JP2005293936A - Fuel cell - Google Patents
Fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005293936A JP2005293936A JP2004104738A JP2004104738A JP2005293936A JP 2005293936 A JP2005293936 A JP 2005293936A JP 2004104738 A JP2004104738 A JP 2004104738A JP 2004104738 A JP2004104738 A JP 2004104738A JP 2005293936 A JP2005293936 A JP 2005293936A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- fuel
- temperature control
- cell
- methanol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
本発明は燃料電池に関し、詳しくは燃料電池の起動時間の短縮と運転中の温度の安定化に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to shortening the startup time of the fuel cell and stabilizing the temperature during operation.
燃料電池は燃料と酸化剤とから電気エネルギーを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴はとしては、従来の発電方式のように熱エネルギーや運動エネルギーの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できる、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギーを有効に利用でき、環境にやさしい特性をもっているので、21世紀を担うエネルギー供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。 A fuel cell is a device that generates electrical energy from fuel and an oxidant, and can achieve high power generation efficiency. The main feature of the fuel cell is direct power generation that does not go through the process of thermal energy or kinetic energy as in the conventional power generation method. Therefore, high power generation efficiency can be expected even on a small scale, and there is little emission of nitrogen compounds. In addition, noise and vibration are also small, so the environment is good. In this way, fuel cells can effectively use the chemical energy of fuels and have environmentally friendly characteristics, so they are expected as energy supply systems for the 21st century, and are used on a large scale from space to automobiles and portable devices. It is attracting attention as a promising new power generation system that can be used in various applications from power generation to small-scale power generation, and technological development is in full swing toward practical application.
特に近年、燃料電池の一形態として、ダイレクトメタノール燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell:DMFC)が注目を集めている。DMFCは、燃料であるメタノールを改質することなく直接アノードへ供給し、メタノールと酸素との電気化学反応により電力を得るものである。メタノールは水素に比べ、単位体積当たりのエネルギーが高く、また、貯蔵に適しており、爆発などの危険性も低いため、自動車や携帯機器などの電源への利用が期待されている。 Particularly in recent years, direct methanol fuel cells (DMFC) have attracted attention as one form of fuel cells. In DMFC, methanol as a fuel is directly supplied to an anode without being reformed, and electric power is obtained by an electrochemical reaction between methanol and oxygen. Methanol has a higher energy per unit volume than hydrogen, is suitable for storage, and has a low risk of explosion, and is expected to be used as a power source for automobiles and portable devices.
しかしながら、燃料電池は起動時など燃料電池の温度が低下していると、発電効率が低下してしまうという問題があり、このような問題に対して、燃料或いは酸化剤の供給系に昇温手段を設けるなどの対策がとられてきた(特許文献1参照)。
ところが、上記の燃料電池では、昇温手段を供給系に設けるため、全体のシステムが大きくなってしまうという問題があった。また、昇温手段としてヒータなどを用いると発電した電力を消費してしまい、燃料電池全体の発電効率が低下してしまう問題も発生する。 However, the above fuel cell has a problem that the entire system becomes large because the temperature raising means is provided in the supply system. In addition, if a heater or the like is used as the temperature raising means, the generated power is consumed, resulting in a problem that the power generation efficiency of the entire fuel cell is lowered.
更に、燃料電池の温度が上昇しすぎると、電解質膜を用いる形態の燃料電池では、電解質膜の乾燥が進み、発電効率の低下や燃料電池の耐久性の低下を招いてしまう虞がある。 Furthermore, if the temperature of the fuel cell rises excessively, in the fuel cell using the electrolyte membrane, drying of the electrolyte membrane proceeds, which may cause a decrease in power generation efficiency and a decrease in durability of the fuel cell.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、起動時間の短縮と運転中の温度の安定化の両方の機能を兼ね備えた燃料電池を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a fuel cell having both functions of shortening the startup time and stabilizing the temperature during operation.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の燃料電池は、燃料と酸化剤との電気化学反応により発電する燃料電池において、電気化学反応により発電を行う燃料電池セルと、燃料電池セルを加熱する温度制御セルと、を積層したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel cell according to claim 1 of the present invention is a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between a fuel and an oxidant, a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction, and a fuel cell A temperature control cell for heating the cell is laminated.
本発明の請求項1によれば、電気化学反応により発電を行う燃料電池セルと、燃料電池セルを加熱する温度制御セルと、を積層しているので、加熱機能を有する燃料電池をコンパクトに構成することができ、しかも、両セルを積層しているので、燃料電池セルを温度制御セルにて直接加熱し、起動時間を短縮することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the fuel cell that generates power by electrochemical reaction and the temperature control cell that heats the fuel cell are stacked, the fuel cell having a heating function is compactly configured. In addition, since both the cells are stacked, the fuel cell can be directly heated by the temperature control cell to shorten the startup time.
本発明の請求項2記載の燃料電池は、請求項1記載の燃料電池において、温度制御セルは、燃料と燃焼反応する燃焼触媒を備えることを特徴とする。 A fuel cell according to claim 2 of the present invention is the fuel cell according to claim 1, wherein the temperature control cell includes a combustion catalyst that undergoes a combustion reaction with the fuel.
本発明の請求項2によれば、温度制御セルは、燃料と燃焼反応する燃焼触媒を備えているので、温度制御セルに燃料を供給することにより、燃焼反応による反応熱を燃料電池セルへ供給することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the temperature control cell includes the combustion catalyst that undergoes a combustion reaction with the fuel, the reaction heat generated by the combustion reaction is supplied to the fuel cell by supplying the fuel to the temperature control cell. can do.
本発明の請求項3記載の燃料電池は、請求項1または2記載の燃料電池において、温度制御セルは、燃料電池セルを冷却する流体が流通することを特徴とする。 The fuel cell according to claim 3 of the present invention is the fuel cell according to claim 1 or 2, characterized in that a fluid for cooling the fuel cell flows through the temperature control cell.
本発明の請求項3によれば、温度制御セルは、燃料電池セルを冷却する流体が流通するので、運転中において燃料電池の温度を安定化することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the fluid for cooling the fuel cell flows in the temperature control cell, the temperature of the fuel cell can be stabilized during operation.
本発明の請求項4記載の燃料電池は、請求項1、2または3のいずれかに記載の燃料電池において、燃料電池セルと温度制御セルとを接続する流体流通回路を備え、温度制御セルを流通した流体が燃料電池セルへ導入され、電気化学反応により発電することを特徴とする。 A fuel cell according to a fourth aspect of the present invention is the fuel cell according to any one of the first, second, and third aspects, further comprising a fluid circulation circuit that connects the fuel cell and the temperature control cell, The distributed fluid is introduced into the fuel cell, and power is generated by an electrochemical reaction.
本発明の請求項4によれば、燃料電池セルと温度制御セルとを接続する流体流通回路を備え、温度制御セルを流通した流体が燃料電池セルへ導入され、電気化学反応により発電するので、温度制御セルにて加熱あるいは冷却に寄与した燃料あるいは空気を燃料電池セルにて電気化学反応の原料として無駄なく利用できるほか、反応熱も再度回収することが可能となる。 According to claim 4 of the present invention, a fluid circulation circuit that connects the fuel cell and the temperature control cell is provided, and the fluid that has circulated through the temperature control cell is introduced into the fuel cell, and power is generated by an electrochemical reaction. The fuel or air that contributes to heating or cooling in the temperature control cell can be used as a raw material for the electrochemical reaction in the fuel cell, and the reaction heat can be recovered again.
本発明の請求項5記載の燃料電池は、請求項1、2、3または4のいずれかに記載の燃料電池において、燃料電池は、燃料電池セルのアノードへメタノール水溶液を供給するダイレクトメタノール燃料電池であることを特徴とする。 A fuel cell according to claim 5 of the present invention is the fuel cell according to any one of claims 1, 2, 3 or 4, wherein the fuel cell supplies a methanol aqueous solution to the anode of the fuel cell. It is characterized by being.
本発明の請求項5によれば、燃料電池が燃料電池セルのアノードへメタノール水溶液を供給するダイレクトメタノール燃料電池であるので、自動車や携帯機器などの電源への利用が期待される燃料電池において、小型化が図れるほか、起動時間の短縮と運転中の温度の安定化を図ることができる。 According to claim 5 of the present invention, since the fuel cell is a direct methanol fuel cell that supplies an aqueous methanol solution to the anode of the fuel cell, in a fuel cell that is expected to be used for a power source of an automobile or a portable device, In addition to being able to reduce the size, it is possible to shorten the start-up time and stabilize the temperature during operation.
上記のように本発明の請求項1によれば、加熱機能を有する燃料電池をコンパクトに構成することができると共に、起動時間を短縮することができる。更に、請求項2によれば、燃焼触媒の燃焼反応による反応熱を利用することにより、ヒータなどで電力を消費してしまうことなく、起動時間の短縮が可能となる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the fuel cell having the heating function can be configured in a compact manner, and the startup time can be shortened. Furthermore, according to the second aspect, by using the reaction heat generated by the combustion reaction of the combustion catalyst, it is possible to shorten the start-up time without consuming electric power by a heater or the like.
また、請求項3によれば、起動時間の短縮と運転中の温度の安定化の両方の機能を兼ね備えた燃料電池を提供することができる。そして、請求項4によれば、燃料あるいは空気を電気化学反応の原料として無駄なく利用できるほか、反応熱も再度回収することが可能となる。 Further, according to claim 3, it is possible to provide a fuel cell having both functions of shortening the startup time and stabilizing the temperature during operation. According to the fourth aspect of the present invention, fuel or air can be used without waste as a raw material for electrochemical reaction, and reaction heat can be recovered again.
最後に、請求項5によれば、携帯機器用として特に小型化が期待されているダイレクトメタノール燃料電池において、コンパクトで、しかも、起動時間が短く、安定に運転できるダイレクトメタノール燃料電池を提供することが可能となる。 Finally, according to claim 5, in a direct methanol fuel cell that is expected to be particularly downsized for portable devices, a direct methanol fuel cell that is compact, has a short start-up time, and can be stably operated is provided. Is possible.
図1は本発明の実施の形態に係る燃料電池100の要部を示す模式図であり、燃料電池本体10は燃料電池セル12と温度制御セル14とが複数枚積層されて構成されている。燃料電池セル12と温度制御セル14とは1枚ごとに交互に積層してもよいし、燃料電池セル12を数枚積層して燃料電池ユニットを形成し、燃料電池ユニットと温度制御セル14とを交互に積層してもよい。また、燃料電池セル12を積層した後に、両端を温度制御セル14にて挟持するようにしてもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part of a
温度制御セル14は、燃料電池セル12のように図示しない膜−電極接合体(Membrane Electrode Assembly:MEA)をセパレータで挟持した構成とは異なり、MEAを持たず、セパレータのみで流路だけが形成された構成になっている。そして、このセパレータの壁面に燃焼触媒を塗布、あるいは、流路に燃焼触媒を導入するなどにより、燃焼反応が起こる物質が導入されたときには加熱手段として作用し、燃焼反応の起こらない流体物質が導入されたときには周囲の燃料電池セル12から熱を奪い、燃料電池本体10外へ熱を排出する冷却手段として作用する。
Unlike the structure in which the membrane-electrode assembly (MEA) (not shown) is sandwiched between the separators as in the
この燃料電池本体10の端部には、燃料供給口16、酸化剤供給口18、燃料排出口20及び酸化剤排出口22がそれぞれ設けられている。燃料電池本体10内部には、図示しないが、セルの積層方向に貫通して燃料供給マニホールド、酸化剤供給マニホールド、燃料排出マニホールド及び酸化剤排出マニホールドが設けられており、供給口から供給マニホールドを介して各燃料電池セル12へ燃料、酸化剤が供給され、また、各燃料電池セル12から排出される排燃料、排酸化剤及び生成水などは排出マニホールドから排出口を介して排出される。
A
本発明の実施にあたって燃料電池100は燃料の供給源としてメタノール、酸化剤の供給源として空気を用いた直接型メタノール燃料電池を用い、燃料排出口20からは排メタノール、排二酸化炭素などが排出され、酸化剤排出口22からは排空気、生成水などが排出される。これらは、燃料排出配管24及び酸化剤排出配管26を通って循環タンク28に導入され、循環タンク28は高濃度メタノールタンク30から導入された高濃度メタノールの希釈手段として、あるいは、二酸化炭素及び排空気を選択的に排出する気液分離手段としても利用される。
In implementing the present invention, the
循環タンク28に貯蔵されるメタノールは約0.1N程度に調整され、第1燃料供給ポンプ32によって燃料供給配管34を通って燃料供給口16から各燃料電池セル12のアノードへ供給される。一方、各燃料電池セル12のカソードへは、第1酸化剤供給ポンプ36によって送り出された空気が酸化剤供給配管38を通り、酸化剤供給口18から供給される。
The methanol stored in the
温度制御セル14には、メタノールと燃焼反応を起こす燃焼触媒を塗布あるいは導入する。この燃焼触媒としてはメタノール酸化反応活性が高い材料であれば良く、一例としは白金族元素(例えば、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、オスミウム)や銅−亜鉛系酸化物触媒などがある。また、触媒粒子の形態も、触媒単独で触媒粒子を構成しても良く、そのほか、ファーネスブラックやアセチレンブラックなどのカーボンブラックや、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどのセラミクスに触媒を担持させた担持触媒粒子でも良い。
The
本実施例1では、燃料電池100からの出力が低い場合、燃料電池本体10の温度が低い場合、あるいは、燃料電池100の起動時など燃料電池本体10の温度を上昇させる必要がある場合における運転方法について説明する。
In the first embodiment, when the output from the
図2に示すように、燃料電池本体10の温度を上昇させるときには、温度制御流体供給配管40を通って各温度制御セル14へメタノールを供給する。各温度制御セル14に供給されたメタノールは温度制御セル14内の燃焼触媒と燃焼反応し、温度制御セル14の温度が上昇する。これにより燃料電池本体10全体の温度が上昇する。また、温度制御セル14からの排メタノールは温度制御流体排出配管42を通り、燃料供給口16から各燃料電池セル12へ供給される。この排メタノールは未反応メタノールを含み、且つ温度も上昇しているため、アノードにおいて発電にも寄与することが可能であり、燃料電池セル12を直接温めることも可能である。
As shown in FIG. 2, when raising the temperature of the fuel cell
この温度制御流体供給配管40は第1燃料供給ポンプ32下流の燃料供給配管34と各温度制御セル14とを繋いでおり、燃料電池本体10の温度を上昇させる必要のないときには各温度制御セル14にメタノールが供給されないように、温度制御流体供給配管40には第1バルブ44が設けられている。一方、燃料供給配管34の温度制御流体供給配管40が分岐した地点より下流にも第2バルブ46が設けられ、第1バルブ44が閉のときには第2バルブ46を開にして、循環タンク28から第1燃料供給ポンプ32を経て各燃料電池セル12に直接メタノールが供給される。そして、第1バルブ44が開のときには第2バルブ46を閉にして、循環タンク28から第1燃料供給ポンプを経て各温度制御セル14を通ってから各燃料電池セル12にメタノールが供給される。
The temperature control
本実施例2では、燃料電池本体10の温度を上昇させる必要がある場合における運転方法に加え、燃料電池100の通常の運転中、あるいは、燃料電池100の停止時など燃料電池本体10の温度を低下させる必要があるときにおける運転方法について説明する。
In the second embodiment, in addition to the operation method when the temperature of the fuel cell
まず、燃料電池本体10の温度を上昇させるときには、図3に示すように、温度制御流体供給配管40を通って各温度制御セル14へメタノールを供給する。各温度制御セル14に供給されたメタノールは温度制御セル14内の燃焼触媒と燃焼反応し、温度制御セル14の温度が上昇する。これにより燃料電池本体10全体の温度が上昇する。また、温度制御セル14からの排メタノールは温度制御流体排出配管42を通り、燃料供給口16から各燃料電池セル12へ供給される。この排メタノールは未反応メタノールを含み、且つ温度も上昇しているため、アノードにおいて発電にも寄与することが可能であり、燃料電池セル12を直接温めることも可能である。
First, when the temperature of the fuel cell
この温度制御流体供給配管40は第1燃料供給ポンプ32下流の燃料供給配管34と各温度制御セル14とを繋いでおり、燃料電池本体10の温度を上昇させる必要のないときには各温度制御セル14にメタノールが供給されないように、温度制御流体供給配管40には第1バルブ44が設けられている。一方、燃料供給配管34の温度制御流体供給配管40が分岐した地点より下流にも第2バルブ46が設けられ、第1バルブ44が閉のときには第2バルブ46を開にして、循環タンク28から第1燃料供給ポンプ32を経て各燃料電池セル12に直接メタノールが供給される。そして、第1バルブ44が開のときには第2バルブ46を閉にして、循環タンク28から第1燃料供給ポンプを経て各温度制御セル14を通ってから各燃料電池セル12にメタノールが供給される。
The temperature control
次に、燃料電池本体10の温度を低下させるときには、図4に示すように、温度制御流体供給配管40を通って各温度制御セル14へ空気を供給する。各温度制御セル14に供給された空気は周囲の燃料電池セル12から熱を奪い、周囲の燃料電池セル12の温度が低下する。そして、温度制御セル14からの排空気は温度制御流体排出配管42を通り、酸化剤供給口18から各燃料電池セル12へ供給される。このとき排空気の温度は、温度制御セル14での熱交換により温められているが、燃料電池本体10の温度よりは低い温度となっているので、燃料電池セル12は更に冷却される。これにより燃料電池本体10全体の温度が低下する。
Next, when the temperature of the fuel cell
この温度制御流体供給配管40は第1酸化剤供給ポンプ36下流の酸化剤供給配管38と各温度制御セル14とを繋いでおり、燃料電池本体10の温度を低下させる必要のないときには各温度制御セル14に空気が供給されないように、温度制御流体供給配管40には第3バルブ48が設けられている。このとき、メタノールと空気の両方ともが同一の温度制御流体供給配管40を通って各温度制御セル14に供給される構成としているので、温度制御流体供給配管40は第1バルブ44と第3バルブ48双方の下流側でメタノール用の配管と空気用の配管とが合流し、温度制御流体供給配管40を共有するよう構成している。
This temperature control
一方、酸化剤供給配管38の温度制御流体供給配管40が分岐した地点より下流にも第4バルブ50が設けられ、第3バルブ48が閉のときには第4バルブ50を開にして、第1酸化剤供給ポンプ36から各燃料電池セル12に直接空気が供給される。そして、第3バルブ48が開のときには第4バルブ50を閉にして、第1酸化剤供給ポンプ36から各温度制御セル14を経て温度制御流体排出配管42を通って各燃料電池セル12に空気が供給される。
On the other hand, a fourth valve 50 is provided downstream of the
この温度制御流体排出配管42もまた、メタノールと空気の両方ともが同一の温度制御流体排出配管42を通って各燃料電池セル12へ供給される構成としているので、温度制御流体排出配管42は途中分岐し、燃料供給口16に繋がるメタノール用の配管と酸化剤供給口18に繋がる空気用の配管とに分離する。そして、この分岐点下流側のメタノール用の温度制御流体排出配管42には第5バルブ52を、空気用の温度制御流体排出配管42には第6バルブ54を設け、燃料電池本体10の温度を上昇させたいとき、即ち、温度制御セル14をメタノールが流通したときには、第5バルブ52を開、第6バルブ54を閉とし、逆に、燃料電池本体10の温度を低下させたいとき、即ち、温度制御セル14を空気が流通したときには、第5バルブ52を閉、第6バルブ54を開となるように各バルブの制御を行う。
The temperature control
図3、図4のようなバルブの制御は、加熱する場合には燃料電池本体10の温度が約50℃となるまで、冷却の場合には燃料電池本体10の温度が約80℃を超えたときに行う。即ち、燃料電池本体10の温度が約50〜80℃の間で安定している場合には、燃料電池セル12にのみメタノールあるいは空気が供給されればよく、即ち、温度制御流体の流れが停止するように各バルブ44、46、48、50、52、54の開閉を制御すればよい。
The control of the valves as shown in FIGS. 3 and 4 is such that the temperature of the fuel cell
以上、実施例2における各バルブの開閉をまとめると表1のようになる。 The opening and closing of each valve in Example 2 is summarized as shown in Table 1 above.
実施例1及び2では各配管に開閉を行うバルブを設けたが、バルブは三方弁或いは四方弁などを用いて、表1のような開閉の制御を行ってもよい。 In Examples 1 and 2, a valve for opening and closing is provided in each pipe, but the valve may be controlled to open and close as shown in Table 1 using a three-way valve or a four-way valve.
図5は本発明の他の実施の形態に係る燃料電池100の要部を示す模式図であり、各燃料電池セル12のアノード或いはカソードへメタノール或いは空気を供給するための第1燃料供給ポンプ32及び第1酸化剤供給ポンプ36を設けると共に、高濃度メタノールタンク30から循環タンク28へ高濃度のメタノールを供給する第2燃料供給ポンプ56、高濃度メタノールタンク30から各温度制御セル14へ高濃度のメタノールを供給する第3燃料供給ポンプ58及び各温度制御セル14へ空気を供給する第2酸化剤供給ポンプ60を備えている。また、各温度制御セル14から排出される物質は、加熱冷却排出配管42を通って循環タンク28へ導入されるよう接続されている。
FIG. 5 is a schematic view showing a main part of a
本実施例において、燃料電池本体10の温度を上昇させるときには、第3燃料供給ポンプ58と共に第2酸化剤供給ポンプ60を稼動させ、温度制御流体供給配管40を通って各温度制御セル14へ高濃度のメタノールと空気を供給する。各温度制御セル14に供給された高濃度のメタノールと空気は温度制御セル14内の燃焼触媒と燃焼反応し、実施例1よりも急激に温度制御セル14の温度が上昇する。そして、温度制御セル14からの排メタノールは加熱冷却排出配管42を通り、循環タンク28に導入される。
In this embodiment, when raising the temperature of the fuel cell
一方、燃料電池本体10の温度を低下させるときには、第3燃料供給ポンプ58を停止し、第2酸化剤供給ポンプ60のみを稼動させる。温度制御流体供給配管40を通って各温度制御セル14へ供給された空気は周囲の燃料電池セル12から熱を奪い、周囲の燃料電池セル12の温度が低下する。そして、温度制御セル14からの排空気は加熱冷却排出配管42を通り、循環タンク28に導入され外部へ排出される。
On the other hand, when the temperature of the fuel cell
また、燃料電池本体10の温度が所定の温度にて安定して運転しているときには、余計な電力を消費しないよう、第3燃料供給ポンプ58及び第2酸化剤供給ポンプ60を停止すればよい。以上、実施例3における第3燃料供給ポンプ58及び第2酸化剤供給ポンプ60の稼動状態をまとめると表2のようになる。
Further, when the temperature of the fuel cell
図6は本発明の更に別の実施の形態に係る燃料電池100の要部を示す模式図であり、実施例3における高濃度メタノールタンク30から循環タンク28へ高濃度のメタノールを供給する第2燃料供給ポンプ56と高濃度メタノールタンク30から各温度制御セル14へ高濃度のメタノールを供給する第3燃料供給ポンプ58とを共通にする。そして、高濃度メタノールタンク30から第2燃料供給ポンプ56を介して循環タンク28へ高濃度のメタノールを供給する高濃度メタノール供給配管62と、第2燃料供給ポンプ56の下流側から分岐して各温度制御セル14へ高濃度のメタノールを供給する温度制御流体供給配管40とを設ける。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a main part of a
同様に、各燃料電池セル12のカソードへ空気を供給する第1酸化剤供給ポンプ36と各温度制御セル14へ空気を供給する第2酸化剤供給ポンプ60とを共通にし、第1酸化剤供給ポンプ36から各燃料電池セル12へ空気を供給する酸化剤供給配管38と、第1酸化剤供給ポンプ36の下流側から分岐して各温度制御セル14へ空気を供給する温度制御流体供給配管40とを設ける。
Similarly, the first
そして、高濃度のメタノールを供給する温度制御流体供給配管40と空気を供給する温度制御流体供給配管40とが合流する地点よりも上流側に、第7バルブ64、第8バルブ66をそれぞれ設け、燃料電池本体10の温度を上昇させるときには、第7バルブ64、第8バルブ66の両方を開き、各温度制御セル14に高濃度のメタノールと空気とが供給されるようにし、各温度制御セル14に供給された高濃度のメタノールと空気の燃焼反応によって燃料電池本体10を加熱する。また、燃料電池本体10の温度を低下させるときには、第7バルブ64を閉じ、第8バルブ66のみを開き、各温度制御セル14に空気のみが供給されるようにし、各温度制御セル14へ供給された空気が周囲の燃料電池セル12から熱を奪い、燃料電池本体10を冷却する。そして、燃料電池本体10の温度が所定の温度にて安定して運転しているときには、第7バルブ64及び第8バルブ66を閉じればよい。以上、実施例4における第7バルブ64及び第8バルブ66の開閉をまとめると表3のようになる。
A
本実施の形態においては各配管に開閉バルブを配置したが、各実施例のメタノール及び空気の流通経路が実現できるものであれば、開閉バルブに限定されるものではない。 In this embodiment, open / close valves are arranged in the respective pipes, but the present invention is not limited to open / close valves as long as the methanol and air flow paths of the respective embodiments can be realized.
また、各燃料電池セル12へメタノール或いは空気を供給する燃料供給配管34や酸化剤供給配管38よりも、各温度制御セル14へ温度制御流体を供給する温度制御流体供給配管40を細くした方が、熱の供給バランスをとりやすいと考えられるが、これも配管の径の調整のみならず、バルブの開閉時間、ポンプの供給量などを調整することにより実現可能である。
Further, the temperature control
10・・・燃料電池本体
12・・・燃料電池セル
14・・・温度制御セル
16・・・燃料供給口
18・・・酸化剤供給口
20・・・燃料排出口
22・・・酸化剤排出口
24・・・燃料排出配管
26・・・酸化剤排出配管
28・・・循環タンク
30・・・高濃度メタノールタンク
32・・・第1燃料供給ポンプ
34・・・燃料供給配管
36・・・第1酸化剤供給ポンプ
38・・・酸化剤供給配管
40・・・温度制御流体供給配管
42・・・温度制御流体排出配管
44・・・第1バルブ
46・・・第2バルブ
48・・・第3バルブ
50・・・第4バルブ
52・・・第5バルブ
54・・・第6バルブ
56・・・第2燃料供給ポンプ
58・・・第3燃料供給ポンプ
60・・・第2酸化剤供給ポンプ
62・・・高濃度メタノール供給配管
64・・・第7バルブ
66・・・第8バルブ
100・・燃料電池
DESCRIPTION OF
Claims (5)
電気化学反応により発電を行う燃料電池セルと、
前記燃料電池セルを加熱する温度制御セルと、
を積層したことを特徴とする燃料電池。 In a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel and an oxidant,
A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction;
A temperature control cell for heating the fuel cell;
A fuel cell, characterized by being laminated.
前記温度制御セルを流通した流体が前記燃料電池セルへ導入され、電気化学反応により発電することを特徴とする請求項1、2または3のいずれかに記載の燃料電池。 A fluid circulation circuit that connects the fuel cell and the temperature control cell;
4. The fuel cell according to claim 1, wherein the fluid flowing through the temperature control cell is introduced into the fuel cell and power is generated by an electrochemical reaction. 5.
5. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is a direct methanol fuel cell that supplies a methanol aqueous solution to an anode of the fuel cell. 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004104738A JP2005293936A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004104738A JP2005293936A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005293936A true JP2005293936A (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35326656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004104738A Pending JP2005293936A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005293936A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8012636B2 (en) | 2007-07-03 | 2011-09-06 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for acceleratively activating fuel cell |
-
2004
- 2004-03-31 JP JP2004104738A patent/JP2005293936A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8012636B2 (en) | 2007-07-03 | 2011-09-06 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for acceleratively activating fuel cell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4243592B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2002530817A (en) | Fuel cell system with improved startable output | |
JP2004031135A (en) | Fuel cell and its control method | |
JP2002313391A (en) | Fuel cell | |
JP2008059922A (en) | Fuel cell system | |
JP2010040270A (en) | Fuel cell system | |
JP2005350345A (en) | Reforming device and fuel cell system | |
JP2007080761A (en) | Fuel cell and its starting method | |
JP5597628B2 (en) | Fuel cell device | |
JP5005701B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5805524B2 (en) | Reformer and fuel cell system using the same | |
JP2004055474A (en) | Direct methanol type fuel cell system and its operating method | |
JP2007128786A (en) | Fuel cell system | |
JP2005293936A (en) | Fuel cell | |
JP3561659B2 (en) | Fuel cell system | |
JP6390792B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2003229165A (en) | Solid polymer fuel cell | |
JP4578238B2 (en) | Fuel cell starting method, fuel cell system, and vehicle equipped with fuel cell system | |
JP6993489B1 (en) | Fuel cell power generation system | |
JP4969028B2 (en) | Fuel cell module and fuel cell system | |
KR100884538B1 (en) | Apparatus for reforming fuel and fuel cell system therewith | |
JP2004213979A (en) | Starting method of fuel cell system, and fuel cell system | |
JP2009266632A (en) | Fuel cell | |
JP2007035359A (en) | Fuel cell system | |
JP2005294223A (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell system and its operation method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080229 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090519 |