JP2008066305A - モジュール式直接メタノール電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハウジング71、72、ポンプ31、75、燃料電池スタック10、システム制御部76およびハウジングに統合された燃料タンク30を備えるモジュール式直接メタノール燃料電池システムであって、ハウジングに備えられ、水を凝縮するユニットおよび液体流から気体流を分離するユニットを統合した統合処理ユニット80と、燃料電池スタックからの排出空気および排出燃料を統合処理ユニットに誘導する、燃料電池スタックと統合処理ユニットとの間の第1流体連結ユニット100、100aと、統合処理ユニットからの燃料混合物を燃料電池スタックに戻して誘導する、燃料電池スタックと統合処理ユニットとの間の第2流体連結ユニット101と、燃料タンクからの燃料を統合処理ユニットに誘導する第3流体連結ユニット102と、を備える。
【選択図】図2
Description
第3流体連結ユニットは、燃料タンクから統合処理ユニットの燃料ポンプまでの単一の流体連結部を備えてもよい。
11 空気流入口
12 ファン
13 空気排出口
15 スタック燃料流入口
16 スタック燃料排出口
20 CO2分離器
21 排気口
22 混合器
23 燃料ポンプ
30 燃料タンク
31 燃料ポンプ
50 熱交換器
52 排出口
53 流体開口
54 熱交換要素
55 換気ユニット
57 流体連結部
60 空気/水分離区画
61 空気排出口
62 凝縮連結部
63 流体開口
70 凝縮ポンプ
71 底部
72 上部
75 空気ポンプ
76 システム制御部
77a,77b 入力信号
78a,78b 出力信号
80 統合処理ユニット
90 気体/液体分離下位ユニット
91 流体案内ユニット
95 シーリング要素
96,96a 連結要素
97,97a 連結要素に対応する要素
98,98a 連結要素
99,99a 固定要素
100,100a 流体連結部
101,101a 流体連結部
102,102a 流体連結部
Claims (32)
- 底部と上部とを有するハウジング、ポンプ、燃料電池スタック、システム制御部および前記ハウジングに統合された燃料タンクを備えるモジュール式直接メタノール燃料電池システムであって、
前記ハウジングに備えられ、水を凝縮するユニットおよび液体流から気体流を分離するユニットを統合した統合処理ユニットと、
前記燃料電池スタックからの排出空気および排出燃料を前記統合処理ユニットに誘導する、前記燃料電池スタックと前記統合処理ユニットとの間の第1流体連結ユニットと、
前記統合処理ユニットからの燃料混合物を前記燃料電池スタックに戻して誘導する、前記燃料電池スタックと前記統合処理ユニットとの間の第2流体連結ユニットと、
前記燃料タンクからの燃料を前記統合処理ユニットに誘導する第3流体連結ユニットと、を備えるモジュール式直接メタノール燃料電池システム。 - 前記統合処理ユニットは、
前記水を凝縮するユニットと前記液体流から気体流を分離するユニットとを連結する連結手段と、
前記水を凝縮するユニットと前記液体流から気体流を分離するユニットとの間の第1統合流体連結ユニットと、を備え、
前記第1統合流体連結ユニットは、前記連結手段を使用して前記水を凝縮するユニットと前記液体流から気体流を分離するユニットとを連結することによって密閉され、かつシーリングされることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。 - 前記ポンプ、前記燃料電池スタック、前記統合処理ユニットおよび前記燃料タンクは、前記ハウジングの底部に互いに水平に隣合って配列されていることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記システム制御部は、前記ハウジングの底部に、前記ポンプ、前記燃料電池スタック、前記統合処理ユニットおよび前記燃料タンクが配列されているラインの後方に配列されており、前記システム制御部は、前記統合処理ユニットおよび前記燃料電池スタックのうち少なくとも何れか一つのセンサーから入力信号を受け取り、前記モジュール式直接メタノール燃料電池システムを制御する出力信号を出力することを特徴とする、請求項3に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記燃料電池スタックと前記燃料タンクとは、前記統合処理ユニットの互いに反対側に配列されていることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記第1流体連結ユニットは、相互分離されている第1流体連結部と第2流体連結部とを備えることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記第3流体連結ユニットは、前記燃料タンクからの燃料を燃料ポンプを経て前記統合処理ユニットに誘導する第3流体連結部と第4流体連結部とを備えることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記燃料ポンプは、前記統合処理ユニットに統合され、
前記第3流体連結ユニットは、前記燃料タンクから前記統合処理ユニットの前記燃料ポンプまでの単一の流体連結部を備えることを特徴とする、請求項7に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。 - 前記第1流体連結ユニットの第1流体連結部は、前記燃料電池スタックからの空気/水の混合物を、前記水を凝縮するユニットに供給することを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記第1統合流体連結部は、前記水を凝縮するユニットと前記液体流から気体流を分離するユニットとの間で互いに対向する表面の間にシーリング要素を提供し、その表面での流体開口を通じて具現され、前記第1統合流体連結ユニットは、前記水を凝縮するユニットからの冷却された空気/水の混合物を、前記液体流から気体流を分離するユニットに提供することを特徴とする、請求項2に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記水を凝縮するユニットの流体開口は、流体流入口または流体排出口であることを特徴とする、請求項10に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記液体流から気体流を分離するユニットは、燃料から気体を分離する手段と水から空気を分離する手段とを備え、これらの間に第2統合流体連結ユニットを有することを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記第1流体連結ユニットの第2流体連結部は、前記燃料電池スタックからの燃料/気体混合物を、前記燃料から気体を分離する手段に提供することを特徴とする、請求項12に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記燃料から気体を分離する手段には、分離された気体を周囲に排出する排気口が備えられることを特徴とする、請求項12に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記第4流体連結部は、前記燃料タンクからの燃料を前記燃料から気体を分離する手段に提供することを特徴とする、請求項7に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記第2統合流体連結ユニットは、前記水から空気を分離する手段からの水を、前記燃料から気体を分離する手段に提供することを特徴とする、請求項12に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記燃料から気体を分離する手段によって分離された気体は、CO2であり、前記燃料は、メタノールであることを特徴とする、請求項12に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記燃料から気体を分離する手段と前記水から空気を分離する手段とが直接接触するように配列されており、前記第2統合流体連結ユニットは、凝縮された水を燃料システムに戻すことができるように、前記燃料から気体を分離する手段と前記水から気体を分離する手段との間の連結壁に位置した隔壁の流体開口であることを特徴とする、請求項12に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記水を凝縮する手段は、熱交換器を備えることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記シーリング要素は、ガスケット、接着剤またはハンダ付け物質からなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項10に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記連結手段は、前記水を凝縮するユニットに位置した第1連結要素と、前記液体流から気体流を分離するユニットに位置した第2連結要素、または、前記液体流から気体流を分離するユニットに位置した第1連結要素と、前記水を凝縮するユニットに位置した第2連結要素とを備え、
前記第1連結要素は、前記第2連結要素に合わせて設計されていることを特徴とする、請求項2に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。 - 前記連結手段は、互いに関連したネジ山を有するネジやボルト、または互いに結合される凹部を有するラチェットやラッチであることを特徴とする、請求項2に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記水を凝縮するユニットと前記液体流から気体流を分離するユニットとの間の第1統合流体連結ユニットは、前記水を凝縮するユニット内に形成された多様な熱交換要素に流体接触することを特徴とする、請求項2に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記熱交換要素は、プレートまたはチューブであることを特徴とする、請求項23に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記液体流から気体流を分離するユニットは、単一の区画を備えることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 1つまたは2つ以上のポンプが前記1つまたは2つ以上のポンプに対する少なくとも第5流体連結部を有する、前記液体流から気体流を分離するユニットに付着され、前記第5流体連結部は、追加的なシーリング要素によってシーリングされることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記1つまたは2つ以上のポンプは、前記第5流体連結を通じて前記統合処理ユニットから燃料混合物を吸入し、これを外部にポンピングする循環ポンプまたは取付けられた前記燃料タンクから濃縮された燃料を吸入し、これを前記液体流から気体流を分離するユニット内で燃料混合物と混合するために、前記第5流体連結にこれを注入することを特徴とする、請求項26に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記第1統合流体連結は、前記水を凝縮する手段と前記液体流から気体流を分離するユニットとを連結する流体案内ユニットであることを特徴とする、請求項2に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記流体案内ユニットは、前記水を凝縮するユニットの開口から出る水および空気で構成される凝縮流を、前記液体流から気体流を分離するユニットの前記開口に案内し、前記水を凝縮するユニットと前記液体流から気体流を分離するユニットとの力学的連結を提供することを特徴とする、請求項28に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記水を凝縮するユニットの一側に、ファンが固定手段を通じて取付けられていることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記流体案内ユニットは、前記水を凝縮するユニットと前記液体流から気体流を分離するユニットとの上部に位置していることを特徴とする、請求項28に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
- 前記流体案内ユニットは、四角形の形状を有することを特徴とする、請求項28に記載のモジュール式直接メタノール燃料電池システム。
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