JP2007214046A - Fuel cell system and its operation method - Google Patents

Fuel cell system and its operation method Download PDF

Info

Publication number
JP2007214046A
JP2007214046A JP2006034293A JP2006034293A JP2007214046A JP 2007214046 A JP2007214046 A JP 2007214046A JP 2006034293 A JP2006034293 A JP 2006034293A JP 2006034293 A JP2006034293 A JP 2006034293A JP 2007214046 A JP2007214046 A JP 2007214046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
aqueous solution
aqueous
fuel cell
holding means
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
Application number
JP2006034293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuhei Adachi
修平 安達
Yasuyuki Muramatsu
恭行 村松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP2006034293A priority Critical patent/JP2007214046A/en
Publication of JP2007214046A publication Critical patent/JP2007214046A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system in which fuel concentration can be stabilized by using a clathrating technology in a circulating type fuel cell system, and its operating method. <P>SOLUTION: The fuel cell system is provided with the fuel cell 104, a aqueous solution tank 130 to hold a methanol aqueous solution to be supplied to the fuel cell 104, a fuel taking in/discharge member 208 composed of a host compound to hold liquid methanol 210 contained in the methanol aqueous solution when contacted with the methanol aqueous solution of higher concentration than a prescribed value and to discharge the liquid methanol 210 when contacted with the methanol aqueous solution of lower concentration than the prescribed value, and a control means to control inflow and outflow of the fuel taking in/discharge member 208 to the methanol aqueous solution held in the aqueous solution tank 130. By contacting the fuel taking in/discharge member 208 with the methanol aqueous solution in the aqueous solution tank 130, the concentration of the methanol aqueous solution existing in the aqueous solution tank 130 is adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は燃料電池システムおよびその運転方法に関し、より特定的には、燃料水溶液を燃料電池に直接供給する燃料電池システムおよびその運転方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a method for operating the fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system for supplying an aqueous fuel solution directly to the fuel cell and a method for operating the fuel cell system.

燃料水溶液を燃料電池に直接供給する燃料電池システムでは、燃料濃度(燃料水溶液の濃度)を超音波センサなどで検出し燃料濃度が一定となるように濃度制御しながら運転する。   A fuel cell system that directly supplies an aqueous fuel solution to a fuel cell is operated while detecting the fuel concentration (concentration of the aqueous fuel solution) with an ultrasonic sensor or the like and controlling the concentration so that the fuel concentration becomes constant.

しかし、超音波センサは、気泡がセンサ表面に付着すると燃料濃度を正確に検出できなくなる。一方、電気化学的なセンサによって濃度検出することも行われているが、このセンサは低温領域では検出精度が高くないため使用できない。   However, the ultrasonic sensor cannot accurately detect the fuel concentration when bubbles are attached to the sensor surface. On the other hand, concentration detection is also performed by an electrochemical sensor, but this sensor cannot be used because the detection accuracy is not high in a low temperature region.

また、特許文献1には、循環型ではなく、カートリッジ等の使い切りの容器内に包接化合物を入れ徐々に燃料を放出するようにして、燃料を補給する技術が開示されている。
特開2005−203335号公報
Further, Patent Document 1 discloses a technique for replenishing fuel by putting a clathrate compound into a single-use container such as a cartridge instead of a circulation type and gradually releasing the fuel.
JP 2005-203335 A

しかし、このようなシステムを、燃料水溶液を循環させ比較的長時間連続して駆動するタイプの燃料電池システムで実現することは、使い捨てのカートリッジでは十分な補給ができないため困難である。   However, it is difficult to realize such a system with a fuel cell system of a type in which an aqueous fuel solution is circulated and driven continuously for a relatively long time because a disposable cartridge cannot be sufficiently replenished.

それゆえに、この発明の主たる目的は、循環型の燃料電池システムにおいて包接化合技術を用いて燃料濃度を安定させることができる、燃料電池システムおよびその運転方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a fuel cell system and a method for operating the fuel cell system that can stabilize the fuel concentration by using the inclusion compound technique in the circulation type fuel cell system.

上述の目的を達成するために、請求項1に記載の燃料電池システムは、燃料水溶液を循環使用する燃料電池システムであって、電気化学反応によって電気エネルギを生成する燃料電池、燃料電池に供給される燃料水溶液を保持する第1水溶液保持手段、所定値よりも高い濃度の燃料水溶液と接触したとき燃料水溶液に含まれる液体燃料を取り込み所定値よりも低い濃度の燃料水溶液と接触したとき液体燃料を放出するホスト化合物からなる燃料取込・放出部材、および第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液への燃料取込・放出部材の出入を制御する制御手段を備える。   In order to achieve the above object, a fuel cell system according to claim 1 is a fuel cell system that circulates and uses an aqueous fuel solution, and is supplied to a fuel cell and a fuel cell that generate electric energy by an electrochemical reaction. A first aqueous solution holding means for holding the aqueous fuel solution, which takes in the liquid fuel contained in the aqueous fuel solution when it comes into contact with the aqueous fuel solution having a concentration higher than a predetermined value; A fuel intake / release member made of the host compound to be released, and a control means for controlling the fuel intake / release member to / from the aqueous fuel solution held by the first aqueous solution holding means.

請求項2に記載の燃料電池システムは、請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、制御手段は、第1水溶液保持手段に燃料水溶液以上の濃度を有する燃料を補給する燃料補給手段、第1水溶液保持手段に水を補給する水補給手段、および第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液への燃料取込・放出部材の出入を制御するために燃料補給手段および水補給手段の動作を制御する動作制御部を含むことを特徴とする。   The fuel cell system according to claim 2 is the fuel cell system according to claim 1, wherein the control means is a fuel replenishing means for replenishing the first aqueous solution holding means with fuel having a concentration equal to or higher than the aqueous fuel solution, and the first aqueous solution. Water supply means for supplying water to the holding means, and operations of the fuel supply means and the water supply means are controlled in order to control the fuel intake / release member to / from the fuel aqueous solution held by the first aqueous solution holding means. An operation control unit is included.

請求項3に記載の燃料電池システムは、請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、制御手段は、燃料水溶液を保持する第2水溶液保持手段、第1水溶液保持手段から第2水溶液保持手段へ燃料水溶液を供給する第1供給手段、第2水溶液保持手段から第1水溶液保持手段へ燃料水溶液を供給する第2供給手段、および第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液への燃料取込・放出部材の出入を制御するために第1供給手段および第2供給手段の動作を制御する動作制御部を含むことを特徴とする。   The fuel cell system according to claim 3 is the fuel cell system according to claim 1, wherein the control means is a second aqueous solution holding means for holding the aqueous fuel solution, and the fuel from the first aqueous solution holding means to the second aqueous solution holding means. First supply means for supplying an aqueous solution, second supply means for supplying an aqueous fuel solution from the second aqueous solution holding means to the first aqueous solution holding means, and fuel intake / release into the aqueous fuel solution held by the first aqueous solution holding means An operation control unit for controlling operations of the first supply unit and the second supply unit in order to control the entry / exit of the member is characterized.

請求項4に記載の燃料電池システムは、請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出される水を保持する水保持手段、および水保持手段に保持される水を第1水溶液保持手段に供給する水供給手段を備え、水保持手段は第2水溶液保持手段を兼ね、水供給手段は第1供給手段または第2供給手段を兼ね、動作制御部は、第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液への燃料取込・放出部材の出入を制御するために水供給手段の動作を制御することを特徴とする。   The fuel cell system according to claim 4 is the fuel cell system according to claim 3, wherein water holding means for holding water discharged from the fuel cell, and water held in the water holding means are held in the first aqueous solution. The water supply means also serves as the second aqueous solution holding means, the water supply means serves also as the first supply means or the second supply means, and the operation control unit is held in the first aqueous solution holding means. The operation of the water supply means is controlled in order to control the entry / exit of the fuel take-in / release member into the aqueous fuel solution.

請求項5に記載の燃料電池システムは、請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、制御手段は、燃料取込・放出部材を保持する保持部、保持部を移動可能に支持する支持部、および第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液への燃料取込・放出部材の出入を制御するために支持部の動作を制御する動作制御部を含むことを特徴とする。   The fuel cell system according to claim 5 is the fuel cell system according to claim 1, wherein the control means includes a holding portion that holds the fuel intake / release member, a support portion that supports the holding portion movably, and An operation control unit that controls the operation of the support unit in order to control the fuel intake / release member to / from the fuel aqueous solution held by the first aqueous solution holding unit is included.

請求項6に記載の燃料電池システムは、請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、第1水溶液保持手段に燃料水溶液以上の濃度を有する燃料を補給する燃料補給手段、および燃料取込・放出部材を保持しかつ第1水溶液保持手段内に配置され燃料が供給される保持部を備えることを特徴とする。   The fuel cell system according to claim 6 is the fuel cell system according to claim 1, wherein the first aqueous solution holding means is replenished with fuel having a concentration equal to or higher than the aqueous fuel solution, and the fuel intake / release member. And a holding portion that is disposed in the first aqueous solution holding means and is supplied with fuel.

請求項7に記載の輸送機器は、請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池システムを含むことを特徴とする。   A transportation device according to a seventh aspect includes the fuel cell system according to any one of the first to sixth aspects.

請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法は、燃料水溶液を循環使用する燃料電池システムの運転方法であって、燃料電池に供給される燃料水溶液を第1水溶液保持手段によって保持し、所定値よりも高い濃度の燃料水溶液と接触したとき燃料水溶液に含まれる液体燃料を取り込み所定値よりも低い濃度の燃料水溶液と接触したとき液体燃料を放出するホスト化合物からなる燃料取込・放出部材を第1水溶液保持手段内に配置し、燃料取込・放出部材と燃料水溶液とを接触させることによって第1水溶液保持手段内に存在する燃料水溶液の濃度を調整することを特徴とする。   The operation method of the fuel cell system according to claim 8 is an operation method of the fuel cell system that circulates and uses the aqueous fuel solution, the aqueous fuel solution supplied to the fuel cell is held by the first aqueous solution holding means, and the predetermined value A fuel intake / release member comprising a host compound that takes in liquid fuel contained in the aqueous fuel solution when it comes into contact with a higher concentration aqueous fuel solution and releases the liquid fuel when brought into contact with the aqueous fuel solution at a concentration lower than a predetermined value. It arrange | positions in 1 aqueous solution holding means, and adjusts the density | concentration of the fuel aqueous solution which exists in a 1st aqueous solution holding means by making a fuel intake / release member and a fuel aqueous solution contact.

請求項9に記載の燃料電池システムの運転方法は、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法において、第1水溶液保持手段における燃料水溶液の液位を変化させることによって燃料取込・放出部材と燃料水溶液との接触を制御することを特徴とする。   The fuel cell system operating method according to claim 9 is the fuel cell system operating method according to claim 8, wherein the fuel intake / release member is changed by changing a liquid level of the aqueous fuel solution in the first aqueous solution holding means. And contact with the aqueous fuel solution.

請求項10に記載の燃料電池システムの運転方法は、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法において、第1水溶液保持手段に補給される水の補給量および燃料水溶液以上の濃度を有する燃料の第1水溶液保持手段への補給量を制御することによって第1水溶液保持手段内に存在する燃料水溶液の量を調整し燃料取込・放出部材と燃料水溶液との接触を制御することを特徴とする。   The fuel cell system operating method according to claim 10 is the fuel cell system operating method according to claim 8, wherein the fuel supplied to the first aqueous solution holding means is a fuel having a concentration equal to or higher than the aqueous fuel solution. The amount of the fuel aqueous solution existing in the first aqueous solution holding means is adjusted by controlling the replenishment amount to the first aqueous solution holding means to control the contact between the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution. To do.

請求項11に記載の燃料電池システムの運転方法は、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法において、第1水溶液保持手段から第2水溶液保持手段への燃料水溶液の供給量および第2水溶液保持手段から第1水溶液保持手段への燃料水溶液の供給量を制御することによって、第1水溶液保持手段内に存在する燃料水溶液の量を調整し燃料取込・放出部材と燃料水溶液との接触を制御することを特徴とする。   An operation method of the fuel cell system according to claim 11 is the operation method of the fuel cell system according to claim 8, wherein the supply amount of the fuel aqueous solution from the first aqueous solution holding means to the second aqueous solution holding means and the second aqueous solution By controlling the supply amount of the aqueous fuel solution from the holding means to the first aqueous solution holding means, the amount of the aqueous fuel solution existing in the first aqueous solution holding means is adjusted, and the contact between the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution is adjusted. It is characterized by controlling.

請求項12に記載の燃料電池システムの運転方法は、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法において、燃料取込・放出部材を移動可能に保持し、燃料取込・放出部材を移動させることによって燃料取込・放出部材と第1水溶液保持手段内の燃料水溶液との接触を制御することを特徴とする。   The fuel cell system operating method according to claim 12 is the fuel cell system operating method according to claim 8, wherein the fuel intake / release member is movably held and the fuel intake / release member is moved. Thus, the contact between the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution in the first aqueous solution holding means is controlled.

請求項13に記載の燃料電池システムの運転方法は、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法において、燃料電池の起動指示後に、燃料取込・放出部材に液体燃料を保持させておくことを特徴とする。   The fuel cell system operating method according to claim 13 is the fuel cell system operating method according to claim 8, wherein the fuel intake / release member is made to hold the liquid fuel after the start instruction of the fuel cell. It is characterized by.

請求項14に記載の燃料電池システムの運転方法は、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法において、燃料電池の停止指示後に、燃料取込・放出部材に液体燃料を保持させておくことを特徴とする。   The fuel cell system operation method according to claim 14 is the fuel cell system operation method according to claim 8, wherein after the fuel cell stop instruction is given, the fuel intake / release member holds the liquid fuel. It is characterized by.

包接化合技術を用いれば、ホスト化合物からなる燃料取込・放出部材が燃料水溶液に接触すると燃料水溶液の濃度に応じて液体燃料を保持または放出する。請求項1に記載の燃料電池システムでは、この技術を利用し、第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液へ燃料取込・放出部材を入れ燃料取込・放出部材と燃料水溶液とを接触させることによって、燃料水溶液の濃度を一定にすることができる。燃料水溶液を循環使用するタイプの燃料電池システムにおいて、濃度制御が必要なときにその都度、第1水溶液保持手段に燃料取込・放出部材を入れることによって、濃度制御を行うことなく燃料水溶液の濃度を安定させることができる。また、燃料取込・放出部材を燃料水溶液から出すことで濃度を変化させることもできる。請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法についても同様である。   If the inclusion compounding technique is used, when the fuel intake / release member made of the host compound comes into contact with the aqueous fuel solution, the liquid fuel is held or released according to the concentration of the aqueous fuel solution. In the fuel cell system according to claim 1, using this technique, the fuel intake / release member is inserted into the fuel aqueous solution held by the first aqueous solution holding means, and the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution are brought into contact with each other. As a result, the concentration of the aqueous fuel solution can be made constant. In a fuel cell system of the type that circulates and uses an aqueous fuel solution, the concentration of the aqueous fuel solution can be obtained without concentration control by inserting a fuel intake / release member into the first aqueous solution holding means whenever concentration control is required. Can be stabilized. Also, the concentration can be changed by removing the fuel intake / release member from the aqueous fuel solution. The same applies to the operation method of the fuel cell system according to claim 8.

請求項2に記載の燃料電池システムでは、第1水溶液保持手段への燃料および水の補給量を制御することによって、第1水溶液保持手段内での燃料水溶液の量を容易に調整し第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液への燃料取込・放出部材の出入を簡単に制御することができる。請求項10に記載の燃料電池システムの運転方法についても同様である。   In the fuel cell system according to claim 2, the amount of the fuel aqueous solution in the first aqueous solution holding means is easily adjusted by controlling the replenishment amount of fuel and water to the first aqueous solution holding means. The fuel intake / release member can be easily controlled in and out of the aqueous fuel solution held by the holding means. The same applies to the operation method of the fuel cell system according to claim 10.

請求項3に記載の燃料電池システムでは、燃料水溶液の退避または返還を可能とするための第2水溶液保持手段を設けることによって、第1水溶液保持手段内の液量を素早く変化させることができ、第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液への燃料取込・放出部材の出入を迅速に制御することができる。請求項11に記載の燃料電池システムの運転方法についても同様である。   In the fuel cell system according to claim 3, by providing the second aqueous solution holding means for enabling the withdrawal or return of the aqueous fuel solution, the amount of liquid in the first aqueous solution holding means can be quickly changed, It is possible to quickly control the fuel intake / release member to / from the fuel aqueous solution held by the first aqueous solution holding means. The same applies to the operation method of the fuel cell system according to claim 11.

請求項4に記載の燃料電池システムでは、第1水溶液保持手段を別途設けることなく簡単な構成で第1水溶液保持手段内の液量を変化させることができる。   In the fuel cell system according to claim 4, the amount of liquid in the first aqueous solution holding means can be changed with a simple configuration without separately providing the first aqueous solution holding means.

請求項5に記載の燃料電池システムでは、保持部ひいては燃料取込・放出部材の位置を変化させることによって、第1水溶液保持手段に保持された燃料水溶液への燃料取込・放出部材の出入を簡単に制御することができる。第1水溶液保持手段の容量が大きく液体燃料の拡散に時間を要する場合には、燃料取込・放出部材を第1水溶液保持手段の水溶液出口付近に移動させることによって、目標濃度に近い燃料水溶液を燃料電池のアノードに供給することができる。請求項12に記載の燃料電池システムの運転方法についても同様である。   In the fuel cell system according to claim 5, by changing the position of the holding portion and thus the fuel intake / release member, the fuel intake / release member is moved into and out of the fuel aqueous solution held by the first aqueous solution holding means. Easy to control. When the capacity of the first aqueous solution holding means is large and it takes time to diffuse the liquid fuel, the fuel aqueous solution close to the target concentration can be obtained by moving the fuel intake / release member near the aqueous solution outlet of the first aqueous solution holding means. It can be supplied to the anode of the fuel cell. The same applies to the operation method of the fuel cell system according to claim 12.

請求項6に記載の燃料電池システムでは、保持部内に燃料取込・放出部材を配置することによって、高濃度の燃料水溶液を燃料取込・放出部材に簡単に供給することができ、燃料取込・放出部材によって液体燃料を素早く保持させることができる。   In the fuel cell system according to claim 6, by arranging the fuel intake / release member in the holding portion, a high concentration aqueous fuel solution can be easily supplied to the fuel intake / release member. -Liquid fuel can be quickly held by the discharge member.

この発明は、請求項7に記載するように燃料電池システムを輸送機器に搭載する場合に好適に用いられる。   The present invention is suitably used when the fuel cell system is mounted on a transportation device as described in claim 7.

請求項9に記載の燃料電池システムの運転方法では、第1水溶液保持手段における燃料水溶液の液位を変化させることによって、燃料取込・放出部材と燃料水溶液との接触を簡単に制御することができる。   In the operation method of the fuel cell system according to claim 9, the contact between the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution can be easily controlled by changing the liquid level of the aqueous fuel solution in the first aqueous solution holding means. it can.

請求項13に記載の燃料電池システムの運転方法では、液体燃料を燃料電池に供給する直前に燃料取込・放出部材に保持させることができるので、液体燃料が気化し蒸発してしまうことはなく燃料効率を向上できる。   In the operation method of the fuel cell system according to claim 13, since the liquid fuel can be held by the fuel intake / release member immediately before the fuel cell is supplied to the fuel cell, the liquid fuel is not vaporized and evaporated. Fuel efficiency can be improved.

請求項14に記載の燃料電池システムの運転方法では、燃料電池の停止指示後に燃料取込・放出部材に液体燃料を保持させておくことによって、燃料電池の次回の始動を円滑に行うことができる。   In the operation method of the fuel cell system according to claim 14, the next start of the fuel cell can be smoothly performed by holding the liquid fuel in the fuel intake / release member after the stop instruction of the fuel cell. .

この発明によれば、循環型の燃料電池システムにおいて包接化合技術を用いて燃料濃度を安定させることができる。   According to the present invention, it is possible to stabilize the fuel concentration using the inclusion compounding technique in the circulation type fuel cell system.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。ここでは、この発明の燃料電池システム100を、輸送機器の一例である自動二輪車10に搭載した場合について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case where the fuel cell system 100 of the present invention is mounted on a motorcycle 10 which is an example of a transportation device will be described.

まず、自動二輪車10について説明する。この発明の実施の形態における左右、前後、上下とは、二輪車10のシートにドライバがそのハンドル24に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。   First, the motorcycle 10 will be described. Left and right, front and rear, and top and bottom in the embodiment of the present invention mean left and right, front and back, and top and bottom, based on a state where the driver is seated on the seat of the motorcycle 10 toward the handle 24 thereof.

図1〜図7を参照して、自動二輪車10は車体11を含み、車体11は車体フレーム12を有する。車体フレーム12は、ヘッドパイプ14と、ヘッドパイプ14から後方へ斜め下方に延びる縦断面I字型のフロントフレーム16と、フロントフレーム16の後端部に連結されかつ後方へ斜め上方に立ち上がるリヤフレーム18と、リヤフレーム18の上端部に取り付けられるシートレール20とを備えている。フロントフレーム16の後端部はリヤフレーム18の中央部よりもやや下端部寄りの位置に接続され、フロントフレーム16およびリヤフレーム18全体で側面視略Y字状を呈している。   1 to 7, the motorcycle 10 includes a vehicle body 11, and the vehicle body 11 has a vehicle body frame 12. The vehicle body frame 12 includes a head pipe 14, a front frame 16 having an I-shaped longitudinal section extending obliquely downward from the head pipe 14, and a rear frame connected to a rear end portion of the front frame 16 and rising obliquely upward rearward. 18 and a seat rail 20 attached to the upper end of the rear frame 18. The rear end portion of the front frame 16 is connected to a position slightly closer to the lower end portion than the center portion of the rear frame 18, and the front frame 16 and the rear frame 18 as a whole have a substantially Y shape in side view.

フロントフレーム16は、上下方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びかつ左右方向に対して直交する板状部材16aと、それぞれ板状部材16aの上端縁および下端縁に形成されかつ後方へ斜め下方に延び左右方向に幅を有するフランジ部16bおよび16cと、板状部材16aの両表面に突設される補強リブ16dと、後端部に設けられたとえばボルト等によってリヤフレーム18が連結される連結部16eとを備えている。補強リブ16dは、フランジ部16bおよび16cと共に板状部材16aの両表面を区画して、後述する燃料電池システム100の構成部材を収納する収納スペースを形成している。   The front frame 16 has a plate-like member 16a having a width in the up-down direction, extending obliquely downward to the rear and orthogonal to the left-right direction, and formed at the upper and lower edges of the plate-like member 16a, respectively, and to the rear. Flange portions 16b and 16c extending obliquely downward and having a width in the left-right direction, reinforcing ribs 16d projecting on both surfaces of the plate-like member 16a, and the rear frame 18 are connected to each other by, for example, bolts provided at the rear end portion. Connecting portion 16e. The reinforcing rib 16d partitions both surfaces of the plate-like member 16a together with the flange portions 16b and 16c to form a storage space for storing components of the fuel cell system 100 described later.

一方、リヤフレーム18は、それぞれ後方へ斜め上方に延び前後方向に幅を有しフロントフレーム16の連結部16eを挟むように配置される板状部材18aおよび18bと、板状部材18aと18bとを連結する板状部材(図示せず)とを備えている。   On the other hand, the rear frame 18 extends rearward and obliquely upward, has a width in the front-rear direction, and is disposed so as to sandwich the connecting portion 16e of the front frame 16, and the plate-shaped members 18a and 18b. And a plate-like member (not shown) for connecting the two.

ヘッドパイプ14内には、図1に示すように、車体方向変更用のステアリング軸22が回動自在に挿通されている。ステアリング軸22の上端には、ハンドル24が固定されたハンドル支持部26が取り付けられており、ハンドル24の両端にはグリップ28が取り付けられている。右側のグリップ28は回動可能なスロットルグリップを構成している。   As shown in FIG. 1, a steering shaft 22 for changing the vehicle body direction is rotatably inserted into the head pipe 14. A handle support portion 26 to which a handle 24 is fixed is attached to the upper end of the steering shaft 22, and grips 28 are attached to both ends of the handle 24. The right grip 28 constitutes a rotatable throttle grip.

ハンドル支持部26のハンドル24の前方には表示操作部30が配置されている。表示操作部30は、電動モータ60(後述)の各種データを計測表示するためのメータ30a、走行状態等の各種情報提供用のたとえば液晶ディスプレイ等で構成された表示部30b、および各種情報入力用の入力部30c等が一体化されたものである。ハンドル支持部26における表示操作部30の下方には、ヘッドランプ32が固定されており、ヘッドランプ32の左右両側には、フラッシャランプ34がそれぞれ設けられている。   A display operation unit 30 is disposed in front of the handle 24 of the handle support unit 26. The display operation unit 30 includes a meter 30a for measuring and displaying various data of an electric motor 60 (described later), a display unit 30b configured by, for example, a liquid crystal display for providing various information such as a running state, and various information input. The input unit 30c and the like are integrated. A headlamp 32 is fixed below the display operation section 30 in the handle support section 26, and flasher lamps 34 are provided on both the left and right sides of the headlamp 32.

また、ステアリング軸22の下端には左右一対のフロントフォーク36が取り付けられており、フロントフォーク36それぞれの下端には、前輪38が前車軸40を介して取り付けられている。前輪38は、フロントフォーク36によって緩衝懸架された状態で前車軸40によって回転自在に軸支されている。   A pair of left and right front forks 36 are attached to the lower end of the steering shaft 22, and a front wheel 38 is attached to the lower end of each front fork 36 via a front axle 40. The front wheel 38 is rotatably supported by the front axle 40 while being buffered and suspended by the front fork 36.

一方、リヤフレーム18の後端部には、フレーム状のシートレール20が取り付けられている。シートレール20は、リヤフレーム18の上端部にたとえば溶接によって固設され、略前後方向に配設されている。シートレール20上には図示しないシートが開閉自在に設けられている。シートレール20の後端部には取り付けブラケット42が固設されており、取り付けブラケット42にはテールランプ44および左右一対のフラッシャランプ46がそれぞれ取り付けられている。   On the other hand, a frame-like seat rail 20 is attached to the rear end portion of the rear frame 18. The seat rail 20 is fixed to the upper end portion of the rear frame 18 by welding, for example, and is disposed substantially in the front-rear direction. A seat (not shown) is provided on the seat rail 20 so as to be freely opened and closed. A mounting bracket 42 is fixed to the rear end portion of the seat rail 20, and a tail lamp 44 and a pair of left and right flasher lamps 46 are mounted on the mounting bracket 42, respectively.

また、リヤフレーム18の下端部には、スイングアーム(リヤアーム)48がピボット軸50を介して揺動自在に支持されており、スイングアーム48の後端部48aには電動モータ60(後述)を介して駆動輪である後輪52が回転自在に支持されており、スイングアーム48および後輪52は、図示しないリヤクッションによってリヤフレーム18に対して緩衝懸架されている。   A swing arm (rear arm) 48 is swingably supported at the lower end portion of the rear frame 18 via a pivot shaft 50, and an electric motor 60 (described later) is provided at a rear end portion 48a of the swing arm 48. A rear wheel 52, which is a drive wheel, is rotatably supported, and the swing arm 48 and the rear wheel 52 are buffered and suspended from the rear frame 18 by a rear cushion (not shown).

さらに、リヤフレーム18の下端部の前側には、リヤフレーム18から左右方向に突出するようにフットレスト取付用バー54が固定され、フットレスト取付用バー54には図示しないフットレストが取り付けられる。フットレスト取付用バー54の後方には、メインスタンド56が回動可能にスイングアーム48に支持されており、メインスタンド56は、リターンスプリング58によって閉じ側に付勢されている。   Further, a footrest mounting bar 54 is fixed to the front side of the lower end portion of the rear frame 18 so as to protrude from the rear frame 18 in the left-right direction, and a footrest (not shown) is mounted on the footrest mounting bar 54. Behind the footrest mounting bar 54, a main stand 56 is rotatably supported by a swing arm 48, and the main stand 56 is urged toward the closing side by a return spring 58.

この実施形態では、スイングアーム48には、後輪52に連結されかつ後輪52を回転駆動させるためのたとえばアキシャルギャップ型の電動モータ60と、電動モータ60に電気的に接続される駆動ユニット62とが内蔵されている。図11をも参照して、駆動ユニット62は、電動モータ60の回転駆動を制御するためのコントローラ64、および二次電池134(後述)の蓄電量を検出するための蓄電量検出器65を含む。   In this embodiment, the swing arm 48 is connected to the rear wheel 52, for example, an axial gap type electric motor 60 for rotating the rear wheel 52, and a drive unit 62 electrically connected to the electric motor 60. And built-in. Referring also to FIG. 11, drive unit 62 includes a controller 64 for controlling the rotational drive of electric motor 60 and a storage amount detector 65 for detecting a storage amount of secondary battery 134 (described later). .

このような自動二輪車10の車体11には、車体フレーム12に沿って燃料電池システム100が取り付けられている。燃料電池システム100は、電動モータ60やその他の構成部材を駆動するための電気エネルギを生成する。   A fuel cell system 100 is attached to the vehicle body 11 of the motorcycle 10 along the vehicle body frame 12. The fuel cell system 100 generates electrical energy for driving the electric motor 60 and other components.

以下、燃料電池システム100について説明する。
燃料電池システム100は、メタノール(メタノール水溶液)を改質せずにダイレクトに発電に利用する直接メタノール型燃料電池システムである。
Hereinafter, the fuel cell system 100 will be described.
The fuel cell system 100 is a direct methanol fuel cell system that directly uses methanol (aqueous methanol solution) for power generation without reforming.

燃料電池システム100は、フロントフレーム16の下方に配置される燃料電池セルスタック(以下、単にセルスタックという)102を含む。   The fuel cell system 100 includes a fuel cell stack (hereinafter simply referred to as a cell stack) 102 disposed below the front frame 16.

図8および図9に示すように、セルスタック102は、メタノールに基づく水素イオンと酸素との電気化学反応によって電気エネルギを生成することができる燃料電池(燃料電池セル)104を、セパレータ106を挟んで複数個積層(スタック)して構成されている。セルスタック102を構成する各燃料電池セル104は、固体高分子膜等から構成される電解質膜104aと、電解質膜104aを挟んで互いに対向するアノード(燃料極)104bおよびカソード(空気極)104cとを含む。アノード104bおよびカソード104cはそれぞれ、電解質膜104a側に設けられる白金触媒層を含む。   As shown in FIGS. 8 and 9, the cell stack 102 sandwiches a separator 106 with a fuel cell (fuel cell) 104 that can generate electric energy by an electrochemical reaction between hydrogen ions based on methanol and oxygen. A plurality of layers are stacked. Each fuel cell 104 constituting the cell stack 102 includes an electrolyte membrane 104a made of a solid polymer membrane, an anode (fuel electrode) 104b and a cathode (air electrode) 104c facing each other with the electrolyte membrane 104a interposed therebetween. including. Each of the anode 104b and the cathode 104c includes a platinum catalyst layer provided on the electrolyte membrane 104a side.

図4等に示すように、セルスタック102はスキッド108上に載せられ、スキッド108はフロントフレーム16のフランジ部16cから吊されるステースタック110によって支持されている。   As shown in FIG. 4 and the like, the cell stack 102 is placed on a skid 108, and the skid 108 is supported by a stay stack 110 that is suspended from a flange portion 16 c of the front frame 16.

図6に示すように、フロントフレーム16の下方でありかつセルスタック102の上方には、水溶液用のラジエータ112と気液分離用のラジエータ114とが配置されている。ラジエータ112と114とは一体的に構成され、その前面が車両の前方やや下向きに配置され、前面に対して直交するように設けられる複数の板状のフィン(図示せず)を有する。このようなラジエータ112および114は、走行時に風を十分に受けることができる。   As shown in FIG. 6, an aqueous solution radiator 112 and a gas-liquid separation radiator 114 are disposed below the front frame 16 and above the cell stack 102. The radiators 112 and 114 are integrally formed, and have a plurality of plate-like fins (not shown) whose front surfaces are disposed slightly forward of the vehicle and are orthogonal to the front surfaces. Such radiators 112 and 114 can sufficiently receive wind during traveling.

図6等に示すように、ラジエータ112は、旋回するように形成されるラジエータパイプ116を含む。ラジエータパイプ116は、ステンレス等からなる直線状パイプとU字状の継手パイプとを溶接することによって、入口118a(図5参照)から出口118b(図3参照)までの1本の連続したパイプに形成されている。ラジエータ112の裏面側にはラジエータパイプ116と対向するようにラジエータ冷却用のファン120が設けられている。   As shown in FIG. 6 and the like, the radiator 112 includes a radiator pipe 116 that is formed to pivot. The radiator pipe 116 is formed as a single continuous pipe from the inlet 118a (see FIG. 5) to the outlet 118b (see FIG. 3) by welding a straight pipe made of stainless steel or the like and a U-shaped joint pipe. Is formed. A radiator cooling fan 120 is provided on the back side of the radiator 112 so as to face the radiator pipe 116.

同様に、ラジエータ114は、それぞれ蛇行するように形成される2本のラジエータパイプ122を含む。各ラジエータパイプ122は、ステンレス等からなる直線状パイプとU字状の継手パイプとを溶接することによって、入口124a(図3参照)から出口124b(図3参照)までの1本の連続したパイプに形成されている。ラジエータ114の裏面側にはラジエータパイプ122と対向するようにラジエータ冷却用のファン126が設けられている。   Similarly, the radiator 114 includes two radiator pipes 122 formed to meander. Each radiator pipe 122 is a continuous pipe from the inlet 124a (see FIG. 3) to the outlet 124b (see FIG. 3) by welding a straight pipe made of stainless steel or the like and a U-shaped joint pipe. Is formed. A radiator cooling fan 126 is provided on the back surface side of the radiator 114 so as to face the radiator pipe 122.

図1〜図7に戻り主に図3を参照して、フロントフレーム16の連結部16eの後側には、上方から順に燃料タンク128、水溶液タンク130および水タンク132が配置されている。燃料タンク128、水溶液タンク130および水タンク132は、たとえばPE(ポリエチレン)ブロー成型によって得られる。   1 to 7 and mainly referring to FIG. 3, a fuel tank 128, an aqueous solution tank 130, and a water tank 132 are arranged in order from the top on the rear side of the connecting portion 16 e of the front frame 16. The fuel tank 128, the aqueous solution tank 130, and the water tank 132 are obtained by, for example, PE (polyethylene) blow molding.

燃料タンク128は、シートレール20の下側に配置され、シートレール20の後端部に取り付けられている。燃料タンク128は、セルスタック102の電気化学反応の燃料となる高濃度(たとえば、メタノールを約56wt%含む)のメタノール燃料(高濃度メタノール水溶液)を収容している。燃料タンク128はその上面に蓋128aを備え、蓋128aを取り外してメタノール燃料が供給される。   The fuel tank 128 is disposed below the seat rail 20 and is attached to the rear end portion of the seat rail 20. The fuel tank 128 contains methanol fuel (high-concentration aqueous methanol solution) with a high concentration (for example, containing about 56 wt% of methanol) that becomes a fuel for the electrochemical reaction of the cell stack 102. The fuel tank 128 has a lid 128a on its upper surface, and the lid 128a is removed to supply methanol fuel.

また、水溶液タンク130は、燃料タンク128の下側に設けられ、リヤフレーム18に取り付けられている。水溶液タンク130は、燃料タンク128からのメタノール燃料をセルスタック102の電気化学反応に適した濃度(たとえば、メタノールを約3wt%含む)に希釈したメタノール水溶液を収容している。つまり、水溶液タンク130は、水溶液ポンプ146(後述)によってセルスタック102に向けて送り出すべきメタノール水溶液を収容している。メタノール水溶液が燃料水溶液に相当する。   The aqueous solution tank 130 is provided below the fuel tank 128 and attached to the rear frame 18. The aqueous solution tank 130 contains an aqueous methanol solution obtained by diluting the methanol fuel from the fuel tank 128 to a concentration suitable for the electrochemical reaction of the cell stack 102 (for example, containing about 3 wt% of methanol). That is, the aqueous solution tank 130 contains an aqueous methanol solution to be sent out toward the cell stack 102 by an aqueous solution pump 146 (described later). The aqueous methanol solution corresponds to the aqueous fuel solution.

燃料タンク128にはレベルセンサ129が装着され、燃料タンク128内のメタノール燃料の液面の高さが検出される。水溶液タンク130にはレベルセンサ131が装着され、水溶液タンク130内のメタノール水溶液の液面の高さが検出される。レベルセンサ129,131で液面高さを検出することによって、タンク内の液量を検出できる。水溶液タンク130内の液面は、レベルセンサ131の出力に基づいてたとえば図4においてAで示す範囲内にコントロールされる。   A level sensor 129 is attached to the fuel tank 128 to detect the level of the methanol fuel level in the fuel tank 128. A level sensor 131 is attached to the aqueous solution tank 130 to detect the level of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 130. By detecting the liquid level height with the level sensors 129 and 131, the amount of liquid in the tank can be detected. The liquid level in the aqueous solution tank 130 is controlled within a range indicated by A in FIG. 4 based on the output of the level sensor 131, for example.

水タンク132は、リヤフレーム18の板状部材18aおよび18b間でありかつセルスタック102の後側に配置されている。水タンク132にはレベルセンサ133が装着され、水タンク132内の水面の高さが検出される。   The water tank 132 is disposed between the plate-like members 18 a and 18 b of the rear frame 18 and on the rear side of the cell stack 102. A level sensor 133 is attached to the water tank 132 and the height of the water surface in the water tank 132 is detected.

また、燃料タンク128の前側でありかつフロントフレーム16のフランジ部16bの上側には、二次電池134が設けられている。二次電池134はリヤフレーム18の板状部材(図示せず)の上面に配置される。二次電池134は、セルスタック102で生成された電気エネルギを蓄え、コントローラ156(後述)の指令に応じて電気エネルギを対応する電気構成部材に供給する。たとえば、二次電池134は、補機類や駆動ユニット62に電気エネルギを供給する。   A secondary battery 134 is provided on the front side of the fuel tank 128 and on the upper side of the flange portion 16 b of the front frame 16. The secondary battery 134 is disposed on the upper surface of a plate-like member (not shown) of the rear frame 18. The secondary battery 134 stores the electrical energy generated by the cell stack 102 and supplies the electrical energy to the corresponding electrical component in accordance with a command from a controller 156 (described later). For example, the secondary battery 134 supplies electric energy to the auxiliary machines and the drive unit 62.

二次電池134の上側かつシートレール20の下側には、燃料ポンプ136が配置されている。また、水溶液タンク130の上側にはキャッチタンク140が配置されている。
キャッチタンク140はその上面に蓋140aを備え、たとえば燃料電池システム100を一度も起動したことがない状態(水溶液タンク130が空の状態)において、蓋140aを取り外してメタノール水溶液が供給される。キャッチタンク140は、たとえばPE(ポリエチレン)ブロー成型によって得られる。
A fuel pump 136 is disposed above the secondary battery 134 and below the seat rail 20. A catch tank 140 is disposed above the aqueous solution tank 130.
The catch tank 140 is provided with a lid 140a on the upper surface thereof. For example, in a state where the fuel cell system 100 has never been activated (the aqueous solution tank 130 is empty), the aqueous methanol solution is supplied by removing the lid 140a. The catch tank 140 is obtained by PE (polyethylene) blow molding, for example.

また、フロントフレーム16とセルスタック102とラジエータ112,114とによって囲まれた空間には、気体に含まれる塵等の異物を除去するためのエアフィルタ142が配置され、エアフィルタ142の後方斜め下側には水溶液フィルタ144が配置されている。   An air filter 142 for removing foreign substances such as dust contained in the gas is disposed in a space surrounded by the front frame 16, the cell stack 102, and the radiators 112 and 114. On the side, an aqueous solution filter 144 is arranged.

また、図4に示すように、フロントフレーム16の左側の収納スペースには、水溶液ポンプ146およびエアポンプ148が収納されている。エアポンプ148の左側にはエアチャンバ150が配置されている。水溶液ポンプ146の駆動によってセルスタック102に向けてメタノール水溶液が送り出される。   As shown in FIG. 4, an aqueous solution pump 146 and an air pump 148 are stored in the storage space on the left side of the front frame 16. An air chamber 150 is disposed on the left side of the air pump 148. By driving the aqueous solution pump 146, an aqueous methanol solution is sent out toward the cell stack 102.

さらに、図5に示すように、フロントフレーム16の右側の収納スペースには、前方から順にメインスイッチ152、DC−DCコンバータ154、コントローラ156、防錆用バルブ158および水ポンプ160が配置される。なお、メインスイッチ152はフロントフレーム16の収納スペースを右側から左側に貫通するように設けられている。セルスタック102の前面にはホーン162が設けられている。また、DC−DCコンバータ154は電圧を24Vから12Vに変換し、変換された12Vの電圧によってファン120,126が駆動される。   Further, as shown in FIG. 5, a main switch 152, a DC-DC converter 154, a controller 156, a rust prevention valve 158, and a water pump 160 are arranged in order from the front in the storage space on the right side of the front frame 16. The main switch 152 is provided so as to penetrate the storage space of the front frame 16 from the right side to the left side. A horn 162 is provided on the front surface of the cell stack 102. The DC-DC converter 154 converts the voltage from 24V to 12V, and the fans 120 and 126 are driven by the converted 12V voltage.

このように配置される燃料電池システム100の配管について、図4〜図7および図10を参照して説明する。
燃料タンク128と燃料ポンプ136とはパイプP1によって連通され、燃料ポンプ136と水溶液タンク130とはパイプP2によって連通されている。パイプP1は、燃料タンク128の左側面下端部と燃料ポンプ136の左側面下端部とを結び、パイプP2は、燃料ポンプ136の左側面下端部と水溶液タンク130の右側面上部とを結ぶ。燃料ポンプ136を駆動させることによって、燃料タンク128内のメタノール燃料がパイプP1,P2を介して水溶液タンク130に与えられる。
The piping of the fuel cell system 100 arranged in this way will be described with reference to FIGS. 4 to 7 and FIG.
The fuel tank 128 and the fuel pump 136 are connected by a pipe P1, and the fuel pump 136 and the aqueous solution tank 130 are connected by a pipe P2. The pipe P1 connects the lower end of the left side of the fuel tank 128 and the lower end of the left side of the fuel pump 136, and the pipe P2 connects the lower end of the left side of the fuel pump 136 and the upper right side of the aqueous solution tank 130. By driving the fuel pump 136, the methanol fuel in the fuel tank 128 is supplied to the aqueous solution tank 130 through the pipes P1 and P2.

水溶液タンク130と水溶液ポンプ146とはパイプP3によって連通され、水溶液ポンプ146と水溶液フィルタ144とはパイプP4によって連通され、水溶液フィルタ144とセルスタック102とはパイプP5によって連通されている。パイプP3は、水溶液タンク130の左側面下隅部と水溶液ポンプ146の後部とを結び、パイプP4は、水溶液ポンプ146の後部と水溶液フィルタ144の左側面とを結び、パイプP5は、水溶液フィルタ144の右側面とセルスタック102の前面右下隅部に位置するアノード入口I1とを結ぶ。水溶液ポンプ146を駆動させることによって、水溶液タンク130からのメタノール水溶液が、パイプP3側からパイプP4側へと送り出され、水溶液フィルタ144で不純物が除去された後、パイプP5を介してセルスタック102に与えられる。この実施形態ではパイプP4およびP5によって水溶液ポンプ146が送り出すメタノール水溶液をセルスタック102の各燃料電池104に案内するパイプが構成される。   The aqueous solution tank 130 and the aqueous solution pump 146 are communicated by a pipe P3, the aqueous solution pump 146 and the aqueous solution filter 144 are communicated by a pipe P4, and the aqueous solution filter 144 and the cell stack 102 are communicated by a pipe P5. The pipe P3 connects the lower left side corner of the aqueous solution tank 130 and the rear portion of the aqueous solution pump 146, the pipe P4 connects the rear portion of the aqueous solution pump 146 and the left side surface of the aqueous solution filter 144, and the pipe P5 connects the aqueous solution filter 144. The right side is connected to the anode inlet I1 located at the lower right corner of the front surface of the cell stack 102. By driving the aqueous solution pump 146, the aqueous methanol solution from the aqueous solution tank 130 is sent from the pipe P3 side to the pipe P4 side, and after impurities are removed by the aqueous solution filter 144, the aqueous solution pump 146 enters the cell stack 102 via the pipe P5. Given. In this embodiment, pipes P4 and P5 constitute pipes for guiding the aqueous methanol solution sent out by the aqueous solution pump 146 to each fuel cell 104 of the cell stack 102.

セルスタック102と水溶液用のラジエータ112とはパイプP6によって連通され、ラジエータ112と水溶液タンク130とはパイプP7によって連通されている。パイプP6は、セルスタック102の後面左上隅部に位置するアノード出口I2とラジエータ112の下面右側端部から引き出されるラジエータパイプ116の入口118a(図5参照)とを結び、パイプP7は、ラジエータ112の下面左側端部からやや中央寄りの位置から引き出されるラジエータパイプ116の出口118b(図3参照)と水溶液タンク130の左側面上隅部とを結ぶ。セルスタック102から排出される未反応メタノール水溶液および二酸化炭素はパイプP6を介してラジエータ112に与えられ温度が下げられて、パイプP7を介して水溶液タンク130に戻される。これによって水溶液タンク130内のメタノール水溶液の温度を下げることができる。   The cell stack 102 and the aqueous solution radiator 112 are connected by a pipe P6, and the radiator 112 and the aqueous solution tank 130 are connected by a pipe P7. The pipe P6 connects the anode outlet I2 located at the upper left corner of the rear surface of the cell stack 102 and the inlet 118a (see FIG. 5) of the radiator pipe 116 drawn from the lower right end of the radiator 112, and the pipe P7 is connected to the radiator 112. The outlet 118b of the radiator pipe 116 (see FIG. 3) drawn from a position slightly closer to the center from the lower left end of the lower surface of the aqueous solution tank 130 is connected to the upper left corner of the aqueous solution tank 130. The unreacted aqueous methanol solution and carbon dioxide discharged from the cell stack 102 are supplied to the radiator 112 via the pipe P6, the temperature is lowered, and returned to the aqueous solution tank 130 via the pipe P7. As a result, the temperature of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 130 can be lowered.

上述したパイプP1〜P7は主として燃料の流路となる。   The pipes P1 to P7 described above mainly serve as fuel flow paths.

また、エアフィルタ142とエアチャンバ150とはパイプP8によって連通され、エアチャンバ150とエアポンプ148とはパイプP9によって連通され、エアポンプ148と防錆用バルブ158とはパイプP10によって接続され、防錆用バルブ158とセルスタック102とはパイプP11によって接続されている。パイプP8は、エアフィルタ142の後部とエアチャンバ150の中央部よりもやや前方寄りの位置とを結び、パイプP9は、エアチャンバ150の中央部の下側とエアポンプ148の後部とを結び、パイプP10は、フロントフレーム16の板状部材16aの左側に位置するエアポンプ148と板状部材16aの右側に位置する防錆用バルブ158とを結び、パイプP11は、防錆用バルブ158とセルスタック102の後面右上端部に位置するカソード入口I3とを結ぶ。燃料電池システム100の運転時には防錆用バルブ158を開いておき、その状態でエアポンプ148を駆動させることによって、酸素を含む空気が外部から吸入される。吸入された空気は、エアフィルタ142で浄化された後、パイプP8、エアチャンバ150およびパイプP9を介してエアポンプ148に流入し、さらに、パイプP10、防錆用バルブ158およびパイプP11を介してセルスタック102に与えられる。防錆用バルブ158は、燃料電池システム100の停止時には閉じられており、エアポンプ148への水蒸気の逆流を防ぎエアポンプ148の錆を防止する。   Further, the air filter 142 and the air chamber 150 are communicated by a pipe P8, the air chamber 150 and the air pump 148 are communicated by a pipe P9, and the air pump 148 and the rust prevention valve 158 are connected by a pipe P10 and are used for rust prevention. The valve 158 and the cell stack 102 are connected by a pipe P11. The pipe P8 connects the rear part of the air filter 142 and a position slightly ahead of the center part of the air chamber 150, and the pipe P9 connects the lower side of the center part of the air chamber 150 and the rear part of the air pump 148. P10 connects the air pump 148 located on the left side of the plate member 16a of the front frame 16 and the rust prevention valve 158 located on the right side of the plate member 16a, and the pipe P11 is connected to the rust prevention valve 158 and the cell stack 102. To the cathode inlet I3 located at the upper right end of the rear surface. When the fuel cell system 100 is operated, the rust prevention valve 158 is opened, and the air pump 148 is driven in this state, whereby oxygen-containing air is sucked from the outside. The sucked air is purified by the air filter 142 and then flows into the air pump 148 through the pipe P8, the air chamber 150 and the pipe P9, and further, the cell is passed through the pipe P10, the rust prevention valve 158 and the pipe P11. Is provided to the stack 102. The rust prevention valve 158 is closed when the fuel cell system 100 is stopped, and prevents the backflow of water vapor to the air pump 148 and prevents the air pump 148 from rusting.

セルスタック102と気液分離用のラジエータ114とは2本のパイプP12によって連通され、ラジエータ114と水タンク132とは2本のパイプP13によって連通され、水タンク132にはパイプ(排気管)P14が設けられている。各パイプP12は、セルスタック102の前面左下隅部に位置するカソード出口I4とラジエータ114の下面左側端部から引き出される各ラジエータパイプ122の入口124a(図3参照)とを結び、各パイプP13は、ラジエータ114の下面左側端部からやや中央寄りの位置から引き出される各ラジエータパイプ122の出口124b(図3参照)と水タンク132の前面上部とを結び、パイプP14は、水タンク132の後面上部に接続され、一旦上昇しその後下降するようにくの字状に形成されている。セルスタック102のカソード出口I4から排出される水分(水および水蒸気)や二酸化炭素を含む排気は、パイプP12を介してラジエータ114に与えられ、水蒸気が液化される。ラジエータ114からの排気は、パイプP13を介して水と共に水タンク132に与えられ、パイプP14を介して外部に排出される。   The cell stack 102 and the radiator 114 for gas-liquid separation are communicated with each other by two pipes P12. The radiator 114 and the water tank 132 are communicated by two pipes P13, and the water tank 132 is connected to a pipe (exhaust pipe) P14. Is provided. Each pipe P12 connects a cathode outlet I4 located at the lower left corner of the front surface of the cell stack 102 and an inlet 124a (see FIG. 3) of each radiator pipe 122 drawn from the lower left end of the radiator 114. The outlet 124b (see FIG. 3) of each radiator pipe 122 drawn from a position slightly on the left side of the lower surface of the radiator 114 is connected to the front upper part of the water tank 132, and the pipe P14 is an upper rear part of the water tank 132. It is formed in a U shape so that it rises once and then descends. Exhaust gas containing water (water and water vapor) and carbon dioxide discharged from the cathode outlet I4 of the cell stack 102 is given to the radiator 114 via the pipe P12, and the water vapor is liquefied. Exhaust gas from the radiator 114 is supplied to the water tank 132 together with water through the pipe P13, and is discharged to the outside through the pipe P14.

上述したパイプP8〜P14は、主として排気の流路となる。   The pipes P8 to P14 described above mainly serve as an exhaust passage.

さらに、水タンク132と水ポンプ160とはパイプP15によって連通され、水ポンプ160と水溶液タンク130とはパイプP16によって連通されている。パイプP15は、水タンク132の右側面下部と水ポンプ160の中央部とを結び、パイプP16は、水ポンプ160の中央部と水溶液タンク130の左側面上隅部とを結ぶ。水ポンプ160を駆動させることによって、水タンク132内の水がパイプP15,16を介して水溶液タンク130に戻される。   Further, the water tank 132 and the water pump 160 are communicated by a pipe P15, and the water pump 160 and the aqueous solution tank 130 are communicated by a pipe P16. The pipe P15 connects the lower right side of the water tank 132 and the central part of the water pump 160, and the pipe P16 connects the central part of the water pump 160 and the upper left corner of the aqueous solution tank 130. By driving the water pump 160, the water in the water tank 132 is returned to the aqueous solution tank 130 via the pipes P15 and P16.

上述したパイプP15,P16は水の流路となる。   The pipes P15 and P16 described above serve as a water flow path.

また、水溶液タンク130とキャッチタンク140とはパイプP20によって連通され、キャッチタンク140と水溶液タンク130とはパイプP21によって連通され、キャッチタンク140とエアチャンバ150とはパイプP22によって連通されている。パイプP20は、水溶液タンク130の左側面上隅部とキャッチタンク140の左側面上隅部とを結び、パイプP21は、キャッチタンク140の下端部と水溶液タンク130の左側面下隅部とを結び、パイプP22は、キャッチタンク140の左側面上部寄りの位置とエアチャンバ150の上端面とを結ぶ。水溶液タンク130内にある気体(主に、二酸化炭素、気化したメタノールおよび水蒸気)は、パイプP20を介してキャッチタンク140に与えられる。気化したメタノールと水蒸気とはキャッチタンク140で冷却、液化された後、パイプP21を介して水溶液タンク130に戻される。キャッチタンク140内の気体(二酸化炭素、液化されなかったメタノールおよび水蒸気)は、パイプP22を介してエアチャンバ150に与えられる。   The aqueous solution tank 130 and the catch tank 140 are communicated by a pipe P20, the catch tank 140 and the aqueous solution tank 130 are communicated by a pipe P21, and the catch tank 140 and the air chamber 150 are communicated by a pipe P22. The pipe P20 connects the upper left corner of the aqueous solution tank 130 and the upper left corner of the catch tank 140, and the pipe P21 connects the lower end of the catch tank 140 and the lower left corner of the aqueous solution tank 130. The pipe P22 connects a position near the upper left side of the catch tank 140 and the upper end surface of the air chamber 150. The gas (mainly carbon dioxide, vaporized methanol and water vapor) in the aqueous solution tank 130 is given to the catch tank 140 via the pipe P20. The vaporized methanol and water vapor are cooled and liquefied in the catch tank 140, and then returned to the aqueous solution tank 130 through the pipe P21. The gas (carbon dioxide, unliquefied methanol and water vapor) in the catch tank 140 is supplied to the air chamber 150 via the pipe P22.

上述したパイプP20〜P22は主として燃料処理用の流路となる。   The pipes P20 to P22 described above mainly serve as fuel processing channels.

なお、図10に示すように、セルスタック102のアノード入口I1付近には、セルスタック102に供給されたメタノール水溶液の濃度に対応する濃度情報をメタノール水溶液の電気化学的特性を利用して検出するための電圧センサ168とセルスタック102に供給されたメタノール水溶液の温度を検出するための温度センサ170とが設けられている。この実施形態では、温度センサ170による検出温度を燃料電池104の温度とみなしている。温度センサは、燃料電池104の温度とみなすことができる温度を検出できる任意の箇所に設置されればよく、たとえばアノード出口I2、カソード出口I4または燃料電池104等に設けられてもよい。さらに、エアフィルタ142付近には、外気温度を検出するための外気温度センサ171が設けられている。電圧センサ168は、燃料電池(燃料電池セル)104の開回路電圧(Open Circuit Voltage)を検出し、その電圧値を電気化学的な濃度情報とする。   As shown in FIG. 10, concentration information corresponding to the concentration of the aqueous methanol solution supplied to the cell stack 102 is detected in the vicinity of the anode inlet I1 of the cell stack 102 using the electrochemical characteristics of the aqueous methanol solution. A voltage sensor 168 for detecting the temperature and a temperature sensor 170 for detecting the temperature of the aqueous methanol solution supplied to the cell stack 102 are provided. In this embodiment, the temperature detected by the temperature sensor 170 is regarded as the temperature of the fuel cell 104. The temperature sensor only needs to be installed at any location where the temperature that can be regarded as the temperature of the fuel cell 104 can be detected. For example, the temperature sensor may be provided at the anode outlet I2, the cathode outlet I4, the fuel cell 104, or the like. Further, an outside air temperature sensor 171 for detecting the outside air temperature is provided in the vicinity of the air filter 142. The voltage sensor 168 detects an open circuit voltage of the fuel cell (fuel cell) 104 and uses the voltage value as electrochemical concentration information.

このような燃料電池システム100の電気的構成について、図11を参照して説明する。
燃料電池システム100のコントローラ156は、必要な演算を行い燃料電池システム100の動作を制御するためのCPU172、CPU172にクロックを与えるクロック回路174、燃料電池システム100の動作を制御するためのプログラムやデータおよび演算データ等を格納するための、たとえばEEPROMからなるメモリ176、燃料電池システム100の誤動作を防ぐためのリセットIC178、外部機器と接続するためのインターフェイス回路180、自動二輪車10を駆動する電動モータ60にセルスタック102を接続するための電気回路182における電圧を検出するための電圧検出回路184、燃料電池104ひいてはセルスタック102を流れる電流を検出するための電流検出回路186、電気回路182を開閉するためのON/OFF回路188、電気回路182の過電圧を防止するための電圧保護回路190、電気回路182に設けられるダイオード192、および電気回路182に所定の電圧を供給するための電源回路194を含む。
The electrical configuration of such a fuel cell system 100 will be described with reference to FIG.
The controller 156 of the fuel cell system 100 performs necessary calculations to control the operation of the fuel cell system 100, a clock circuit 174 for supplying a clock to the CPU 172, a program and data for controlling the operation of the fuel cell system 100 In addition, a memory 176 made of, for example, an EEPROM for storing calculation data, a reset IC 178 for preventing malfunction of the fuel cell system 100, an interface circuit 180 for connecting to an external device, and an electric motor 60 for driving the motorcycle 10 The voltage detection circuit 184 for detecting the voltage in the electric circuit 182 for connecting the cell stack 102 to the battery cell 102, the current detection circuit 186 for detecting the current flowing through the fuel cell 104 and the cell stack 102, and the electric circuit 182 are opened. An ON / OFF circuit 188 for preventing the overvoltage, a voltage protection circuit 190 for preventing an overvoltage of the electric circuit 182, a diode 192 provided in the electric circuit 182, and a power supply circuit 194 for supplying a predetermined voltage to the electric circuit 182. Including.

このようなコントローラ156のCPU172には、電圧センサ168、温度センサ170および外気温度センサ171からの検出信号、電圧検出回路184からの電圧検出値、ならびに電流検出回路186からの電流検出値が入力される。また、CPU172には、転倒の有無を検知する転倒スイッチ196からの検知信号や、電源をオンオフするためのメインスイッチ152からの入力信号や、各種設定や情報入力のための入力部30cからの信号が与えられる。さらに、CPU172には、レベルセンサ129,131および133からの検出信号も与えられる。   The CPU 172 of the controller 156 receives the detection signals from the voltage sensor 168, the temperature sensor 170, and the outside air temperature sensor 171, the voltage detection value from the voltage detection circuit 184, and the current detection value from the current detection circuit 186. The The CPU 172 also has a detection signal from the fall switch 196 that detects the presence or absence of a fall, an input signal from the main switch 152 for turning on and off the power, and a signal from the input unit 30c for various settings and information input. Is given. Further, the CPU 172 is also provided with detection signals from the level sensors 129, 131 and 133.

記憶手段であるメモリ176には、図15〜図18に示す動作を実行するためのプログラムや演算データ等の他、電圧センサ168によって得られたメタノール水溶液の電気化学的な濃度情報(燃料電池104の開回路電圧)を濃度に変換するための変換情報が格納される。この変換情報は、たとえば、電圧センサの出力情報とそれに対応する濃度との対応関係を示すテーブルデータである。   In the memory 176 serving as a storage means, in addition to a program and calculation data for executing the operations shown in FIGS. 15 to 18, electrochemical concentration information (the fuel cell 104) of the aqueous methanol solution obtained by the voltage sensor 168. The conversion information for converting the open circuit voltage) into the concentration is stored. This conversion information is, for example, table data indicating the correspondence between the output information of the voltage sensor and the corresponding density.

さらに、メモリ176には、図14に示すような燃料電池初期温度とメタノール燃料投入量との関係を示すテーブルデータが格納される。また、メモリ176には、燃料電池温度と比較される閾値となる所定値(この実施形態では45℃)等が格納される。   Further, the memory 176 stores table data indicating the relationship between the fuel cell initial temperature and the methanol fuel input amount as shown in FIG. Further, the memory 176 stores a predetermined value (45 ° C. in this embodiment) that is a threshold value to be compared with the fuel cell temperature.

また、CPU172によって、燃料ポンプ136、水溶液ポンプ146、エアポンプ148、水ポンプ160、冷却用ファン120,126、検出用バルブ138および防錆用バルブ158等の補機類が制御される。さらに、CPU172によって、各種情報を表示し自動二輪車の搭乗者に各種情報を報知するための表示部30bが制御される。   The CPU 172 controls auxiliary equipment such as the fuel pump 136, the aqueous solution pump 146, the air pump 148, the water pump 160, the cooling fans 120 and 126, the detection valve 138, and the rust prevention valve 158. Further, the CPU 172 controls the display unit 30b for displaying various information and notifying various information to the rider of the motorcycle.

また、セルスタック102には二次電池134および駆動ユニット62が接続される。二次電池134および駆動ユニット62は電動モータ60に接続される。二次電池134は、セルスタック102からの出力を補完するものであり、セルスタック102からの電気エネルギによって充電され、その放電によって電動モータ60や補機類に電気エネルギを与える。   Further, a secondary battery 134 and a drive unit 62 are connected to the cell stack 102. The secondary battery 134 and the drive unit 62 are connected to the electric motor 60. The secondary battery 134 complements the output from the cell stack 102, is charged by the electric energy from the cell stack 102, and gives electric energy to the electric motor 60 and the auxiliary devices by the discharge.

電動モータ60には、電動モータ60の各種データを計測するためのメータ30aが接続され、メータ30aによって計測されたデータや電動モータ60の状況は、インターフェイス回路198を介してCPU172に与えられる。   A meter 30 a for measuring various data of the electric motor 60 is connected to the electric motor 60, and the data measured by the meter 30 a and the state of the electric motor 60 are given to the CPU 172 via the interface circuit 198.

また、インターフェイス回路198には充電器200が接続可能であり、充電器200は外部電源(商用電源)202に接続できる。充電器200が接続されている場合にはインターフェイス回路198を介してCPU172に充電器接続信号が与えられる。充電器200のスイッチ200aはCPU172によってオン/オフできる。   The interface circuit 198 can be connected to a charger 200, and the charger 200 can be connected to an external power source (commercial power source) 202. When the charger 200 is connected, a charger connection signal is given to the CPU 172 via the interface circuit 198. The switch 200a of the charger 200 can be turned on / off by the CPU 172.

このような燃料電池システム100において注目すべきは、水溶液タンク130である。
図12を参照して、水溶液タンク130内には保持部204が設けられている。保持部204は、水溶液タンク130の内面に取り付けられた支持部206によって支持されている。保持部204は燃料取込・放出部材208を保持する。
What should be noted in such a fuel cell system 100 is an aqueous solution tank 130.
Referring to FIG. 12, a holding unit 204 is provided in the aqueous solution tank 130. The holding unit 204 is supported by a support unit 206 attached to the inner surface of the aqueous solution tank 130. The holding unit 204 holds the fuel intake / release member 208.

図13を参照して、燃料取込・放出部材208はホスト化合物からなり、燃料取込・放出部材208は、ゲスト化合物となる液体燃料である液体メタノール210を取り込み固定化する。燃料取込・放出部材208と液体メタノール210とによって包接化合物212が構成される。   Referring to FIG. 13, the fuel intake / release member 208 is made of a host compound, and the fuel intake / release member 208 takes in and immobilizes liquid methanol 210, which is a liquid fuel serving as a guest compound. The inclusion compound 212 is constituted by the fuel intake / release member 208 and the liquid methanol 210.

包接化合技術によって、ホスト化合物である燃料取込・放出部材208は、所定値よりも高い濃度のメタノール水溶液と接触したときメタノール水溶液に含まれる液体メタノール210を取り込み、所定値よりも低い濃度のメタノール水溶液(濃度がゼロの水をも含む)と接触したとき液体メタノール210を放出する。この実施形態では、閾値となる所定値が5%である包接化合物が用いられるが、それに限定されない。このようにして包接化合物212から液体メタノール210を放出した後のホスト化合物は、その液体メタノール210に対する選択的包接能を有し、液体メタノール210の包接化に有効に再利用できる。   By the inclusion compounding technology, the fuel intake / release member 208 as the host compound takes in the liquid methanol 210 contained in the methanol aqueous solution when coming into contact with the methanol aqueous solution having a concentration higher than the predetermined value, and has a concentration lower than the predetermined value. Liquid methanol 210 is released when it comes into contact with an aqueous methanol solution (including water having a zero concentration). In this embodiment, an inclusion compound whose threshold value is 5% is used, but the present invention is not limited to this. Thus, the host compound after releasing the liquid methanol 210 from the inclusion compound 212 has a selective inclusion ability with respect to the liquid methanol 210 and can be effectively reused for inclusion of the liquid methanol 210.

保持部204は、燃料取込・放出部材208を保持するがメタノール水溶液を保持しない(メタノール水溶液はすり抜ける)ものであってもよい。燃料取込・放出部材208の形状は粉状であっても粒状であってもよい。   The holding unit 204 may hold the fuel intake / release member 208 but does not hold the methanol aqueous solution (the methanol aqueous solution slips through). The shape of the fuel intake / release member 208 may be powdery or granular.

また、図12に示すように、水溶液タンク130内の液位はレベルセンサ131からの出力に基づいてAの範囲内に保持できる。Aの範囲のうち最も低い高さX1は、ホスト化合物208ひいては包接化合物がメタノール水溶液に浸かる位置であることが望ましい。   In addition, as shown in FIG. 12, the liquid level in the aqueous solution tank 130 can be held within the range A based on the output from the level sensor 131. The lowest height X1 in the range of A is desirably a position where the host compound 208 and thus the clathrate compound are immersed in the methanol aqueous solution.

この実施形態では、水溶液タンク130が第1水溶液保持手段に相当する。CPU172が動作制御部に相当する。水タンク132が水保持手段に相当する。燃料補給手段は、燃料タンク128、パイプP1,P2および燃料ポンプ136を含む。水補給手段は、水タンク132、パイプP15,P16および水ポンプ160を含む。水供給手段は、パイプP15,P16および水ポンプ160を含む。   In this embodiment, the aqueous solution tank 130 corresponds to the first aqueous solution holding unit. The CPU 172 corresponds to the operation control unit. The water tank 132 corresponds to water holding means. The fuel supply means includes a fuel tank 128, pipes P1 and P2, and a fuel pump 136. The water supply means includes a water tank 132, pipes P15 and P16, and a water pump 160. The water supply means includes pipes P15 and P16 and a water pump 160.

ついで、燃料電池システム100の運転時の主要動作について説明する。
燃料電池システム100は、メインスイッチ152がオンされた後、水溶液ポンプ146やエアポンプ148等の補機類を駆動し、運転を開始する。
Next, main operations during operation of the fuel cell system 100 will be described.
After the main switch 152 is turned on, the fuel cell system 100 drives auxiliary equipment such as the aqueous solution pump 146 and the air pump 148 and starts operation.

水溶液ポンプ146の駆動によって、水溶液タンク130に収容されるメタノール水溶液が、パイプP3側からパイプP4側へと送り出され、水溶液フィルタ144に供給される。そして、水溶液フィルタ144で不純物等が除去されたメタノール水溶液は、パイプP5、アノード入口I1を介してセルスタック102を構成する各燃料電池セル104のアノード104bにダイレクトに供給される。   By driving the aqueous solution pump 146, the aqueous methanol solution stored in the aqueous solution tank 130 is sent from the pipe P 3 side to the pipe P 4 side and supplied to the aqueous solution filter 144. The methanol aqueous solution from which impurities and the like have been removed by the aqueous solution filter 144 is directly supplied to the anode 104b of each fuel cell 104 constituting the cell stack 102 via the pipe P5 and the anode inlet I1.

一方、エアポンプ148の駆動によってエアフィルタ142から吸入された空気(エア)は、パイプP8を介してエアチャンバ150に流入することによって消音される。そして、吸入された空気およびエアチャンバ150に与えられたキャッチタンク140からの気体が、パイプP9〜P11、カソード入口I3を介してセルスタック102を構成する各燃料電池セル104のカソード104cに供給される。   On the other hand, the air (air) drawn from the air filter 142 by driving the air pump 148 is silenced by flowing into the air chamber 150 via the pipe P8. Then, the sucked air and the gas from the catch tank 140 given to the air chamber 150 are supplied to the cathode 104c of each fuel cell 104 constituting the cell stack 102 via the pipes P9 to P11 and the cathode inlet I3. The

各燃料電池セル104のアノード104bでは、供給されたメタノール水溶液におけるメタノールと水とが化学反応し、二酸化炭素および水素イオンが生成される。生成された水素イオンは、電解質膜104aを介してカソード104cに流入し、そのカソード104c側に供給された空気中の酸素と電気化学反応して水(水蒸気)および電気エネルギが生成される。つまり、セルスタック102において発電が行われる。生成された電気エネルギは、二次電池134に送られて蓄えられると共に、自動二輪車10の走行駆動等に利用される。   In the anode 104b of each fuel cell 104, methanol and water in the supplied aqueous methanol solution chemically react to generate carbon dioxide and hydrogen ions. The generated hydrogen ions flow into the cathode 104c through the electrolyte membrane 104a, and electrochemically react with oxygen in the air supplied to the cathode 104c side to generate water (water vapor) and electric energy. That is, power generation is performed in the cell stack 102. The generated electric energy is sent to and stored in the secondary battery 134 and is used for driving the motorcycle 10 and the like.

一方、各燃料電池セル104のアノード104bで生成された二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、上記電気化学反応によって発生する熱によって温度上昇し(たとえば約65℃〜70℃となる)、未反応メタノール水溶液の一部は気化される。二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、セルスタック102のアノード出口I2を介して水溶液用のラジエータ112内に流入し、ラジエータパイプ116を流れる間にファン120によって冷却される(たとえば約40℃となる)。冷却された二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、パイプP7を介して水溶液タンク130に戻される。   On the other hand, the carbon dioxide and unreacted methanol aqueous solution generated at the anode 104b of each fuel cell 104 rise in temperature due to the heat generated by the electrochemical reaction (for example, about 65 ° C. to 70 ° C.), and unreacted methanol. A part of the aqueous solution is vaporized. The carbon dioxide and the unreacted aqueous methanol solution flow into the aqueous solution radiator 112 via the anode outlet I2 of the cell stack 102, and are cooled by the fan 120 while flowing through the radiator pipe 116 (for example, about 40 ° C.). . The cooled carbon dioxide and the unreacted methanol aqueous solution are returned to the aqueous solution tank 130 via the pipe P7.

一方、各燃料電池セル104のカソード104cで生成された水蒸気の大部分は液化して水となってセルスタック102のカソード出口I4から排出されるが、飽和水蒸気分はガス状態で排出される。カソード出口I4から排出された水蒸気の一部は、ラジエータ114で冷却され露点を下げることによって液化される。ラジエータ114による水蒸気の液化動作は、ファン126を動作させることによって行われる。カソード出口I4からの水分(水および水蒸気)は未反応の空気と共にパイプP12,ラジエータ114およびパイプP13を介して水タンク132に与えられる。   On the other hand, most of the water vapor generated at the cathode 104c of each fuel cell 104 is liquefied and converted into water and discharged from the cathode outlet I4 of the cell stack 102, but the saturated water vapor is discharged in a gas state. A part of the water vapor discharged from the cathode outlet I4 is cooled by the radiator 114 and liquefied by lowering the dew point. The water vapor liquefaction operation by the radiator 114 is performed by operating the fan 126. Water (water and water vapor) from the cathode outlet I4 is supplied to the water tank 132 through the pipe P12, the radiator 114 and the pipe P13 together with unreacted air.

また、各燃料電池セル104のカソード104cでは、キャッチタンク140からの気化したメタノールおよびクロスオーバーによってカソードに移動したメタノールが白金触媒層で酸素と反応して無害な水分と二酸化炭素とに分解される。メタノールから分解された水分と二酸化炭素とは、カソード出口I4から排出されラジエータ114を介して水タンク132に与えられる。さらに、水のクロスオーバーによって各燃料電池セル104のカソード104cに移動した水分が、カソード出口I4から排出されラジエータ114を介して水タンク132に与えられる。   Further, in the cathode 104c of each fuel cell 104, the vaporized methanol from the catch tank 140 and the methanol moved to the cathode by the crossover react with oxygen in the platinum catalyst layer and decompose into harmless moisture and carbon dioxide. . Moisture and carbon dioxide decomposed from methanol are discharged from the cathode outlet I4 and supplied to the water tank 132 via the radiator 114. Further, the water moved to the cathode 104c of each fuel cell 104 due to the water crossover is discharged from the cathode outlet I4 and supplied to the water tank 132 via the radiator 114.

水タンク132に回収された水は、水ポンプ160の駆動によってパイプP15,P16を介して水溶液タンク130に適宜還流され、メタノール水溶液の水として利用される。   The water collected in the water tank 132 is appropriately refluxed to the aqueous solution tank 130 through the pipes P15 and P16 by driving the water pump 160, and used as water of the methanol aqueous solution.

運転中の燃料電池システム100では、各燃料電池セル104の劣化を防ぎつつ各燃料電池セル104に効率よく発電させるために、メタノール水溶液の濃度検出処理が定期的に実行される。そして、その検出結果に基づいてセルスタック102に供給すべき水溶液タンク130内のメタノール水溶液のメタノール濃度がたとえば3wt%程度に調整される。具体的には、コントローラ156によって燃料ポンプ136および水ポンプ160が制御され、メタノール濃度の検出結果に基づいて、燃料タンク128内のメタノール燃料が水溶液タンク130へ供給され、水タンク132内の水が水溶液タンク130へ還流される。   In the fuel cell system 100 in operation, the concentration detection process of the aqueous methanol solution is periodically executed in order to cause each fuel cell 104 to efficiently generate power while preventing the deterioration of each fuel cell 104. Based on the detection result, the methanol concentration of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 130 to be supplied to the cell stack 102 is adjusted to about 3 wt%, for example. Specifically, the fuel pump 136 and the water pump 160 are controlled by the controller 156, and based on the detection result of the methanol concentration, the methanol fuel in the fuel tank 128 is supplied to the aqueous solution tank 130, and the water in the water tank 132 is changed. The solution is returned to the aqueous solution tank 130.

図15および図16を参照して、燃料電池システム100の燃料濃度の調整に関する動作について説明する。なお、初期的に燃料取込・放出部材208とメタノール水溶液とを隔離しておく。   With reference to FIG. 15 and FIG. 16, the operation related to the adjustment of the fuel concentration of the fuel cell system 100 will be described. Initially, the fuel intake / release member 208 and the methanol aqueous solution are isolated.

図15および図16に示すフロー図には、燃料取り込み処理(1)(ステップS3〜S9)と燃料取り込み処理(2)(ステップS35〜S39)とが含まれているが、いずれか一方を実行すればよい。ここでは燃料取り込み処理(1)を実行するモードについて説明する。   The flow charts shown in FIGS. 15 and 16 include the fuel intake process (1) (steps S3 to S9) and the fuel intake process (2) (steps S35 to S39). Either one is executed. do it. Here, a mode for executing the fuel intake process (1) will be described.

まず、メインスイッチ152がオンされて燃料電池起動信号が入力されたか否かがCPU172によって確認される(ステップS1)。燃料電池起動信号が入力されるまで待機し、燃料電池起動信号が入力されると、メモリ176に記憶されている燃料投入量が呼び出される(ステップS3)。そして、燃料ポンプ136が駆動され(ステップS5)、記憶された投入量分の高濃度のメタノール燃料が投入される(ステップS7)。燃料投入量のデータがなければデフォルト値が用いられる。これにより、燃料取込・放出部材208に液体メタノール210が取り込まれ、保持される(ステップS9)。そして、水ポンプ160または燃料ポンプ136と水ポンプ160とが駆動されて、水溶液タンク130内の液位が図12に示すAの範囲内に収まるように調整される(ステップS11)。   First, the CPU 172 confirms whether the main switch 152 is turned on and a fuel cell activation signal is input (step S1). The system waits until the fuel cell activation signal is input. When the fuel cell activation signal is input, the fuel input amount stored in the memory 176 is called (step S3). Then, the fuel pump 136 is driven (step S5), and high-concentration methanol fuel corresponding to the stored input amount is input (step S7). If there is no fuel input data, the default value is used. Thereby, the liquid methanol 210 is taken in and held in the fuel take-in / release member 208 (step S9). Then, the water pump 160 or the fuel pump 136 and the water pump 160 are driven, and the liquid level in the aqueous solution tank 130 is adjusted to fall within the range A shown in FIG. 12 (step S11).

その後、水溶液ポンプ146およびエアポンプ148等が駆動され発電が開始される(ステップS13)。このとき、水溶液タンク130内の液位の調整は継続される。そして、燃料取込・放出部材208による液体メタノール210の取り込み・放出を行うことによって、水溶液タンク130内のメタノール水溶液の濃度が第1濃度に自動的に調整され(ステップS15)、温度センサ170によって燃料電池104の温度が検出され(ステップS17)、その温度が45℃以上であるか否か判断される(ステップS19)。燃料電池温度が45℃以上になるまで燃料取込・放出部材208による濃度調整が継続される。この間燃料は補給されない。したがって、ステップS13の発電開始までに、燃料電池温度が45℃に達するまで運転を継続するのに十分な量の燃料を水溶液タンク130内に保持しておく。しかし、発電開始後の燃料補給は禁止されるものではない。また、第1濃度と通常運転時の濃度(第2濃度)とはほぼ同じであってもよいが、始動時の昇温時間を短くするためには第1濃度を通常運転時の濃度よりも大きくすることが望ましく、この実施形態では5%に設定される。   Thereafter, the aqueous solution pump 146, the air pump 148, etc. are driven to start power generation (step S13). At this time, the adjustment of the liquid level in the aqueous solution tank 130 is continued. Then, the concentration of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 130 is automatically adjusted to the first concentration by performing the intake / release of the liquid methanol 210 by the fuel intake / release member 208 (step S15). The temperature of the fuel cell 104 is detected (step S17), and it is determined whether the temperature is 45 ° C. or higher (step S19). The concentration adjustment by the fuel intake / release member 208 is continued until the fuel cell temperature reaches 45 ° C. or higher. During this time, fuel is not replenished. Therefore, a sufficient amount of fuel is kept in the aqueous solution tank 130 until the fuel cell temperature reaches 45 ° C. until the start of power generation in step S13. However, refueling after the start of power generation is not prohibited. Further, the first concentration and the concentration during normal operation (second concentration) may be substantially the same, but in order to shorten the temperature rising time at the start, the first concentration is set to be higher than the concentration during normal operation. It is desirable to increase it, and in this embodiment it is set to 5%.

ステップS19において燃料電池温度が45℃以上になると、電気化学的センサである電圧センサ168によってメタノール水溶液の濃度情報が得られ、CPU172によってその濃度情報がメモリ176内の変換情報に基づいて濃度に変換され、メタノール濃度が得られる(ステップS21)。その検出濃度に基づいてCPU172が燃料ポンプ136および水ポンプ160の動作を制御することによってメタノール水溶液の濃度が第2濃度に制御され(ステップS23)、燃料電池停止信号が入力されたか否かがCPU172によって判断される(ステップS25)。燃料電池停止信号が入力されるまで電圧センサ168に基づく濃度制御が継続される。この実施形態では、第2濃度はたとえば3%に設定される。このように第2濃度を第1濃度より低くすることによって、燃料取込・放出部材208には燃料である液体メタノール210が保持されていない状態を維持することができる。   When the fuel cell temperature becomes 45 ° C. or higher in step S19, the concentration information of the methanol aqueous solution is obtained by the voltage sensor 168 which is an electrochemical sensor, and the concentration information is converted into the concentration by the CPU 172 based on the conversion information in the memory 176. Thus, the methanol concentration is obtained (step S21). The CPU 172 controls the operation of the fuel pump 136 and the water pump 160 based on the detected concentration, whereby the concentration of the methanol aqueous solution is controlled to the second concentration (step S23), and whether the fuel cell stop signal is input or not is determined by the CPU 172. (Step S25). Concentration control based on the voltage sensor 168 is continued until the fuel cell stop signal is input. In this embodiment, the second concentration is set to 3%, for example. Thus, by making the second concentration lower than the first concentration, it is possible to maintain a state in which the liquid methanol 210 as the fuel is not held in the fuel intake / release member 208.

ステップS25において燃料電池停止信号が入力されると、電圧センサ168を用いて水溶液濃度が検出され(ステップS27)、燃料取込・放出部材208に保持可能な量の液体メタノール210を供給できるように燃料投入量が算出され(ステップS29)、算出された燃料投入量がメモリ176に記憶される(ステップS31)。   When the fuel cell stop signal is input in step S25, the concentration of the aqueous solution is detected using the voltage sensor 168 (step S27) so that the liquid methanol 210 that can be held in the fuel intake / release member 208 can be supplied. The fuel input amount is calculated (step S29), and the calculated fuel input amount is stored in the memory 176 (step S31).

ここで、第1濃度より水溶液タンク130内のメタノール水溶液の濃度の方が低ければ、供給すべき液体メタノール210の量を算出できる。   Here, if the concentration of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 130 is lower than the first concentration, the amount of liquid methanol 210 to be supplied can be calculated.

たとえば、燃料取込・放出部材208が水溶液タンク130内のメタノール水溶液を5%に調整するものであり、燃料取込・放出部材208に保持できる液体メタノール210の量が200ml、燃料取込・放出部材208の体積が300ml、後述の液位低下後の保持部204(ここでは保持部204は水溶液をも保持可能とする)に残るメタノール水溶液が50mlとすれば、メタノール水溶液のその時点の濃度に応じて以下の量の液体メタノール210が供給される。   For example, the fuel intake / release member 208 adjusts the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 130 to 5%. The amount of liquid methanol 210 that can be held in the fuel intake / release member 208 is 200 ml, and the fuel intake / release is If the volume of the member 208 is 300 ml and the methanol aqueous solution remaining in the holding unit 204 after the liquid level lowering described later (here, the holding unit 204 can also hold the aqueous solution) is 50 ml, the concentration of the methanol aqueous solution at that time will be Accordingly, the following amount of liquid methanol 210 is supplied.

メタノール水溶液の濃度が3%、2%、1%のとき、燃料取込・放出部材208は液体メタノール210を保持していないので、200mlの液体メタノール210を取り込むことができる。さらに保持部204に残っているメタノール水溶液を5%にするためにはそれぞれ約1ml、1.5ml、2mlの液体メタノール210が必要となる。したがって、供給すべき液体メタノール210の量はそれぞれ約201ml、201.5ml、202mlとなる。これに基づいてメタノール燃料の投入量が決定される。なお、濃度によらず液体メタノール210の供給量が200mlとなるようにメタノール燃料の投入量を決定してもよい。   When the concentration of the methanol aqueous solution is 3%, 2%, and 1%, the fuel intake / release member 208 does not hold the liquid methanol 210, and therefore 200 ml of the liquid methanol 210 can be taken in. Further, in order to make the methanol aqueous solution remaining in the holding unit 204 5%, approximately 1 ml, 1.5 ml, and 2 ml of liquid methanol 210 are required, respectively. Accordingly, the amounts of liquid methanol 210 to be supplied are approximately 201 ml, 201.5 ml, and 202 ml, respectively. Based on this, the amount of methanol fuel input is determined. Note that the amount of methanol fuel input may be determined so that the amount of liquid methanol 210 supplied is 200 ml regardless of the concentration.

そして、燃料取込・放出部材208とメタノール水溶液とが接触しなくなるようにたとえば高さX2(図12参照)まで水溶液タンク130内の液位が下げられ(ステップS33)、燃料取り込み処理(2)(ステップS35〜S39)を行なうことなく発電停止処理が行われ(ステップS41)、終了する。この液位を下げる動作は、メタノール燃料、水の補給量を減少させた状態で発電を継続させることによって行われる。   Then, the liquid level in the aqueous solution tank 130 is lowered to, for example, the height X2 (see FIG. 12) so that the fuel intake / release member 208 and the aqueous methanol solution do not come into contact with each other (step S33), and the fuel intake process (2) The power generation stop process is performed without performing (Steps S35 to S39) (Step S41), and the process ends. The operation of lowering the liquid level is performed by continuing power generation in a state where the replenishment amount of methanol fuel and water is reduced.

このような燃料電池システム100によれば、包接化合技術を利用し、水溶液タンク130に保持されたメタノール水溶液へ燃料取込・放出部材208を入れ燃料取込・放出部材208とメタノール水溶液とを接触させることによって、メタノール水溶液の濃度を一定にすることができる。メタノール水溶液を循環使用するタイプの燃料電池システム100において、濃度制御が必要なときにその都度、水溶液タンク130に燃料取込・放出部材208を入れることによって、濃度制御を行うことなくメタノール水溶液の濃度を安定させることができる。また、燃料取込・放出部材208をメタノール水溶液から出すことで濃度を変化させることもできる。特に始動時において有効である。   According to such a fuel cell system 100, the fuel intake / release member 208 is inserted into the aqueous methanol solution held in the aqueous solution tank 130 by using the inclusion compounding technique, and the fuel intake / release member 208 and the aqueous methanol solution are combined. By contacting, the concentration of the methanol aqueous solution can be made constant. In the fuel cell system 100 of the type that circulates and uses the aqueous methanol solution, the concentration of the aqueous methanol solution is controlled without performing concentration control by inserting the fuel intake / release member 208 into the aqueous solution tank 130 whenever the concentration control is required. Can be stabilized. Further, the concentration can be changed by removing the fuel intake / release member 208 from the aqueous methanol solution. This is particularly effective at startup.

また、水溶液タンク130へのメタノール燃料および水の補給量を制御することによって、水溶液タンク130内でのメタノール水溶液の量を容易に調整し、水溶液タンク130に保持されたメタノール水溶液への燃料取込・放出部材208の出入を簡単に制御することができる。   Further, by controlling the amount of methanol fuel and water supplied to the aqueous solution tank 130, the amount of the methanol aqueous solution in the aqueous solution tank 130 can be easily adjusted, and the fuel can be taken into the aqueous methanol solution held in the aqueous solution tank 130. -The entrance / exit of the discharge member 208 can be easily controlled.

さらに、保持部204内に燃料取込・放出部材208を配置することによって、高濃度のメタノール水溶液を燃料取込・放出部材208に簡単に供給することができ、燃料取込・放出部材208によって液体メタノール210を素早く保持させることができる。   Further, by disposing the fuel intake / release member 208 in the holding unit 204, a high concentration aqueous methanol solution can be easily supplied to the fuel intake / release member 208. The liquid methanol 210 can be quickly held.

また、液体メタノール210を燃料電池104に供給する直前に燃料取込・放出部材208に保持させることによって、液体メタノール210が気化し蒸発してしまうことはなく燃料効率を向上できる。   Further, by holding the liquid methanol 210 in the fuel intake / release member 208 immediately before supplying the liquid methanol 210 to the fuel cell 104, the liquid methanol 210 is not vaporized and evaporated, and the fuel efficiency can be improved.

ついで、燃料取り込み処理(2)を実行するモードについて説明する。
このモードでは、初期的に燃料取込・放出部材208に液体メタノール210が保持されていなければ、所定量の液体メタノール210を供給し保持させておく。
Next, a mode for executing the fuel intake process (2) will be described.
In this mode, if the liquid methanol 210 is not initially held on the fuel intake / release member 208, a predetermined amount of the liquid methanol 210 is supplied and held.

そして、図15および図16を参照して、ステップS1において燃料電池起動信号が入力されると、燃料取り込み処理(1)(ステップS3〜S9)を実行することなくステップS11に進み、メタノール水溶液の液位が調整される。その後、上述と同様にステップS13〜S33が実行される。ステップS33において燃料取込・放出部材208とメタノール水溶液とが接触しなくなるように水溶液タンク130内の液位が下げられた後、燃料ポンプ136が駆動され(ステップS35)、ステップS31において記憶された投入量分の高濃度のメタノール燃料が投入される(ステップS37)。これにより、燃料取込・放出部材208に液体メタノール210が取り込まれ、保持される(ステップS39)。そして、発電停止処理が行われ(ステップS41)、終了する。   15 and 16, when the fuel cell activation signal is input in step S1, the process proceeds to step S11 without executing the fuel intake process (1) (steps S3 to S9), and the methanol aqueous solution The liquid level is adjusted. Thereafter, steps S13 to S33 are executed in the same manner as described above. After the liquid level in the aqueous solution tank 130 is lowered so that the fuel intake / release member 208 and the aqueous methanol solution do not contact each other in step S33, the fuel pump 136 is driven (step S35) and stored in step S31. A high-concentration methanol fuel corresponding to the input amount is input (step S37). Thereby, the liquid methanol 210 is taken in and held in the fuel take-in / release member 208 (step S39). Then, a power generation stop process is performed (step S41), and the process ends.

このモードによれば、燃料電池104の停止指示後に燃料取込・放出部材208に液体メタノール210を保持させておくことによって、燃料電池104の次回の始動を円滑に行うことができる。   According to this mode, the next start-up of the fuel cell 104 can be smoothly performed by holding the liquid methanol 210 in the fuel intake / release member 208 after the stop instruction of the fuel cell 104.

なお、図15および図16に示す動作において、第2濃度を第1濃度より高くしてもよい。この場合、燃料取込・放出部材208に液体メタノール210が常に満たされた状態を維持できるので、燃料電池104の停止指示後や次回の起動直後に液体メタノール210を燃料取込・放出部材208に供給する必要がなくなる。   In the operations shown in FIGS. 15 and 16, the second concentration may be higher than the first concentration. In this case, since the liquid methanol 210 is always filled in the fuel intake / release member 208, the liquid methanol 210 is supplied to the fuel intake / release member 208 after the stop instruction of the fuel cell 104 or immediately after the next start-up. There is no need to supply.

つぎに、図17および図18を参照して、燃料電池システム100の他の動作モードについて説明する。なお、初期的に燃料取込・放出部材208とメタノール水溶液とを隔離しておく。また、この動作モードの実行は、燃料取込・放出部材208に液体メタノール210が取り込まれていない状態で開始されることが前提条件となる。   Next, another operation mode of the fuel cell system 100 will be described with reference to FIGS. 17 and 18. Initially, the fuel intake / release member 208 and the methanol aqueous solution are isolated. In addition, it is a precondition that the operation mode is started in a state where the liquid methanol 210 is not taken into the fuel take-in / release member 208.

このモードでは、ステップS1において燃料電池起動信号が入力されると、温度センサ170によって燃料電池104の温度が検出され(ステップS2a)、その温度が45℃以上か否かが判断される(ステップS2b)。燃料電池温度が45℃未満であれば、メモリ176に記憶された図14に対応するテーブルデータを参照して燃料電池温度に応じて燃料投入量が算出され(ステップS2c)、燃料ポンプ136が駆動され(ステップS5)、算出された投入量分の高濃度のメタノール燃料が投入される(ステップS7)。その後は、上述と同様にステップS9〜S25の処理が実行される。一方、ステップS2bにおいて、燃料電池104の温度が45℃以上であれば、水ポンプ160または燃料ポンプ136と水ポンプ160とが駆動されて、水溶液タンク130内の液位が図12に示すAの範囲内に収まるように調整され(ステップS11a)、その後、水溶液ポンプ146およびエアポンプ148等が駆動され発電が開始され(ステップS13a)、ステップS21に進む。   In this mode, when a fuel cell activation signal is input in step S1, the temperature of the fuel cell 104 is detected by the temperature sensor 170 (step S2a), and it is determined whether the temperature is 45 ° C. or higher (step S2b). ). If the fuel cell temperature is lower than 45 ° C., the fuel input amount is calculated according to the fuel cell temperature with reference to the table data corresponding to FIG. 14 stored in the memory 176 (step S2c), and the fuel pump 136 is driven. (Step S5), high-concentration methanol fuel corresponding to the calculated input amount is input (Step S7). Thereafter, the processes of steps S9 to S25 are executed in the same manner as described above. On the other hand, in step S2b, if the temperature of the fuel cell 104 is 45 ° C. or higher, the water pump 160 or the fuel pump 136 and the water pump 160 are driven, and the liquid level in the aqueous solution tank 130 is A in FIG. Adjustment is made so as to be within the range (step S11a), and then the aqueous solution pump 146 and the air pump 148 are driven to start power generation (step S13a), and the process proceeds to step S21.

ステップS25において燃料電池停止信号が入力されると、水溶液タンク130内の液位が調整され、燃料取込・放出部材208とメタノール水溶液とが接触しなくなるように液位が下げられる(ステップS33a)。そして、発電停止処理が行われ(ステップS41a)、終了する。   When the fuel cell stop signal is input in step S25, the liquid level in the aqueous solution tank 130 is adjusted, and the liquid level is lowered so that the fuel intake / release member 208 and the aqueous methanol solution do not contact each other (step S33a). . Then, power generation stop processing is performed (step S41a), and the process ends.

このモードによれば、始動時の燃料電池温度に応じてメタノール燃料の投入量を適切に決定できる。   According to this mode, the amount of methanol fuel input can be appropriately determined according to the temperature of the fuel cell at the time of startup.

なお、このモードにおいて、次のように動作させてもよい。ステップS19で燃料電池温度が45℃に達する前に燃料電池104の発電が停止されたときには、そのときの燃料電池温度を記憶しておき、次回起動時のステップS2cにおいて、記憶しておいた温度における投入量(図14参照)を差し引いてメタノール燃料を投入する。   In this mode, the following operation may be performed. When power generation of the fuel cell 104 is stopped before the fuel cell temperature reaches 45 ° C. in step S19, the fuel cell temperature at that time is stored, and the temperature stored in step S2c at the next start-up is stored. After subtracting the input amount (see FIG. 14), methanol fuel is input.

また、燃料電池システム100において、図10および図11に示すように、メタノール水溶液の退避または返還を可能とするための水溶液タンク130aを別途設け、CPU172で水溶液ポンプ146a,146bの動作を制御することによってメタノール水溶液の退避や返還を実行するようにしてもよい。この場合、水溶液タンク130内の液量を素早く変化させることができ、水溶液タンク130に保持されたメタノール水溶液への燃料取込・放出部材208の出入を迅速に制御することができる。この実施形態では、水溶液タンク130aが第2水溶液保持手段に相当する。第1供給手段は水溶液ポンプ146aを含み、第2供給手段は水溶液ポンプ146bを含む。なお、水溶液ポンプとして逆回転可能なポンプを用いるならば1つのポンプでよい。また、メタノール水溶液の退避、返還のいずれか一方は重力や毛管作用により行うようにしてもよい。この場合、水溶液ポンプ146a,146bのいずれか一方は不要であり、CPU172によって開閉を制御する弁機構に置換することができる。   Further, in the fuel cell system 100, as shown in FIGS. 10 and 11, an aqueous solution tank 130a for allowing the methanol aqueous solution to be withdrawn or returned is separately provided, and the operation of the aqueous solution pumps 146a and 146b is controlled by the CPU 172. The methanol aqueous solution may be evacuated or returned. In this case, the amount of liquid in the aqueous solution tank 130 can be quickly changed, and the fuel intake / release member 208 can be quickly controlled in and out of the aqueous methanol solution held in the aqueous solution tank 130. In this embodiment, the aqueous solution tank 130a corresponds to the second aqueous solution holding unit. The first supply means includes an aqueous solution pump 146a, and the second supply means includes an aqueous solution pump 146b. If a pump capable of reverse rotation is used as the aqueous solution pump, one pump is sufficient. Moreover, you may make it perform any one of evacuation and return of methanol aqueous solution by gravity or capillary action. In this case, either one of the aqueous solution pumps 146a and 146b is not necessary and can be replaced with a valve mechanism that controls opening and closing by the CPU 172.

また、水タンク132を水溶液タンク130aに兼用し、水ポンプ160を水溶液ポンプ146aに兼用し、CPU172によって水ポンプ160の動作を制御し、水溶液タンク130に保持されたメタノール水溶液への燃料取込・放出部材208の出入を制御するようにしてもよい。   Further, the water tank 132 is also used as the aqueous solution tank 130a, the water pump 160 is also used as the aqueous solution pump 146a, the operation of the water pump 160 is controlled by the CPU 172, and fuel is taken into the aqueous methanol solution held in the aqueous solution tank 130. The entrance / exit of the discharge member 208 may be controlled.

さらに、水タンク132を水溶液タンク130aに兼用し、水ポンプ160を水溶液ポンプ146bに兼用し、水溶液タンク130と水タンク132とをバルブ161(図10および図11参照)を介して結び、CPU172によって水ポンプ160およびバルブ161の動作を制御し、水溶液タンク130に保持されたメタノール水溶液への燃料取込・放出部材208の出入を制御するようにしてもよい。この実施形態では、第1供給手段はバルブ161を含む。   Further, the water tank 132 is also used as the aqueous solution tank 130a, the water pump 160 is also used as the aqueous solution pump 146b, and the aqueous solution tank 130 and the water tank 132 are connected via a valve 161 (see FIGS. 10 and 11). The operations of the water pump 160 and the valve 161 may be controlled to control the fuel intake / release member 208 to and from the methanol aqueous solution held in the aqueous solution tank 130. In this embodiment, the first supply means includes a valve 161.

これらの場合、水溶液タンク130aを別途設けることなく簡単な構成で水溶液タンク130内の液量を変化させることができる。   In these cases, the amount of liquid in the aqueous solution tank 130 can be changed with a simple configuration without separately providing the aqueous solution tank 130a.

なお、水溶液タンク130におけるメタノール水溶液の液位を変化させる態様としては、上述の態様に限定されず、任意の方法によって水溶液タンク130におけるメタノール水溶液の液位を変化させ燃料取込・放出部材208とメタノール水溶液との接触を制御することができる。   The mode of changing the liquid level of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 130 is not limited to the above-described mode, and the level of the aqueous methanol solution in the aqueous solution tank 130 is changed by an arbitrary method. The contact with the methanol aqueous solution can be controlled.

さらに、図19に示すように、水溶液タンク130の上面に巻き上げ機214を設け、巻き上げ機214のワイヤ216に保持部204を接続し、保持部204を上下方向に移動可能に支持してもよい。この場合、巻き上げ機214が支持部に相当する。   Further, as shown in FIG. 19, a hoisting machine 214 may be provided on the upper surface of the aqueous solution tank 130, and the holding unit 204 may be connected to the wire 216 of the hoisting machine 214 so that the holding unit 204 can be moved in the vertical direction. . In this case, the hoisting machine 214 corresponds to the support part.

この場合も、図15および図16に示す動作、図17および図18に示す動作を実行できる。但し、ステップS11,S11aの液位調整処理が、燃料取込・放出部材208を降下させメタノール水溶液に入れる処理に替えられ、ステップS33およびS33aの液位調整処理が、燃料取込・放出部材208を上昇させメタノール水溶液から出す処理に替えられることが望ましい。   Also in this case, the operations shown in FIGS. 15 and 16 and the operations shown in FIGS. 17 and 18 can be executed. However, the liquid level adjustment process of steps S11 and S11a is replaced with the process of lowering the fuel intake / release member 208 and putting it into the methanol aqueous solution, and the liquid level adjustment process of steps S33 and S33a is the fuel intake / release member 208. It is desirable to change to a process of raising the pH and taking out from the aqueous methanol solution.

この実施形態では、巻き上げ機214の動作をCPU172によって制御することによって、保持部204ひいては燃料取込・放出部材208の上下方向の位置を変化させることができ、水溶液タンク130に保持されたメタノール水溶液への燃料取込・放出部材208の出し入れを簡単に制御できる。また、水溶液タンク130の水溶液出口付近まで燃料取込・放出部材208を移動させることによって、目標濃度に近いメタノール水溶液を燃料電池104のアノード104bに確実に供給することができる。   In this embodiment, by controlling the operation of the hoisting machine 214 by the CPU 172, the vertical position of the holding unit 204 and thus the fuel intake / release member 208 can be changed, and the aqueous methanol solution held in the aqueous solution tank 130 can be changed. The fuel take-in / release member 208 can be easily taken in and out. Further, by moving the fuel intake / release member 208 to the vicinity of the aqueous solution outlet of the aqueous solution tank 130, a methanol aqueous solution close to the target concentration can be reliably supplied to the anode 104b of the fuel cell 104.

また、水溶液タンク130の内側面に上下方向に延びるレールを形成しておき、そのレールを保持部204が摺動することによって保持部204ひいては燃料取込・放出部材208を上下方向に移動させてもよい。   Further, a rail extending in the vertical direction is formed on the inner surface of the aqueous solution tank 130, and the holding portion 204, and thus the fuel intake / release member 208 is moved in the vertical direction by sliding the holding portion 204 on the rail. Also good.

この発明は、燃料電池システム100を含む自動二輪車10ひいては自動車、船舶等の輸送機器に好適に用いられる。   The present invention is suitably used for a motorcycle 10 including the fuel cell system 100, and thus, for transportation equipment such as automobiles and ships.

なお、メタノール水溶液の濃度を求めるための変換情報は、濃度情報を濃度に変換するための演算式であってもよい。   Note that the conversion information for obtaining the concentration of the methanol aqueous solution may be an arithmetic expression for converting the concentration information into the concentration.

上述の実施形態では、ゲスト化合物となる液体燃料が液体メタノール210である場合について説明したがこれに限定されない。液体燃料は、燃料電池104の燃料として用いることができるものであればよく、たとえば、その他のアルコール類、エーテル類、炭化水素類、アセタール類などが挙げられる。当該液体燃料は、具体的にはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール類、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル等のエーテル類、プロパン、ブタン等の炭化水素類、ジメトキシメタン、トリメトキシメタン等のアセタール類などが挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the liquid fuel serving as the guest compound is the liquid methanol 210 has been described, but the present invention is not limited to this. Any liquid fuel may be used as long as it can be used as a fuel for the fuel cell 104. Examples thereof include other alcohols, ethers, hydrocarbons, and acetals. Specifically, the liquid fuel includes alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol and ethylene glycol, ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether and diethyl ether, hydrocarbons such as propane and butane, and dimethoxymethane. And acetals such as trimethoxymethane. These may be used alone or in combination of two or more.

また、ホスト化合物としては、有機化合物、無機化合物及び有機・無機複合化合物よりなるものが知られており、また、有機化合物においては、単分子系、多分子系、高分子系ホストなどが知られている。   Further, as host compounds, those composed of organic compounds, inorganic compounds and organic / inorganic composite compounds are known, and as organic compounds, monomolecular, polymolecular, and polymeric hosts are known. ing.

単分子系ホスト化合物としては、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、環状オリゴペプチド類などが挙げられる。また多分子系ホスト化合物としては、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−o−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類などが挙げられる。また、高分子系ホスト化合物としては、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、1,1,2,2−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、α,α,α',α'−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類などが挙げられる。   Monomolecular host compounds include cyclodextrins, crown ethers, cryptands, cyclophanes, azacyclophanes, calixarenes, cyclotriveratrylenes, spherands, cyclic oligopeptides, etc. . Examples of the multi-molecular host compound include ureas, thioureas, deoxycholic acids, perhydrotriphenylenes, tri-o-thymotides, beansryls, spirobifluorenes, cyclophosphazenes, monoalcohols, Diols, acetylene alcohols, hydroxybenzophenones, phenols, bisphenols, trisphenols, tetrakisphenols, polyphenols, naphthols, bisnaphthols, diphenylmethanols, carboxylic acid amides, thioamides, bixanthenes, Examples thereof include carboxylic acids, imidazoles, and hydroquinones. In addition, examples of the polymer host compound include celluloses, starches, chitins, chitosans, polyvinyl alcohols, polyethylene glycol arm type polymers having 1,1,2,2-tetrakisphenylethane as a core, α, Examples include polyethylene glycol arm type polymers having α, α ′, α′-tetrakisphenylxylene as a core.

また、その他に有機リン化合物、有機ケイ素化合物なども挙げられる。   In addition, an organophosphorus compound, an organosilicon compound, etc. are also mentioned.

無機系ホスト化合物としては、酸化チタン、グラファイト、アルミナ、遷移金属ジカルゴゲナイト、フッ化ランタン、粘土鉱物(モンモリロナイトなど)、銀塩、ケイ酸塩、リン酸塩、ゼオライト、シリカ、多孔質ガラスなどが挙げられる。   Examples of inorganic host compounds include titanium oxide, graphite, alumina, transition metal dicargogenite, lanthanum fluoride, clay minerals (such as montmorillonite), silver salts, silicates, phosphates, zeolites, silica, and porous glass. It is done.

さらに、有機金属化合物にもホスト化合物としての性質を示すものがあり、たとえば有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ホウ素化合物、有機亜鉛化合物、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物、有機テルル化合物、有機スズ化合物、有機ジルコニウム化合物、有機マグネシウム化合物などが挙げられる。また、有機カルボン酸の金属塩や有機金属錯体などを用いることも可能であるが、有機金属化合物であれば、特にこれらに限定されるものではない。   In addition, some organometallic compounds exhibit properties as host compounds, such as organoaluminum compounds, organotitanium compounds, organoboron compounds, organozinc compounds, organoindium compounds, organogallium compounds, organotellurium compounds, organotin compounds. , Organic zirconium compounds, and organic magnesium compounds. Moreover, it is also possible to use a metal salt of an organic carboxylic acid, an organic metal complex, or the like, but it is not particularly limited as long as it is an organic metal compound.

これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホスト化合物が好適である。   Of these host compounds, multi-molecular host compounds whose inclusion ability is hardly influenced by the molecular size of the guest compound are preferable.

多分子系ホスト化合物としては、具体的には、尿素、1,1,6,6−テトラフェニルヘキサ−2,4−ジイン−1,6−ジオール、1,1−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−2−プロピン−1−オール、1,1,4,4−テトラフェニル−2−ブチン−1,4−ジオール、1,1,6,6−テトラキス(2,4−ジメチルフェニル)−2,4−ヘキサジイン−1,6−ジオール、9,10−ジフェニル−9,10−ジヒドロアントラセン−9,10−ジオール、9,10−ビス(4−メチルフェニル)−9,10−ジヒドロアントラセン−9,10−ジオール、1,1,2,2−テトラフェニルエタン−1,2−ジオール、4−メトキシフェノール、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4'−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2',4,4'−テトラヒドロキシベンゾフェノン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4,4'−スルホニルビスフェノール、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−エチリデンビスフェノール、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エチレン、1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)エタン、α,α,α',α'−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−p−キシレン、テトラキス(p−メトキシフェニル)エチレン、3,6,3',6'−テトラメトキシ−9,9'−ビ−9H−キサンテン、3,6,3',6'−テトラアセトキシ−9,9'−ビ−9H−キサンテン、3,6,3',6'−テトラヒドロキシ−9,9'−ビ−9H−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α,α,α',α'−テトラフェニル−1,1'−ビフェニル−2,2'−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、1,1,2,2−テトラフェニルエタン、テトラキス(p−ヨードフェニル)エチレン、9,9'−ビアンスリル、1,1,2,2−テトラキス(4−カルボキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−カルボキシフェニル)エタン、アセチレンジカルボン酸、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、1,2,4,5−テトラフェニルイミダゾール、2−フェニルフェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(o−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(m−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(p−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、ヒドロキノン、2−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ビス(2,4−ジメチルフェニル)ヒドロキノン、などが挙げられる。   Specific examples of the multimolecular host compound include urea, 1,1,6,6-tetraphenylhexa-2,4-diyne-1,6-diol, and 1,1-bis (2,4-dimethyl). Phenyl) -2-propyn-1-ol, 1,1,4,4-tetraphenyl-2-butyne-1,4-diol, 1,1,6,6-tetrakis (2,4-dimethylphenyl)- 2,4-hexadiyne-1,6-diol, 9,10-diphenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol, 9,10-bis (4-methylphenyl) -9,10-dihydroanthracene- 9,10-diol, 1,1,2,2-tetraphenylethane-1,2-diol, 4-methoxyphenol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 4,4′-dihydroxybenzophenone, 2, 2'-dihydroxybenzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4'-sulfonylbisphenol, 2,2'-methylenebis (4- Methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-ethylidenebisphenol, 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy) -5-t-butylphenyl) butane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethylene, 1,1,2, 2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-fluoro-4-hydroxyphenyl) Ethane, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -p-xylene, tetrakis (p-methoxyphenyl) ethylene, 3,6,3 ′, 6′-tetramethoxy-9,9 ′ -Bi-9H-xanthene, 3,6,3 ', 6'-tetraacetoxy-9,9'-bi-9H-xanthene, 3,6,3', 6'-tetrahydroxy-9,9'-bi -9H-xanthene, gallic acid, methyl gallate, catechin, bis-β-naphthol, α, α, α ′, α′-tetraphenyl-1,1′-biphenyl-2,2′-dimethanol, diphenic acid Bisdicyclohexylamide, bisdicyclohexylamide fumarate, cholic acid, deoxycholic acid, 1,1,2,2-tetraphenylethane, tetrakis (p-iodophenyl) ethylene, 9,9′-bianthryl, 1,1,2 , 2- Tetrakis (4-carboxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-carboxyphenyl) ethane, acetylenedicarboxylic acid, 2,4,5-triphenylimidazole, 1,2,4,5-tetraphenyl Imidazole, 2-phenylphenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (o-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d ] Imidazole, 2- (p-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, hydroquinone, 2-t-butylhydroquinone, 2,5-di-t-butylhydroquinone, 2,5-bis (2,4 -Dimethylphenyl) hydroquinone, and the like.

ホスト化合物としては、上記したものの中でも1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エチレンのようなフェノール系ホスト化合物、ジフェン酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミドのようなアミド系ホスト化合物、2−(m−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾールのようなイミダゾール系ホスト化合物が包接能力の面で有利であり、特に、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなフェノール系ホスト化合物が工業的に使用しやすい点で有利である。   Among the compounds described above, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (4 -Hydroxyphenyl) phenolic host compounds such as ethylene, diphenic acid bis (dicyclohexylamide), amide based host compounds such as fumaric acid bisdicyclohexylamide, 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] An imidazole host compound such as imidazole is advantageous in terms of inclusion ability, and in particular, a phenol host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane is advantageous in terms of easy industrial use. It is.

これらのホスト化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   These host compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

これらのホスト化合物は、固体状の包接化合物を形成できるものであれば、どのような形状の化合物でもかまわない。   These host compounds may be compounds of any shape as long as they can form a solid clathrate compound.

また、上述のホスト化合物のうち、有機系ホスト化合物は、多孔質物質に担持させた有機・無機複合素材として使用することもできる。この場合、有機系ホスト化合物を担持する多孔質物質としては、シリカ類、ゼオライト類、活性炭類の他に、粘土鉱物類、モンモリロナイト類などの層間化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような有機・無機複合素材は、前述の有機系ホスト化合物を、これを溶解することのできる溶媒に溶解させ、その溶液を多孔質物質中に含浸させ、溶媒を乾燥、減圧乾燥するなどの方法で製造することができる。多孔質物質に対する有機系ホスト化合物の担持量としては特に制限はないが、通常の場合、多孔質物質に対して10〜80重量%程度である。   Of the above host compounds, organic host compounds can also be used as an organic / inorganic composite material supported on a porous material. In this case, examples of the porous material supporting the organic host compound include intercalation compounds such as clay minerals and montmorillonites in addition to silicas, zeolites and activated carbons, but are not limited thereto. is not. Such an organic / inorganic composite material is prepared by dissolving the above-mentioned organic host compound in a solvent capable of dissolving it, impregnating the solution in a porous material, drying the solvent, drying under reduced pressure, etc. It can be manufactured by the method. The amount of the organic host compound supported on the porous material is not particularly limited, but is usually about 10 to 80% by weight based on the porous material.

前述の1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンなどのホスト化合物を用いて包接化合物を合成する方法としては、燃料とホスト化合物とを直接接触、混合する方法が挙げられ、これにより、液体燃料を包接した包接化合物を容易に合成することができる。   Examples of the method for synthesizing an inclusion compound using a host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane described above include a method in which a fuel and a host compound are directly contacted and mixed. It is possible to easily synthesize an inclusion compound containing liquid fuel.

包接化合物の合成に際して、燃料とホスト化合物とを接触させる温度は、特に制限はないが、常温〜100℃程度が好ましい。このときの圧力条件についても特に制限はないが、常圧環境で行うことが好ましい。また、燃料とホスト化合物とを接触させる時間についても特に制限はないが、作業効率等の面から0.01〜24時間程度とするのが好ましい。   In the synthesis of the clathrate compound, the temperature at which the fuel and the host compound are brought into contact with each other is not particularly limited, but is preferably from room temperature to about 100 ° C. There is no particular limitation on the pressure condition at this time, but it is preferably performed in a normal pressure environment. The time for contacting the fuel and the host compound is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 24 hours from the viewpoint of work efficiency.

このようにして得られる包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、燃料との接触条件等によっても異なるが、通常ホスト化合物1モルに対して燃料分子0.1〜10モルを包接した包接化合物である。   The clathrate compound thus obtained varies depending on the type of the host compound used, the contact condition with the fuel, etc., but usually the clathrate in which 0.1 to 10 moles of fuel molecules are clathrated per mole of the host compound. It is a contact compound.

この発明の一実施形態の自動二輪車を示す左側面図である。1 is a left side view showing a motorcycle according to an embodiment of the present invention. 自動二輪車の車体フレームに対する燃料電池システムの配置状態を左斜め前方からみた斜視図である。It is the perspective view which looked at the arrangement state of the fuel cell system with respect to the body frame of a motorcycle from the diagonally left front. 自動二輪車の車体フレームに対する燃料電池システムの配置状態を左斜め後方からみた斜視図である。It is the perspective view which looked at the arrangement state of the fuel cell system with respect to the body frame of a motorcycle from diagonally left rear. 燃料電池システムの配管状態を示す左側面図である。It is a left view which shows the piping state of a fuel cell system. 燃料電池システムの配管状態を示す右側面図である。It is a right view which shows the piping state of a fuel cell system. 燃料電池システムの配管状態を左斜め前方からみた斜視図である。It is the perspective view which looked at the piping state of the fuel cell system from diagonally left forward. 燃料電池システムの配管状態を右斜め前方からみた斜視図である。It is the perspective view which looked at the piping state of the fuel cell system from diagonally right forward. 燃料電池セルスタックを示す図解図である。It is an illustration figure which shows a fuel cell stack. 燃料電池セルを示す図解図である。It is an illustration figure which shows a fuel cell. 燃料電池システムの配管を示すシステム図である。It is a system diagram which shows piping of a fuel cell system. 燃料電池システムの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of a fuel cell system. 水溶液タンク内の構造を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the structure in an aqueous solution tank. 包接化合物を説明するための図解図である。It is an illustration figure for demonstrating an inclusion compound. 燃料電池初期温度に対するメタノール燃料(高濃度のメタノール水溶液)投入量を示すグラフである。It is a graph which shows the amount of methanol fuel (high concentration methanol aqueous solution) input with respect to fuel cell initial temperature. この発明の動作の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of this invention. 図15に示す動作の続きを示すフロー図である。FIG. 16 is a flowchart showing a continuation of the operation shown in FIG. 15. この発明の動作の他の例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the other example of operation | movement of this invention. 図17に示す動作の続きを示すフロー図である。FIG. 18 is a flowchart showing a continuation of the operation shown in FIG. 17. 支持部の他の例を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the other example of a support part.

符号の説明Explanation of symbols

10 自動二輪車
100 燃料電池システム
102 燃料電池セルスタック
104 燃料電池(燃料電池セル)
128 燃料タンク
130,130a 水溶液タンク
132 水タンク
136 燃料ポンプ
146,146a,146b 水溶液ポンプ
156 コントローラ
160 水ポンプ
161 バルブ
168 電圧センサ
170 温度センサ
172 CPU
176 メモリ
204 保持部
206 支持部
208 燃料取込・放出部材
210 液体メタノール
212 包接化合物
214 巻き上げ機
P1〜P16,P20〜P22 パイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motorcycle 100 Fuel cell system 102 Fuel cell stack 104 Fuel cell (fuel cell)
128 Fuel tank 130, 130a Aqueous solution tank 132 Water tank 136 Fuel pump 146, 146a, 146b Aqueous solution pump 156 Controller 160 Water pump 161 Valve 168 Voltage sensor 170 Temperature sensor 172 CPU
176 Memory 204 Holding portion 206 Support portion 208 Fuel intake / release member 210 Liquid methanol 212 Inclusion compound 214 Winding machine P1 to P16, P20 to P22 Pipe

Claims (14)

燃料水溶液を循環使用する燃料電池システムであって、
電気化学反応によって電気エネルギを生成する燃料電池、
前記燃料電池に供給される前記燃料水溶液を保持する第1水溶液保持手段、
所定値よりも高い濃度の前記燃料水溶液と接触したとき前記燃料水溶液に含まれる液体燃料を取り込み前記所定値よりも低い濃度の前記燃料水溶液と接触したとき液体燃料を放出するホスト化合物からなる燃料取込・放出部材、および
前記第1水溶液保持手段に保持された前記燃料水溶液への前記燃料取込・放出部材の出入を制御する制御手段を備える、燃料電池システム。
A fuel cell system that circulates and uses an aqueous fuel solution,
A fuel cell that generates electrical energy through an electrochemical reaction;
First aqueous solution holding means for holding the aqueous fuel solution supplied to the fuel cell;
A fuel intake comprising a host compound that takes in the liquid fuel contained in the aqueous fuel solution when coming into contact with the aqueous fuel solution having a concentration higher than a predetermined value and releases the liquid fuel when brought into contact with the aqueous fuel solution having a concentration lower than the predetermined value. A fuel cell system, comprising: a charging / discharging member; and a control unit that controls the fuel intake / release member to and from the fuel aqueous solution held by the first aqueous solution holding unit.
前記制御手段は、
前記第1水溶液保持手段に前記燃料水溶液以上の濃度を有する燃料を補給する燃料補給手段、
前記第1水溶液保持手段に水を補給する水補給手段、および
前記第1水溶液保持手段に保持された前記燃料水溶液への前記燃料取込・放出部材の出入を制御するために前記燃料補給手段および前記水補給手段の動作を制御する動作制御部を含む、請求項1に記載の燃料電池システム。
The control means includes
Fuel replenishing means for replenishing the first aqueous solution holding means with fuel having a concentration equal to or higher than the aqueous fuel solution;
Water replenishing means for replenishing water to the first aqueous solution holding means, and the fuel replenishing means for controlling the fuel intake / release member to and from the fuel aqueous solution held by the first aqueous solution holding means; The fuel cell system according to claim 1, further comprising an operation control unit that controls an operation of the water supply means.
前記制御手段は、
前記燃料水溶液を保持する第2水溶液保持手段、
前記第1水溶液保持手段から前記第2水溶液保持手段へ前記燃料水溶液を供給する第1供給手段、
前記第2水溶液保持手段から前記第1水溶液保持手段へ前記燃料水溶液を供給する第2供給手段、および
前記第1水溶液保持手段に保持された前記燃料水溶液への前記燃料取込・放出部材の出入を制御するために前記第1供給手段および前記第2供給手段の動作を制御する動作制御部を含む、請求項1に記載の燃料電池システム。
The control means includes
Second aqueous solution holding means for holding the aqueous fuel solution;
First supply means for supplying the aqueous fuel solution from the first aqueous solution holding means to the second aqueous solution holding means;
Second supply means for supplying the aqueous fuel solution from the second aqueous solution holding means to the first aqueous solution holding means, and the fuel intake / release member in and out of the aqueous fuel solution held by the first aqueous solution holding means 2. The fuel cell system according to claim 1, further comprising an operation control unit configured to control operations of the first supply unit and the second supply unit in order to control the operation.
前記燃料電池から排出される水を保持する水保持手段、および
前記水保持手段に保持される水を前記第1水溶液保持手段に供給する水供給手段を備え、
前記水保持手段は前記第2水溶液保持手段を兼ね、前記水供給手段は前記第1供給手段または前記第2供給手段を兼ね、
前記動作制御部は、前記第1水溶液保持手段に保持された前記燃料水溶液への前記燃料取込・放出部材の出入を制御するために前記水供給手段の動作を制御する、請求項3に記載の燃料電池システム。
Water holding means for holding water discharged from the fuel cell, and water supply means for supplying water held in the water holding means to the first aqueous solution holding means,
The water holding means also serves as the second aqueous solution holding means, the water supply means serves as the first supply means or the second supply means,
The said operation control part controls operation | movement of the said water supply means in order to control the entrance / exit of the said fuel intake / release member to the said aqueous fuel solution hold | maintained at the said 1st aqueous solution holding means. Fuel cell system.
前記制御手段は、
前記燃料取込・放出部材を保持する保持部、
前記保持部を移動可能に支持する支持部、および
前記第1水溶液保持手段に保持された前記燃料水溶液への前記燃料取込・放出部材の出入を制御するために前記支持部の動作を制御する動作制御部を含む、請求項1に記載の燃料電池システム。
The control means includes
A holding portion for holding the fuel intake / release member;
A support unit for movably supporting the holding unit; and controlling the operation of the support unit to control the fuel intake / release member to and from the fuel aqueous solution held by the first aqueous solution holding unit. The fuel cell system according to claim 1, comprising an operation control unit.
前記第1水溶液保持手段に前記燃料水溶液以上の濃度を有する燃料を補給する燃料補給手段、および
前記燃料取込・放出部材を保持しかつ前記第1水溶液保持手段内に配置され前記燃料が供給される保持部を備える、請求項1に記載の燃料電池システム。
A fuel replenishing means for replenishing the first aqueous solution holding means with a fuel having a concentration equal to or higher than the aqueous fuel solution; and a fuel supply / release member which is disposed in the first aqueous solution holding means and supplied with the fuel. The fuel cell system according to claim 1, further comprising a holding portion.
請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池システムを含む、輸送機器。   Transportation equipment comprising the fuel cell system according to claim 1. 燃料水溶液を循環使用する燃料電池システムの運転方法であって、
燃料電池に供給される前記燃料水溶液を第1水溶液保持手段によって保持し、所定値よりも高い濃度の前記燃料水溶液と接触したとき前記燃料水溶液に含まれる液体燃料を取り込み前記所定値よりも低い濃度の前記燃料水溶液と接触したとき液体燃料を放出するホスト化合物からなる燃料取込・放出部材を前記第1水溶液保持手段内に配置し、前記燃料取込・放出部材と前記燃料水溶液とを接触させることによって前記第1水溶液保持手段内に存在する前記燃料水溶液の濃度を調整する、燃料電池システムの運転方法。
An operation method of a fuel cell system that circulates and uses an aqueous fuel solution,
The fuel aqueous solution supplied to the fuel cell is held by the first aqueous solution holding means, and when it comes into contact with the fuel aqueous solution having a concentration higher than a predetermined value, the liquid fuel contained in the fuel aqueous solution is taken in and the concentration is lower than the predetermined value. A fuel intake / release member made of a host compound that releases liquid fuel when contacted with the aqueous fuel solution is disposed in the first aqueous solution holding means, and the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution are brought into contact with each other. The operation method of the fuel cell system, wherein the concentration of the aqueous fuel solution present in the first aqueous solution holding means is adjusted accordingly.
前記第1水溶液保持手段における前記燃料水溶液の液位を変化させることによって前記燃料取込・放出部材と前記燃料水溶液との接触を制御する、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法。   9. The operating method of a fuel cell system according to claim 8, wherein contact between the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution is controlled by changing a liquid level of the aqueous fuel solution in the first aqueous solution holding means. 前記第1水溶液保持手段に補給される水の補給量および前記燃料水溶液以上の濃度を有する燃料の前記第1水溶液保持手段への補給量を制御することによって前記第1水溶液保持手段内に存在する前記燃料水溶液の量を調整し前記燃料取込・放出部材と前記燃料水溶液との接触を制御する、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法。   The first aqueous solution holding means is present in the first aqueous solution holding means by controlling the replenishment amount of water supplied to the first aqueous solution holding means and the replenishment amount of the fuel having a concentration equal to or higher than the aqueous fuel solution to the first aqueous solution holding means. The operation method of the fuel cell system according to claim 8, wherein the amount of the aqueous fuel solution is adjusted to control contact between the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution. 前記第1水溶液保持手段から第2水溶液保持手段への前記燃料水溶液の供給量および前記第2水溶液保持手段から前記第1水溶液保持手段への前記燃料水溶液の供給量を制御することによって、前記第1水溶液保持手段内に存在する前記燃料水溶液の量を調整し前記燃料取込・放出部材と前記燃料水溶液との接触を制御する、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法。   By controlling the supply amount of the aqueous fuel solution from the first aqueous solution holding means to the second aqueous solution holding means and the supply amount of the aqueous fuel solution from the second aqueous solution holding means to the first aqueous solution holding means, 9. The method of operating a fuel cell system according to claim 8, wherein the amount of the aqueous fuel solution present in the aqueous solution holding means is adjusted to control contact between the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution. 前記燃料取込・放出部材を移動可能に保持し、前記燃料取込・放出部材を移動させることによって前記燃料取込・放出部材と前記第1水溶液保持手段内の前記燃料水溶液との接触を制御する、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法。   The fuel intake / release member is movably held, and the fuel intake / release member is moved to control contact between the fuel intake / release member and the aqueous fuel solution in the first aqueous solution holding means. The operation method of the fuel cell system according to claim 8. 前記燃料電池の起動指示後に、前記燃料取込・放出部材に液体燃料を保持させておく、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法。   The operation method of the fuel cell system according to claim 8, wherein after the start instruction of the fuel cell, liquid fuel is held in the fuel intake / release member. 前記燃料電池の停止指示後に、前記燃料取込・放出部材に液体燃料を保持させておく、請求項8に記載の燃料電池システムの運転方法。
9. The method of operating a fuel cell system according to claim 8, wherein after the fuel cell stop instruction, the fuel intake / release member holds liquid fuel.
JP2006034293A 2006-02-10 2006-02-10 Fuel cell system and its operation method Pending JP2007214046A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006034293A JP2007214046A (en) 2006-02-10 2006-02-10 Fuel cell system and its operation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006034293A JP2007214046A (en) 2006-02-10 2006-02-10 Fuel cell system and its operation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007214046A true JP2007214046A (en) 2007-08-23

Family

ID=38492271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006034293A Pending JP2007214046A (en) 2006-02-10 2006-02-10 Fuel cell system and its operation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007214046A (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005011692A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Yuasa Corp Fuel cell system with constant output
JP2005203335A (en) * 2003-12-18 2005-07-28 Kurita Water Ind Ltd Fuel for fuel cell and its feeding method
JP2006040629A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Kurita Water Ind Ltd Fuel discharge method from fuel composition for fuel cell
JP2006040630A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Kurita Water Ind Ltd Fuel cell device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005011692A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Yuasa Corp Fuel cell system with constant output
JP2005203335A (en) * 2003-12-18 2005-07-28 Kurita Water Ind Ltd Fuel for fuel cell and its feeding method
JP2006040629A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Kurita Water Ind Ltd Fuel discharge method from fuel composition for fuel cell
JP2006040630A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Kurita Water Ind Ltd Fuel cell device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7883812B2 (en) Fuel cell system and transportation equipment including the same
US8329349B2 (en) Fuel cell system and operating method thereof
US20080166607A1 (en) Fuel Cell System and Transporting Equipment Including the Same
US20080124595A1 (en) Fuel cell system and operation method therefor
US8697266B2 (en) Fuel cell system and control method therefor
JP5366360B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP2007214048A (en) Fuel cell system and its operation method
EP1770815A1 (en) Fuel cell system and method therefor of measuring fuel concentration of aqueous fuel solution
JP2007214046A (en) Fuel cell system and its operation method
US20080113238A1 (en) Fuel cell system and transportation equipment including the same
EP1804324A1 (en) Direct Methanol Fuel cell system and operating method for shutdown
JP5201902B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP4646117B2 (en) Fuel cell system and transportation equipment using the same
JP2008181871A (en) Fuel cell system
TWI464954B (en) Fuel cell system and control method therefor
EP1722433A1 (en) Fuel cell system and method therefor of measuring fuel concentration in fuel aqueous solution
JP5147165B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2008004538A (en) Fuel cell system and its operation method
EP1724862A2 (en) Fuel cell system and controlling method therefor
JP2006351518A (en) Fuel cell system and its control method
JP2005150106A (en) Fuel cell system and transport equipment using above
JP5431873B2 (en) Fuel cell system and transportation equipment including the same
JP2006324236A (en) Fuel cell system and method of measuring fuel concentration of fuel water solution
JP4911946B2 (en) Fuel cell system and fuel concentration detection method thereof.
JP4863689B2 (en) Fuel cell system and concentration adjustment method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090205

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120403