JP2005268056A - Hydrogen supply system and fuel cell system - Google Patents

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Motoaki Terai
元昭 寺井
Shigehisa Kusada
栄久 草田
Satoyuki Motoyoshi
智行 本吉
Akiyoshi Hatakei
亜喜良 畑井
Kazuo Onda
和夫 恩田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen supply system and a fuel cell system, equipped with the hydrogen supply system capable of safely recycling unreacted hydrogen exhausted from the fuel cell with less energy back to the fuel cell or processing and exhausting it to the outside of the system. <P>SOLUTION: The hydrogen supply system is such that supplies hydrogen to a fuel cell generating power by electrochemical reaction with hydrogen and oxygen. The hydrogen supply system includes a hydrogen supply flow path 22 for supplying hydrogen to an anode side of the fuel cell, and hydrogen for returning flow path 23 for returning at least a part of unreacting hydrogen which do not react at the fuel cell to the anode side of the fuel cell, the latter mounted with an electrochemical hydrogen pump 24 electrochemically transporting hydrogen. The fuel cell system is equipped with the hydrogen supply system and the fuel cell. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水素供給システムおよび燃料電池システムに関し、特に、水素を燃料とする燃料電池に好適に使用される水素供給システム、および前記水素供給システムを備えた燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a hydrogen supply system and a fuel cell system, and more particularly to a hydrogen supply system suitably used for a fuel cell using hydrogen as a fuel and a fuel cell system including the hydrogen supply system.

磁気浮上型のリニアモータ車両においては、空調や照明などに使用する車上電源は電磁誘導を利用した誘導集電装置で非接触集電することが検討されている(特許文献1)。   In a magnetically levitated linear motor vehicle, it has been studied that a vehicle power source used for air conditioning, lighting, etc., collects non-contact current with an induction current collector using electromagnetic induction (Patent Document 1).

しかしながら、リニアモータ車両が低速走行中は誘導集電装置では充分な電力が得られないので、低速走行中の電源を賄うための補助バッテリーを搭載する必要がある。   However, when the linear motor vehicle is traveling at a low speed, the induction current collector cannot obtain sufficient power, and therefore it is necessary to mount an auxiliary battery for supplying power during the low-speed traveling.

しかしながら、補助バッテリーでは容量に限界があり、とくにダイヤの乱れが生じたときには長時間電力を供給できないという問題があった。   However, the capacity of the auxiliary battery is limited, and there has been a problem that power cannot be supplied for a long time, particularly when the diamond is disturbed.

リニアモータ車両の車上電源システムとしては、他にはガスタービン発電システムがあるが、ガスタービン発電システムは、運転中に煤塵や炭酸ガスを排出するので、トンネル内で使用するには環境上、問題が大きい。   Other on-board power systems for linear motor vehicles include gas turbine power generation systems, but gas turbine power generation systems emit dust and carbon dioxide during operation. The problem is big.

そこで、車上電源システムとして、燃料電池、特に固体高分子型燃料電池が検討された。   Therefore, a fuel cell, particularly a polymer electrolyte fuel cell has been studied as an on-vehicle power supply system.

固体高分子型燃料電池は、比較的低温で運転するので始動時間が短く、軽量、コンパクトであり、騒音も小さい。また、燃料として水素を使用する故に、水以外の生成物の量は極めて少ないから、排気ガスは、ガスタービン発電システムに比較して遥かに清浄である。
特開平8−186903号公報
Since the polymer electrolyte fuel cell is operated at a relatively low temperature, the starting time is short, it is light and compact, and the noise is low. Also, because hydrogen is used as the fuel, the amount of products other than water is very small, so the exhaust gas is much cleaner compared to gas turbine power generation systems.
JP-A-8-186903

しかしながら、固体高分子型燃料電池においては、供給された水素は、全て消費されるわけではなく、一部は、未反応水素として系外に排出される。   However, in the polymer electrolyte fuel cell, all the supplied hydrogen is not consumed, and a part is discharged out of the system as unreacted hydrogen.

ここで、磁気浮上式のリニアモータ鉄道の一部は、トンネル内に設けられると考えられるから、トンネル内に停止中および走行中のリニアモータ車両から未反応の水素ガスを排出することは安全上好ましくない。   Here, since part of the magnetically levitated linear motor railway is considered to be installed in the tunnel, it is safe to discharge unreacted hydrogen gas from a linear motor vehicle that is stopped and traveling in the tunnel. It is not preferable.

上記問題の解決策としては、機械式ポンプを用いて未反応水素を燃料電池に循環させて再利用する方法が考えられるが、所要動力が大きいという問題がある。   As a solution to the above problem, a method of recycling unreacted hydrogen by circulating it through the fuel cell using a mechanical pump can be considered, but there is a problem that the required power is large.

また、未反応水素を循環使用していると水素中の不純物が蓄積して燃料電池の性能が低下するから、間歇的に水素ガスをパージする必要がある。   Further, if unreacted hydrogen is circulated and used, impurities in the hydrogen accumulate and the performance of the fuel cell deteriorates. Therefore, it is necessary to purge hydrogen gas intermittently.

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、燃料電池から排出された未反応水素を少ないエネルギーで燃料電池に再循環でき、または、安全に処理して系外に排出できる水素供給システム、および前記水素供給システムを備え、リニアモータ車両の車上電源システムとして好適な燃料電池システムの提供を目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and hydrogen that can be recirculated to the fuel cell with less energy from unreacted hydrogen discharged from the fuel cell, or can be safely processed and discharged out of the system. An object of the present invention is to provide a fuel cell system that includes a supply system and the hydrogen supply system and is suitable as an on-vehicle power supply system for a linear motor vehicle.

請求項1に記載の発明は、水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池に水素を供給する水素供給システムであって、前記燃料電池のアノード側に水素を供給する水素供給流路と、前記燃料電池で反応しなかった未反応水素の少なくとも一部を前記燃料電池のアノード側に戻す水素戻し流路とを有し、前記水素戻し流路には、水素を電気化学的に移送する電気化学的水素ポンプが介装されてなることを特徴とする水素供給システムに関する。   The invention described in claim 1 is a hydrogen supply system for supplying hydrogen to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, wherein the hydrogen supply flow supplies hydrogen to the anode side of the fuel cell. And a hydrogen return channel that returns at least a portion of unreacted hydrogen that has not reacted in the fuel cell to the anode side of the fuel cell, and in the hydrogen return channel, hydrogen is electrochemically supplied. The present invention relates to a hydrogen supply system including an electrochemical hydrogen pump for transfer.

前記水素供給システムにおいては、電気化学的水素ポンプにおいて水素を電気化学的に搬送している。   In the hydrogen supply system, hydrogen is electrochemically transferred by an electrochemical hydrogen pump.

したがって、前記水素供給システムは、静的な水素回収システムであるから機械的ポンプのような可動部分がない。したがって構成が単純で故障が少なく、殆ど無音で運転できる。また、未反応水素を搬送するのに等温圧縮をしているから、エネルギー消費も少ない。   Therefore, since the hydrogen supply system is a static hydrogen recovery system, there is no moving part such as a mechanical pump. Therefore, the structure is simple, there are few failures, and it can be operated almost silently. Moreover, since isothermal compression is performed to transport unreacted hydrogen, energy consumption is small.

前記水素供給システムにおいては、未反応水素の少なくとも1部を燃料電池の水素極側に戻せばよく、必ずしも未反応水素を全量戻す必要はない。   In the hydrogen supply system, at least a part of unreacted hydrogen may be returned to the hydrogen electrode side of the fuel cell, and it is not always necessary to return the entire amount of unreacted hydrogen.

電気化学的水素ポンプは、水素を電気化学的に移送する機能を有するポンプであれば、どのようなものでも使用できる。   Any electrochemical hydrogen pump can be used as long as it has a function of electrochemically transferring hydrogen.

前記水素供給システムが使用できる燃料電池としては、たとえば固体高分子形燃料電池が挙げられるが、水素を燃料とする燃料電池であれば、固体高分子形燃料電池には限定されない。   Examples of the fuel cell that can use the hydrogen supply system include a polymer electrolyte fuel cell. However, the fuel cell is not limited to a polymer electrolyte fuel cell as long as it is a fuel cell using hydrogen as a fuel.

また、未反応水素を電気化学的水素ポンプによって燃料電池の水素供給側に戻す態様には、水素供給流路に戻す態様と燃料電池の水素極側に直接に戻す態様とがある。   In addition, there are two modes for returning unreacted hydrogen to the hydrogen supply side of the fuel cell by an electrochemical hydrogen pump.

請求項2に記載の発明は、水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池に水素を供給する水素供給システムであって、前記燃料電池のアノード側に水素を供給する水素供給流路と、前記燃料電池で反応しなかった未反応水素を前記燃料電池のアノード側に戻す水素戻し流路と、前記水素戻し流路を流通する水素の少なくとも一部をパージする水素パージ流路とを有し、前記水素パージ流路には、パージされた水素の少なくとも一部を電気化学的に移送して前記燃料電池のアノード側に戻す電気化学的水素ポンプが設けられてなることを特徴とする水素供給システムに関する。   The invention according to claim 2 is a hydrogen supply system for supplying hydrogen to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, wherein the hydrogen supply flow supplies hydrogen to the anode side of the fuel cell. A hydrogen return channel that returns unreacted hydrogen that has not reacted in the fuel cell to the anode side of the fuel cell, and a hydrogen purge channel that purges at least part of the hydrogen flowing through the hydrogen return channel. The hydrogen purge flow path is provided with an electrochemical hydrogen pump that electrochemically transfers at least part of the purged hydrogen and returns it to the anode side of the fuel cell. The present invention relates to a hydrogen supply system.

燃料電池においては、未反応水素を系外に排出させずにアノード側に循環させることにより、水素の節約を図る場合がある。しかし、只単に未反応水素を循環させたのでは、水素中の不純物が蓄積して燃料電池の性能が低下する。そこで、循環水素の一部をパージすると同時に新鮮な水素を補充し、水素中の不純物がアノード側に蓄積しないようにしている。   In a fuel cell, hydrogen may be saved by circulating unreacted hydrogen to the anode side without discharging it out of the system. However, if unreacted hydrogen is simply circulated, impurities in the hydrogen accumulate and the performance of the fuel cell deteriorates. Therefore, a part of the circulating hydrogen is purged and at the same time fresh hydrogen is replenished so that impurities in the hydrogen do not accumulate on the anode side.

しかしながら、燃料電池をリニアモータ車両の車上電源として使用する場合においては、リニアモータ車両はトンネル内にも停車、走行することがあるから、パージした水素を希釈せずにそのまま車外に排出するのは安全上好ましくない。   However, when the fuel cell is used as an on-vehicle power source for a linear motor vehicle, the linear motor vehicle may stop and run in the tunnel, and the purged hydrogen is discharged as it is without being diluted. Is not preferable for safety.

前記水素供給システムにおいては、パージされた水素は、電気化学的水素ポンプにおいて純化されて燃料電池に戻されるから、残りのパージガス中の水素分圧を低くすることができる。   In the hydrogen supply system, the purged hydrogen is purified by the electrochemical hydrogen pump and returned to the fuel cell, so that the hydrogen partial pressure in the remaining purge gas can be lowered.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の水素供給システムにおいて、前記水素戻し流路が前記水素供給流路に接続されてなる水素供給システムに関する。   A third aspect of the present invention relates to the hydrogen supply system according to the first or second aspect, wherein the hydrogen return flow path is connected to the hydrogen supply flow path.

前記水素供給システムは、水素戻し流路を前記水素供給流路に接続しているから、前記水素供給システムを燃料電池に組み合わせる際に、燃料電池のアノード側を改造する必要がない。   Since the hydrogen supply system has a hydrogen return channel connected to the hydrogen supply channel, there is no need to modify the anode side of the fuel cell when the hydrogen supply system is combined with the fuel cell.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載の水素供給システムにおいて、前記燃料電池は固体高分子型燃料電池である水素供給システムに関する。   A fourth aspect of the present invention relates to the hydrogen supply system according to any one of the first to third aspects, wherein the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell.

前記水素供給システムは、本発明の水素供給システムを固体高分子形燃料電池に使用した例である。固体高分子形燃料電池は、[背景技術]の欄でも述べたようにリニアモータ車両用の車上電源として特に好ましい。   The hydrogen supply system is an example in which the hydrogen supply system of the present invention is used in a polymer electrolyte fuel cell. The polymer electrolyte fuel cell is particularly preferable as an on-vehicle power source for a linear motor vehicle as described in the section of “Background Art”.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れか1項に記載の水素供給システムにおいて、前記燃料電池の負荷に応じて前記電気化学的水素ポンプに供給する電力量を制御して水素の移送量を増減させる水素供給システムに関する。   According to a fifth aspect of the present invention, in the hydrogen supply system according to any one of the first to fourth aspects, the amount of electric power supplied to the electrochemical hydrogen pump is controlled according to a load of the fuel cell. The present invention relates to a hydrogen supply system that increases or decreases the amount of hydrogen transferred.

燃料電池の負荷が増大すると水素供給量が増大する結果、排出される未反応水素の量も増える。しかし、前記水素供給システムにおいては、前記燃料電池の負荷に応じて前記電気化学的水素ポンプに供給する電力量を制御しているから、このような場合においては、電気化学的水素ポンプに供給する電力量を増大させて燃料電池に戻す水素量を増やすことができる。したがって、未反応水素の量が増大しても効果的に回収、再利用することができ、燃料電池の負荷が増大しても系外に排出する未反応水素の量を少量に抑えることができる。   As the load on the fuel cell increases, the amount of hydrogen supplied increases, resulting in an increase in the amount of unreacted hydrogen discharged. However, in the hydrogen supply system, the amount of electric power supplied to the electrochemical hydrogen pump is controlled according to the load of the fuel cell. In such a case, the electric power is supplied to the electrochemical hydrogen pump. The amount of hydrogen returned to the fuel cell by increasing the amount of electric power can be increased. Therefore, even if the amount of unreacted hydrogen increases, it can be effectively recovered and reused, and even if the load on the fuel cell increases, the amount of unreacted hydrogen discharged outside the system can be suppressed to a small amount. .

請求項6に記載の発明は、請求項2〜5の何れか1項に記載の水素供給システムにおいて、前記パージ流路が、パージされた水素を貯留するバッファタンクに接続されてなるとともに、前記バッファタンク内の圧力がある設定圧力以上のときは前記電気化学的水素ポンプによって前記バッファタンク内の水素を前記燃料電池のアノード側に戻す水素供給システムに関する。   The invention according to claim 6 is the hydrogen supply system according to any one of claims 2 to 5, wherein the purge flow path is connected to a buffer tank for storing purged hydrogen, and The present invention relates to a hydrogen supply system for returning hydrogen in the buffer tank to the anode side of the fuel cell by the electrochemical hydrogen pump when the pressure in the buffer tank is higher than a set pressure.

前記水素供給システムにおいては、パージされた水素を一時的に貯留するバッファタンクを備え、前記バッファタンク内の圧力がある設定圧力以上のときに前記電気化学的水素ポンプを作動させているから、前記電気化学的水素ポンプを常時作動させる必要がない。したがって前記電気化学的水素ポンプを常時作動させる場合に比較して、前記電気化学的水素ポンプで消費される電力を更に少なくすることができるから、燃料電池から更に多くの電力を取り出すことができる。   The hydrogen supply system includes a buffer tank that temporarily stores purged hydrogen, and the electrochemical hydrogen pump is operated when the pressure in the buffer tank is equal to or higher than a set pressure. There is no need to operate the electrochemical hydrogen pump at all times. Therefore, compared with the case where the electrochemical hydrogen pump is always operated, the electric power consumed by the electrochemical hydrogen pump can be further reduced, so that more electric power can be taken out from the fuel cell.

請求項7に記載の発明は、請求項1〜5の何れか1項に記載の水素供給システムにおいて、前記水素供給流路が、水素容器から前記燃料電池のアノード側に水素を供給する流路であって前記水素容器から供給された水素の圧力を調整するレギュレータが介装され、前記水素戻し流路は、前記水素供給流路における前記レギュレータよりも下流側に接続されてなる水素供給システムに関する。   The invention according to claim 7 is the hydrogen supply system according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydrogen supply channel supplies hydrogen from a hydrogen container to the anode side of the fuel cell. A hydrogen supply system comprising a regulator for adjusting the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen container, wherein the hydrogen return flow path is connected to a downstream side of the regulator in the hydrogen supply flow path. .

前記水素容器としては、水素が高圧で充填される高圧容器や、液体水素が充填される液体水素容器、水素吸蔵合金が充填された容器などがある。   Examples of the hydrogen container include a high-pressure container filled with hydrogen at a high pressure, a liquid hydrogen container filled with liquid hydrogen, and a container filled with a hydrogen storage alloy.

請求項6および7に記載の水素供給システムは、本発明の水素供給システムを前記燃料電池に適用した例である。   The hydrogen supply system according to claims 6 and 7 is an example in which the hydrogen supply system of the present invention is applied to the fuel cell.

請求項8に記載の発明は、請求項1〜7の何れか1項に記載の水素供給システムにおいて、前記電気化学的水素ポンプが、アノードとカソードとこれらの間に配設された電解質層とからなり、前記未反応水素またはパージ水素をアノード側に供給し、前記アノードとカソードとに電圧を印加することにより、前記未反応水素またはパージ水素を前記アノードからカソードに向かって移送する水素供給システムに関する。   The invention according to claim 8 is the hydrogen supply system according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrochemical hydrogen pump includes an anode, a cathode, and an electrolyte layer disposed therebetween. A hydrogen supply system for supplying the unreacted hydrogen or purge hydrogen to the anode side and transferring the unreacted hydrogen or purge hydrogen from the anode to the cathode by applying a voltage to the anode and the cathode. About.

前記水素供給システムで使用されている電気化学的水素ポンプにおいては、アノードに正電圧を、カソードに負電圧を印加する。これにより、前記電気化学的水素ポンプに導入された水素は、アノードでプロトンに変換されて電解質層をカソードに向かって移動し、移動したプロトンは、カソードにおいて電子が供給されて水素に戻る。したがって、不純物が大量に蓄積した未反応水素を前記電気化学的水素ポンプに導入した場合においても、前記電気化学的水素ポンプの導出側からは純粋な水素が導出されるから、未反応水素の再利用率を高めることができる。また、水素中の不純物は窒素やアルゴンガスのように不活性であり、しかも無毒なものが殆どである上、前記電気化学的水素ポンプの導入側に残存したガス中の水素分圧は極めて低くなるから、安全上好ましい。   In the electrochemical hydrogen pump used in the hydrogen supply system, a positive voltage is applied to the anode and a negative voltage is applied to the cathode. As a result, hydrogen introduced into the electrochemical hydrogen pump is converted into protons at the anode and moves through the electrolyte layer toward the cathode, and the moved protons are supplied with electrons at the cathode and returned to hydrogen. Therefore, even when unreacted hydrogen in which a large amount of impurities are accumulated is introduced into the electrochemical hydrogen pump, pure hydrogen is derived from the outlet side of the electrochemical hydrogen pump. The utilization rate can be increased. Further, impurities in hydrogen are inert, such as nitrogen and argon gas, and most of them are non-toxic, and the hydrogen partial pressure in the gas remaining on the introduction side of the electrochemical hydrogen pump is extremely low. Therefore, it is preferable for safety.

請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の水素供給システムにおいて、前記電気化学的水素ポンプの電解質層が固体高分子電解質からなる水素供給システムに関する。   The invention according to claim 9 relates to the hydrogen supply system according to claim 8, wherein the electrolyte layer of the electrochemical hydrogen pump is made of a solid polymer electrolyte.

前述のように、前記水素供給システムにおいては、電気化学的水素ポンプは、電解質層が固体高分子電解質であるから、常温近傍での低温動作が可能であり、始動までの時間が短く、軽量、コンパクトであり、騒音も小さい。   As described above, in the hydrogen supply system, since the electrochemical hydrogen pump is a solid polymer electrolyte, the electrochemical hydrogen pump can operate at a low temperature near normal temperature, has a short time to start, is lightweight, Compact and low noise.

しかも、前記電気化学的水素ポンプの構成は固体高分子形燃料電池とほぼ同一であり、運転条件が異なるだけであるから、燃料電池として固体高分子形燃料電池スタックを用いるときは、前記スタックを構成するセルの一部を前記電気化学的水素ポンプとして使用できる。この場合においては、独立した管路によって水素供給流路、水素戻し流路、水素パージ流路を形成する代りに、セルに設けた溝などを水素供給流路、水素戻し流路、水素パージ流路を用いてもよい。これにより、前記水素供給システムは燃料電池と一体に形成でき、極めてコンパクトに、しかも堅牢に構成できる。   In addition, since the electrochemical hydrogen pump has almost the same structure as that of the solid polymer fuel cell, and only the operating conditions are different, when the polymer electrolyte fuel cell stack is used as the fuel cell, the stack is A part of the constituting cell can be used as the electrochemical hydrogen pump. In this case, instead of forming the hydrogen supply flow path, the hydrogen return flow path, and the hydrogen purge flow path by independent pipes, the grooves provided in the cells are replaced with the hydrogen supply flow path, the hydrogen return flow path, the hydrogen purge flow path, and the like. A road may be used. Accordingly, the hydrogen supply system can be formed integrally with the fuel cell, and can be configured to be extremely compact and robust.

請求項10に記載の発明は、水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池に水素を供給する水素供給システムであって、水素供給源から前記燃料電池のアノード側に水素を供給する水素供給流路と、前記燃料電池において未反応の水素を系外に排出する未反応水素排出流路とを備え、前記未反応水素排出流路には、系外に排出される水素の少なくとも一部を電気化学的に酸化させる電気化学的反応器が介装されてなることを特徴とする水素供給システムに関する。   The invention according to claim 10 is a hydrogen supply system that supplies hydrogen to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and supplies hydrogen from a hydrogen supply source to the anode side of the fuel cell. And an unreacted hydrogen discharge channel for discharging unreacted hydrogen out of the fuel cell, and the unreacted hydrogen discharge channel includes at least hydrogen discharged outside the system. The present invention relates to a hydrogen supply system characterized in that an electrochemical reactor for electrochemically oxidizing a part thereof is interposed.

燃料電池からの水素の排出濃度が低い場合や水素の排出量が少ない場合には、電気化学的水素ポンプによって水素を回収するのは効率が悪いことがある。   When the concentration of hydrogen discharged from the fuel cell is low or when the amount of hydrogen discharged is small, it may be inefficient to recover the hydrogen with an electrochemical hydrogen pump.

しかし、電気化学的反応器は、低濃度の水素も効率的に処理できる。そして、前記水素供給システムにおいては、燃料電池から排出された水素を電気化学的反応器で酸化させてから排出しているから、爆発等の危険はない。また、前記電気化学的反応器においては、水素を電気化学的に酸化させているから、火炎を出さずに、しかも常温または常温に近い低温で酸化させることができ、安全性が高い。したがって、リニアモータ車両の車上電源システムとして好適である。   However, electrochemical reactors can efficiently handle low concentrations of hydrogen. In the hydrogen supply system, the hydrogen discharged from the fuel cell is discharged after being oxidized by the electrochemical reactor, so there is no danger of explosion or the like. Further, in the electrochemical reactor, hydrogen is electrochemically oxidized, so that it can be oxidized at a normal temperature or a low temperature close to normal temperature without generating a flame, and safety is high. Therefore, it is suitable as an on-vehicle power supply system for a linear motor vehicle.

請求項11に記載の発明は、水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池に水素を供給する水素供給システムであって、前記燃料電池のアノード側に水素を供給する水素供給流路と、前記燃料電池で反応しなかった未反応水素を前記燃料電池のアノード側に戻す水素戻し流路と、前記水素戻し流路を流通する水素の少なくとも一部をパージする水素パージ流路とを有し、前記水素パージ流路には、パージされた水素の少なくとも一部を電気化学的に酸化させる電気化学的反応器が設けられてなることを特徴とする水素供給システムに関する。   The invention according to claim 11 is a hydrogen supply system for supplying hydrogen to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, wherein the hydrogen supply flow supplies hydrogen to the anode side of the fuel cell. A hydrogen return channel that returns unreacted hydrogen that has not reacted in the fuel cell to the anode side of the fuel cell, and a hydrogen purge channel that purges at least part of the hydrogen flowing through the hydrogen return channel. The hydrogen purge flow path is provided with an electrochemical reactor for electrochemically oxidizing at least part of the purged hydrogen.

請求項2のところで述べたように、燃料電池をリニアモータ車両の車上電源として使用する場合には、パージガスをそのまま車外に排出すると、安全上好ましくない。   As described in the second aspect, when the fuel cell is used as an on-vehicle power source of the linear motor vehicle, it is not preferable for safety if the purge gas is discharged out of the vehicle as it is.

前記水素供給システムにおいては、水素を電気化学的反応器で酸化させた後のパージガスを系外に排出しているから、トンネルや、地下、ビルの内部などの半密閉空間で使用しても安全上問題はない。   In the hydrogen supply system, the purge gas after oxidizing hydrogen in an electrochemical reactor is discharged out of the system, so it is safe to use in semi-enclosed spaces such as tunnels, underground, and inside buildings. There is no problem.

請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の水素供給システムにおいて、前記パージ流路が、パージされた水素を貯留するバッファタンクに接続されてなるとともに、前記バッファタンク内の圧力がある設定圧力以上のときは前記バッファタンク内のパージ水素を前記電気化学的反応器に導入して酸化させる水素供給システムに関する。   A twelfth aspect of the present invention is the hydrogen supply system according to the eleventh aspect, wherein the purge flow path is connected to a buffer tank that stores purged hydrogen, and there is pressure in the buffer tank. The present invention relates to a hydrogen supply system in which purge hydrogen in the buffer tank is introduced into the electrochemical reactor and oxidized when the pressure is higher than a set pressure.

請求項6のところで述べたように、前記水素供給システムにおいては、パージされた水素を一時的に貯留するバッファタンクを備え、前記バッファタンク内の圧力がある設定圧力以上のときに電気化学的反応器を作動させているから、前記電気化学的反応器を常時作動させる必要がない。したがって前記電気化学的反応器を常時作動させる場合に比較して、前記電気化学的反応器で消費される電力を更に少なくすることができるから、燃料電池から更に多くの電力を取り出すことができる。   As described in the paragraph (6), the hydrogen supply system includes a buffer tank that temporarily stores purged hydrogen, and an electrochemical reaction when the pressure in the buffer tank is equal to or higher than a set pressure. Since the reactor is operated, it is not necessary to always operate the electrochemical reactor. Therefore, compared with the case where the electrochemical reactor is always operated, the electric power consumed by the electrochemical reactor can be further reduced, so that more electric power can be taken out from the fuel cell.

請求項13に記載の発明は、請求項10〜12の何れか1項に記載の水素供給システムにおいて、前記燃料電池が固体高分子型燃料電池である水素供給システムに関する。   A thirteenth aspect of the present invention relates to the hydrogen supply system according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell.

請求項4のところで説明したのと同様の理由により、前記水素供給システムも、リニア車両用の車上電源システムに好適に使用できる。   For the same reason as described in claim 4, the hydrogen supply system can also be suitably used for an on-board power supply system for a linear vehicle.

請求項14に記載の発明は、請求項10〜13の何れか1項に記載の水素供給システムにおいて、前記電気化学的反応器が、アノードとカソードとこれらの間に配設された電解質層とからなり、未反応水素をアノード側に、空気または酸素をカソード側に供給するとともに、前記アノードとカソードとに電圧を印加して供給された水素を空気または酸素と反応させる水素供給システムに関する。   The invention according to claim 14 is the hydrogen supply system according to any one of claims 10 to 13, wherein the electrochemical reactor includes an anode, a cathode, and an electrolyte layer disposed therebetween. The present invention relates to a hydrogen supply system that supplies unreacted hydrogen to the anode side and air or oxygen to the cathode side, and applies the voltage to the anode and cathode to react the supplied hydrogen with air or oxygen.

請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の水素供給システムにおいて、前記電気化学的反応器の電解質層が固体高分子電解質からなる水素供給システムに関する。   The invention according to claim 15 relates to the hydrogen supply system according to claim 14, wherein the electrolyte layer of the electrochemical reactor is made of a solid polymer electrolyte.

前記水素供給システムで使用されている電気化学的反応器は、燃料電池とほぼ同一の構成を有し、只、アノード側に供給される水素の分圧が燃料電池の場合に比較して低い条件で運転される点が異なる。   The electrochemical reactor used in the hydrogen supply system has almost the same configuration as the fuel cell, and the partial pressure of hydrogen supplied to the anode side is lower than that of the fuel cell. The driving point is different.

したがって、燃料電池として、燃料電池セルを積層したスタックを用いる場合には、前記スタックを形成する燃料電池セルの一部を電気化学的反応器として使用できるから、前記水素供給システムは、燃料電池システムと一体化することができる。   Therefore, when a stack in which fuel cells are stacked is used as a fuel cell, a part of the fuel cells forming the stack can be used as an electrochemical reactor. Therefore, the hydrogen supply system is a fuel cell system. And can be integrated.

請求項16に記載の発明は、水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池のアノード側に水素を供給する請求項1〜15の何れか1項に記載の水素供給システムと、前記燃料電池のカソード側に空気を供給する空気供給流路とを備えることを特徴とする燃料電池システムに関する。   A sixteenth aspect of the present invention is the fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and the hydrogen is supplied to the anode side of the fuel cell. The present invention relates to a fuel cell system comprising a hydrogen supply system and an air supply channel for supplying air to the cathode side of the fuel cell.

前記燃料電池システムにおいては、未反応水素の少なくとも一部は、前記水素供給システムによってアノード側に戻されるか、または電気化学的に酸化処理されて水に変換される。したがって、未反応水素が生のまま系外に排出されることはないから、系外に、より安全に排気を排出できる。   In the fuel cell system, at least a part of unreacted hydrogen is returned to the anode side by the hydrogen supply system, or is electrochemically oxidized and converted to water. Therefore, since unreacted hydrogen is not discharged out of the system while being raw, the exhaust can be discharged more safely out of the system.

更に、前記水素供給システムで使用されている電気化学的水素ポンプおよび電気化学的反応器は、何れも静的なシステムであり、機械的可動部を有しないから、構成が単純で故障が少なく、殆ど無音で運転できる。また、未反応水素を搬送するのに等温圧縮をしているから、エネルギー消費も少ない。   Furthermore, since the electrochemical hydrogen pump and the electrochemical reactor used in the hydrogen supply system are both static systems and have no mechanical moving parts, the configuration is simple and there are few failures. You can drive almost silently. Moreover, since isothermal compression is performed to transport unreacted hydrogen, energy consumption is small.

請求項17に記載の発明は、請求項16に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池が複数のセルを積層したスタックであり、電気化学的水素ポンプまたは電気化学的反応器は、前記燃料電池スタック内部に組み込まれてなる燃料電池システムに関する。   The invention according to claim 17 is the fuel cell system according to claim 16, wherein the fuel cell is a stack in which a plurality of cells are stacked, and the electrochemical hydrogen pump or the electrochemical reactor is the fuel cell. The present invention relates to a fuel cell system incorporated in a stack.

前記燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックとは別に電気化学的水素ポンプまたは電気化学的反応器を設ける必要はないから、コンパクトに構成できる。   In the fuel cell system, it is not necessary to provide an electrochemical hydrogen pump or an electrochemical reactor separately from the fuel cell stack, so that the fuel cell system can be made compact.

請求項18に記載の発明は、請求項16または17に記載の燃料電池システムにおいて、電気化学的水素ポンプが、前記燃料電池から排出される未反応水素の濃度や量に応じて電気化学的反応器として動作する燃料電池システムに関する。   According to an eighteenth aspect of the present invention, in the fuel cell system according to the sixteenth or seventeenth aspect, the electrochemical hydrogen pump performs an electrochemical reaction according to the concentration or amount of unreacted hydrogen discharged from the fuel cell. The present invention relates to a fuel cell system that operates as a container.

前記燃料電池システムにおいては、電気化学的水素ポンプとは別に電気化学的反応器を設ける必要がないから、システム全体としてもコンパクトに構成できる。   In the fuel cell system, since it is not necessary to provide an electrochemical reactor separately from the electrochemical hydrogen pump, the entire system can be made compact.

以上説明したように、本発明によれば、燃料電池から排出された未反応水素を少ないエネルギーで燃料電池に再循環でき、または、安全に処理して系外に排出できる水素供給システム、および前記水素供給システムを備えた燃料電池システムが提供される。   As described above, according to the present invention, the unreacted hydrogen discharged from the fuel cell can be recycled to the fuel cell with less energy, or can be safely processed and discharged out of the system. A fuel cell system including a hydrogen supply system is provided.

1.実施形態1
本発明に係る燃料電池システムの一例について以下に説明する。
1. Embodiment 1
An example of the fuel cell system according to the present invention will be described below.

実施形態1に係る燃料電池システム200は、図1に示すように、燃料電池4と、燃料電池4のアノード側に水素を供給する水素供給システム2と、燃料電池4のカソード側に空気を供給する空気供給流路6と、燃料電池4のカソード側で水素と空気とが反応して生成した排ガスを排出する排気管路8とを有する。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 200 according to Embodiment 1 supplies the fuel cell 4, the hydrogen supply system 2 that supplies hydrogen to the anode side of the fuel cell 4, and the air to the cathode side of the fuel cell 4. And an exhaust pipe 8 for discharging the exhaust gas generated by the reaction between hydrogen and air on the cathode side of the fuel cell 4.

燃料電池4は、アノード42と、カソード44と、アノード42とカソード44とに挟まれた高分子電解質膜46とを有する。アノード42とカソード44とは、何れもたとえば炭素繊維布に白金触媒を担持して構成されている。アノード42は水素が供給される側に、カソード44は空気が供給される側に設けられている。また、高分子電解質膜46としては、たとえばNafion(商品名)やGore−select(商品名)のように、パーフルオロカーボン骨格にスルホン酸基が結合した骨格を有するアニオン性弗素系高分子が使用される。   The fuel cell 4 includes an anode 42, a cathode 44, and a polymer electrolyte membrane 46 sandwiched between the anode 42 and the cathode 44. Each of the anode 42 and the cathode 44 is configured, for example, by carrying a platinum catalyst on a carbon fiber cloth. The anode 42 is provided on the hydrogen supply side, and the cathode 44 is provided on the air supply side. The polymer electrolyte membrane 46 is made of an anionic fluorine-based polymer having a skeleton in which a sulfonic acid group is bonded to a perfluorocarbon skeleton, such as Nafion (trade name) and Gore-select (trade name). The

水素供給システム2は、水素が350〜700気圧程度の高圧で充填されている水素容器21と、水素容器21から燃料電池4のアノード側に水素を供給する水素供給流路22と、燃料電池4のアノード側から排出された未反応水素を水素供給流路22に戻す水素戻し流路23と、水素戻し流路23に介装され、前記未反応水素を水素供給流路22に向かって移送する水素ポンプ24とを備える。水素ポンプ24は、本発明における電気化学的水素ポンプに相当する。また、水素供給流路22には、水素容器21から供給される水素の圧力を1〜10気圧程度に調整するレギュレータ25が介装されている。   The hydrogen supply system 2 includes a hydrogen container 21 filled with hydrogen at a high pressure of about 350 to 700 atm, a hydrogen supply channel 22 for supplying hydrogen from the hydrogen container 21 to the anode side of the fuel cell 4, and the fuel cell 4. A hydrogen return channel 23 for returning unreacted hydrogen discharged from the anode side to the hydrogen supply channel 22, and a hydrogen return channel 23, which transfer the unreacted hydrogen toward the hydrogen supply channel 22. A hydrogen pump 24. The hydrogen pump 24 corresponds to the electrochemical hydrogen pump in the present invention. The hydrogen supply flow path 22 is provided with a regulator 25 that adjusts the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen container 21 to about 1 to 10 atm.

水素ポンプ24は、燃料電池4と同様、アノード24Aと、カソード24Bと、アノード24Aおよびカソード24Bに挟まれた高分子電解質膜24Cとを有する。アノード24Aとしては、Ti繊維焼結体にPt−Ir触媒を担持したものが使用され、カソード24Bとしては、ステンレス鋼繊維焼結体にPt触媒を担持したものが使用される。そして、高分子電解質膜24Cとしては、燃料電池4と同様にアニオン性弗素系高分子が使用される。アノード24Aは直流電源24Dの正極に、カソード24Bは直流電源24Dの負極に接続される。未反応水素は、水素ポンプ24のアノード24A側に導入され、カソード24B側から導出される。   Similar to the fuel cell 4, the hydrogen pump 24 includes an anode 24A, a cathode 24B, and a polymer electrolyte membrane 24C sandwiched between the anode 24A and the cathode 24B. As the anode 24A, a Ti fiber sintered body carrying a Pt-Ir catalyst is used, and as the cathode 24B, a stainless steel fiber sintered body carrying a Pt catalyst is used. As the polymer electrolyte membrane 24C, an anionic fluorine-based polymer is used as in the fuel cell 4. The anode 24A is connected to the positive electrode of the DC power supply 24D, and the cathode 24B is connected to the negative electrode of the DC power supply 24D. Unreacted hydrogen is introduced to the anode 24A side of the hydrogen pump 24 and led out from the cathode 24B side.

以下、燃料電池システム200の作用について説明する。   Hereinafter, the operation of the fuel cell system 200 will be described.

燃料電池4においては、水素容器21からレギュレータ25および水素供給流路22を通してアノード42側に水素が導入されることにより、カソード44からアノード42に向かう電流が生じる。   In the fuel cell 4, when hydrogen is introduced from the hydrogen container 21 to the anode 42 side through the regulator 25 and the hydrogen supply flow path 22, a current from the cathode 44 toward the anode 42 is generated.

燃料電池4に供給された水素のうち、アノード42で反応しなかった未反応水素は、水素戻し流路23を通って水素ポンプ24に導入される。ここで、水素ポンプ24においては、アノード24Aには正電圧が、カソード24Bには負電圧が印加されているから、水素ポンプ24に導入された未反応水素は、アノード24Aで電子を奪われてプロトンになり、カソード24Bに向かって移動する。そしてカソード24Bから電子を受け取って水素分子に戻る。このようにして水素ポンプ24においては、アノード24A側からカソード24B側に向かって水素が移送される。水素ポンプ24から導出された水素は、水素戻し流路23を通って水素供給流路22におけるレギュレータ25の出口側に戻される。   Of the hydrogen supplied to the fuel cell 4, unreacted hydrogen that has not reacted at the anode 42 is introduced into the hydrogen pump 24 through the hydrogen return channel 23. Here, in the hydrogen pump 24, since a positive voltage is applied to the anode 24A and a negative voltage is applied to the cathode 24B, unreacted hydrogen introduced into the hydrogen pump 24 is deprived of electrons by the anode 24A. It becomes a proton and moves toward the cathode 24B. Then, electrons are received from the cathode 24B and returned to hydrogen molecules. Thus, in the hydrogen pump 24, hydrogen is transferred from the anode 24A side to the cathode 24B side. The hydrogen led out from the hydrogen pump 24 is returned to the outlet side of the regulator 25 in the hydrogen supply flow path 22 through the hydrogen return flow path 23.

次に、燃料電池システム200の運転例について説明する。燃料電池4のアノード42側においては、供給された水素のうち、20%が未反応水素として排出されるとする。そして、水素ポンプ24においては、導入された水素の98%をカソード44側に移送するものとする。   Next, an operation example of the fuel cell system 200 will be described. It is assumed that 20% of the supplied hydrogen is discharged as unreacted hydrogen on the anode 42 side of the fuel cell 4. In the hydrogen pump 24, 98% of the introduced hydrogen is transferred to the cathode 44 side.

したがって、アノード42側から排出された20%の未反応水素のうちの98%は、水素ポンプ24によって水素供給流路22に戻される。したがって、水素ポンプ24において排気管24Eから排出される水素は、燃料電池4に供給した量の20%×0.02=0.4%に過ぎない。   Therefore, 98% of 20% of unreacted hydrogen discharged from the anode 42 side is returned to the hydrogen supply flow path 22 by the hydrogen pump 24. Therefore, the hydrogen discharged from the exhaust pipe 24E in the hydrogen pump 24 is only 20% × 0.02 = 0.4% of the amount supplied to the fuel cell 4.

燃料電池システム200の備える水素供給システム2においては、水素ポンプ24において水素を電気化学的に搬送しているから、静的な水素回収システムであり、機械的ポンプのような可動部分がない。したがって構成が単純で故障が少なく、殆ど無音で運転できる。また、未反応水素を搬送するのに等温圧縮しているから、エネルギー消費も少ない。   In the hydrogen supply system 2 provided in the fuel cell system 200, hydrogen is transferred electrochemically by the hydrogen pump 24. Therefore, the hydrogen supply system 2 is a static hydrogen recovery system and has no movable parts such as a mechanical pump. Therefore, the structure is simple, there are few failures, and it can be operated almost silently. Moreover, since isothermal compression is performed to transport unreacted hydrogen, energy consumption is small.

また、水素ポンプ24から導出される未反応水素は極めて高純度の水素であるから、未反応水素の回収率を高く設定することができる。   Moreover, since the unreacted hydrogen derived from the hydrogen pump 24 is extremely high-purity hydrogen, the recovery rate of the unreacted hydrogen can be set high.

また、水素戻し流路23は、燃料電池4のアノード側に直接接続されているのではなく、水素供給流路22に接続されているから、燃料電池4のアノード側の配管をそのまま利用できる。   Further, since the hydrogen return flow path 23 is not directly connected to the anode side of the fuel cell 4 but is connected to the hydrogen supply flow path 22, the piping on the anode side of the fuel cell 4 can be used as it is.

更に、燃料電池4は固体高分子形燃料電池であるから、低温で運転できる上に、短時間で起動できる。しかも、軽量、コンパクトであり、騒音も小さい。また、燃料として水素を使用する故に水蒸気以外の生成物は殆ど生成しないから、排気ガスは極めて清浄である。したがって、リニアモータ車両用の車上電源システムとして特に好ましい。更に、水素ポンプ24もカソード側に空気を供給しない以外は固体高分子形燃料電池と殆ど同様の構成を有するから、燃料電池4と同様に短時間で起動でき、しかも低温運転が可能である。また、アノードおよびカソードに印加する電流、電圧を変化させることにより、水素の移送量を自由に制御できる。したがって、燃料電池4に加わる負荷が大きいときには、水素ポンプ24に印加する電圧、電流を増大させて未反応水素の移送量を増加させ、燃料電池4に加わる負荷が小さいときには、水素ポンプ24に印加する電圧、電流を減少させて未反応水素の移送量を減少させるなど、燃料電池4に加わる負荷の大小に応じて水素ポンプ24における水素の移送量を増減させることができる。   Furthermore, since the fuel cell 4 is a polymer electrolyte fuel cell, it can be operated at a low temperature and can be started in a short time. Moreover, it is lightweight and compact, and noise is low. Further, since hydrogen is used as the fuel, almost no products other than water vapor are produced, so that the exhaust gas is extremely clean. Therefore, it is particularly preferable as an on-vehicle power supply system for a linear motor vehicle. Further, since the hydrogen pump 24 has almost the same configuration as the polymer electrolyte fuel cell except that it does not supply air to the cathode side, it can be started in a short time like the fuel cell 4 and can be operated at a low temperature. In addition, the amount of hydrogen transferred can be freely controlled by changing the current and voltage applied to the anode and cathode. Therefore, when the load applied to the fuel cell 4 is large, the voltage and current applied to the hydrogen pump 24 are increased to increase the amount of unreacted hydrogen transferred. When the load applied to the fuel cell 4 is small, the voltage is applied to the hydrogen pump 24. The amount of hydrogen transferred in the hydrogen pump 24 can be increased or decreased according to the load applied to the fuel cell 4, for example, the amount of unreacted hydrogen transferred can be reduced by reducing the voltage and current to be applied.

2.実施形態2
本発明に係る燃料電池システムの別の例について以下に説明する。
2. Embodiment 2
Another example of the fuel cell system according to the present invention will be described below.

図2に示すように、実施形態2に係る燃料電池システム202は、燃料電池4と、燃料電池4のアノード側に水素を供給する水素供給システム3と、燃料電池4のカソード側に空気を供給する空気供給流路6と、燃料電池4のカソード側で水素と空気とが反応して生成した排ガスを排出する排気管路8とを有する。なお、図2において図1と同一の符号は、特に断らない限り、前記符号が図1で示す構成要素と同一の構成要素を示す。   As shown in FIG. 2, the fuel cell system 202 according to the second embodiment includes the fuel cell 4, a hydrogen supply system 3 that supplies hydrogen to the anode side of the fuel cell 4, and air to the cathode side of the fuel cell 4. And an exhaust pipe 8 for discharging the exhaust gas generated by the reaction between hydrogen and air on the cathode side of the fuel cell 4. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components as those shown in FIG. 1 unless otherwise specified.

水素供給システム3は、水素が350〜700気圧程度の高圧で充填されている水素容器31と、水素容器31から燃料電池4のアノード42側に水素を供給する水素供給流路32と、燃料電池4で反応しなかった未反応水素を系外に排出する未反応水素排出流路33と、未反応水素排出流路33に介装され、燃料電池4のアノード側から排出された未反応水素を電気化学的に酸化する水素反応器34とを備える。水素反応器34は、本発明における電気化学的反応器に相当する。また、水素供給流路32には、燃料電池4に供給する水素の圧力を1〜10気圧程度に調整するレギュレータ35が介装されている。   The hydrogen supply system 3 includes a hydrogen container 31 filled with hydrogen at a high pressure of about 350 to 700 atm, a hydrogen supply channel 32 that supplies hydrogen from the hydrogen container 31 to the anode 42 side of the fuel cell 4, and a fuel cell. 4, unreacted hydrogen discharge flow path 33 for discharging unreacted hydrogen that has not reacted to the outside of the system, and unreacted hydrogen discharged from the anode side of fuel cell 4 interposed in unreacted hydrogen discharge flow path 33. And a hydrogen reactor 34 for electrochemical oxidation. The hydrogen reactor 34 corresponds to the electrochemical reactor in the present invention. The hydrogen supply channel 32 is provided with a regulator 35 that adjusts the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell 4 to about 1 to 10 atm.

水素反応器34は、燃料電池4と同様、アノード34Aと、カソード34Bと、アノード34Aおよびカソード34Bに挟まれた高分子電解質膜34Cとを有する。アノード34A、カソード34B、および高分子電解質膜34Cとしては、夫々燃料電池4のアノード42、カソード44、および高分子電解質膜46と同様のものが使用できる。そして、アノード34Aは直流電源34Dの正極に、カソード34Bは直流電源34Dの負極に接続される。アノード34A側には未反応水素が導入され、カソード24B側には、空気供給流路6から分岐した給気流路36から空気が供給される。したがって、アノード34A側およびカソード34B側の何れにおいても通常の燃料電池と同様の反応が生起し、未反応水素はアノード34A側でプロトンに変化して高分子電解質膜34Cをカソード34B側に移動し、カソード34B側で、給気流路36によって導入された空気中の酸素によって酸化されて水に変化する。したがって、水素反応器34は、未反応水素を電気化学的に酸化させる機能を有する。なお、アノード34A側に供給された未反応水素の一部は、排気管34Eからそのまま系外に排出される。   Similar to the fuel cell 4, the hydrogen reactor 34 includes an anode 34A, a cathode 34B, and a polymer electrolyte membrane 34C sandwiched between the anode 34A and the cathode 34B. As the anode 34A, the cathode 34B, and the polymer electrolyte membrane 34C, those similar to the anode 42, the cathode 44, and the polymer electrolyte membrane 46 of the fuel cell 4 can be used, respectively. The anode 34A is connected to the positive electrode of the DC power supply 34D, and the cathode 34B is connected to the negative electrode of the DC power supply 34D. Unreacted hydrogen is introduced to the anode 34A side, and air is supplied to the cathode 24B side from an air supply passage 36 branched from the air supply passage 6. Accordingly, a reaction similar to that of a normal fuel cell occurs on both the anode 34A side and the cathode 34B side, and unreacted hydrogen changes to protons on the anode 34A side, and the polymer electrolyte membrane 34C moves to the cathode 34B side. On the cathode 34B side, it is oxidized by oxygen in the air introduced by the air supply flow path 36 and changed to water. Therefore, the hydrogen reactor 34 has a function of electrochemically oxidizing unreacted hydrogen. A part of the unreacted hydrogen supplied to the anode 34A side is discharged out of the system as it is from the exhaust pipe 34E.

以上述べた点以外の構成は、実施形態1の燃料電池システム200と同様である。   The configuration other than the points described above is the same as that of the fuel cell system 200 of the first embodiment.

以下、燃料電池システム202の作用について説明する。   Hereinafter, the operation of the fuel cell system 202 will be described.

燃料電池4においては、水素容器31からレギュレータ35および水素供給流路32を通してアノード42側に水素が導入されることにより、発電がされる。   In the fuel cell 4, power is generated by introducing hydrogen from the hydrogen container 31 to the anode 42 through the regulator 35 and the hydrogen supply channel 32.

一方、燃料電池4に供給された水素のうち、アノード42で反応しなかった未反応水素は、未反応水素排出流路33から系外に導出されるが、未反応水素排出流路の途中には水素反応器34が設けられているから、未反応水素排出流路33から系外に導出された未反応水素の殆どは水素反応器34で電気化学的に酸化して水蒸気に変化する。そして、前記未反応水素の極一部が排気管34Eからそのまま系外に排出される。   On the other hand, of the hydrogen supplied to the fuel cell 4, unreacted hydrogen that has not reacted at the anode 42 is led out of the system from the unreacted hydrogen discharge channel 33, but in the middle of the unreacted hydrogen discharge channel. Since the hydrogen reactor 34 is provided, most of the unreacted hydrogen led out of the system from the unreacted hydrogen discharge flow path 33 is electrochemically oxidized in the hydrogen reactor 34 and converted into water vapor. Then, a part of the unreacted hydrogen is discharged from the exhaust pipe 34E as it is.

水素反応器34においては、未反応水素を電気化学的に酸化させているから、常温で処理できる。したがって、燃料電池システム202は火災の危険が殆ど無く、安全性が高いから、リニアモータ車両の車上電源システムとして好適である。また、水素反応器34は、低濃度の水素も効率的に処理できるから、燃料電池システム202は、燃料電池4での水素の利用率が高く、未反応水素の量や濃度が低い場合に好適である。   In the hydrogen reactor 34, since unreacted hydrogen is electrochemically oxidized, it can be treated at room temperature. Therefore, the fuel cell system 202 is suitable for an on-vehicle power supply system of a linear motor vehicle because there is almost no risk of fire and safety is high. In addition, since the hydrogen reactor 34 can efficiently process low-concentration hydrogen, the fuel cell system 202 is suitable when the utilization rate of hydrogen in the fuel cell 4 is high and the amount or concentration of unreacted hydrogen is low. It is.

3.実施形態3
実施形態3に係る燃料電池システム204は、図3に示すように、燃料電池4と、燃料電池4のアノード側に水素を供給する水素供給システム5と、燃料電池4のカソード側に空気を供給する空気供給流路6と、燃料電池4のカソード側で水素と空気とが反応して生成した排ガスを排出する排気管路8とを有する。図3において図1と同一の符号は、特に断らない限り、前記符号が図1において示す構成要件と同一の構成要件を示す。
3. Embodiment 3
As shown in FIG. 3, the fuel cell system 204 according to the third embodiment supplies the fuel cell 4, the hydrogen supply system 5 that supplies hydrogen to the anode side of the fuel cell 4, and the air to the cathode side of the fuel cell 4. And an exhaust pipe 8 for discharging the exhaust gas generated by the reaction between hydrogen and air on the cathode side of the fuel cell 4. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same constituent elements as those shown in FIG. 1 unless otherwise specified.

水素供給システム5は、水素が350〜700気圧程度の高圧で充填されている水素容器51と、水素容器51から燃料電池4のアノード42側に水素を供給する水素供給流路52と、燃料電池4で反応しなかった未反応水素を水素供給流路52に戻す水素戻し流路53とを有する。水素供給流路52には、実施形態1の燃料電池システム200と同様に、燃料電池4に供給する水素の圧力を1〜10気圧程度に調整するレギュレータ55が介装されている。水素戻し流路53は、水素供給流路52におけるレギュレータ55よりも下流側に接続されているとともに、途中には未反応水素を水素供給流路52に向かって移送するポンプPが設けられている。ポンプPは、実施形態1のところで述べた水素ポンプ24のような電気化学的水素ポンプであってもよいが、遠心ポンプのような通常の機械式ポンプが好ましい。したがって、水素供給流路52と燃料電池4のアノード42側と水素戻し流路53とによって未反応水素が循環する循環流路が形成される。   The hydrogen supply system 5 includes a hydrogen container 51 filled with hydrogen at a high pressure of about 350 to 700 atm, a hydrogen supply channel 52 for supplying hydrogen from the hydrogen container 51 to the anode 42 side of the fuel cell 4, and a fuel cell. And a hydrogen return channel 53 that returns unreacted hydrogen that has not reacted in step 4 to the hydrogen supply channel 52. Similar to the fuel cell system 200 of the first embodiment, a regulator 55 that adjusts the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell 4 to about 1 to 10 atmospheres is interposed in the hydrogen supply channel 52. The hydrogen return channel 53 is connected to the downstream side of the regulator 55 in the hydrogen supply channel 52, and a pump P that transfers unreacted hydrogen toward the hydrogen supply channel 52 is provided in the middle. . The pump P may be an electrochemical hydrogen pump such as the hydrogen pump 24 described in the first embodiment, but a normal mechanical pump such as a centrifugal pump is preferable. Therefore, a circulation channel through which unreacted hydrogen circulates is formed by the hydrogen supply channel 52, the anode 42 side of the fuel cell 4, and the hydrogen return channel 53.

水素供給システム5には、更に、前記循環流路を循環する未反応水素の一部を系外にパージする水素パージ流路56が、水素戻し流路53におけるポンプPよりも下流側から分岐している。   Further, in the hydrogen supply system 5, a hydrogen purge flow path 56 that purges a part of unreacted hydrogen circulating in the circulation flow path out of the system branches from the downstream side of the pump P in the hydrogen return flow path 53. ing.

水素パージ流路56には、上流側から下流側に向かって順に、パージする水素の流量を調整するパージ流量調整弁56A、パージされた水素を一時貯留するパージタンク57、およびパージされた未反応水素を水素戻し流路53に向かって移送する水素ポンプ24が介装されている。そして、水素パージ流路56の下流側末端は水素戻し流路53に接続されている。   In the hydrogen purge flow path 56, in order from the upstream side to the downstream side, a purge flow rate adjustment valve 56A that adjusts the flow rate of purged hydrogen, a purge tank 57 that temporarily stores purged hydrogen, and unreacted purged A hydrogen pump 24 for transferring hydrogen toward the hydrogen return channel 53 is interposed. The downstream end of the hydrogen purge channel 56 is connected to the hydrogen return channel 53.

以下、燃料電池システム204の作用について説明する。   Hereinafter, the operation of the fuel cell system 204 will be described.

燃料電池4においては、水素容器51からレギュレータ55および水素供給流路52を通してアノード42側に水素が導入されることにより、カソード44からアノード42に向かう電流が生じる。   In the fuel cell 4, when hydrogen is introduced from the hydrogen container 51 to the anode 42 through the regulator 55 and the hydrogen supply channel 52, a current from the cathode 44 toward the anode 42 is generated.

燃料電池4に供給された水素のうち、アノード42で反応しなかった未反応水素は、水素戻し流路53を通って水素供給流路52に戻され、水素容器51から供給された新鮮な水素とともに燃料電池4に再び供給される。   Of the hydrogen supplied to the fuel cell 4, unreacted hydrogen that has not reacted at the anode 42 is returned to the hydrogen supply flow path 52 through the hydrogen return flow path 53 and fresh hydrogen supplied from the hydrogen container 51. At the same time, the fuel cell 4 is supplied again.

一方、前記循環流路を循環する未反応水素の一部は、水素パージ流路56を通ってパージタンク57に貯留される。前記未反応水素のうち、パージすべき水素の割合は、パージ流量調整弁56Aで設定できる。   On the other hand, a part of the unreacted hydrogen circulating in the circulation channel is stored in the purge tank 57 through the hydrogen purge channel 56. The proportion of hydrogen to be purged among the unreacted hydrogen can be set by the purge flow rate adjusting valve 56A.

パージタンク57の圧力が設定値以上になると、直流電源24Dがonになり、水素ポンプ24に直流電流が供給される。したがって、パージタンク57内の未反応水素は水素ポンプ24によって循環流路に向かって移送される。ここで、水素ポンプ24においては、実施形態1のところで水素ポンプ24について説明したように、導入された未反応水素は、アノード24Aで一旦プロトンに変換されて高分子電解質膜24C中を移動し、カソード24Bで再び水素ガスに戻されるから、水素ポンプ24からは高純度の水素が導出される。したがって、水素戻し流路53には高純度の水素が戻されるから、循環流路中に不純物が蓄積されることはない。   When the pressure in the purge tank 57 exceeds the set value, the DC power supply 24D is turned on, and a DC current is supplied to the hydrogen pump 24. Therefore, unreacted hydrogen in the purge tank 57 is transferred toward the circulation channel by the hydrogen pump 24. Here, in the hydrogen pump 24, as described for the hydrogen pump 24 in the first embodiment, the introduced unreacted hydrogen is once converted into protons at the anode 24A and moves through the polymer electrolyte membrane 24C. Since the hydrogen gas is returned to the cathode 24B again, high-purity hydrogen is derived from the hydrogen pump 24. Therefore, high-purity hydrogen is returned to the hydrogen return channel 53, so that no impurities are accumulated in the circulation channel.

水素ポンプ24に導入された未反応水素のうち、前記循環流路に向かって導出されたなかった分は、排気管24Eからパージガスとして排出される。しかし、前記パージガスは、未反応水素から水素を除去した残りなので水素分圧が低く、窒素やアルゴンなどの不純物が殆どである。しかもパージガスそのものの量も循環流路に戻される未反応水素に比べて圧倒的に少ないから、前記パージガスをそのまま系外に排出しても安全性が高い。   Of the unreacted hydrogen introduced into the hydrogen pump 24, the amount not led out toward the circulation flow path is discharged as a purge gas from the exhaust pipe 24E. However, since the purge gas remains after removing hydrogen from unreacted hydrogen, the hydrogen partial pressure is low, and impurities such as nitrogen and argon are mostly present. Moreover, since the amount of purge gas itself is much smaller than that of unreacted hydrogen returned to the circulation flow path, safety is high even if the purge gas is discharged out of the system as it is.

更に、パージタンク57の内圧が設定値以上の時だけ水素ポンプ24を作動させているから、水素ポンプ24で消費されるエネルギーを実施形態1の燃料電池システム200に比較して更に節減できる。   Furthermore, since the hydrogen pump 24 is operated only when the internal pressure of the purge tank 57 is equal to or higher than the set value, the energy consumed by the hydrogen pump 24 can be further reduced compared to the fuel cell system 200 of the first embodiment.

4.実施形態4
実施形態4に係る燃料電池システム206は、図4に示すように、燃料電池4と、燃料電池4のアノード側に水素を供給する水素供給システム7と、燃料電池4のカソード側に空気を供給する空気供給流路6と、燃料電池4のカソード側で水素と空気とが反応して生成した排ガスを排出する排気管路8とを有する。なお、図4において図1および図2と同一の符号は、特に断らない限り、前記符号が図1および図2において示す構成要件と同一の構成要件を示す。
4). Embodiment 4
As shown in FIG. 4, the fuel cell system 206 according to Embodiment 4 supplies the fuel cell 4, the hydrogen supply system 7 that supplies hydrogen to the anode side of the fuel cell 4, and the air to the cathode side of the fuel cell 4. And an exhaust pipe 8 for discharging the exhaust gas generated by the reaction between hydrogen and air on the cathode side of the fuel cell 4. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same constituent elements as those shown in FIGS. 1 and 2 unless otherwise specified.

水素供給システム7は、水素が350〜700気圧程度の高圧で充填されている水素容器71と、水素容器71から燃料電池4のアノード42側に水素を供給する水素供給流路72と、燃料電池4で反応しなかった未反応水素を水素供給流路52に戻す水素戻し流路73とを有する。水素供給流路72には、実施形態1の燃料電池システム200と同様に燃料電池4に供給する水素の圧力を1〜10気圧程度に調整するレギュレータ75が介装されている。水素戻し流路73は、水素供給流路72におけるレギュレータ75よりも下流側に接続されているとともに、途中には未反応水素を水素供給流路72に向かって移送するポンプPが設けられている。したがって、水素供給流路72と燃料電池4のアノード42側と水素戻し流路73とによって未反応水素が循環する循環流路が形成される。   The hydrogen supply system 7 includes a hydrogen container 71 filled with hydrogen at a high pressure of about 350 to 700 atm, a hydrogen supply channel 72 for supplying hydrogen from the hydrogen container 71 to the anode 42 side of the fuel cell 4, and a fuel cell. And a hydrogen return channel 73 that returns unreacted hydrogen that has not reacted in step 4 to the hydrogen supply channel 52. Similar to the fuel cell system 200 of the first embodiment, the hydrogen supply flow path 72 is provided with a regulator 75 that adjusts the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell 4 to about 1 to 10 atm. The hydrogen return channel 73 is connected to the downstream side of the regulator 75 in the hydrogen supply channel 72, and a pump P that transfers unreacted hydrogen toward the hydrogen supply channel 72 is provided in the middle. . Therefore, the hydrogen supply channel 72, the anode 42 side of the fuel cell 4, and the hydrogen return channel 73 form a circulation channel through which unreacted hydrogen circulates.

水素供給システム7には、更に、前記循環流路を循環する未反応水素の一部を系外にパージする水素パージ流路76が、水素戻し流路73におけるポンプPよりも下流側から分岐している。   The hydrogen supply system 7 further includes a hydrogen purge flow path 76 that purges a part of unreacted hydrogen circulating through the circulation flow path from the downstream side of the pump P in the hydrogen return flow path 73. ing.

水素パージ流路76には、上流側から下流側に向かって順に、パージする水素の流量を調整するパージ流量調整弁76A、パージされた水素を一時貯留するパージタンク77、およびパージされた未反応水素を電気化学的に酸化させる水素反応器34が介装されている。   In the hydrogen purge flow path 76, a purge flow rate adjustment valve 76A for adjusting the flow rate of hydrogen to be purged, a purge tank 77 for temporarily storing purged hydrogen, and unreacted purge in order from the upstream side to the downstream side. A hydrogen reactor 34 for electrochemically oxidizing hydrogen is interposed.

水素反応器34は、排気管34Eが開閉可能に形成されている。なお、図4において34A、34B、34C、34Dは夫々アノード、カソード、高分子電解質膜、直流電源を示す。水素反応器34は、パージタンク77の内圧が予め設定された一定値以上になると、排気管34Eが開になって作動するように構成されている。   The hydrogen reactor 34 is formed such that an exhaust pipe 34E can be opened and closed. In FIG. 4, 34A, 34B, 34C, and 34D represent an anode, a cathode, a polymer electrolyte membrane, and a DC power source, respectively. The hydrogen reactor 34 is configured to operate with the exhaust pipe 34E being opened when the internal pressure of the purge tank 77 reaches a predetermined value or more.

以上述べた点以外の構成は、実施形態1の燃料電池システム200と同様である。   The configuration other than the points described above is the same as that of the fuel cell system 200 of the first embodiment.

以下、燃料電池システム206の作用について説明する。   Hereinafter, the operation of the fuel cell system 206 will be described.

燃料電池4においては、水素容器71からレギュレータ75および水素供給流路72を通してアノード42側に水素が導入されることにより、発電がされる。   In the fuel cell 4, electricity is generated by introducing hydrogen from the hydrogen container 71 to the anode 42 side through the regulator 75 and the hydrogen supply channel 72.

そして、実施形態3の燃料電池システム204と同様に、燃料電池4に供給された水素のうち、アノード42で反応しなかった未反応水素は、水素戻し流路73を通って水素供給流路72に戻され、水素容器71から供給された新鮮な水素とともに燃料電池4に再び供給される。   As in the fuel cell system 204 of the third embodiment, unreacted hydrogen that has not reacted at the anode 42 among the hydrogen supplied to the fuel cell 4 passes through the hydrogen return channel 73 and passes through the hydrogen supply channel 72. The fuel cell 4 is supplied again together with the fresh hydrogen supplied from the hydrogen container 71.

一方、前記循環流路を循環する未反応水素の一部は、水素パージ流路76を通ってパージタンク77に貯留される。前記未反応水素のうち、パージすべき水素の割合は、流量調整弁76Aで設定できる。   On the other hand, part of the unreacted hydrogen circulating in the circulation channel is stored in the purge tank 77 through the hydrogen purge channel 76. The ratio of hydrogen to be purged among the unreacted hydrogen can be set by the flow rate adjusting valve 76A.

パージタンク77の圧力が設定値以上になると、直流電源34Dがonになり、水素反応器34のカソード34B側に設けられた給気流路36から空気が供給されて水素反応器34が作動する。したがって、パージタンク77内の未反応水素は、水素反応器34で電気化学的に酸化されたあと、外界に排出される。   When the pressure in the purge tank 77 becomes equal to or higher than the set value, the DC power supply 34D is turned on, air is supplied from the air supply passage 36 provided on the cathode 34B side of the hydrogen reactor 34, and the hydrogen reactor 34 operates. Therefore, unreacted hydrogen in the purge tank 77 is electrochemically oxidized in the hydrogen reactor 34 and then discharged to the outside.

実施形態4に係る燃料電池システム206においては、パージした水素を、水素反応器34で電気化学的に酸化させてから系外に排出している。したがって、パージした水素の処理は常温または常温近傍で行われるので、火災の危険は殆どない。   In the fuel cell system 206 according to Embodiment 4, the purged hydrogen is electrochemically oxidized by the hydrogen reactor 34 and then discharged out of the system. Therefore, since the purged hydrogen is treated at or near room temperature, there is almost no risk of fire.

更に、パージタンク77の内圧が設定値以上の時だけ水素反応器34を作動させているから、水素反応器34で消費されるエネルギーを実施形態2の燃料電池システム202に比較して更に節減できる。   Furthermore, since the hydrogen reactor 34 is operated only when the internal pressure of the purge tank 77 is equal to or higher than the set value, the energy consumed in the hydrogen reactor 34 can be further reduced compared to the fuel cell system 202 of the second embodiment. .

5.実施形態5
本発明に係る燃料電池システムのうち、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタックを備えるものの一例について以下に説明する。
5). Embodiment 5
An example of a fuel cell system according to the present invention that includes a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked will be described below.

実施形態5の燃料電池システム208は、図5に示すように、燃料電池スタック104と、燃料電池スタック104を構成する燃料電池セル140の夫々に水素を供給する水素供給システム102と、燃料電池セル140の夫々に空気を供給する空気供給流路106とを有する。   As shown in FIG. 5, the fuel cell system 208 of the fifth embodiment includes a fuel cell stack 104, a hydrogen supply system 102 that supplies hydrogen to each of the fuel cells 140 constituting the fuel cell stack 104, and a fuel cell. 140 has an air supply flow path 106 for supplying air to each of 140.

燃料電池スタック104は、4個の燃料電池セル140と1個の水素ポンプ24とから構成されている。燃料電池セル140は、夫々アノード142と、カソード144と、アノード142とカソード144とに挟まれた高分子電解質膜146とを有する。アノード142、カソード144、高分子電解質膜146は、実施形態1の燃料電池システム200が備える燃料電池4におけるアノード42、カソード44、高分子電解質膜46と同様の構成を有している。各燃料電池セル140においては、アノード142側に水素が供給され、カソード144側に空気が供給される。   The fuel cell stack 104 includes four fuel battery cells 140 and one hydrogen pump 24. The fuel cell 140 includes an anode 142, a cathode 144, and a polymer electrolyte membrane 146 sandwiched between the anode 142 and the cathode 144, respectively. The anode 142, the cathode 144, and the polymer electrolyte membrane 146 have the same configuration as the anode 42, the cathode 44, and the polymer electrolyte membrane 46 in the fuel cell 4 provided in the fuel cell system 200 of the first embodiment. In each fuel cell 140, hydrogen is supplied to the anode 142 side and air is supplied to the cathode 144 side.

水素供給システム102は、水素が350〜700気圧程度の高圧で充填されている水素容器121と、水素容器121から各燃料電池セル140のアノード側に水素を供給する水素供給流路122と、電気化学的水素ポンプである水素ポンプ24と、各燃料電池セル140のアノード側から排出された未反応水素を水素ポンプ24に導入する未反応水素導入流路123と、水素ポンプ24から導出された水素を水素供給流路122に戻す水素戻し流路126とを備える。水素供給流路122には、水素容器121から供給される水素の圧力を1〜10気圧程度に調整するレギュレータ125が介装され、水素戻し流路126は、水素供給流路122におけるレギュレータ125の出口側に接続されている。   The hydrogen supply system 102 includes a hydrogen container 121 filled with hydrogen at a high pressure of about 350 to 700 atm, a hydrogen supply channel 122 that supplies hydrogen from the hydrogen container 121 to the anode side of each fuel cell 140, A hydrogen pump 24 that is a chemical hydrogen pump, an unreacted hydrogen introduction passage 123 that introduces unreacted hydrogen discharged from the anode side of each fuel cell 140 into the hydrogen pump 24, and a hydrogen that is led out from the hydrogen pump 24. And a hydrogen return channel 126 that returns the hydrogen to the hydrogen supply channel 122. A regulator 125 that adjusts the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen container 121 to about 1 to 10 atmospheres is interposed in the hydrogen supply channel 122, and the hydrogen return channel 126 is connected to the regulator 125 in the hydrogen supply channel 122. Connected to the exit side.

燃料電池システム208においては、水素容器121からレギュレータ125および水素供給流路122を通って各燃料電池セル140に水素が供給され、発電される。   In the fuel cell system 208, hydrogen is supplied from the hydrogen container 121 to each fuel cell 140 through the regulator 125 and the hydrogen supply channel 122 to generate electricity.

各燃料電池セル140において反応しなかった未反応水素は、未反応水素導入流路123を通って水素ポンプ24に導入され、水素ポンプ24内をアノード24Aからカソード24Bに向かって移送され、水素ポンプ24から水素戻し流路126に導出されて水素供給流路122に戻される。   Unreacted hydrogen that has not reacted in each fuel cell 140 is introduced into the hydrogen pump 24 through the unreacted hydrogen introduction flow path 123, and is transferred through the hydrogen pump 24 from the anode 24A toward the cathode 24B. 24 is led out to the hydrogen return flow path 126 and returned to the hydrogen supply flow path 122.

実施形態5の燃料電池システム208は、実施形態1に係る燃料電池システム200の有する特長に加え、燃料電池セル140と水素ポンプ24とが1つのスタックに纏められて燃料電池スタック104を形成している故に、全体として更にコンパクトに構成できるという特長を有している。   In addition to the features of the fuel cell system 200 according to the first embodiment, the fuel cell system 208 according to the fifth embodiment includes the fuel cell 140 and the hydrogen pump 24 combined into one stack to form the fuel cell stack 104. Therefore, it has the feature that it can be configured more compactly as a whole.

6.実施形態6
本発明に係る燃料電池システムのうち、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタックを備えるものの別の例について以下に説明する。
6). Embodiment 6
Another example of the fuel cell system according to the present invention that includes a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked will be described below.

実施形態6の燃料電池システム210は、図6に示すように、燃料電池スタック114と、燃料電池スタック114を構成する燃料電池セル140の夫々に水素を供給する水素供給システム103と、燃料電池セル140の夫々に空気を供給する空気供給流路106とを有する。   As shown in FIG. 6, the fuel cell system 210 according to the sixth embodiment includes a fuel cell stack 114, a hydrogen supply system 103 that supplies hydrogen to each of the fuel cells 140 constituting the fuel cell stack 114, and a fuel cell. 140 has an air supply flow path 106 for supplying air to each of 140.

燃料電池スタック114は、4個の燃料電池セル140と1個の水素反応器34とから構成されている。燃料電池セル140については実施形態5のところで説明した通りである。   The fuel cell stack 114 includes four fuel cells 140 and one hydrogen reactor 34. The fuel battery cell 140 is as described in the fifth embodiment.

水素供給システム103は、水素が350〜700気圧程度の高圧で充填されている水素容器131と、水素容器131から各燃料電池セル140のアノード側に水素を供給する水素供給流路132と、各燃料電池セル140のアノード側から未反応水素を排出する未反応水素排出流路133と、未反応水素排出流路133に介装された水素反応器34とを備える。水素供給流路132には、水素容器131から供給される水素の圧力を1〜10気圧程度に調整するレギュレータ135が介装されている。   The hydrogen supply system 103 includes a hydrogen container 131 filled with hydrogen at a high pressure of about 350 to 700 atm, a hydrogen supply channel 132 that supplies hydrogen from the hydrogen container 131 to the anode side of each fuel cell 140, An unreacted hydrogen discharge channel 133 for discharging unreacted hydrogen from the anode side of the fuel cell 140 and a hydrogen reactor 34 interposed in the unreacted hydrogen discharge channel 133 are provided. A regulator 135 that adjusts the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen container 131 to about 1 to 10 atm is interposed in the hydrogen supply channel 132.

燃料電池システム210においては、各燃料電池セル140において反応しなかった未反応水素は、未反応水素排出流路133を通って水素反応器34に導入され、水素反応器34で電気化学的に酸化され、系外に排出される。   In the fuel cell system 210, unreacted hydrogen that has not reacted in each fuel cell 140 is introduced into the hydrogen reactor 34 through the unreacted hydrogen discharge channel 133, and is electrochemically oxidized in the hydrogen reactor 34. And discharged outside the system.

実施形態6の燃料電池システム210は、実施形態2に係る燃料電池システム202の有する特長に加え、燃料電池セル140と水素反応器34とが1つのスタックに纏められて燃料電池スタック114を形成している故に、全体として更にコンパクトに構成できるという特長を有している。   In addition to the features of the fuel cell system 202 according to the second embodiment, the fuel cell system 210 according to the sixth embodiment forms the fuel cell stack 114 by combining the fuel cell 140 and the hydrogen reactor 34 into one stack. Therefore, it has the feature that it can be configured more compactly as a whole.

本発明の水素供給システムを備える燃料電池システムは、リニアモータ車両の車上電源システムとして好適に使用でき、また、地下街やビルなどの電源システムとしても好適に使用できる。更に燃料電池自動車にも好適に使用できる。   The fuel cell system provided with the hydrogen supply system of the present invention can be suitably used as an on-vehicle power supply system for a linear motor vehicle, and can also be suitably used as a power supply system for an underground shopping center or a building. Furthermore, it can be suitably used for a fuel cell vehicle.

図1は、実施形態1に係る燃料電池システムの構成の概要を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1. 図2は、実施形態2に係る燃料電池システムの構成の概要を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system according to the second embodiment. 図3は、実施形態3に係る燃料電池システムの構成の概要を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system according to the third embodiment. 図4は、実施形態4に係る燃料電池システムの構成の概要を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 4. 図5は、実施形態5に係る燃料電池システムの構成の概要を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 5. 図6は、実施形態6に係る燃料電池システムの構成の概要を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 6.

符号の説明Explanation of symbols

2 水素供給システム
3 水素供給システム
4 燃料電池
5 水素供給システム
6 空気供給流路
7 水素供給システム
21 水素容器
22 水素供給流路
23 流路
24 水素ポンプ
24A アノード
24B カソード
24C 高分子電解質膜
24D 直流電源
31 水素容器
32 水素供給流路
33 未反応水素排出流路
34 水素反応器
34A アノード
34B カソード
34C 高分子電解質膜
34D 直流電源
34E 排気管
36 給気流路
42 アノード
44 カソード
46 高分子電解質膜
51 水素容器
52 水素供給流路
53 流路
55 レギュレータ
56 水素パージ流路
56A パージ流量調整弁
57 パージタンク
71 水素容器
72 水素供給流路
73 流路
75 レギュレータ
76A パージ流量調整弁
76 水素パージ流路
76A 流量調整弁
77 パージタンク
102 水素供給システム
103 水素供給システム
104 燃料電池スタック
106 空気供給流路
114 燃料電池スタック
121 水素容器
122 水素供給流路
123 未反応水素導入流路
131 水素容器
132 水素供給流路
133 未反応水素排出流路
140 燃料電池セル
142 アノード
144 カソード
146 高分子電解質膜
200 燃料電池システム
202 燃料電池システム
204 燃料電池システム
206 燃料電池システム
208 燃料電池システム
210 燃料電池システム
2 Hydrogen supply system 3 Hydrogen supply system 4 Fuel cell 5 Hydrogen supply system 6 Air supply flow path 7 Hydrogen supply system 21 Hydrogen container 22 Hydrogen supply flow path 23 Flow path 24 Hydrogen pump 24A Anode 24B Cathode 24C Polymer electrolyte membrane 24D DC power supply 31 Hydrogen container 32 Hydrogen supply channel 33 Unreacted hydrogen discharge channel 34 Hydrogen reactor 34A Anode 34B Cathode 34C Polymer electrolyte membrane 34D DC power supply 34E Exhaust pipe 36 Air supply channel 42 Anode 44 Cathode 46 Polymer electrolyte membrane 51 Hydrogen container 52 Hydrogen supply flow path 53 Flow path 55 Regulator 56 Hydrogen purge flow path 56A Purge flow rate adjustment valve 57 Purge tank 71 Hydrogen container 72 Hydrogen supply flow path 73 Flow path 75 Regulator 76A Purge flow rate adjustment valve 76 Hydrogen purge flow path 76A Flow rate adjustment valve 77 Purge tank 102 Hydrogen supply system 103 Hydrogen supply system 104 Fuel cell stack 106 Air supply flow path 114 Fuel cell stack 121 Hydrogen container 122 Hydrogen supply flow path 123 Unreacted hydrogen introduction flow path 131 Hydrogen container 132 Hydrogen supply flow path 133 Unreacted hydrogen discharge flow path 140 Fuel Cell 142 Anode 144 Cathode 146 Polymer Electrolyte Membrane 200 Fuel Cell System 202 Fuel Cell System 204 Fuel Cell System 206 Fuel Cell System 208 Fuel Cell System 210 Fuel Cell System

Claims (18)

水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池に水素を供給する水素供給システムであって、
前記燃料電池のアノード側に水素を供給する水素供給流路と、
前記燃料電池で反応しなかった未反応水素の少なくとも一部を前記燃料電池のアノード側に戻す水素戻し流路と、
を有し、
前記水素戻し流路には、水素を電気化学的に移送する電気化学的水素ポンプが介装されてなることを特徴とする水素供給システム。
A hydrogen supply system that supplies hydrogen to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen,
A hydrogen supply channel for supplying hydrogen to the anode side of the fuel cell;
A hydrogen return flow path for returning at least part of unreacted hydrogen that has not reacted in the fuel cell to the anode side of the fuel cell;
Have
The hydrogen supply system, wherein an electrochemical hydrogen pump for electrochemically transferring hydrogen is interposed in the hydrogen return channel.
水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池に水素を供給する水素供給システムであって、
前記燃料電池のアノード側に水素を供給する水素供給流路と、
前記燃料電池で反応しなかった未反応水素を前記燃料電池のアノード側に戻す水素戻し流路と、
前記水素戻し流路を流通する水素の少なくとも一部をパージする水素パージ流路とを
有し、
前記水素パージ流路には、パージされた水素の少なくとも一部を電気化学的に移送して前記燃料電池のアノード側に戻す電気化学的水素ポンプが設けられてなることを特徴とする水素供給システム。
A hydrogen supply system that supplies hydrogen to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen,
A hydrogen supply channel for supplying hydrogen to the anode side of the fuel cell;
A hydrogen return flow path for returning unreacted hydrogen that has not reacted in the fuel cell to the anode side of the fuel cell;
A hydrogen purge flow path for purging at least part of the hydrogen flowing through the hydrogen return flow path,
A hydrogen supply system, wherein the hydrogen purge flow path is provided with an electrochemical hydrogen pump that electrochemically transfers at least part of the purged hydrogen and returns it to the anode side of the fuel cell. .
前記水素戻し流路は、前記水素供給流路に接続されてなる請求項1または2に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to claim 1, wherein the hydrogen return flow path is connected to the hydrogen supply flow path. 前記燃料電池は固体高分子型燃料電池である請求項1〜3の何れか1項に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to claim 1, wherein the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell. 前記燃料電池の負荷に応じて前記電気化学的水素ポンプに供給する電力量を制御して水素の移送量を増減させる請求項1〜4の何れか1項に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount of hydrogen transferred is increased or decreased by controlling an amount of electric power supplied to the electrochemical hydrogen pump in accordance with a load of the fuel cell. 前記パージ流路は、パージされた水素を貯留するバッファタンクに接続されてなるとともに、
前記バッファタンク内の圧力がある設定圧力以上のときは前記電気化学的水素ポンプによって前記バッファタンク内の水素を前記燃料電池のアノード側に戻す請求項2〜5の何れか1項に記載の水素供給システム。
The purge flow path is connected to a buffer tank that stores purged hydrogen,
The hydrogen according to any one of claims 2 to 5, wherein when the pressure in the buffer tank is equal to or higher than a predetermined pressure, the hydrogen in the buffer tank is returned to the anode side of the fuel cell by the electrochemical hydrogen pump. Supply system.
前記水素供給流路は、水素容器から前記燃料電池のアノード側に水素を供給する流路であって前記水素容器から供給された水素の圧力を調整するレギュレータが介装され、
前記水素戻し流路は、前記水素供給流路における前記レギュレータよりも下流側に接続されてなる請求項1〜5の何れか1項に記載の水素供給システム。
The hydrogen supply flow path is a flow path for supplying hydrogen from a hydrogen container to the anode side of the fuel cell, and a regulator for adjusting the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen container is interposed,
The hydrogen supply system according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydrogen return flow path is connected to a downstream side of the regulator in the hydrogen supply flow path.
前記電気化学的水素ポンプは、アノードとカソードとこれらの間に配設された電解質層とからなり、前記未反応水素またはパージ水素をアノード側に供給し、前記アノードとカソードとに電圧を印加することにより、前記未反応水素またはパージ水素を前記アノードからカソードに向かって移送する請求項1〜7の何れか1項に記載の水素供給システム。   The electrochemical hydrogen pump includes an anode, a cathode, and an electrolyte layer disposed therebetween, supplies the unreacted hydrogen or purge hydrogen to the anode side, and applies a voltage to the anode and the cathode. The hydrogen supply system according to claim 1, wherein the unreacted hydrogen or purge hydrogen is transferred from the anode toward the cathode. 前記電気化学的水素ポンプの電解質層は固体高分子電解質からなる請求項8に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to claim 8, wherein the electrolyte layer of the electrochemical hydrogen pump is made of a solid polymer electrolyte. 水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池に水素を供給する水素供給システムであって、
前記燃料電池のアノード側に水素を供給する水素供給流路と、
前記燃料電池において未反応の水素を系外に排出する未反応水素排出流路とを
備え、
前記未反応水素排出流路には、系外に排出される水素の少なくとも一部を電気化学的に酸化させる電気化学的反応器が介装されてなることを特徴とする水素供給システム。
A hydrogen supply system that supplies hydrogen to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen,
A hydrogen supply channel for supplying hydrogen to the anode side of the fuel cell;
An unreacted hydrogen discharge passage for discharging unreacted hydrogen out of the system in the fuel cell;
The hydrogen supply system, wherein the unreacted hydrogen discharge flow path is provided with an electrochemical reactor that electrochemically oxidizes at least a part of hydrogen discharged outside the system.
水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池に水素を供給する水素供給システムであって、
前記燃料電池のアノード側に水素を供給する水素供給流路と、
前記燃料電池で反応しなかった未反応水素を前記燃料電池のアノード側に戻す水素戻し流路と、
前記水素戻し流路を流通する水素の少なくとも一部をパージする水素パージ流路とを
有し、
前記水素パージ流路には、パージ水素の少なくとも一部を電気化学的に酸化させる電気化学的反応器が設けられてなることを特徴とする水素供給システム。
A hydrogen supply system that supplies hydrogen to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen,
A hydrogen supply channel for supplying hydrogen to the anode side of the fuel cell;
A hydrogen return flow path for returning unreacted hydrogen that has not reacted in the fuel cell to the anode side of the fuel cell;
A hydrogen purge flow path for purging at least part of the hydrogen flowing through the hydrogen return flow path,
2. A hydrogen supply system, wherein the hydrogen purge flow path is provided with an electrochemical reactor that electrochemically oxidizes at least a part of purge hydrogen.
前記パージ流路は、パージされた水素を貯留するバッファタンクに接続されてなるとともに、
前記バッファタンク内の圧力がある設定圧力以上のときは、バッファタンク内のパージ水素を前記電気化学的反応器に導入して電気化学的に酸化させる請求項11に記載の水素供給システム。
The purge flow path is connected to a buffer tank that stores purged hydrogen,
The hydrogen supply system according to claim 11, wherein when the pressure in the buffer tank is equal to or higher than a set pressure, purge hydrogen in the buffer tank is introduced into the electrochemical reactor to be electrochemically oxidized.
前記燃料電池は固体高分子型燃料電池である請求項10〜12の何れか1項に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to claim 10, wherein the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell. 前記電気化学的反応器は、アノードとカソードとこれらの間に配設された電解質層とからなり、未反応水素またはパージ水素をアノード側に、空気または酸素をカソード側に供給するとともに、前記アノードとカソードとに電圧を印加して供給された水素を空気または酸素と反応させるか、または水素を空気または酸素と反応させて発電を行なう請求項10〜13の何れか1項に記載の水素供給システム。   The electrochemical reactor includes an anode, a cathode, and an electrolyte layer disposed therebetween, and supplies unreacted hydrogen or purge hydrogen to the anode side, air or oxygen to the cathode side, and the anode The hydrogen supply according to any one of claims 10 to 13, wherein power is generated by applying a voltage to the cathode and the cathode to react the supplied hydrogen with air or oxygen, or reacting the hydrogen with air or oxygen. system. 前記電気化学的反応器の電解質層は固体高分子電解質からなる請求項14に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to claim 14, wherein the electrolyte layer of the electrochemical reactor is made of a solid polymer electrolyte. 水素と酸素との電気化学的な反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池のアノード側に水素を供給する請求項1〜15の何れか1項に記載の水素供給システムと、
前記燃料電池のカソード側に空気を供給する空気供給流路とを
備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen;
The hydrogen supply system according to any one of claims 1 to 15, wherein hydrogen is supplied to an anode side of the fuel cell.
A fuel cell system comprising an air supply channel for supplying air to the cathode side of the fuel cell.
前記燃料電池は複数のセルを積層したスタックであり、電気化学的水素ポンプまたは電気化学的反応器は、前記燃料電池スタック内部に組み込まれてなる請求項16に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 16, wherein the fuel cell is a stack in which a plurality of cells are stacked, and an electrochemical hydrogen pump or an electrochemical reactor is incorporated in the fuel cell stack. 電気化学的水素ポンプは、前記燃料電池から排出される未反応水素の濃度または量に応じて電気化学的反応器としても動作する請求項16または17に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 16 or 17, wherein the electrochemical hydrogen pump also operates as an electrochemical reactor according to the concentration or amount of unreacted hydrogen discharged from the fuel cell.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007157718A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Honda Motor Co Ltd Operation method of fuel cell, and fuel cell system
JP2008523550A (en) * 2004-12-10 2008-07-03 ヌベラ・フュエル・セルズ・ヨーロッパ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ Fuel cell that recirculates hydrogen internally
JP2010033979A (en) * 2008-07-31 2010-02-12 Hitachi Maxell Ltd Fuel-cell electric power generation system
JP2012528448A (en) * 2009-05-27 2012-11-12 コリア インスティチュート オブ マシナリー アンド マテリアルズ Open fuel cell system
JP5429163B2 (en) * 2009-05-20 2014-02-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2014049357A (en) * 2012-08-31 2014-03-17 Shih-Hang Chou Hydrogen fuel cell
JP2018166085A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 東京瓦斯株式会社 Hydrogen manufacturing system
CN110528012A (en) * 2018-05-24 2019-12-03 松下知识产权经营株式会社 The method of operation of hydrogen supply system and hydrogen supply system
CN112955584A (en) * 2018-11-06 2021-06-11 松下知识产权经营株式会社 Electrochemical hydrogen pump
DE102021204423A1 (en) 2021-05-03 2022-11-03 Psa Automobiles Sa Fuel cell unit with a fuel cell stack and a pump housed in a common housing with the fuel cell stack
US11745891B2 (en) 2020-04-14 2023-09-05 Raytheon Technologies Corporation Aircraft fuel system with electrochemical hydrogen compressor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61114478A (en) * 1984-11-06 1986-06-02 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell device
JPH10284108A (en) * 1997-03-31 1998-10-23 Toyota Motor Corp Solid electrolyte, and fuel cell, hydrogen pump, oxygen concentration sensor, and steam concentration sensor using the electrolyte
WO1999003952A1 (en) * 1997-07-15 1999-01-28 Niagara Mohawk Power Corporation Electrochemical hydrogen compressor with electrochemical autothermal reformer
JP2001023670A (en) * 1999-07-06 2001-01-26 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell power generating system
JP2003142131A (en) * 2001-08-23 2003-05-16 Toyota Motor Corp Exhausted hydrogen treating device for fuel cell
WO2003064319A2 (en) * 2002-02-01 2003-08-07 Hy9 Corporation Electrochemical hydrogen generator
JP2003243020A (en) * 2002-02-15 2003-08-29 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2004071488A (en) * 2002-08-09 2004-03-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell power generation facility, turbine power generation facility, gas engine power generation facility, and combined power generation facility

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61114478A (en) * 1984-11-06 1986-06-02 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell device
JPH10284108A (en) * 1997-03-31 1998-10-23 Toyota Motor Corp Solid electrolyte, and fuel cell, hydrogen pump, oxygen concentration sensor, and steam concentration sensor using the electrolyte
WO1999003952A1 (en) * 1997-07-15 1999-01-28 Niagara Mohawk Power Corporation Electrochemical hydrogen compressor with electrochemical autothermal reformer
JP2001023670A (en) * 1999-07-06 2001-01-26 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell power generating system
JP2003142131A (en) * 2001-08-23 2003-05-16 Toyota Motor Corp Exhausted hydrogen treating device for fuel cell
WO2003064319A2 (en) * 2002-02-01 2003-08-07 Hy9 Corporation Electrochemical hydrogen generator
JP2003243020A (en) * 2002-02-15 2003-08-29 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2004071488A (en) * 2002-08-09 2004-03-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell power generation facility, turbine power generation facility, gas engine power generation facility, and combined power generation facility

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008523550A (en) * 2004-12-10 2008-07-03 ヌベラ・フュエル・セルズ・ヨーロッパ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ Fuel cell that recirculates hydrogen internally
JP2007157718A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Honda Motor Co Ltd Operation method of fuel cell, and fuel cell system
JP2010033979A (en) * 2008-07-31 2010-02-12 Hitachi Maxell Ltd Fuel-cell electric power generation system
JP5429163B2 (en) * 2009-05-20 2014-02-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2012528448A (en) * 2009-05-27 2012-11-12 コリア インスティチュート オブ マシナリー アンド マテリアルズ Open fuel cell system
US8722258B2 (en) 2009-05-27 2014-05-13 Korea Institute Of Machinery & Materials Open type fuel cell system
JP2014049357A (en) * 2012-08-31 2014-03-17 Shih-Hang Chou Hydrogen fuel cell
JP2018166085A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 東京瓦斯株式会社 Hydrogen manufacturing system
CN110528012A (en) * 2018-05-24 2019-12-03 松下知识产权经营株式会社 The method of operation of hydrogen supply system and hydrogen supply system
CN112955584A (en) * 2018-11-06 2021-06-11 松下知识产权经营株式会社 Electrochemical hydrogen pump
US11745891B2 (en) 2020-04-14 2023-09-05 Raytheon Technologies Corporation Aircraft fuel system with electrochemical hydrogen compressor
DE102021204423A1 (en) 2021-05-03 2022-11-03 Psa Automobiles Sa Fuel cell unit with a fuel cell stack and a pump housed in a common housing with the fuel cell stack

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