seen from above essentially electric energy is good. 但し、図3からも明らかなように、本実施形態の燃料電池本体101では、最大発電量は約480mWhであり、該値の1割程度の出力低下、つまり約430mWhの出力でも使用上全く問題ないと考えられる。 However, as is apparent from FIG. 3, the fuel cell main body 101 of the present embodiment, the maximum power generation amount is about 480MWh, 1 approximately 10% of the output reduction of said value, that is used on no problem in output of approximately 430mWh not believed. よって、図3から判断すると、気泡除去流量としては、6ミリリットル/分程度までは十分、使用可能である。 Therefore, judging from Fig. 3, as the bubble removal rate, up to 6 ml / min extent enough can be used. 本実施形態では、上記6ミリリットル/分程度以下の値で、余裕をみて5ミリリットル/分に設定している。 In the present embodiment, in the above six ml / min about the following values ​​have been set to 5 ml / min with a margin. したがって、気泡除去流量としては、上記通常流量の2倍以上、好ましくは2〜5倍程度、つまり2〜5ミリリットル/分程度、さらには、2〜3倍程度、つまり2〜3ミリリットル/分程度がより好ましい。 Therefore, the bubble removing flow, the normal flow rate 2 times or more, preferably about 2 to 5 times, i.e. 2-5 ml / min approximately, and further, 2 to 3 times, that is 2 to 3 ml / min extent It is more preferable.

次に、上記気泡除去流量の供給時間が上記通常流量の供給時間の2分の1以下であることが好ましいことについて、図4を参照して説明する。 Then, the supply time of the bubble removal flow about is preferably not more than one-half the supply time of the normal flow rate, it will be described with reference to FIG. 図4でも図3の場合と同様に、上記元発電量を左縦軸にとり、上記実質的電力量を右縦軸にとる。 As in FIG. 3, even 4, taken left vertical axis the original amount of power generation, take the right vertical axis the substantial amount of power. 図4は、通常流量を1ミリリットル/分とし、気泡除去流量を5ミリリットル/分としたとき、気泡除去流量を流す時間を0〜20秒まで変化させた場合における上記元発電量及び上記実質的電力量の変化を示すグラフである。 4, to the normal flow rate 1 ml / minute, when the bubble removal rate of 5 ml / min, the former power generation amount and the substantially with changes in time to flow a bubble removal rate to 0-20 seconds is a graph showing the change in electric energy. 尚、気泡除去流量を流す時間が20秒のときには、気泡除去流量を5ミリリットル/分とした連続運転となる。 Incidentally, when the time to flow a bubble removal rate is 20 seconds, a continuous operation in which the bubble removal rate of 5 ml / min.
図4から明らかなように、図3の場合と同様に、気泡除去モードつまりパルス的な燃料供給を行う方が上記元発電量を増加させることができ、又、気泡除去流量を流す時間つまりパルス時間が約7秒を超えると、上記元発電量は、パルス時間の長短に関係なくなり、ほぼ最大発電量を維持する。 As apparent from FIG. 4, as in the case of FIG. 3, who performs bubble removal mode, i.e. pulsed fuel supply can increase the original amount of power generation, also, the time that is a pulse flow bubble removal rate When the time exceeds about 7 seconds, the original amount of power generation, no matter the length of the pulse time, maintaining a substantially maximum power generation amount. しかしながら、気泡除去流量を流す時間が約3秒を超えると、燃料供給ポンプ102の消費電力の増加を無視できなくなることから、上記実質的電力量が減少していく。 However, the time to flow a bubble removal rate greater than about 3 seconds, since can not be ignored in an increase in power consumption of the fuel supply pump 102, the substantial amount of power decreases. 一方、上述のように最大発電量の1割程度の出力低下でも使用上全く問題ないことから、図4から判断すると、気泡除去流量を流す時間つまりパルス時間は、約10秒でも良いと考えられる。 On the other hand, it is considered since no problem on use in about 10 percent of the reduction in the output of the maximum power generation amount as described above, judging from Fig. 4, the bubble removal rate of flow time i.e. pulse time may be about 10 seconds . 該10秒を採用すると、上記通常流量を流す時間は、約20秒までの値に設定することができる。 When employing the 10 seconds, the time for flowing the normal flow can be set to a value of up to about 20 seconds. 本実施形態では、通常流量を流す時間を上記約20秒以下の値である15秒に設定しているので、気泡除去流量を流す時間は、その1/2以下、つまり7.5秒以下の値であり余裕をみて5秒に設定している。 In the present embodiment, the time to flow a normal flow rate so is set to 15 seconds is a value of less than about 20 seconds the time to flow a bubble removal rate, the less than half, i.e. below 7.5 seconds look at is the value margin is set to 5 seconds. 尚、気泡除去流量を流す時間つまりパルス時間の下限値は、燃料供給ポンプ102の消費電力からみて、上述の約3秒と考えられる。 The lower limit of the time that is pulse time to flow a bubble removal flow, viewed from the power consumption of the fuel supply pump 102, is believed to be about 3 seconds above.

以上説明したように、燃料電池本体101へ供給する希釈燃料130を、パルス的に高流量にして供給することで、燃料供給ポンプ102における消費電力の増加を最小限に抑え、かつアノード部112の触媒層や燃料拡散層に滞留しているCO を効果的に回収することが可能となる。 As described above, the diluted fuel 130 supplied to the fuel cell main body 101, by supplying in the pulsed high flow rate to minimize power consumption increases in the fuel supply pump 102, and the anode unit 112 it is possible to effectively collect the CO 2 that is retained in the catalyst layer and a fuel diffusion layer. それにより、安定した出力と高い発電効率を有する燃料電池システムを提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a fuel cell system having a stable output with high power generation efficiency. 又、上記実施形態の燃料電池システムでは、システム構成自体は、制御装置を除き基本的に従来構成を変更する必要がないため、又、制御装置も制御プログラムの変更で対応可能であることから、本実施形態は、従来の燃料電池システムに適用しやすい利点もある。 Further, since the fuel cell system of the above embodiment, the system configuration itself, there is no need to change the basic conventional structure except for the control device, The control device can also be associated with changes in the control program, this embodiment is also easy to apply the advantages of the conventional fuel cell system.

又、パルス的な高流量の供給は、本実施形態のように規則的でもよいが、不規則でもよい。 Further, the supply of the pulse-like high flow rates, may be regular as in the present embodiment, may be irregular. 又、制御装置103が燃料電池本体101の発電状態を監視し、該監視結果に応じて、燃料供給ポンプ102の動作制御を行い、上記通常モードと上記気泡除去モードとを実行するようにしてもよい。 Further, the controller 103 monitors the power generation state of the fuel cell main body 101, depending on the monitoring result, controls the operations of the fuel supply pump 102, is also possible to execute the above-described normal mode and said bubble removal mode good.
又、燃料混合タンク104からアノード部112への希釈燃料供給経路119には、特に燃料供給ポンプ102からアノード部112までの間には、分岐経路がないことが好ましい。 Further, the diluted fuel supply line 119 from the fuel mixing tank 104 to the anode 112 between particular from the fuel supply pump 102 to the anode 112, it is preferable no branch path. 分岐経路がないことでパルス的な高流量の流量の減衰を防止でき、効果的にCO を回収できるからである。 No branch path prevents attenuation of the pulse, high flow rate at is because it effectively recovered CO 2.

又、通常流量と気泡除去流量との差を大きくするという観点から、制御装置103の動作制御により図5に示すように、気泡除去モード143に移行する直前に、通量流量141よりも少ない低流量145にて希釈燃料130の供給を行う低流量モード146を実行することもできる。 Further, from the viewpoint of increasing the difference between the normal flow and bubble removal rate, as shown in FIG. 5 by the operation control of the control unit 103, immediately before the transition to the bubble removal mode 143, less lower than passing mass flow 141 at a flow rate of 145 can also perform low flow mode 146 for supplying the diluted fuel 130. 上記低流量モード146を設けることで、気泡除去モード143における気泡除去流量142を変更することなく、即ち燃料供給ポンプ102の消費電力を変更することなく、より大きな流量差を生じさせることができる。 By providing the low flow mode 146, it can be produced without changing the bubble removal flow 142 in the bubble removal mode 143, i.e. without changing the power consumption of the fuel supply pump 102, a larger flow rate difference. よって、上記実質的電力量を変更することなく、アノード部112からの炭酸ガス除去効率を向上させることができる。 Thus, without changing the substantial amount of power, it is possible to improve the carbon dioxide gas removing efficiency from the anode 112.

尚、上述した実施形態は燃料電池システムの一例を示したものであり、液体燃料をパルス的に高流量にてアノード部へ供給する機能が備わればよい。 Incidentally, the above-described embodiment, is shown an example of a fuel cell system, it functions to supply to the anode portion Sonaware at pulsed high flow rate of liquid fuel. したがって、例えば図6に示すような、簡易化した燃料電池システム150、即ち、カソード部112の生成水を回収せず、又、燃料タンク105を設けずに、希釈燃料130を燃料電池本体101へ供給する燃料電池システムであってもよく、さらにその他の構成を採ることもできる。 Thus, for example, as shown in FIG. 6, the fuel cell system 150 was simplified, i.e., the product water of the cathode portion 112 without recovery, also without providing the fuel tank 105, the dilution fuel 130 to the fuel cell main body 101 It may be supplied the fuel cell system may further take other configurations.

上記簡易型の燃料電池システム150における一実施例について以下に説明する。 It described below for one embodiment of the fuel cell system 150 of the simplified.
燃料には2Mのメタノール水溶液を用いた。 The fuel using methanol aqueous 2M. 燃料電池本体101は、図7に示す構成の単セルを用い、固体高分子膜111にはパーフルオロカーボンスルホン酸系高分子である商品名ナフィオン(DuPont社製)を用いた。 The fuel cell main body 101, using a single cell of the configuration shown in FIG. 7, was used product name Nafion is a perfluorocarbon sulfonic acid polymer (DuPont Co.) in a solid polymer membrane 111. ガス拡散層と燃料拡散層にはカーボンペーパを用い、アノード部112の触媒層にはPt−Ru坦治炭素触媒を1.7mg/cm の量で、カソード部113の触媒層にはPt坦治炭素触媒を1.5mg/cm の量で用いた。 Using carbon paper for gas diffusion layer and a fuel diffusion layer, in an amount of 1.7 mg / cm 2 of Pt-Ru TanOsamu carbon catalyst in the catalyst layer of the anode portion 112, the catalyst layer of the cathode portion 113 Pt Tan the Osamu carbon catalyst was used in an amount of 1.5 mg / cm 2. 又、セパレータには流路を形成したカーボン板を用いて外部出力への電極と兼用した。 Further, the separator also serves as an electrode to an external output using a carbon plate having a flow path. 本例のセルにおける有効面積は、16cm である。 Effective area at cell of this example is 16cm 2.
燃料供給ポンプ102は、ソレノイド式を用い、カソード部113への空気供給ポンプ110はロータリー式を用いた。 Fuel supply pump 102, using a solenoid, an air supply pump 110 to the cathode 113 using a rotary. 燃料供給ポンプ102の制御装置103には、プログラム可能なパルス発信機を用いた。 The control unit 103 of the fuel supply pump 102, using a programmable pulse generator. カソード部113への空気の供給流量は、1リットル/分とし、アノード部112への燃料供給は、制御装置103により条件を変更して行った。 Supply flow rate of air to the cathode 113, to 1 liter / minute, the fuel supply to the anode 112, was performed by changing the conditions by the controller 103. 尚、ポンプ等の補機の使用電力は、外部から供給した。 The power use of auxiliary equipment such as pumps, supplied from the outside.
以下に、燃料供給条件の変化について表1に示す。 It is shown below in Table 1 for changes in the fuel supply conditions. 表1において、「実施例1」及び「実施例2」は、上述した気泡除去モードを実行した場合であり、「比較例1」及び「比較例2」は従来例に相当し上記気泡除去モードを実行しない場合である。 In Table 1, "Embodiment 1" and "Example 2" is the case of executing the bubble removal mode described above, "Comparative Example 1" and "Comparative Example 2" corresponds to the bubble removal mode to a conventional example a If you do not want to run.

上述の各燃料供給条件において、燃料電池本体101を0.4Vの出力で1時間作動させたときの上記元発電量と、燃料供給ポンプ102及び空気供給ポンプ110の消費電力量とを表2に示す。 In each fuel supply conditions described above, and the former power generation amount when the fuel cell main body 101 was operated for one hour at the output of 0.4V, and power consumption of the fuel supply pump 102 and the air supply pump 110 in Table 2 show.

表2から明らかなように、上記気泡除去モードを実行した実施例1及び実施例2は、従来同様、通常供給量だけで運転を行った比較例1に比べて、燃料電池の発電量が大きく増加し、かつポンプの消費電力の上昇が抑制されている。 As apparent from Table 2, the bubble removing Examples 1 and 2 mode was executed, as is conventional in comparison with Comparative Example 1 was operated with only the normal supplied amount, large amount of power generated by the fuel cell increase, and increase of power consumption of the pump is suppressed. これに対し、比較例2では燃料電池の発電量は大きく増加しているが、ポンプの消費電力も大きく増加してしまっている。 In contrast, it has increased significantly the power generation of the fuel cell in Comparative Example 2, and the power consumption of the pump even gone greatly increased. よって、表2からも、上記気泡除去モードの実行が燃料電池本体の安定出力及び高発電効率に有効であることがわかる。 Therefore, from Table 2, it can be seen that execution of the bubble removal mode is effective for stable output and high power generation efficiency of the fuel cell body.

本発明に係る燃料電池システム及び燃料供給方法は、液体燃料を直接燃料電池本体へ供給して発電を行う電源システム、特にノート型パーソナルコンピュータ等の携帯機器用の移動型の燃料電池システムに有用である。 The fuel cell system and a fuel supply method according to the present invention, a power supply system which generates power by supplying directly to the fuel cell body of liquid fuel, particularly useful in the fuel cell system of the mobile portable equipment such as a notebook computer is there.

図1は、本発明の実施形態である燃料電池システムの一構成例を示すブロック図である。 Figure 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す燃料電池システムにて実行される本発明の実施形態である燃料供給方法を示す図である。 Figure 2 is a diagram showing a fuel supply method according to an embodiment of the present invention to be executed by the fuel cell system shown in FIG. 図3は、本発明の実施形態である燃料供給方法において、パルス供給の時間を変化させて燃料供給を行った場合における電力量を示すグラフである。 3, the fuel supply method according to an embodiment of the present invention, is a graph showing the amount of power in the case where by changing the time of the pulse feed was fueling. 図4は、本発明の実施形態である燃料供給方法において、パルス供給の時間を変化させて燃料供給を行った場合における電力量を示すグラフである。 4, in the fuel supply method according to an embodiment of the present invention, is a graph showing the amount of power in the case where by changing the time of the pulse feed was fueling. 図5は、図2に示す燃料供給方法の変形例を示す図である。 Figure 5 is a diagram showing a modified example of the fuel supply method shown in FIG. 図6は、図1に示す燃料電池システムの変形例を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing a modified example of the fuel cell system shown in FIG. 図7は、変量電池本体部分の構成例を示す図である。 Figure 7 is a diagram showing a configuration example of a variable cell body.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

101…燃料電池本体、102…燃料供給ポンプ、103…制御装置、 101 ... fuel cell body, 102: fuel supply pump, 103 ... control device,
130…希釈燃料。 130 ... dilution fuel.

Claims (8)

  1. 液体燃料(130)を燃料電池本体(101)へ直接に供給して発電を行う燃料電池システムであって、 Liquid fuel (130) A fuel cell system for generating electric power by directly supplying to the fuel cell main body (101),
    上記燃料電池本体への上記液体燃料の供給を行う燃料供給ポンプ(102)と、 A fuel supply pump for supplying the liquid fuel to the fuel cell main body (102),
    上記燃料供給ポンプに対して、上記燃料電池本体へ通常流量にて上記液体燃料を供給する通常モードと、上記通常流量を超える流量であり上記燃料電池本体に滞留する炭酸ガス気泡を除去する気泡除去流量にて上記燃料電池本体へ上記液体燃料を供給し上記通常流量から急峻に上記気泡除去流量へ変化させる気泡除去モードとを実行する制御装置(103)と、 With respect to the fuel supply pump, the bubble removal for removing the normal mode for supplying the liquid fuel at normal flow rate to the fuel cell main body, a flow rate that is greater than the normal flow rate of carbon dioxide bubbles staying in the fuel cell body flow in the control apparatus for executing a bubble removal mode changing to steeply said bubble removal rate from supplying the liquid fuel to the fuel cell main body above the normal flow rate (103),
    を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 Fuel cell system comprising the.
  2. 上記通常流量は、上記燃料電池本体での発電による燃料消費分を補う最低限の流量であり、上記気泡除去流量は、上記通常流量の2倍以上の流量である、請求項1記載の燃料電池システム。 The normal flow rate, a minimum flow rate to compensate for the consumption fuels by power generation in the fuel cell body, said bubble removal flow rate is a flow rate of more than 2 times the normal flow rate, the fuel cell according to claim 1, wherein system.
  3. 上記制御装置は、上記通常モードと上記気泡除去モードとを繰り返し実行し、上記通常流量を流す実行時間に対して1/2以下の実行時間にて上記気泡除去流量を流す、請求項1又は2記載の燃料電池システム。 The control unit repeatedly executes the above-described normal mode and said bubble removal mode, flow the bubble removal rate at 1/2 or less of the execution time for the execution time for flowing the normal flow rate, according to claim 1 or 2 the fuel cell system described.
  4. 上記制御装置は、上記燃料電池本体の発電状態を監視し、該発電状態に応じて上記通常モードと上記気泡除去モードとを実行する、請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池システム。 The control unit monitors the power generation state of the fuel cell body, to perform the above-described normal mode and said bubble removal mode according to the power generating state, the fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.
  5. 上記燃料供給ポンプと上記燃料電池本体とを結び途中に分岐部を有しない燃料供給配管(119)をさらに有する、請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池システム。 The fuel further comprising supply pump and the fuel supply pipe having no branch portion in the middle tie and the fuel cell main body (119), a fuel cell system according to any one of claims 1 to 4.
  6. 液体燃料(130)を燃料電池本体(101)へ直接に供給して発電を行う燃料電池システムにて実行される燃料供給方法において、 A fuel supply method performed liquid fuel (130) in a fuel cell system for generating electric power by directly supplying to the fuel cell main body (101),
    上記燃料電池本体へ通常流量にて上記液体燃料を供給する通常モードと、上記通常流量を超える流量であり上記燃料電池本体に滞留する炭酸ガス気泡を除去する気泡除去流量にて上記燃料電池本体へ上記液体燃料を供給し上記通常流量から急峻に上記気泡除去流量へ変化させる気泡除去モードとを繰り返し実行する、 A normal mode for supplying the liquid fuel at normal flow rate to the fuel cell main body, a flow rate that is greater than the normal flow rate at the bubble removal rate for removing carbon dioxide gas bubbles staying in the fuel cell body to the fuel cell main body repeatedly performing the bubble removal mode changing to steeply said bubble removal rate from supplying the liquid fuel above the normal flow rate,
    ことを特徴とする燃料供給方法。 Fuel supply wherein the.
  7. 上記通常流量は、上記燃料電池本体での発電による燃料消費分を補う最低限の流量であり、上記気泡除去流量は、上記通常流量の2倍以上の流量であり、上記通常流量を流す実行時間に対して1/2以下の実行時間にて上記気泡除去流量を流す、請求項6記載の燃料供給方法。 The normal flow rate, a minimum flow rate to compensate for the consumption fuels by power generation in the fuel cell body, said bubble removing flow rate, the flow rate of more than 2 times the normal flow rate, the execution time for flowing the normal flow rate flowing said bubble removal rate at less than half of the execution time for the fuel supply method according to claim 6, wherein.
  8. 上記燃料電池本体の発電状態を監視し、該発電状態に応じて上記通常モードと上記気泡除去モードとを実行する、請求項6又は7記載の燃料供給方法。 Monitoring the power generation state of the fuel cell body, to perform the above-described normal mode and said bubble removal mode according to the power generation state, claim 6 or 7 fuel supply method according.
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