JP2009181959A - Polymer electrolyte fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動販売機と固体高分子型燃料電池を組み合わせた固体高分子型燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell system in which a vending machine and a polymer electrolyte fuel cell are combined.
近年、自動販売機の市場の伸びは横這いに近いが安定しており、売り上げはスパーマーケット、コンビニエンスストアに比べて遜色がないほど、日本の自動販売機ビジネスの市場規模は巨大である。とりわけ、飲料自動販売機の売り上げは、全体シェアの役半分を占めている。 In recent years, the vending machine market growth has been almost flat but stable, and the vending machine business market in Japan is huge, with sales comparable to those of the supermarkets and convenience stores. In particular, sales of beverage vending machines account for half of the total market share.
一方、消費電力量についても、飲料自販機が自販機全体の約50%を占めており、その中でもアルミ缶やペットボトル式の自動販売機が90%の消費電力量を占めている。 On the other hand, with regard to power consumption, beverage vending machines account for about 50% of the entire vending machine, and aluminum cans and PET bottle type vending machines account for 90% of the power consumption.
従って、省エネ化に関する取り組みは、昨今の地球環境保全の問題と絡めて重要な課題となっている。省エネ方法としては、飲料水の冷却や加熱時の室外への放熱損失を小さくするための気密、断熱性向上、圧縮機入力の低減や冷凍サイクルの成績係数向上、制御機器の省電力化、照明量・時間の削減等、様々な方法が考えられ、実際行われてきた。 Therefore, efforts related to energy saving have become an important issue in connection with the recent problems of global environmental conservation. Energy-saving methods include airtightness and heat insulation to reduce loss of heat to the outside during cooling and heating of drinking water, reduction of compressor input and coefficient of performance of refrigeration cycle, power saving of control equipment, lighting Various methods such as reduction of amount and time have been considered and practiced.
また、電力発電所の普及が頭打ちになっている現状の、夏場昼間の電力ピークをカットする様々な施策の一つとして、自動販売機の運転を一定時間停止するエコベンダータイプの普及は著しいものがあるが、実際のところ大きな省エネ効果は得られていない。 Also, as one of the various measures to cut the power peak during the daytime in summer, the spread of electric power plants has reached its peak, and the spread of eco-vendor type that stops the operation of vending machines for a certain time is remarkable. However, in fact, a large energy saving effect has not been obtained.
従って、抜本的な省エネ対策としては、効率の良い新エネルギーを採用する方法も考えられるが具体化する迄には至っていない。 Therefore, as a drastic energy saving measure, a method of adopting efficient new energy can be considered, but it has not yet been realized.
新エネルギーを採用する方法としては、太陽電池や燃料電池の利用が考えられるが、前者はイニシャルからランニングを考慮したいわゆるライフサイクル評価(LCA)での省エネ性、後者は技術発展途上であり、実際得られる場合の発電効率の大きさに、それぞれ左右されると考えられる。 As a method of adopting new energy, the use of solar cells and fuel cells can be considered. The former is energy saving in the so-called life cycle evaluation (LCA) considering running from the initial, and the latter is in the process of technological development. It is thought that it depends on the magnitude of power generation efficiency when it is obtained.
後者の燃料電池を採用する案としては、ガソリンエンジン等を利用した他発電機同様、停電時のバックアップ電源(非常用電源)が主体であり、そのような運転特許として、特許文献1、特許文献2、特許文献3が公開されている。これらの特許は、系統電力と燃料電池出力の切り替えをスムーズに行う電気的な省エネ制御の提案が主体となっている。
As a proposal to adopt the latter fuel cell, as with other generators using a gasoline engine or the like, a backup power source (emergency power source) at the time of power failure is mainly used. 2.
しかしながら、自動販売機を対象に、燃料電池の排熱を利用した大幅な省エネ性にまで言及した具体的な提案はなされていない。太陽電池同様に、燃料電池出力は直流電圧であり、家庭用を対象とした場合、AC100Vの商用電源に変換するインバータの省エネ制御技術が電気的には重要な課題の一つと考えるからである。 However, no specific proposal has been made for vending machines that mentions significant energy savings utilizing the exhaust heat of fuel cells. This is because the output of the fuel cell is a DC voltage as in the case of a solar cell, and the energy-saving control technology of an inverter that converts it into a commercial power supply of AC 100 V is considered as one of the important electrical issues when intended for household use.
一方、燃料電池システムを単なる電気的な発電装置としてしか見ない場合、その省エネ性は発電効率(末端の利用電力/原燃料の発熱量)に左右される。従って、如何にこの発電効率が高い固体高分子型燃料電池システムを開発できるかが技術的なポイントにはなるが、理論的には40%程度が限界と思われる。また、燃料に水素を使用する場合には問題とならないが、水素に改質する必要のある燃料の場合、例えばプロパンやメタン燃料を使用する場合、プロセス系効率(電池水素消費の発熱量/原燃料の発熱量)が小さいとさらに発電効率は低下する。 On the other hand, when the fuel cell system is viewed only as an electric power generator, the energy saving performance depends on the power generation efficiency (terminal power consumption / heat generation amount of raw fuel). Therefore, the technical point is how to develop a polymer electrolyte fuel cell system with high power generation efficiency, but it is theoretically considered that the limit is about 40%. In addition, when hydrogen is used as the fuel, there is no problem. However, in the case of a fuel that needs to be reformed into hydrogen, for example, when propane or methane fuel is used, the process efficiency (the calorific value of the battery hydrogen consumption / raw energy). The power generation efficiency is further reduced when the amount of heat generated by the fuel is small.
そこで、固体高分子型燃料電池のシステム全体の効率を向上させるには、直流電圧出力のみならず、燃料電池冷却系の排熱を利用する排熱利用システムが公開されている(特許文献4)。該排熱利用システムは、需要と供給に応じて排熱を分配する方式であるので、小型化が図れ、メインテナンスを容易にできるというメリットを有するものの、次のような問題点がある。 Therefore, in order to improve the efficiency of the entire polymer electrolyte fuel cell system, an exhaust heat utilization system that utilizes not only the DC voltage output but also the exhaust heat of the fuel cell cooling system is disclosed (Patent Document 4). . Since the exhaust heat utilization system is a system that distributes exhaust heat according to demand and supply, it has the following problems, though it has the merit that it can be reduced in size and can be easily maintained.
すなわち、電池本体を冷却するための冷却部を循環する冷却水を、改質器に水蒸気を与えるための水蒸気分離器にも供給する構成となっている。このため、該排熱利用システムの負荷である排熱利用機器の熱負荷が小さいときには問題がないが、該熱負荷が大きいときには、水蒸気分離器に該冷却部から供給される冷却水の温度は低くなり、水蒸気分離器から水蒸気を発生することができず、改質器に水蒸気が供給されないことが考えられる。この場合には、例えば該冷却水の圧力を高めながら温度を上げるために、何らかの手段により該冷却水を加熱する必要がある。このため、該排熱利用システムではその分余計に燃料等を燃焼して得られる熱エネルギーが必要となり、この結果発電効率が低下する。又、冷却系と燃料処理系が独立していないので、これらの制御が複雑となる。 That is, the cooling water circulating through the cooling unit for cooling the battery body is also supplied to the steam separator for supplying steam to the reformer. For this reason, there is no problem when the heat load of the exhaust heat utilization device, which is the load of the exhaust heat utilization system, is small, but when the heat load is large, the temperature of the cooling water supplied from the cooling unit to the steam separator is It is considered that water vapor cannot be generated from the water vapor separator and water vapor is not supplied to the reformer. In this case, for example, in order to raise the temperature while increasing the pressure of the cooling water, it is necessary to heat the cooling water by some means. For this reason, in the exhaust heat utilization system, thermal energy obtained by burning fuel or the like is necessary for that amount, and as a result, power generation efficiency is lowered. In addition, since the cooling system and the fuel processing system are not independent, these controls become complicated.
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、系統の商用電力使用量に比べて大幅な電力使用量低減を実現し、省エネによる地球環境保全及び燃料電池運転燃料費の低減を図ることができる固体高分子型燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such circumstances, and achieves a significant reduction in the amount of power used compared to the amount of commercial power used in the system, thereby conserving the global environment through energy saving and reducing the fuel cost for operating the fuel cell. An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell system that can be used.
前記目的を達成するため、請求項1に対応する発明は、燃料極及び酸化剤極からなる一対のガス拡散電極間に触媒層を介して固体高分子電解質膜を挟持させてなり、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学的反応により発電を行いこの発電電力を、カップ等の容器内に水又は熱湯を注入すると共にコーヒ等の原料を溶かすようにしたカップ利用タイプの製品を販売する自動販売機に供給する燃料電池本体と、
前記燃料ガスを水蒸気により改質するために水を供給する水供給経路並びに該水供給経路とは独立して該燃料電池本体からの発熱を冷却するために、熱交換器を介するか、又は熱交換器を介さず直接水を循環する水冷却経路とを備え、
前記燃料電池本体の酸化剤極の出口と、前記燃料ガスを改質するために前記水供給経路の水を水蒸気とする水蒸気発生器の間の水供給経路又は該水供給経路に配設されている水タンクからの生成水を取出し、この生成水を前記自動販売機のカップに注入する水として利用するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention corresponding to
A water supply path for supplying water to reform the fuel gas with water vapor and a heat exchanger for cooling heat generated from the fuel cell main body independently of the water supply path or heat A water cooling path that circulates water directly without using an exchanger,
A water supply path between the outlet of the oxidant electrode of the fuel cell main body and a water vapor generator that uses water in the water supply path as water vapor to reform the fuel gas, or the water supply path; The solid polymer fuel cell system is characterized in that the generated water is taken out from the water tank and used as water to be injected into the cup of the vending machine.
前記目的を達成するため、請求項2に対応する発明は、燃料極及び酸化剤極からなる一対のガス拡散電極間に触媒層を介して固体高分子電解質膜を挟持させてなり、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学的反応により発電を行いこの発電電力を、カップ等の容器内に水を含む炭酸を注入するようにしたカップ利用タイプの製品を販売する自動販売機に供給する燃料電池本体と、
前記燃料ガスを水蒸気により改質するために水を供給する水供給経路並びに該水供給経路とは独立して該燃料電池本体からの発熱を冷却するために、熱交換器を介するか、又は熱交換器を介さず直接水を循環する水冷却経路と、
前記燃料ガスを改質するために前記水供給経路の水を水蒸気とする水蒸気発生器に有する燃焼器からの燃焼ガスを取込み、該燃焼ガスのうちの炭酸ガスのみを取出す炭酸ガス分離器とを備え、
前記炭酸ガス分離器で分離された炭酸ガスを、前記自動販売機のカップに注入して利用するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention corresponding to claim 2 comprises a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a pair of gas diffusion electrodes comprising a fuel electrode and an oxidant electrode via a catalyst layer. Electricity is generated by the electrochemical reaction of a certain fuel gas and oxidant gas, and this generated power is supplied to a vending machine that sells cup-type products in which carbon dioxide containing water is injected into a cup or other container. A fuel cell body,
A water supply path for supplying water to reform the fuel gas with water vapor and a heat exchanger for cooling heat generated from the fuel cell main body independently of the water supply path or heat A water cooling path that circulates water directly without an exchanger,
A carbon dioxide separator for taking in combustion gas from a combustor having a water vapor generator using water in the water supply path as water vapor to reform the fuel gas, and taking out only carbon dioxide in the combustion gas; Prepared,
The solid polymer fuel cell system is characterized in that the carbon dioxide gas separated by the carbon dioxide separator is injected into a cup of the vending machine and used.
前記目的を達成するため、請求項3に対応する発明は、燃料極及び酸化剤極からなる一対のガス拡散電極間に触媒層を介して固体高分子電解質膜を挟持させてなり、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学的反応により発電を行いこの発電電力を、加温すべき缶利用タイプ又はペットボトル利用タイプの製品を販売する自動販売機に供給する燃料電池本体と、
前記酸化剤極から排出される水を、前記燃料ガスを水蒸気により改質する改質器に供給する水供給経路と、
前記水供給経路とは独立し、かつ前記燃料電池本体の燃料極及び酸化剤極の間に設け、内部に冷却水を通水可能に構成したものであって、前記冷却水によって前記燃料極及び酸化剤極を冷却する水冷却部と、
前記水冷却部との間で冷却水を循環可能にする水冷却経路と、
前記冷却部の排出側における前記水冷却経路に設け、前記水冷却部からの冷却水を通す電池冷却水放熱熱交換器とを備え、
前記燃料電池本体の酸化剤極の出口と、前記燃料ガスを改質するために前記水供給経路の水を水蒸気とする水蒸気発生器の間の水供給経路又は該水供給経路に配設されている水タンクからの生成水を取出し、この生成水を前記自動販売機のカップに注入する水として利用するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
In order to achieve the above object, the invention corresponding to
A water supply path for supplying water discharged from the oxidant electrode to a reformer that reforms the fuel gas with steam;
It is independent of the water supply path and is provided between the fuel electrode and the oxidant electrode of the fuel cell main body, and is configured to allow cooling water to flow inside. A water cooling section for cooling the oxidizer electrode;
A water cooling path enabling circulation of cooling water to and from the water cooling unit;
Provided in the water cooling path on the discharge side of the cooling unit, and equipped with a battery cooling water radiating heat exchanger for passing cooling water from the water cooling unit,
A water supply path between the outlet of the oxidant electrode of the fuel cell main body and a water vapor generator that uses water in the water supply path as water vapor to reform the fuel gas, or the water supply path; The solid polymer fuel cell system is characterized in that the generated water is taken out from the water tank and used as water to be injected into the cup of the vending machine.
前記目的を達成するため、請求項4に対応する発明は、燃料極及び酸化剤極からなる一対のガス拡散電極間に触媒層を介して固体高分子電解質膜を挟持させてなり、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学的反応により発電を行いこの発電電力を、加温すべき缶利用タイプ又はペットボトル利用タイプの製品を販売する自動販売機に供給する燃料電池本体と、
前記酸化剤極から排出される水を、前記燃料ガスを水蒸気により改質する改質器に供給する水供給経路と、
前記水供給経路とは独立し、かつ前記燃料電池本体の燃料極及び酸化剤極の間に設け、内部に冷却水を通水可能に構成したものであって、前記冷却水によって前記燃料極及び酸化剤極を冷却する水冷却部と、
前記水冷却部との間で冷却水を循環可能にする水冷却経路と、
前記冷却部の排出側における前記水冷却経路に設け、前記水冷却部からの冷却水を通す電池冷却水放熱熱交換器と、
前記燃料ガスを改質する改質器に前記水供給経路の水を水蒸気とする水蒸気発生器に有する燃焼器からの燃焼ガスを取込み、該燃焼ガスのうちの炭酸ガスのみを取出す炭酸ガス分離器とを備え、
前記炭酸ガス分離器で分離された炭酸ガスを、前記自動販売機のカップに注入して利用するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
In order to achieve the above object, an invention corresponding to
A water supply path for supplying water discharged from the oxidant electrode to a reformer that reforms the fuel gas with steam;
It is independent of the water supply path and is provided between the fuel electrode and the oxidant electrode of the fuel cell main body, and is configured to allow cooling water to flow inside. A water cooling section for cooling the oxidizer electrode;
A water cooling path enabling circulation of cooling water to and from the water cooling unit;
A battery cooling water radiating heat exchanger that is provided in the water cooling path on the discharge side of the cooling unit, and that passes cooling water from the water cooling unit;
A carbon dioxide gas separator that takes in the combustion gas from the combustor in the steam generator that uses the water in the water supply path as water vapor to the reformer that reforms the fuel gas, and takes out only the carbon dioxide gas in the combustion gas And
The solid polymer fuel cell system is characterized in that the carbon dioxide gas separated by the carbon dioxide separator is injected into a cup of the vending machine and used.
本発明によれば、系統の商用電力使用量に比べて大幅な電力使用量低減を実現し、省エネによる地球環境保全及び燃料電池運転燃料費の低減を図ることができる固体高分子型燃料電池システムを提供することができる。 According to the present invention, a solid polymer fuel cell system that realizes a significant reduction in the amount of power used compared to the amount of commercial power used in the system, and that can conserve the global environment and save fuel cell operating fuel costs through energy saving. Can be provided.
以下、図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の固体高分子型燃料電池システムに係る第1の実施形態を示す概略構成図である。従来装置と異なる点は、燃料電池本体の水冷却部20の出力側の水冷却経路に、排熱利用部26具体的には冷却水を循環させる多数のパイプからなる熱交換器26aが配設され、又熱交換器26aに近接した位置に空気を吹き付ける空気ファン26bを配設した点である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment according to the polymer electrolyte fuel cell system of the present invention. The difference from the conventional apparatus is that a
以下、それ以外の構成について説明する。燃料電池本体は、燃料処理系10と電池本体のCSA(Cell Stack Assembly)11及び補機部12から構成される。
Hereinafter, other configurations will be described. The fuel cell main body includes a
燃料処理系10は、脱硫器13、燃焼器14aと熱交換器14bからなる水蒸気発生器14、改質器15、COシフト反応器16、CO選択酸化器17から構成される。
The
CSA11は、アノード(燃料極)18、カソード(酸化剤極)19、水冷却部20から構成される。
The
補機部12は、熱交換器21aと空気ファン21bからなる電池冷却水放熱熱交換器21、熱交換器22aと空気ファン22bからなるカソード出口ガス凝縮熱交換器22、電池冷却水用水ポンプ23、改質用水ポンプ24、空気ブロア25、その他から構成される。燃料供給部6は例えばプロパンボンベである。
The
ここで、このように構成の固体高分子型燃料電池システムの発電原理を簡単に説明する。燃料に、プロパンを使用した場合、プロパンから水素ガスへの改質は、燃料処理系10で行われる。最初に、脱硫器13を通過したプロパンは、例えば活性炭吸着によって硫黄分が取り除かれ、次に改質器15を通過する。
Here, the power generation principle of the polymer electrolyte fuel cell system configured as described above will be briefly described. When propane is used as the fuel, reforming from propane to hydrogen gas is performed in the
改質器15の手前で、水蒸気発生器14で水が加熱され、ガス化した水蒸気がプロパンガスに合流する。改質器15では、触媒によりプロパンと水蒸気の反応から、水素が生成されるが同時にCOも生成される。図示はしていないが、この水蒸気改質は吸熱反応のため、改質器15には燃焼器14aを利用するか、又は別途設置する燃焼器が必要となる。
Water is heated by the
固体高分子型燃料電池は、CSA11の電解質膜及び触媒層から構成されるMEA(Membrane Electrode Assembly)でのCOの被毒が問題となるため、COはCO2へ酸化させる必要がある。このため、COシフト反応器16及びCO選択酸化器17では、触媒によりCO被毒が発生しない程度に、それぞれ水蒸気及び空気供給により酸化反応を進める必要がある。
In the polymer electrolyte fuel cell, since poisoning of CO in a MEA (Membrane Electrode Assembly) composed of the electrolyte membrane and catalyst layer of
また、図示しないが改質器15を含めたこれらの触媒反応はそれぞれ異なり、改質器15の例えば700℃から、COシフト反応器16では例えば300℃、選択酸化器17では例えば150℃と、改質ガスの上流と下流の温度差が大きいため、実際には下流側温度を下げるための水熱交換器が必要となり、例えば水蒸気発生器14を兼用する構成も考えられる。CO選択酸化器17を通過した改質ガスは、主に水素、炭酸ガス、水蒸気からなっている。これらのガスがCSA11のアノード18に送り込まれる。
Although not shown, these catalytic reactions including the
アノード18に送り込まれた水素ガスは、MEAの触媒層を経て、プロトンH+が電解質膜を通過、カソード19を通過する空気中の酸素及び電子と結びついて水が生成される。従って、アノード18は−極、カソード19は+極となり、電位を持つことになり直流電圧を発電する。この電位間に負荷、例えば自動販売機を運転するための圧縮機やヒータ、照明灯の駆動力を設ければ、電源としての機能を持つことになる。
The hydrogen gas sent to the
MEA触媒での反応温度は、通常100℃以下が適当であり、CSA11の温℃例えば75℃以下になるように、電池冷却水用水ポンプ23で送り込まれる冷却水で冷却されるが、熱を必要とする機器例えば、自動販売機の飲料水缶の加温に使われる排熱利用部26で放熱しきれない場合、電池冷却水放熱熱交換器21でさらに放熱され、CSA入り口の冷却水温度例えば70℃が一定になるように電気制御部(図示せず)を介して制御される。
The reaction temperature at the MEA catalyst is usually 100 ° C. or lower, and is cooled by the cooling water fed by the battery
以上述べた実施形態によれば、発電効率が高い固体高分子型燃料電池の電気出力を利用して運転することができるので、系統の商用電力使用時よりも、省エネ運転でCO2排出量を抑制する地球環境保全化が実現できる。 According to the embodiment described above, since the operation can be performed by using the electric output of the polymer electrolyte fuel cell having high power generation efficiency, the CO 2 emission amount can be reduced by the energy saving operation than when using the commercial power of the system. Suppressing global environmental conservation can be realized.
又、水冷却部20の排出側に熱交換器26aを設け、熱交換器26aを空気ファン26bで風でそのシステムの排熱を利用して運転することができるので、大幅に省エネ運転でCO2の排出量を大幅に抑制する地球環境保全化が実現できる。
In addition, a
図2は、本発明の固体高分子型燃料電池システムに係る第2の実施形態を示す概略構成図である。図1と異なる点は、燃料電池本体の水冷却部20の出力側に、設けた排熱利用部26を設けず、この代わりに水蒸気発生器14の熱交換器14bの周囲に発生する熱(温度例えば70〜80℃)を収集できるように熱収集部53を設けたものである。これ以外の構成は、図1と同一であり、従って作用効果も図1と同一である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the polymer electrolyte fuel cell system of the present invention. The difference from FIG. 1 is that the exhaust
図3は、本発明の固体高分子型燃料電池システムに係る第3の実施形態を示す概略構成図である。図1と異なる点は、燃料電池本体の水冷却部20の出力側に、設けた排熱利用部26を設けず、この代わりに燃料処理系10の改質器15、COシフト反応器16、CO選択酸化器17の外囲器の少なくとも一方の周囲に発生する熱を熱収集部53により収集できるように構成したものである。これ以外の構成は、図1と同一であり、従って作用効果も図1と同一である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the polymer electrolyte fuel cell system of the present invention. The difference from FIG. 1 is that the provided exhaust
図4は、本発明の固体高分子型燃料電池システムに係る第4の実施形態を示す概略構成図であり、図1〜図3の実施形態では、燃料電池本体に発生する熱を有効利用できるように構成したものであるのに対して、図4は燃料電池本体において生成される生成水を有効利用できるようにしたものである。具体的には、図4の改質用水ポンプ24と熱交換器22a(カソード出口ガス凝縮熱交換器22の側)の配管接続部に分岐用配管を設けて、これに生成水取出部54を形成したものである。そして、生成水取出部54の出口側に分岐部を形成し、この一方に成分混合部55を設けて、該生成水にミネラル成分を混合できるように構成されている。これ以外の構成は、図1と同一である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the polymer electrolyte fuel cell system of the present invention. In the embodiment of FIGS. 1 to 3, heat generated in the fuel cell main body can be effectively used. In contrast to the above configuration, FIG. 4 shows that the generated water generated in the fuel cell main body can be used effectively. Specifically, a branch pipe is provided at the pipe connection portion of the reforming
本実施形態によれば、燃料電池本体で生成される生成水を生成水取出部54から取り出せるので、水を必要とする機器例えば自動販売機のように、特別に水供給システムを設ける場合に比べて小型化が図れ、或いは水供給システムが不要になる。
According to the present embodiment, the produced water generated in the fuel cell main body can be taken out from the produced water take-out
又、成分混合部55を設けてあるので、蒸留水である生成水にミネラル成分が混合できることから、生成水を飲料水として利用する場合には、安全で美味しい飲料水が得られる。
Moreover, since the
図5は、本発明の固体高分子型燃料電池システムに係る第5の実施形態を示す概略構成図であり、図4のカソード出口ガス凝縮熱交換器22を設けずに、この部分に水タンク56を設け、この水タンク56に水道水を導入するように構成したものである。これ以外の点は、図4と同一であり、従って図4の作用効果と同一の作用効果が得られる。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a fifth embodiment of the polymer electrolyte fuel cell system of the present invention, and without providing the cathode outlet gas
この場合、水タンク56内には、図6(a)に示すように一端がカソード19の配管系統に接続され、且つ他端の外周面に放熱フィン57aが形成された接続配管57であって、放熱フィン57a側が挿入されている。このように構成することにより、図1〜図4のカソード出口ガス凝縮熱交換器22と同様な機能が得られる。
In this case, in the
図6(b)は、図6(a)の変形例を示す図であり、図6(a)の放熱フィン57aを設けずに、この部分に配管をコイル状に成形した放熱部57bを形成したものである。この場合も、図1〜図4のカソード出口ガス凝縮熱交換器22と同様な機能が得られる。
FIG. 6B is a diagram showing a modification of FIG. 6A, and without providing the
図7は、本発明の固体高分子型燃料電池システムに係る第6の実施形態を示す概略構成図であり、図1の構成に水蒸気発生器14の燃焼器14aで燃焼された燃焼ガスをCO2分離器51に導入し、CO2(炭酸ガス)を分離できるように構成したものであり、これ以外の構成は図1と同一である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a sixth embodiment of the polymer electrolyte fuel cell system according to the present invention. The combustion gas burned in the
このように構成することにより、従来のように炭酸飲料水を得る場合には、従来必要であった炭酸ガスボンベの設置が不要となり、ユーザにおいて快適でおいしい飲料水を得ることができる。 By comprising in this way, when carbonated drinking water is obtained like before, installation of the carbon dioxide gas cylinder which was conventionally required becomes unnecessary, and a user can obtain comfortable and delicious drinking water.
図7において、アノード出口改質ガスの方がCO2の濃度が高く、利用率は高くなるが、このCO2を含んだ水素燃料が、改質器加熱用燃焼に使われるため、結局CO2の分離は、燃焼ガス成分で行なわれることになる。 In FIG. 7, the anode outlet reformed gas has a higher CO 2 concentration and a higher utilization rate. However, since hydrogen fuel containing this CO 2 is used for combustion for reformer heating, the CO 2 is eventually used. This separation is performed with the combustion gas component.
プロパンを材料として改質した、この燃焼ガス中に含まれるCO2の濃度はおよそ15%である。この他の排出ガス成分としては、およそ水蒸気35%、N24.5%、残りは酸素リッチの空気である。従って、有害成分は含まれないため、CO2分離器51でCO2を分離した場合、CO2は例え純度が低くても飲料用に供するレベルと考える。 The concentration of CO2 contained in this combustion gas, which is reformed using propane as a material, is approximately 15%. Other exhaust gas components are approximately 35% water vapor and 24.5% N, and the rest is oxygen-rich air. Therefore, since no harmful components are contained, when CO 2 is separated by the CO 2 separator 51, it is considered that the CO 2 is used for beverages even if the purity is low.
CO2分離器51としては、膜分離や吸脱着分離を利用したものである。膜分離においては、イオン交換膜やポリイミド等の基体分離膜を用いたCO2分離が一般的である。吸脱着分離においては、セラミックス、例えばリチウムジルコネート、Li2ZrO3を利用した吸脱着が考えられる。この場合の関係式は次のようになる。 The CO 2 separator 51 uses membrane separation or adsorption / desorption separation. In membrane separation, CO 2 separation using a substrate separation membrane such as an ion exchange membrane or polyimide is generally used. In the adsorption / desorption separation, adsorption / desorption using ceramics such as lithium zirconate or Li 2 ZrO 3 can be considered. The relational expression in this case is as follows.
Li2ZrO3+CO2←→ZrO2+Li2CO3
このように図7の実施形態によれば、CO2が分離できるので、この分離されたCO2を、炭酸ガス飲料に利用でき、そのためCO2を収納するためのボンベが不要、もしくはCO2の貯留量が少なくてすむ。
Li 2 ZrO 3 + CO 2 ← → ZrO 2 + Li 2 CO 3
Thus, according to the embodiment of FIG. 7, the CO 2 can be separated, the separated CO 2, can be used for carbon dioxide beverages, therefore the cylinder for receiving the CO 2 required, or the CO 2 Less storage is required.
なお、図7のCO2分離器51で分離された残りの成分は、そのまま大気に捨てられる。 The remaining components separated by the CO 2 separator 51 in FIG. 7 are discarded to the atmosphere as they are.
図8は、本発明の自動販売機の概略構成を示す図である。この自動販売機は、自動販売機本体1と、例えば前述した図1〜図7の実施形態のように構成した固体高分子型燃料電池システム本体2を組合せたものである。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the vending machine according to the present invention. This vending machine is a combination of a vending machine
自動販売機本体1は、缶利用タイプ又はペットボトル利用タイプの自動販売機をイメージしたもので、商品陳列部3と商品取り出し部4から構成され、図に示していないコイン或いは紙幣挿入部にお金を入れ、希望の商品ボタンを押すと商品が取り出せる機能を有している。
The
固体高分子型燃料電池システム本体2は、燃料処理系を含む燃料電池本体部5と燃料供給部6から構成され、本実施形態の場合は燃料収納にボンベを使用している。
The polymer electrolyte fuel cell system main body 2 includes a fuel cell
燃料電池システム本体2は、出力として直流電力が出力されるので、自動販売機の運転や制御を容易にするため、図示しないインバータで交流の100Vもしくは200Vに変換され、電気配線部7により電気接続されている。なお、場合によっては、自動販売機を直流で運転可能な構成として燃料電池システム本体2の出力の直流電力をそのまま利用するように構成してもよい。
Since the fuel cell system body 2 outputs DC power as an output, in order to facilitate the operation and control of the vending machine, it is converted into AC 100V or 200V by an inverter (not shown) and is electrically connected by the
一方、燃料電池からの排熱は、排熱利用パイプ8により自動販売機本体1に接続され、缶等の加温に利用されている。そして、自動販売機本体1と燃料電池システム本体2との電気制御は制御信号線9を介して行われる。
On the other hand, the exhaust heat from the fuel cell is connected to the vending machine
図9は、本発明の自動販売機に係る第1の実施形態を示す構成図である。 FIG. 9 is a block diagram showing a first embodiment according to the vending machine of the present invention.
燃料処理系を含む電池本体は、前述した図1〜図6の実施形態同様に構成されているので、ここでは同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。 Since the battery main body including the fuel processing system is configured in the same manner as the above-described embodiments of FIGS. 1 to 6, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
ここで、自動販売機本体1の温冷熱動作原理を簡単に説明する。
Here, the heating / cooling operation principle of the
図9は、飲料液が予めアルミやスチール、或いはペットボトルに封じ込まれて、冷加温された飲料水がユーザに提供される缶利用タイプの自動販売機の温冷熱フロー動作概念図を示している。飲料用の缶もしくはペットボトルは、右室、中室、左室の3部屋に分かれた各部屋それぞれに、多くの本数で収納されている。缶の冷却は、3部屋ともに可能であるが、加温は右室を除いて可能である。 FIG. 9 is a conceptual diagram of a hot / cold heat flow operation of a can-use type vending machine in which beverage liquid is sealed in aluminum, steel, or a plastic bottle in advance and cold-warmed drinking water is provided to the user. ing. Beverages cans or PET bottles are stored in large numbers in each of the three rooms divided into a right chamber, a middle chamber, and a left chamber. The can can be cooled in all three rooms, but heating is possible except in the right room.
まず、缶の冷却方法を説明する。圧縮機27を高圧のガスで吐出した冷媒ガスは、凝縮熱交換器(凝縮器)28を通って周囲空気に熱を放出して高圧の液に凝縮する。そして、絞り機構30a、30b、30cで低圧の2相流に絞られ、蒸発熱交換器31a、31b、31cで蒸発し周囲空気を冷却して過熱蒸気になった後、圧縮機27に低圧ガスとして吸引される。
First, a method for cooling the can is described. The refrigerant gas discharged from the
冷却された周囲空気はファンによって強制対流的に缶を冷却する。各蒸発熱交換器に冷媒を分岐する二方弁29a、29b、29cは、冷却か加温を選択するための開閉弁であり、閉止時は冷媒が流れないため加温を選択する場合である。
The cooled ambient air cools the can in a forced convection manner with a fan. The two-
その加温方法を説明する。加温は、固体高分子型燃料電池の排熱利用部26で行われるが、同じ部屋が冷却モードと重なることはない。万一、加温が不十分で早急に加温を行いたい場合には、電気ヒータ33b、33cをオプションで用意して併用する場合がある。加温も冷却同様、暖められた周囲の空気をファン28bによって強制対流的に缶を加温する。このように運転することで、各部屋の飲料缶やペットボトルを冷却あるいは加温することが可能となる。
The heating method will be described. Heating is performed in the exhaust
さらに、固体高分子型燃料電池は電池冷却の排熱のみならず、燃料処理系の放排熱、改質器15や水蒸気発生器14の燃焼ガス排熱、カソード19出口から排出される余った空気と生成した水蒸気の排気熱を利用することも可能である。
Further, the polymer electrolyte fuel cell not only exhausts heat from the cooling of the battery, but also exhaust heat from the fuel processing system, exhaust heat from the combustion gas from the
なお、加温にこの固体高分子型燃料電池排熱を利用した場合、圧縮機による電気冷却と通常の電気ヒータ加温を併用した方式に比べて、自動販売機の年間電気使用量は約45%であり、プロパンを用いた燃料代も電気代に比べて15%近く安くなることが机上計算から明らかになっている。 In addition, when this solid polymer fuel cell exhaust heat is used for heating, the annual electricity consumption of the vending machine is about 45 compared with the method using both electric cooling by the compressor and normal electric heater heating. It is clear from the desktop calculation that the fuel cost using propane is nearly 15% cheaper than the electricity cost.
図10は、本発明の自動販売機に係る第2の実施の形態の構成図である。この実施形態における自動販売機は、紙コップ等にコーヒー等の原料を溶かし込んだ熱湯を注いだり、氷等の冷やされた飲料水をユーザに提供するカップ利用タイプの自動販売機39である。
FIG. 10 is a configuration diagram of the second embodiment according to the vending machine of the present invention. The vending machine in this embodiment is a cup-based
本自販機は、冷凍サイクルによる蒸発器によって冷却機能を有しており、その機能は缶式同様、圧縮機27、凝縮熱交換器28、絞り機構30、蒸発熱交換器(蒸発器)31から構成される。ただ、缶式との違いは、製氷器34を有する点であり、飲料液の冷却タンク52も有している。
This vending machine has a cooling function by an evaporator by a refrigeration cycle, and the function is composed of a
供給水は、水道水に直結している貯留タンク36の水を水ポンプ37で汲み上げた後、加温タンク35、冷却タンク52、製氷器34に分配される。ただし、水道水からの加圧が十分で貯留タンク36が無い場合は水道水から直接分配される。加温タンク35には生成水供給管45を通じて、固体高分子型燃料電池のカソードから排出される暖かい生成水が供給される。図示はしていないが、この生成水は加温タンク35への供給前に、脱炭酸及びカルシウムやカリウム等のミネラル成分の混合措置がなされている。
The supplied water is distributed to the
また、加温タンク35での飲料液加温が不十分な場合、電気ヒータ33で加熱の不足分を補う。そして、バルブを通じて(図示せず)、利用コップ置き場38に冷たい飲料水、氷を含んだ飲料水、そして暖かい飲料水がユーザの希望に応じて供給される。
If the beverage liquid is not sufficiently heated in the
なお、各飲料液に含めるコーヒー等の各種成分の混合方法、及び構成の説明は省略する。 In addition, description of the mixing method of various components, such as coffee included in each drink liquid, and a structure is abbreviate | omitted.
一方、ユーザが炭酸入り飲料水を望む場合は、炭酸ガス供給管46を通じて、固体高分子型燃料電池のアノードから排出される炭酸ガスが燃料の水素他と分離されて供給される。
On the other hand, when the user desires drinking water containing carbonic acid, the carbon dioxide gas discharged from the anode of the polymer electrolyte fuel cell is supplied through the carbon dioxide
図11は、本発明の自動販売機に係る第3の実施の形態の構成図である。この実施形態における自動販売機は、熱湯を注いで調理、飲食が可能となる、麺類であるラーメンやうどん、そば等がユーザに提供されるインスタント麺タイプの自動販売機40である。
FIG. 11 is a configuration diagram of the third embodiment according to the vending machine of the present invention. The vending machine in this embodiment is an instant noodle
この自動販売機は、缶式やカップ式と異なり、冷却機能を持たない。ただ、加温方式はカップ式同様、加温タンク35を有しており、水道水からの供給水を水ポンプ37で加温タンク35にされるが、水道水からの加圧が十分な場合、水ポンプは不要である。加温タンク35には生成水供給管45を通じて、固体高分子型燃料電池のカソードから排出される暖かい生成水が供給される。図示はしていないが、この生成水は、カップ式同様、加温タンク35への供給前に、脱炭酸及びカルシウムやカリウム等のミネラル成分の混合措置がなされている。また、同様に加温タンク35での飲料液加温が不十分な場合、電気ヒータ33で加熱の不足分を補う。そして暖かい熱水がインスタント麺カップ置き場41にその調理用として供給される。
Unlike the can type and the cup type, this vending machine does not have a cooling function. However, the heating method has a
図12は、本発明の自動販売機に係る第4の実施の形態の構成図である。この実施形態における自動販売機は、飲料液が予めアルミやスチール、或いはペットボトルに封じ込まれて、冷加温された飲料水がユーザに提供される缶利用タイプの自動販売機である。従って、基本機能は図9の実施形態に近い。大きな違いは、自動販売機本体そのものの中に、固体高分子型燃料電池システムが収納されている点であり、全体システムで見た場合の設置スペースは縮小化されている。 FIG. 12 is a configuration diagram of the fourth embodiment according to the vending machine of the present invention. The vending machine in this embodiment is a can-use type vending machine in which beverage liquid is previously sealed in aluminum, steel, or a plastic bottle, and cold-warmed drinking water is provided to the user. Therefore, the basic function is close to the embodiment of FIG. The major difference is that the polymer electrolyte fuel cell system is housed in the vending machine itself, and the installation space when viewed from the whole system is reduced.
本実施形態においては、燃料電池一体型自動販売機42の左室が冷却、中室が冷却或いは加温、右室が固体高分子型燃料電池システム43で構成されている。そして、固体高分子型燃料電池システム43は燃料供給部6、燃料電池本体から構成され、燃料電池本体を構成する燃料処理系10は右室32dの最上部に配設され、右室32dの最下部に2次電池を含む電気制御回路部44が配設され、又右室32dの燃料処理系10と電気制御回路部44の間にはCSA11が配設されている。
In the present embodiment, the left chamber of the fuel cell integrated
また、燃料供給部6にはプロパンボンベが2本用意され、1本が無くなってももう1本で安定して燃料が供給されるため、自動販売機の安定した運転が可能となっている。
In addition, since two propane cylinders are prepared in the
2次電池の利用は、本自動販売機の自立運転を可能としている。即ち、起動時の空気ブロアや水ポンプの補機動力運転に利用することによって、系統の商用電源を使うことなく、電気コードレスとなるため、本自動販売機の移動設置が非常に容易となる。 The use of the secondary battery enables the vending machine to operate independently. In other words, the use of the air blower and the water pump at the time of start-up makes it easy to move and install the vending machine because it is cordless without using the commercial power supply of the system.
次に、図12を参照して寒冷地又は寒冷時の自動販売機自体の保温構成について説明する。図12に示すように、中室32bが飲料缶の加温できる機能を有し、右室32dが燃料処理系を含むPEFCシステムで構成される場合の自動販売機において、例えば寒冷時、例えば外気温度が氷点下の場合は、改質器15、COシフト反応器16、CO選択酸化器17等を含む燃料処理系10の周囲から放出される排熱を、排気口50を介して隣合う中室32bに導入し、飲料缶の加温に利用できるように構成したものである。
Next, with reference to FIG. 12, the heat insulation structure of the vending machine itself in a cold district or during a cold season will be described. As shown in FIG. 12, in a vending machine in which the
このように構成することにより、万一、電池冷却水の排熱だけで飲料缶の加温熱量が足りない場合、その不足分を補い、ユーザに満足な暖かい飲料缶を提供できる。 By comprising in this way, when the amount of heating heat of a drink can is insufficient only by exhaust heat of battery cooling water, the shortage can be compensated and a warm drink can satisfying a user can be provided.
なお、排気口50の構造としては、通常閉まっていて寒冷時に開き排熱が中室32bに導入される構造となっている。この場合、導入ファンはある構成(強制対流)と、無い構成(熱気が上方に流れる自然対流)の両方を含む。
The structure of the
例えば、北海道、東北等の寒冷地においては、冬場飲料缶の冷却が、圧縮機が作動していなくても外気温度が低いため、飲料缶が冷却されてしまう恐れがある。それを避けるために、燃料電池冷却水の排熱や燃料処理系の排熱を左室32aに供給し、逆加温するように構成してもよい。
For example, in cold regions such as Hokkaido and Tohoku, the cooling of winter beverage cans may be cooled because the outside air temperature is low even when the compressor is not operating. In order to avoid this, the exhaust heat of the fuel cell cooling water or the exhaust heat of the fuel processing system may be supplied to the
本発明は、前述した実施形態に限定されず、例えば以下のように構成してもよい。図1の排熱利用部26、図2の熱収集部53、図3の熱収集部53、図4の生成水取出部54及び、又は成分混合部55、図5の水タンク56並びに生成水取出部54及び、又は成分混合部55のうちの幾つかを任意に組合せるように構成してもよい。さらに、図7のCO2分離器51、図9の排熱利用部26、図10の生成水供給管45及び、又は炭酸ガス供給管46、図11の生成水供給管45、図12の排気口50のうちの幾つかを任意に組合せるように構成してもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and may be configured as follows, for example. The waste
図13は、本発明の自動販売機に係る第5の実施の形態を説明するための構成図である。この実施形態における図1の実施の形態に、以下に述べる自動販売機は、温度センサ67と、温度制御器68と、バイパス水供給経路69と、バルブ70を追加したものである。
FIG. 13 is a block diagram for explaining a fifth embodiment of the vending machine according to the present invention. In the embodiment of FIG. 1, the vending machine described below is obtained by adding a temperature sensor 67, a
温度センサ67は、自動販売機本体に収納されている部屋(室)内であって、加温すべき製品例えば飲料缶の周囲温度を検出するものである。 The temperature sensor 67 detects the ambient temperature of a product to be heated, such as a beverage can, in a room (chamber) housed in the vending machine main body.
バイパス水供給経路69は、排熱利用熱交換器26aに並列に接続され、該排熱利用熱交換器26a内を循環する冷却水をバイパスさせるものであり、バイパス水供給経路69の途中バルブ70が配設されている。
The bypass
温度制御器68は、温度センサ67からの検出温度が温度設定値例えば55℃を超えたとき、空気ファン26bに対して動作停止指令、バイパス水供給経路69を活かすための指令具体的にはバルブ70に対して開指令を与えるものである。
When the temperature detected from the temperature sensor 67 exceeds a temperature set value, for example, 55 ° C., the
なお、空気ファン26bは水冷却経路に設けた排熱利用熱交換器26aの周囲に配設され、排熱利用熱交換器26aからの外部放出熱を温風として加温すべき製品飲料缶に吹き付けるものである。
The
このように構成することにより、次のような作用効果が得られる。排熱利用部26は、電池冷却水が電池本体の熱で温められ、該熱で温められた排温水が熱交換器26aを通り、空気ファン26bの回転によって、強制的に飲料缶が暖められる。この場合、飲料缶の周囲温度が温度設定値55℃未満のとき空気ファン26bが回転し、飲料缶が徐々に暖められるとともに、バルブ70が閉じたままとなっている。
By configuring in this way, the following effects can be obtained. In the waste
このような状態で運転が所定時間継続して、温度センサ67が温度設定値55℃を超えた温度を検出したとき、温度制御器68から空気ファン26bに対して停止指令が与えられ、かつ温度制御器68からバルブ70に対して開指令が与えられる。このようなことから、飲料缶を持つには熱過ぎるということはなくなる。これは、図13のように、温度制御回路を備えていないものでは、燃料電池本体が運転状態にあっては、自然対流の影響で熱くなることが考えられる。
In such a state, when the operation continues for a predetermined time and the temperature sensor 67 detects a temperature exceeding the temperature set
以上述べた実施の形態では、温度制御器68の出力で、空気ファン26bを停止させ、これと同時にバルブ70を開くようにしたが、自動販売機の設置場所、季節等によっては、空気ファン26b及びバルブ70の少なくともいずれか一方を制御するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the
また、図13の実施の形態において、排熱利用部26で加温される飲料缶等が予め低温状態にある場合や、寒冷地などの気温の低い地域に自動販売機を設置する場合には、燃料電池本体に有する電池冷却水放熱熱交換器21の熱交換器21a及び空気ファン21bを設けず、排熱利用部26、具体的には排熱用熱交換器26aと空気ファン26bのみとし、前述と同様に排熱用熱交換器26aと空気ファン26bに、前記温度制御器68の出力指令を与えるようにしてもよい。
In the embodiment of FIG. 13, when the beverage can heated by the exhaust
1…自動販売機本体、2…固体高分子型燃料電池システム本体、3…商品陳列部、5…燃料電池本体部、6…燃料供給部、7…電気配線部、8…排熱利用パイプ、9…制御信号線、10…燃料処理系、11…CSA、12…補機部、13…脱硫器、14a…燃焼器、14b…熱交換器、14…水蒸気発生器、15…改質器、16…COシフト反応器、17…CO選択酸化器、18…燃料極(アノード)、19…酸化剤極(カソード)、20…水冷却部、21a…熱交換器、21b…空気ファン、21…電池冷却水放熱熱交換器、22a…熱交換器、22b…空気ファン、22…カソード出口ガス凝縮熱交換器、23…電池冷却水用水ポンプ、24…改質用水ポンプ、25…空気ブロア、26…排熱利用部、26a…熱交換器、26b…空気ファン、27…圧縮機、28、28a…凝縮熱交換器、28b…空気ファン、29a.29b二方弁、30…絞り機構、30a.30b…絞り機構、31a.31b…蒸発熱交換器、32b…中室、32a…右室、33…電気ヒータ、33b.33c…電気ヒータ、34…製氷器、35…加温タンク、36…貯留タンク、37…水ポンプ、38…利用コップ置き場、39…自動販売機、40…自動販売機、41…インスタント麺カップ置き場、42…燃料電池一体型自動販売機、43…固体高分子型燃料電池システム、44…電気制御回路部、45…生成水供給管、46…炭酸ガス供給管、50…排気口、51…分離器、52…冷却タンク、53…熱収集部、54…生成水取出部、55…成分混合部、56…水タンク。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記燃料ガスを水蒸気により改質するために水を供給する水供給経路並びに該水供給経路とは独立して該燃料電池本体からの発熱を冷却するために、熱交換器を介するか、又は熱交換器を介さず直接水を循環する水冷却経路とを備え、
前記燃料電池本体の酸化剤極の出口と、前記燃料ガスを改質するために前記水供給経路の水を水蒸気とする水蒸気発生器の間の水供給経路又は該水供給経路に配設されている水タンクからの生成水を取出し、この生成水を前記自動販売機のカップに注入する水として利用するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システム。 A solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a pair of gas diffusion electrodes consisting of a fuel electrode and an oxidant electrode via a catalyst layer, and electricity is generated by an electrochemical reaction of fuel gas and oxidant gas, which are reaction gases. A fuel cell main body that supplies this generated power to a vending machine that sells cup-use type products in which water or hot water is poured into a container such as a cup and raw materials such as coffee are melted;
A water supply path for supplying water to reform the fuel gas with water vapor and a heat exchanger for cooling heat generated from the fuel cell main body independently of the water supply path or heat A water cooling path that circulates water directly without using an exchanger,
A water supply path between the outlet of the oxidant electrode of the fuel cell main body and a water vapor generator that uses water in the water supply path as water vapor to reform the fuel gas, or the water supply path; The polymer electrolyte fuel cell system is characterized in that the produced water is taken out from the water tank and used as water to be injected into the cup of the vending machine.
前記燃料ガスを水蒸気により改質するために水を供給する水供給経路並びに該水供給経路とは独立して該燃料電池本体からの発熱を冷却するために、熱交換器を介するか、又は熱交換器を介さず直接水を循環する水冷却経路と、
前記燃料ガスを改質するために前記水供給経路の水を水蒸気とする水蒸気発生器に有する燃焼器からの燃焼ガスを取込み、該燃焼ガスのうちの炭酸ガスのみを取出す炭酸ガス分離器とを備え、
前記炭酸ガス分離器で分離された炭酸ガスを、前記自動販売機のカップに注入して利用するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システム。 A solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a pair of gas diffusion electrodes consisting of a fuel electrode and an oxidant electrode via a catalyst layer, and electricity is generated by an electrochemical reaction of fuel gas and oxidant gas, which are reaction gases. A fuel cell body that supplies this generated power to a vending machine that sells cup-type products in which water-containing carbonic acid is injected into a container such as a cup,
A water supply path for supplying water to reform the fuel gas with water vapor and a heat exchanger for cooling heat generated from the fuel cell main body independently of the water supply path or heat A water cooling path that circulates water directly without an exchanger,
A carbon dioxide separator for taking in combustion gas from a combustor having a water vapor generator using water in the water supply path as water vapor to reform the fuel gas, and taking out only carbon dioxide in the combustion gas; Prepared,
A polymer electrolyte fuel cell system, wherein carbon dioxide gas separated by the carbon dioxide separator is injected into a cup of the vending machine for use.
前記酸化剤極から排出される水を、前記燃料ガスを水蒸気により改質する改質器に供給する水供給経路と、
前記水供給経路とは独立し、かつ前記燃料電池本体の燃料極及び酸化剤極の間に設け、内部に冷却水を通水可能に構成したものであって、前記冷却水によって前記燃料極及び酸化剤極を冷却する水冷却部と、
前記水冷却部との間で冷却水を循環可能にする水冷却経路と、
前記冷却部の排出側における前記水冷却経路に設け、前記水冷却部からの冷却水を通す電池冷却水放熱熱交換器とを備え、
前記燃料電池本体の酸化剤極の出口と、前記燃料ガスを改質するために前記水供給経路の水を水蒸気とする水蒸気発生器の間の水供給経路又は該水供給経路に配設されている水タンクからの生成水を取出し、この生成水を前記自動販売機のカップに注入する水として利用するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システム。 A solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a pair of gas diffusion electrodes consisting of a fuel electrode and an oxidant electrode via a catalyst layer, and electricity is generated by an electrochemical reaction of fuel gas and oxidant gas, which are reaction gases. A fuel cell main body that supplies this generated power to a vending machine that sells a can-type or plastic bottle-type product to be heated;
A water supply path for supplying water discharged from the oxidant electrode to a reformer that reforms the fuel gas with steam;
It is independent of the water supply path and is provided between the fuel electrode and the oxidant electrode of the fuel cell main body, and is configured to allow cooling water to flow inside. A water cooling section for cooling the oxidizer electrode;
A water cooling path enabling circulation of cooling water to and from the water cooling unit;
Provided in the water cooling path on the discharge side of the cooling unit, and equipped with a battery cooling water radiating heat exchanger for passing cooling water from the water cooling unit,
A water supply path between the outlet of the oxidant electrode of the fuel cell main body and a water vapor generator that uses water in the water supply path as water vapor to reform the fuel gas, or the water supply path; The polymer electrolyte fuel cell system is characterized in that the produced water is taken out from the water tank and used as water to be injected into the cup of the vending machine.
前記酸化剤極から排出される水を、前記燃料ガスを水蒸気により改質する改質器に供給する水供給経路と、
前記水供給経路とは独立し、かつ前記燃料電池本体の燃料極及び酸化剤極の間に設け、内部に冷却水を通水可能に構成したものであって、前記冷却水によって前記燃料極及び酸化剤極を冷却する水冷却部と、
前記水冷却部との間で冷却水を循環可能にする水冷却経路と、
前記冷却部の排出側における前記水冷却経路に設け、前記水冷却部からの冷却水を通す電池冷却水放熱熱交換器と、
前記燃料ガスを改質する改質器に前記水供給経路の水を水蒸気とする水蒸気発生器に有する燃焼器からの燃焼ガスを取込み、該燃焼ガスのうちの炭酸ガスのみを取出す炭酸ガス分離器とを備え、
前記炭酸ガス分離器で分離された炭酸ガスを、前記自動販売機のカップに注入して利用するようにしたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システム。 A solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a pair of gas diffusion electrodes consisting of a fuel electrode and an oxidant electrode via a catalyst layer, and electricity is generated by an electrochemical reaction of fuel gas and oxidant gas, which are reaction gases. A fuel cell main body that supplies this generated power to a vending machine that sells a can-type or plastic bottle-type product to be heated;
A water supply path for supplying water discharged from the oxidant electrode to a reformer that reforms the fuel gas with steam;
It is independent of the water supply path and is provided between the fuel electrode and the oxidant electrode of the fuel cell main body, and is configured to allow cooling water to flow inside. A water cooling section for cooling the oxidizer electrode;
A water cooling path enabling circulation of cooling water to and from the water cooling unit;
A battery cooling water radiating heat exchanger that is provided in the water cooling path on the discharge side of the cooling unit, and that passes cooling water from the water cooling unit;
A carbon dioxide gas separator that takes in the combustion gas from the combustor in the steam generator that uses the water in the water supply path as water vapor to the reformer that reforms the fuel gas, and takes out only the carbon dioxide gas in the combustion gas And
A polymer electrolyte fuel cell system, wherein carbon dioxide gas separated by the carbon dioxide separator is injected into a cup of the vending machine for use.
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