JP2007095679A - 燃料電池システムと、その制御装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料および水からなる混合燃料と酸化剤とを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池110と、燃料電池に燃料を供給する燃料供給装置120と、燃料電池から出力される第1電流および第1電圧により規定される第1地点が基準電流−電圧曲線の下側に位置する場合、燃料の供給量を所定量増加させた後に、燃料電池から出力される第2電流および第2電圧により規定される第2地点への変化状態に応じて、燃料および水の少なくともいずれかの供給量を増減させる制御装置170と、を含む燃料電池システム100が提供される。
【選択図】図2
Description
カソード側:6H++3/2O2+6e− → 3H2O
全体反応:CH3OH+3/2O2 → 2H2O+CO2
110 直接メタノール型燃料電池(DMFC)
120 燃料供給装置
130 混合装置
140 リサイクラ
160 電力分配装置
170 制御装置
180 補助電源供給装置
Claims (23)
- 燃料および水からなる混合燃料と酸化剤とを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料電池から出力される第1電流および第1電圧により規定される第1地点が基準電流−電圧曲線の下側に位置する場合、前記燃料の供給量を所定量増加させた後に、前記燃料電池から出力される第2電流および第2電圧により規定される第2地点への変化状態に応じて、燃料および水の少なくともいずれかの供給量を増減させる制御装置と、
を含むことを特徴とする、燃料電池システム。 - 前記制御装置は、
前記燃料電池の温度を感知する温度感知部と、
前記燃料電池から出力される電流および電圧を感知する出力感知部と、
前記第1地点が前記感知された温度条件に相応する前記基準電流−電圧曲線の下側に位置するか否かを判断し、前記第2地点が前記第1地点から前記基準電流−電圧曲線に近づいたか、前記基準電流−電圧曲線から遠ざかったかを判断する比較演算部と、
前記比較演算部の判断結果に応じて、前記燃料の供給量を所定量増加させるための第1制御信号と、前記燃料または水の供給量を増減させるための第2制御信号と、を発生させる制御信号発生部と、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記第1および第2制御信号に応じて、前記燃料の供給量を調節する第1流量調節装置と、前記水の供給量を調節する第2流量調節装置と、をさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、複数の温度条件に相応する複数の前記基準電流−電圧曲線を記憶するメモリと、前記メモリにアクセスして制御を行うプロセッサと、を含むことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記プロセッサは、前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線に近づくと、前記燃料の供給量を一定量増加させ、前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線から遠ざかると、前記水の供給量を一定量増加させることを特徴とする、請求項4に記載の燃料電池システム。
- 前記プロセッサは、前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線に近づくと、前記水の供給量を一定量減少させ、前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線から遠ざかると、前記燃料の供給量を一定量減少させることを特徴とする、請求項4に記載の燃料電池システム。
- 前記プロセッサは、前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線に近づくと、前記燃料の供給量を一定量増加させるとともに前記水の供給量を一定量減少させ、前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線から遠ざかると、前記燃料の供給量を一定量減少させるとともに前記水の供給量を一定量増加させることを特徴とする、請求項4に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料供給装置および前記燃料電池に接続され、前記混合燃料を貯蔵する混合装置をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記混合装置は、前記混合燃料のレベルを測定するレベル測定装置を備えることを特徴とする、請求項8に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池から電気化学的な反応の副生成物として排出される水蒸気および水を前記混合装置に供給するリサイクラをさらに含むことを特徴とする、請求項8または9に記載の燃料電池システム。
- 前記リサイクラは、前記制御装置によって制御され、前記燃料の供給量を調節する第2流量調節装置をさらに含むことを特徴とする、請求項10に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置によって制御され、水蒸気の凝縮量を調節する第1流量調節装置を備えることを特徴とする、請求項11に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池から排出される未反応燃料を前記混合装置に伝達する燃料循環装置をさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載の燃料電池システム。
- 前記混合装置に水を供給する水供給装置をさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料の供給量を調節する第1流量調節装置および前記水の供給量を調節する第2流量調節装置をさらに含むことを特徴とする、請求項14に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置によって制御され、前記燃料電池に前記混合燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料電池に前記酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池の出力を負荷に供給する電力分配装置をさらに含むことを特徴とする、請求項16に記載の燃料電池システム。
- 前記電力分配装置に接続され、前記制御装置および前記負荷に電力を供給する補助電源供給装置をさらに含むことを特徴とする、請求項17に記載の燃料電池システム。
- 燃料および水からなる混合燃料と酸化剤とを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池と、燃料および前記水の供給量を調節する第1および第2流量調節装置と、を備えた燃料電池システムを制御する制御装置であって、
基準電流−電圧曲線を記憶するメモリと、
前記メモリにアクセスするプロセッサと、を含み、
前記プロセッサは、前記燃料電池から出力される第1電流および第1電圧により規定される第1地点が前記基準電流−電圧曲線の下側に位置する場合、前記燃料の供給量を所定量増加させた後に、前記燃料電池から出力される第2電流および第2電圧により規定される第2地点への変化状態に応じて、燃料および水の少なくともいずれかの供給量を増減させることを特徴とする、燃料電池システムの制御装置。 - 前記メモリは、前記燃料電池の複数の温度条件に相応する複数の前記基準電流−電圧曲線を記憶し、
前記プロセッサは、前記燃料電池の温度条件に応じて選択された前記基準電流−電圧曲線を用いることを特徴とする、請求項19に記載の燃料電池システムの制御装置。 - 燃料および水からなる混合燃料を用いる燃料電池と、前記燃料電池に前記混合燃料を供給する燃料供給部と、に接続された制御装置において、前記燃料電池および前記燃料供給部を含む燃料電池システムを制御する方法であって、
前記燃料電池から出力される第1電流および第1電圧を感知する第1段階と、
前記第1電流および第1電圧により規定される第1地点が前記燃料電池の基準電流−電圧曲線の下側に位置するか否かを判断する第2段階と、
前記第1地点が前記基準電流−電圧曲線の下側に位置する場合、前記燃料の供給量を所定量増加させる第3段階と、
前記第1地点から、前記燃料電池で感知された第2電流および第2電圧により規定される第2地点への変化状態に応じて、前記燃料電池に供給される燃料および水の少なくともいずれかを増減させる第4段階と、
を含むことを特徴とする、燃料電池システムの制御方法。 - 前記第4段階は、
前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線に近づくか、前記基準電流−電圧曲線から遠ざかるかを判断する段階と、
前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線に近づくと、前記燃料の供給量を一定量増加および/または前記水の供給量を一定量減少させる段階と、
前記第2地点が前記基準電流−電圧曲線から遠ざかると、前記燃料の供給量を一定量減少および/または前記水の供給量を一定量増加させる段階と、
前記燃料電池で感知された第3電流および第3電圧により規定される第3地点が前記基準電流−電圧曲線の許容範囲に位置するか否かを判断する段階と、
前記第3地点が前記許容範囲に位置すると、前記燃料および水の供給率を変更記憶する段階と、
を含むことを特徴とする、請求項21に記載の燃料電池システムの制御方法。 - 前記燃料電池の温度を感知する段階をさらに含み、
前記基準電流−電圧曲線は、前記温度条件に応じて複数の前記基準電流−電圧曲線から選択されることを特徴とする、請求項21に記載の燃料電池システムの制御方法。
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