JP2009217968A - Power generation apparatus, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電用燃料及び水が供給されて電気化学反応により発電する発電装置及びそれを備える電子機器に関する。 The present invention relates to a power generation device that is supplied with power generation fuel and water and generates power through an electrochemical reaction, and an electronic device including the power generation device.
近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、PDA(Personal Digital Assistance)、電子手帳等といった携帯型の電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。このような電子機器における消費電力の増加に対応して、その電源として、燃料電池を用いたものが提案されている。燃料電池には直接型と改質型があり、直接型は、アルコール類等の燃料を直接燃料電池の燃料極に供給して発電させるものであり、改質型は液体燃料を水素に改質してその水素リッチガスを燃料極に供給するものである。
改質型の燃料電池では、燃料を水素に改質するためにリアクタを備えており、定置型の燃料電池システムでは都市ガスやプロパンガスなどの燃料ガスが使えるため、起動時には上記ガスをバーナーなどで燃焼させてリアクタの改質器などを昇温していた(例えば、特許文献1参照)。
A reforming fuel cell has a reactor to reform the fuel into hydrogen, and a stationary fuel cell system can use city gas, propane gas, or other fuel gas. The temperature of the reactor reformer and the like was increased by combustion (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、携帯機器用燃料電池においては、上記ガスを供給しないため、電気ヒータに二次電池の電力を供給して改質器などを昇温したり、ある程度まで昇温した後、液体燃料のメタノール等を気化した後、燃焼したりしていた。そのため、起動時に燃料電池システムの起動のために大きな電力を必要とするので、大きな二次電池を搭載しなければならなかった。もしくは、投入電力を制限して起動時間が長くなってしまっていた。
一方、直接水素型の燃料電池では、水素ボンベや水素吸蔵合金、ケミカル・ハイドライト等で燃料電池システムを構成した場合、重いだけでなく、燃料としてのエネルギー密度が液体燃料に比べて低く、メタノールの1/5位しかないので、同じ大きさでは持続時間が短くなり、同じ持続時間とするためにはサイズが著しく大きくなってしまう他、再充填がし辛いだけでなく、水素や未反応物質が残ってしまうことがあった。
また、金属微粉末だけで燃料電池システムを構成した場合も、危険な反応生成物質や未反応物質が残ってしまうことがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、起動時における消費電力を大幅に低減できるとともに二次電池の放電レートの低減及び小型化、また、高速起動に優れた発電装置及び電子機器を提供することを目的としている。
However, in the fuel cell for portable devices, since the gas is not supplied, the power of the secondary battery is supplied to the electric heater to raise the temperature of the reformer, etc. After vaporizing, etc., it burned. Therefore, since a large amount of electric power is required for starting the fuel cell system at the time of starting, a large secondary battery has to be mounted. Or, the startup time was prolonged by limiting the input power.
On the other hand, in the case of a direct hydrogen type fuel cell, when the fuel cell system is composed of hydrogen cylinders, hydrogen storage alloys, chemical hydrides, etc., not only is it heavy, but the energy density as fuel is lower than that of liquid fuel, and methanol As the same size, the duration is shortened. To achieve the same duration, the size is remarkably increased, and not only refilling is difficult, but also hydrogen and unreacted substances. Sometimes left behind.
In addition, even when a fuel cell system is composed of only metal fine powder, dangerous reaction product substances and unreacted substances may remain.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of greatly reducing power consumption at startup and reducing the discharge rate of the secondary battery and reducing the size of the secondary battery. It is intended to provide.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、燃料を改質することによって改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成した改質ガスが供給されて、電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
水素を発生させる水素発生部と、を備え、
起動時に前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質部の昇温又は温度維持に用いることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
A power generation cell that is supplied with the reformed gas generated in the reforming section and extracts electric power by an electrochemical reaction;
A hydrogen generation part for generating hydrogen,
It is characterized in that at least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generating part at the time of startup is used for raising the temperature or maintaining the temperature of the reforming part.
請求項2の発明は、燃料を改質することによって改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成した改質ガスが供給されて、電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
水素を発生させる水素発生部と、を備え、
起動時に前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記発電セルに供給して発電に用いることを特徴とする。
The invention of
A power generation cell that is supplied with the reformed gas generated in the reforming section and extracts electric power by an electrochemical reaction;
A hydrogen generation part for generating hydrogen,
It is characterized in that at least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generator at the time of startup is supplied to the power generation cell instead of the reformed gas and used for power generation.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の発電装置において、
前記改質部で生成した改質ガス中の一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去部を備え、
起動時に前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記一酸化炭素除去部の昇温又は温度維持に用いることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発電装置において、
燃料を気化させる気化部を備え、
起動時に前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記気化部の昇温又は温度維持に用いることを特徴とする。
The invention of claim 3 is the power generator according to
A carbon monoxide removing unit for removing carbon monoxide in the reformed gas generated in the reforming unit;
It is characterized in that at least a part of hydrogen generated in the hydrogen generating part at the time of start-up is used for temperature rise or temperature maintenance of the carbon monoxide removing part.
Invention of
Equipped with a vaporizer to vaporize the fuel,
It is characterized in that at least a part of hydrogen generated in the hydrogen generating part at the time of startup is used for raising the temperature or maintaining the temperature of the vaporizing part.
請求項5の発明は、燃料を改質することによって改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成した改質ガスが供給されて、電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
水素を発生させる水素発生部と、を備え、
前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記発電セルに供給して前記発電セルの触媒の回復に用いることを特徴とする。
The invention of claim 5 includes a reforming unit that generates reformed gas by reforming fuel;
A power generation cell that is supplied with the reformed gas generated in the reforming section and extracts electric power by an electrochemical reaction;
A hydrogen generation part for generating hydrogen,
At least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generator is supplied to the power generation cell instead of the reformed gas and used for recovery of the catalyst of the power generation cell.
請求項6の発明は、請求項5に記載の発電装置において、
前記発電セルの劣化が検出された時に、前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記発電セルに供給して前記発電セルの触媒の回復に用いることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項5に記載の発電装置において、
次回の起動時に、前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記発電セルに供給して前記発電セルの触媒の回復に用いることを特徴とする。
The invention of
When deterioration of the power generation cell is detected, at least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generation unit is supplied to the power generation cell instead of the reformed gas and used for recovery of the catalyst of the power generation cell. Features.
The invention according to claim 7 is the power generation device according to claim 5,
At the next start-up, at least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generator is supplied to the power generation cell instead of the reformed gas and used for recovery of the catalyst of the power generation cell.
請求項8の発明は、燃料を改質することによって改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成した改質ガスが供給されて、電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
水素を発生させる水素発生部と、
電力を蓄電可能な蓄電部と、を備え、
前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記蓄電部に供給して前記蓄電部の充電のために用いることを特徴とする。
The invention of
A power generation cell that is supplied with the reformed gas generated in the reforming section and extracts electric power by an electrochemical reaction;
A hydrogen generator for generating hydrogen;
A power storage unit capable of storing electric power,
At least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generation unit is supplied to the power storage unit instead of the reformed gas and used for charging the power storage unit.
請求項9の発明は、請求項8に記載の発電装置において、
停止動作時に、前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記発電セルに供給して、前記蓄電部への充電とともに前記発電セルの触媒の回復に用いることを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項8に記載の発電装置において、
停止状態時で前記蓄電部の充電が所定値以下となった場合に、前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記発電セルに供給して、前記蓄電部への充電とともに前記発電セルの触媒の回復に用いることを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項1〜10のいずれか一項に記載の発電装置において、
前記水素発生部は、金属と水との反応により水素を発生させることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the power generation device according to
During the stop operation, at least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generation unit is supplied to the power generation cell instead of the reformed gas, and used for recovery of the power generation cell catalyst along with charging of the power storage unit It is characterized by.
The invention of claim 10 is the power generator according to
When the charge of the power storage unit becomes a predetermined value or less in a stopped state, at least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generation unit is supplied to the power generation cell instead of the reformed gas, and the power storage It is used for the recovery of the catalyst of the said power generation cell with the charge to a part.
The invention of claim 11 is the power generation apparatus according to any one of
The hydrogen generation unit generates hydrogen by a reaction between a metal and water.
請求項12の発明は、電子機器において、
請求項1〜11のいずれか一項に記載の発電装置と、
前記発電装置により発生された電気エネルギーによって動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする。
The invention of claim 12 is an electronic apparatus,
The power generator according to any one of
And an electronic device main body that operates by electric energy generated by the power generation device.
本発明によれば、起動時の消費電力を低減することができ、また、二次電池の放電レートの低減と小型化、発電装置の小型化及び大容量化を実現することができる。さらに、起動時の電力制限などをしなくて良いので高速起動に優れる。 According to the present invention, power consumption at startup can be reduced, and the discharge rate and size of the secondary battery can be reduced, and the power generator can be reduced in size and capacity. Furthermore, since it is not necessary to limit power at the time of startup, it is excellent in high-speed startup.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
[第一の実施形態]
図1は、発電装置300の概略構成を示したブロック図である。
発電装置300は、燃料容器1と、発電モジュール200とを備え、発電モジュール200は、燃料容器1から供給された燃料と水から水素を生成する反応装置210と、水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する発電セル220と、を備えている。また、発電モジュール200は、反応装置210で生成された水素を加湿して発電セル220のアノードに供給する第一の加湿器221、発電セル220のカソードに供給する空気を加湿する第二の加湿器222を備えている。発電セル220の電解質膜は、第一の加湿器221及び第二の加湿器222によって加湿された空気及び改質ガスにより加湿されており、電解質膜内の水素イオンが移動しやすい状態となっている。第一の加湿器221及び第二の加湿器222への水の供給の開始時期は、発電セル220が発電を開始する直前が好ましく、水供給期間は、発電セル220が発電している間供給されていてもよく、また発電セル220が発電する際に生じる水と排出される水がバランスしたら停止してもよい。
さらに、発電モジュール200は、二次電池241、DC/DCコンバータ240及び制御部230、水回収器260及び水素発生容器270等を備えている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
[First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
The
Furthermore, the
(燃料容器)
図2(a)は燃料容器1の上面図、(b)は切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図である。
燃料容器1は、内部空間が形成された容器本体2と、容器本体2の内側に収容された燃料貯留部4と、容器本体2の外側上面に外装された金属板6と、容器本体2に取り付けられた気液分離膜8と、を備える。
容器本体2は全体として箱状を成しており、容器本体2の内側に空間が形成されている。容器本体2は透明又は半透明な部材であって、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料からなる。なお、容器本体2がABSといった不透明な樹脂からなるものでも良いし、金属からなるものでも良い。
(Fuel container)
2A is a top view of the
The
The
容器本体2の下面左端部には、係合部28が設けられている。係合部28は容器本体2の下面から下方に突出し、係合部28を左右方向に見て係合部28はT字型を成している。
An engaging
容器本体2の内側には、燃料貯留部4が収容されている。燃料貯留部4は袋状を成しており、容器本体2の内部空間がこの燃料貯留部4によって燃料貯留部4の内側の燃料貯留空間41と、燃料貯留部4の外側であって容器本体2の内側の液体回収空間21とに区画されている。これにより、燃料貯留空間41と液体回収空間21が燃料貯留部4によって仕切られている。
A
液体回収空間21は、燃料貯留部4の外側であって容器本体2内の空間部分とされている。また、液体回収空間21には予め液体99が少量注入されている。なお、予め貯留されている液体99は水であっても良いし、水以外の液体であっても良いし、更には液体99の代わりに吸湿性の塩化カルシウム等の薬剤を含む固体が液体回収空間21に収容されていても良い。
The
燃料貯留部4内には燃料49が貯留されている。燃料貯留部4が可撓性を有しており、内部の燃料49の量の増減に応じて燃料貯留部4が収縮し、燃料貯留部4の内容積が増減する。
A
燃料49は、液体状の化学燃料又は液体状の化学燃料と水の混合液である。化学燃料としては、メタノール、エタノール等のアルコール類やジメチルエーテル等のエーテル類、ガソリンといった化学組成に水素原子を含む化合物である。
燃料貯留部4には燃料排出管42が連結され、この燃料排出管42が容器本体2の右壁22を貫通して容器本体2の外に突出している。燃料排出管42には逆止弁(図示しない)が嵌め込まれている。この逆止弁は燃料排出管42を通って燃料貯留部4の内から外に不要に燃料が排出するのを阻止するものであり、この逆止弁に挿入材が挿入されることによって逆止弁が開き、これにより燃料貯留部4の内の燃料が燃料排出管42を通って外へ流れるのが許容される。具体的には、この逆止弁は可撓性・弾性を有する材料をダックビル状に形成したダックビル弁であり、この逆止弁はそのダックビル状の先端を燃料貯留部4の内側に向けた状態で燃料排出管42に嵌め込まれている。
The
A
容器本体2の右壁22には、後述の発電モジュール200に燃料49が供給されることによって生成された生成物が導入される生成物導入路23が形成されている。生成物導入路23の一端24が容器本体2の右端面において開口するとともに、生成物導入路23がその開口から右壁22の内部を通って容器本体2の上面に至って、生成物導入路23の他端25が容器本体2の上面において開口している。生成物導入路23には逆止弁が設けられており、その逆止弁によって他端25から一端24に向かった流体の流れが阻止され、その逆の流れは許容される。生成物導入路23に設けられた逆止弁は、燃料排出管42に設けられた逆止弁と同様のものを使用することができる。
Formed on the
容器本体2の上面左端部には、小孔27及び排気孔部26が形成されている。小孔27は容器本体2の上壁を貫通し液体回収空間21まで通じており、排気孔部26は容器本体2の上壁及び左壁に跨って切り欠かれ、液体回収空間21に通じている。
A
排気孔部26には気液分離膜8が設けられ、排気孔部26が気液分離膜8によって閉塞されている。気液分離膜8は、その膜の表面に接触される液体に対してその膜の厚み方向へ透過させない液体遮断性を有するとともに、その膜の表面に接触される気体に対してその膜の厚み方向へ透過させる気体透過性を有する。気液分離膜8としては、疎水性多孔質膜が好適であり具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテートやセルローストリアセテートなどのセルロース系樹脂、ポリエーテルスルホンやポリスルホンなどのポリスルホン系樹脂等からなるものが挙げられる。
A gas-
金属板6の熱伝導率は容器本体2の熱伝導率よりも高く、金属板6には、熱伝導率の高い熱伝導性の金属を使用することが好ましい。例えば、金属板6には、アルミニウム(熱伝導率237W/m・K)、銅(熱伝導率398W/m・K)、マグネシウム(熱伝導率156W/m・K)その他単体金属(チタン、SUS等)やこれらの合金を使用することができる。また、その熱伝導率が高か充分に薄ければ、樹脂からなるものでも良い。
The heat conductivity of the
金属板6の下面であって容器本体2の外側上面に対向する面には、気体を液体回収空間21に流入させる冷却流路61が冷却溝部として凹設されている。冷却流路61は、金属板6の右端部から左端部にかけて葛折り状に蛇行した形状を成している。
A cooling
金属板6の左端部で気液分離膜8の上方に当たる箇所には、金属板6の上下面に貫通する矩形状の開口部63が形成されている。開口部63は冷却流路61と連通しておらず、独立している。
A
金属板6はその下面を容器本体2の上面に対向させた状態で、容器本体2の上面に貼着され、これによって冷却溝部である冷却流路61が容器本体2の上面によって蓋をされる。そして、冷却流路61の右端部が生成物導入路23の他端25に重なり、冷却流路61が生成物導入路23を介して外部に通じ、冷却流路61の左端部が小孔27に重なり、液体回収空間21に通じている。金属板6の開口部63は容器本体2の換気孔部26に重なっている。そして、排気孔部26は気液分離膜8により閉塞されている。
The
ここで、上述の燃料容器1の動作について説明する。
燃料容器1において、燃料貯留部4内の燃料49は、燃料排出口42を介して後述の発電モジュール200に供給される。よって、燃料貯留部4内の燃料49が減少するにつれて燃料貯留空間41の体積が小さくなるので、逆に液体回収空間21の容積が大きくなり、その容積分の水等の液体99を回収することができる。
Here, the operation of the above-described
In the
発電モジュール200では、供給された燃料49から生成物(水蒸気その他の気体を含む)が生成される。発電モジュール200で生成された生成物が生成物導入路23に導入され、冷却流路61を生成物導入路23側から小孔27へと流れる。
In the
生成物が冷却流路61を流れている間、生成物の熱が金属板6に吸収され、さらに金属板6から外部に放熱される。これにより生成物が放熱され、生成物中の水蒸気が凝縮して液化する。
While the product flows through the
冷却流路61を流れた生成物が凝縮した水とともに小孔27を通って液体回収空間21に導入される。凝縮した水は、液体回収空間21に貯留される。液体回収空間21に導入された生成物中のうち凝縮しなかった水蒸気はさらに液体99によって冷却されて液化するので、液体回収空間21の容積を抑えながら効率的に水回収を促進している。
The product flowing through the cooling
液体回収空間21に導入された生成物のうち凝縮しなかった気体は気液分離膜8を通過し、水等の液体は気液分離膜8を通過せずに液体99として液体回収空間21に貯留される。気液分離膜8を通過した気体は容器本体1の外側へと放出される。
Of the products introduced into the
(反応装置)
反応装置210は、燃料容器1から供給された燃料と水を気化させて燃料ガス(気化された燃料と水蒸気の混合気)を生成する気化器(気化部)211と、化学反応式(1)に示すように気化器211から供給された燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器(改質部)212と、化学反応式(1)についで逐次的に起こる化学反応式(2)によって微量に副成される一酸化炭素COを、化学反応式(3)に示すように酸化させて除去する一酸化炭素除去器(一酸化炭素除去部)214と、改質器212及び一酸化炭素除去器214を加熱して化学反応式(1)の反応を良好に行うために必要な温度に設定する触媒燃焼器213とを備えている。また、気化器211、改質器212、触媒燃焼器213及び一酸化炭素除去器214を加熱する電気ヒータとして機能するとともにこれらの温度を測定する温度計としても機能するヒータ兼温度計(図示しない)を備えている。
CH3OH+H2O→3H2+CO2・・・(1)
H2+CO2→H2O+CO・・・(2)
CO+1/2O2→CO2・・・(3)
(Reactor)
The
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
H 2 + CO 2 → H 2 O + CO (2)
CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (3)
第一の加湿器221は、一酸化炭素除去器214で一酸化炭素が除去された改質ガスを、水によって加湿して発電セル220のアノードに供給する。
第二の加湿器222は、空気ポンプP2から供給された空気を水によって加湿して、発電セル220のカソードに供給する。
The
The
(発電セル)
発電セル220は、触媒微粒子を担持したアノードと、触媒微粒子を担持したカソードと、アノードとカソードとの間に介在されたフィルム状の固体高分子電解質膜とセパレーターをユニット化した燃料電池である。発電セル220のアノードには、一酸化炭素除去器214を通った改質ガスが供給され、発電セル220のカソードには、後述の空気ポンプP2によって外部から空気が供給される。アノードにおいては、改質ガス中の水素が、電気化学反応式(4)に示すように、アノードの触媒の作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。水素イオンは固体高分子電解質膜を通過してカソードに伝導し、電子はアノードにより電気エネルギー(発電電力)として取り出される。カソードにおいては、電気化学反応式(5)に示すように、カソードに移動した電子と、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンとが反応して水が生成される。
そして、アノードで未反応の水素を含むオフガスは触媒燃焼器213に送られ、カソードで生成された水や未反応の空気は生成物として、水回収器260に送られるようになっている。
H2→2H++2e−・・・(4)
2H++1/2O2+2e−→H2O・・・(5)
(Power generation cell)
The
The off gas containing unreacted hydrogen at the anode is sent to the
H 2 → 2H + + 2e − (4)
2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O (5)
(水回収器)
水回収器260は、内部空間が形成された水タンク263と、水タンク263の内部に取り付けられた気液分離膜262と、水タンク263に取り付けられた冷却器261と、を備える。水タンク263には水が貯留され、水タンク263内の水は第一の水ポンプP3によって反応装置210の気化器211に供給され、さらに第二の水ポンプP4によって第一及び第二の加湿器221,222に供給される。また、水タンク263内の水は、第三の水ポンプP5によって水素発生容器270に供給される。また、後述するように発電セル220のカソードで生成された水や未反応の空気は排出物として、その内の水蒸気が冷却器261で凝縮され水となって水タンク263内に貯留される。冷却器261により凝縮しない気体は、さらに気液分離膜262を透過した後、燃料容器1へと送られるようになっている。
また、水タンク263には水量を検出する水位検出器264が設けられており、水タンク263内の水量が所定量以上となった場合に後述の第五のバルブV5を閉鎖し、水タンク263内の水量が所定量未満である場合には第五のバルブV5を開放するようになっている。水位検出器264としては、例えばLEDとフォトセンサー等を用いて空気と水の屈折率の違いにより水の有無を検出する光学式水検出器等が利用できる。
(Water recovery device)
The
Further, the
また、図1に示すように、発電装置300は、燃料容器1、反応装置210及び発電セル220等の他に、燃料容器1内の燃料を気化器211に供給する燃料ポンプP1と、外気から発電装置300中に空気を導入する空気ポンプP2とを備えている。また、空気ポンプP2には、エアフィルタが設けられている。
燃料ポンプP1には、第一のバルブV1が接続され、第一のバルブV1には第一の流量計F1が接続されている。第一のバルブV1は、燃料ポンプP1と気化器211との間に設けられており、その開閉動作で燃料ポンプP1から気化器211への燃料の流通を遮断又は許容するようになっている。第一の流量計F1は第一のバルブV1と気化器211との間に設けられており、第一のバルブV1を通過した燃料の流量を測定し制御部230に送り、制御部230はその信号により燃料ポンプP1を制御して所望量の燃料を反応装置210に送り込む。
また、燃料ポンプP1と燃料容器1との間には、燃料容器1と発電モジュール200とを連結する燃料容器インターフェース503及び燃料容器1に貯蔵された燃料の残量検出を行う燃料残量センサS1が設けられている。燃料残量センサS1は、燃料貯留部4に貯蔵された燃料の残量を測定し、その測定結果となる電気信号を制御部230に出力する。
また、水タンク263と気化器211との間には、第一の水ポンプP3が接続され、第一の水ポンプP3には第六のバルブV6及び第四の流量計F4が接続されている。第六のバルブV6は、その開閉動作で第一の水ポンプP3から気化器211への水の流通を遮断又は許容するようになっている。第四の流量計F4は第六のバルブV6と気化器211との間に設けられており、第六のバルブV6を通過した水の流量を測定し制御部230に送り、制御部230はその信号により燃料ポンプP1を制御して所望量の水を反応装置210に送り込む。
さらに、水タンク263と第二の加湿器222との間には第二の水ポンプP4が接続されており、水タンク263で回収した水を第二の加湿器222や第一の加湿器221に送られて加湿に利用されるようになっている。
Further, as shown in FIG. 1, in addition to the
A first valve V1 is connected to the fuel pump P1, and a first flow meter F1 is connected to the first valve V1. The first valve V <b> 1 is provided between the fuel pump P <b> 1 and the
Between the fuel pump P1 and the
A first water pump P3 is connected between the
Further, a second water pump P4 is connected between the
燃料容器1と水回収器260との間には、第二のバルブV2が接続されている。この第二のバルブV2は、第五のバルブV5を介して第二の加湿器222にも接続されている。さらに、第二のバルブV2は触媒燃焼器213にも接続されている。そして、第二のバルブV2の開閉動作で、発電セル220のカソードから燃料容器1への生成物(水蒸気、空気を含む気体等)の流通を遮断又は許容、触媒燃焼器213におけるオフガス等、及び加湿器からの水の流通を遮断又は許容するようになっている。
第五のバルブV5は、第二の加湿器222から排出された水の流通を遮断又は許容するようになっており、水タンク263に設けられた水位検出器264によって水タンク263内の水が所定量未満である場合には、水タンク263側への流路を開放し燃料容器1側を閉鎖して水を循環し、水タンク263内の水が所定量以上である場合には、水タンク263側への流路を閉鎖して燃料容器1側を開放し排水する。
A second valve V <b> 2 is connected between the
The fifth valve V5 is configured to block or allow the flow of the water discharged from the
水回収器260の水タンク263には、第三の水ポンプP5及び第五の流量計F5を介して水素発生容器(水素発生部)270が接続されている。さらに、水素発生容器270には、水素発生容器インターフェース271を介して触媒燃焼器213が接続されている。
水素発生容器271内には、例えば、Li,Na,Al,Fe,Zn等の金属微粉末が収容されている。そして、水タンク263で回収した水が、第三の水ポンプP5によって水素発生容器270に送られて、水素発生容器270内の金属微粉末と水とが反応することによって水素が生成され、生成された水素が触媒燃焼器213に送られるようになっている。
なお、金属微粉末以外に、水素を発生することができるものであれば、Li,Na,Al,Fe,Zn等の金属や合金、金属化合物、水素吸蔵合金、ケミカル・ハイドライド、金属と酸などのであっても良い。
A hydrogen generation container (hydrogen generation unit) 270 is connected to the
In the hydrogen generation container 271, for example, metal fine powders such as Li, Na, Al, Fe, and Zn are accommodated. Then, the water collected in the
In addition to metal fine powders, metals and alloys such as Li, Na, Al, Fe, Zn, metal compounds, hydrogen storage alloys, chemical hydrides, metals and acids, etc., as long as they can generate hydrogen It may be.
空気ポンプP2には、第三のバルブV3、第四のバルブV4及び第二の加湿器222が接続されている。第三のバルブV3は、空気ポンプP2と触媒燃焼器213との間に設けられており、第三のバルブV3と触媒燃焼器213との間には第二の流量計F2が設けられている。そして、第三のバルブV3は、その開閉動作で、空気ポンプP2から触媒燃焼器213への空気の流通を遮断又は流量調整を行なうようになっている。第四のバルブは、空気ポンプP2と一酸化炭素除去器214との間に設けられており、第四のバルブV4と一酸化炭素除去器214との間には第三の流量計F3が設けられている。そして、第四のバルブV4は、その開閉動作で、空気ポンプP2から一酸化炭素除去器214への空気の流通を遮断又は流量調整を行なうようになっている。
A third valve V3, a fourth valve V4, and a
制御部230には、燃料ポンプP1、空気ポンプP2、第一〜第三の水ポンプP3〜P5がドライバD1,D2,D3,D4,D5を介して電気的に接続されている。制御部230は、例えば汎用のCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等から構成されているもので、燃料ポンプP1、空気ポンプP2、第一〜第三の水ポンプP3〜P5に制御信号を送信し、燃料ポンプP1、空気ポンプP2、第一〜第三の水ポンプP3〜P5の各ポンピング動作(送出量の調整を含む。)を制御するようになっている。
A fuel pump P1, an air pump P2, and first to third water pumps P3 to P5 are electrically connected to the
また、制御部230には、第一〜第六のバルブV1〜V6がドライバD11〜D16を介して電気的に接続され、また、第一の流量計F1〜第五の流量計F5も電気的に接続されている。制御部230は、第一の流量計F1〜第四の流量計F4の測定結果を受けて燃料及び水の流量を認識することができるとともに、第一〜第六のバルブV1〜V6の開閉動作(開き量の調整を含む。)を制御することができるようになっている。
The
さらに、制御部230には、気化器211、改質器212、触媒燃焼器213及び一酸化炭素除去器214をそれぞれ加熱する電気ヒータがドライバD21を介して電気的に接続されている。制御部230は、電気ヒータの発熱量とその停止とを制御するとともに、温度によって変化する電気ヒータの抵抗値等の電気的特性を計測することによって気化器211、改質器212、触媒燃焼器213及び一酸化炭素除去器214の各反応器の温度を検出することができるようになっている。
また、反応装置210の起動時には、後述するが、水素発生容器270から触媒燃焼器213に水素が送られることによって触媒燃焼器213を加熱させ、これによって改質器212及び一酸化炭素除去器214を所定温度まで昇温させる。そして、これら反応器212,214が所定温度となったら各反応温度を維持できるように、反応器212,214のそれぞれの電気ヒータによる加熱に切り替えるようになっている。
Furthermore, an electric heater for heating the
Further, when the
また、制御部230には、燃料残量センサS1が電気的に接続されている。制御部230は、燃料残量センサS1で測定された残量が所定量未満であれば、発電装置300を起動しない又は動作を停止し、残量が所定量以上であれば、発電装置300を起動する又は動作を維持するよう制御している。
さらに、制御部230には、水位検出器264が電気的に接続されている。制御部230は、水位検出器264で検出された水タンク263内の水量が所定量未満であれば、第五のバルブV5を水タンク263側のみ開放し循環し、水量が所定量以上であれば、第五のバルブV5を燃料容器1側のみ開放して排水するよう制御する。
Further, the remaining fuel amount sensor S1 is electrically connected to the
Furthermore, a
発電セル220には、DC/DCコンバータ240が接続されており、DC/DCコンバータ240には外部機器(負荷)が接続されている。DC/DCコンバータ240は発電セル220から出力された電圧を外部電子機器の規格に応じて所定の電圧に変換して外部電子機器に出力する装置であり、制御部230に接続され、制御部230は発電セル220からDC/DCコンバータ240に入力される入力電力を検出することができるようになっている。
さらに、DC/DCコンバータ240には二次電池(蓄電部)241が接続されている。そして、例えば発電セル220で得た余剰の電気エネルギーを蓄え、発電セル220での電気エネルギーが不足している場合に発電セル220の補助として外部電子機器に電力を供給できるようになっている。制御部230や、各ドライバD1,D2,D11〜D16,D21、燃料残量センサS1、反応装置210の電気ヒータは、起動時において、DC/DCコンバータ240を介して二次電池241の出力の一部によって電気的に駆動され、発電セル220の出力が定常状態になったら、DC/DCコンバータ240を介して発電セル220の出力の一部によって電気的に駆動される。
上記構成を具備する発電装置300は、例えば、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、家庭用電気機器その他の電子機器(外部電子機器)内に備え付けられるものであり、外部電子機器を作動させるための電源として用いられる。
A DC /
Further, a secondary battery (power storage unit) 241 is connected to the DC /
The
次に、発電装置300の動作について説明する。
「電子機器本体401」から起動信号が来たら、「二次電池214」から電力を供給しながら、制御部230は第三の水ポンプP5を第五の流量計F5の水量に基づいて、水タンク263から所定量の水を水素発生容器270に送るように制御する。これによって、水素発生容器270に送られた水が金属微粉末と反応して水素が発生する。発生した水素は触媒燃焼器213に送られる。
一方、制御部230がドライバD2を介して空気ポンプP2を作動させる。空気ポンプP2を作動させ、燃焼に充分な量の外気の空気を第三のバルブV3を介して触媒燃焼器213に送る。制御部230は、電気ヒータ兼温度センサで改質器212及び一酸化炭素除去器214の温度を検知しながら改質器212、一酸化炭素除去器214及び気化器211を所定温度まで昇温する。
Next, the operation of the
When an activation signal is received from the “
On the other hand, the
改質器212、一酸化炭素除去器214が所定温度となったら、第三の水ポンプP5を停止して、水素発生容器270への水の供給を停止した後、改質器212と一酸化炭素除去器214の温度制御を電気ヒータに切り替える。ここで、水素発生容器270への水の供給を停止しても水素の発生はすぐには止まらず、暫くは水素が供給されるので、電気ヒータへ供給する電力の急激な増加は無い。そして、電気ヒータによる改質器212及び一酸化炭素除去器214の温度制御は、ドライバD21を介して電気ヒータを発熱させ、各電気ヒータからフィードバックされた温度のデータに基づき、各電気ヒータが所定温度になるように制御を行う。
When the
その後、発電システム300の起動シーケンスに沿って、第一の水ポンプP3、燃料ポンプP1を作動させる。第一の水ポンプP3を動作させると水が、燃料ポンプP1を作動させると、燃料容器1の燃料貯留部4内の燃料が燃料排出管11から第一のバルブV1、第一の流量計F1を介して反応装置210の気化器211に向けて送られる。さらに、第一及び第二の加湿器221,222に第二の水ポンプP4を駆動して水を送る。
Thereafter, the first water pump P3 and the fuel pump P1 are operated along the startup sequence of the
気化器211では、供給された燃料と水が加熱されて気化(蒸発)し、メタノール及び水(水蒸気)の混合気となって改質器212に供給される。
改質器212では、気化器211から供給されたメタノール蒸気と水蒸気が触媒により反応して水素及び二酸化炭素が生成される(上記化学反応式(1)参照))。また、改質器212では、化学反応式(1)についで逐次的に一酸化炭素が生成される(上記化学反応式(2)参照)。そして、改質器212で生成された一酸化炭素、二酸化炭素及び水素等からなる改質ガスが一酸化炭素除去器214に供給される。
In the
In the
一酸化炭素除去器214では、改質器212から供給された改質ガス中の一酸化炭素と、第四のバルブV4から供給された空気に含まれる酸素とが反応して二酸化炭素が生成される(上記化学反応式(3)参照)。
In the
このように、反応装置210の気化器211、改質器212及び一酸化炭素除去器214を経て燃料と水から水素と二酸化炭素を主成分とする改質ガスが生成される。反応装置210で生成された改質ガス(水素及び二酸化炭素等)は、第一の加湿器221に供給される。第一の加湿器221は、中空糸膜の外側に供給された水を通流するとともに中空糸膜の内側に改質ガスを通流し中空糸膜を介して水分子を移動させることで、改質ガスを加湿した後、発電セル220のアノードに供給する。
発電セル220のアノードに供給された改質ガス中の水素が上記化学反応式(4)に示すように水素イオンと電子とに分離する。
As described above, the reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon dioxide is generated from the fuel and water through the
Hydrogen in the reformed gas supplied to the anode of the
一方、空気ポンプP2から第二の加湿器222に空気が供給される。第二の加湿器222は、中空糸膜の外側に外部から供給された水を通流するとともに内側に空気を通流し中空糸膜を介して水分子を移動させることで、空気を加湿した後、発電セル220のカソードに供給する。
発電セル220のカソードに供給された空気は、空気中の酸素が上記化学反応式(5)に示すように水素イオンと電子と反応し、水が生成される。
On the other hand, air is supplied to the
In the air supplied to the cathode of the
ここで、アノード側では未反応の水素はオフガスとして触媒燃焼器213に送られて燃焼されて、改質反応及び蒸発のエネルギーとして利用された後、燃料容器1の冷却流路61に送られる。そして、冷却流路61で凝縮された後、水は液体回収空間21で回収され、気体は気液分離膜8から燃料容器1外へと放出される。
カソード側では、供給された空気が副生成物である水とともに排出され、水回収器26に送られて、冷却器261で凝縮されて液体となった水は水タンク263に回収され、
冷却器261で液体とならなかった気体はさらに気液分離膜262を通過して第二のバルブV2を介して燃料容器1の冷却流路61へと送られる。
また、第一及び第二の加湿器221,222における使用後の水は、第五のバルブV5を介して水タンク263内に回収される。このとき、水位検出器264で検出された水量が所定量未満である場合には第五のバルブV5を水タンク263側に開放し、所定量以上となった場合には第五のバルブV5を燃料容器1側に開放して、燃料容器1へと送られる。
上述のように、冷却器260で液体とされ水タンク263で回収された水及び加湿器221,222から水タンク263に回収された水は、その後、第一の水ポンプP3、第六のバルブV6を介して気化器211に送られるか、あるいは、第二の水ポンプP4を介して加湿器221,222へと送られるか、又は、第三の水ポンプP5を介して水素発生容器270へと送られて再利用される。
Here, on the anode side, unreacted hydrogen is sent to the
On the cathode side, the supplied air is discharged together with water as a by-product, sent to the
The gas that has not become liquid in the cooler 261 further passes through the gas-
Moreover, the water after use in the 1st and
As described above, the water collected in the
そして、発電セル220によって生成された電気エネルギーは、DC/DCコンバータ240に供給され、DC/DCコンバータ240によって所定電圧に変換され、外部電子機器に供給されるとともに二次電池241にも充電される。外部電子機器は、供給された電気エネルギーにより動作する。
The electrical energy generated by the
次に、上記発電装置300を電子機器400に適用した場合を説明する。特に、携帯型の電子機器であって、ノート型パーソナルコンピュータに適用した場合である。
図3(a)は、電子機器400の上面図、(b)は(a)における電子機器400を前側から見た際の前面図、(c)は(a)における電子機器400を左側から見た際の左側面図である。なお、以下の説明において、前面及び背面、左右方向とは、図3(a)から見た場合を基準に説明する。
電子機器400は、CPU、RAM、ROM、その他の電子部品から構成された演算処理回路を内蔵した本体401と、本体401に対して着脱自在の発電装置300とを備える。
発電装置300は、上述した図3に示すように、筐体501内に収納自在な燃料容器1と、燃料容器1の燃料を用いて発電を行う発電モジュール200とを備え、生成した電気エネルギーを本体401に供給することにより本体401を駆動する。なお、燃料容器1及び発電モジュール200の構成や動作は上述と同様のためその説明を省略する。
Next, a case where the
3A is a top view of the
The
As shown in FIG. 3 described above, the
本体401は、キーボードを備え付けた下筐体402と、液晶等のディスプレイパネルを備え付けた上筐体403とを備える。上筐体403は下筐体402にヒンジ406で結合されており、上筐体403を下筐体402に重ねてキーボードにディスプレイパネルを相対させた状態で本体401を折り畳むことができるように構成されている。
発電装置300は、下筐体402の前側で露出した形で電子機器400に電力を供給するように下筐体402に連結されている。発電装置300は下筐体402から取り外し自在に設定されているので、電子機器400は発電装置300及び発電装置300と同サイズ、同型状のリチウムイオンバッテリのいずれに対しても装着可能であり、これらから出力される電力によって動作することが可能である。
The
The
以上の発電装置300によれば、改質器212と発電セル220と水素発生容器270とを備え、起動時に水素発生容器270内の金属微粉末に水を注入して水素を発生させ、その水素を触媒燃焼器213に供給して燃焼させることによって、改質器212及び一酸化炭素除去器214の昇温又は温度維持に用いるので、起動時の消費電力を半減することができる。その結果、二次電池241の放電レートの低減と小型化、また、発電装置300の小型化及び大容量化を実現することができる。さらに、起動時の電力制限などをしなくて良いので高速起動に優れる。
また、水素発生容器270には金属微粉末が収容されており、この水素発生容器270に水を注入するだけで容易に水素を発生させることができ、簡易な構成で小型化を図ることができる。
According to the
Further, metal fine powder is accommodated in the
なお、上記実施の形態において、起動時に改質器212や一酸化炭素除去器214を電気ヒータを用いずに昇温したが、余剰電力があれば電気ヒータと併用して昇温起動しても良い。
また、金属微粉末を収容した水素発生容器270と、メタノール等の燃料を貯蔵した燃料容器1とを個別の容器とし交換可能としたが、これら水素発生容器270と燃料容器1とを一体型として、より交換し易くしても良い。
さらに、上記気化器211は起動時に水素燃焼で昇温したが、電気ヒータにより昇温させて金属微粉末の消費量を抑えても良い。
In the above embodiment, the temperature of the
Further, the
Further, the temperature of the
[第二の実施の形態]
図4は、発電装置300Aの概略構成を示したブロック図である。
第二の実施の形態では、第一の実施の形態と異なり、水素発生容器270Aで発生した水素は、発電セル220Aに供給され発電に利用された後、発電セル220Aの電流を制御して所定量の水素を残し、その後、触媒燃焼器213Aに送って燃焼して、改質器212A及び一酸化炭素除去器214Aを昇温する。
具体的には、水素発生容器270Aは、水素発生容器インターフェース271Aを介して発電セル220Aに接続されている。なお、その他は第一の実施の形態の発電装置300と同様の構成であるので、同様の構成部分については同様の数字に英字Aを付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the hydrogen generated in the
Specifically, the
上述のように、第二の実施の形態では、起動時に水素発生容器270A内の金属微粉末に水を注入して水素を発生させ、その水素を発電セル220Aに供給することによって発電セル220Aの発電を行い、さらに、余剰の水素を触媒燃焼器213Aに供給することによって改質器212A及び一酸化炭素除去器214Aの昇温又は温度維持に用いるので、第一の実施の形態と同様に少しの電力で発電装置300Aの起動を行うことができ、しかも、起動と同時に発電を開始することができる。また、純水素で発電するため、高効率の発電を行え、起動時の電力の大部分を賄えるので、二次電池241Aを第一の実施の形態よりも非常に小型にすることができる。
As described above, in the second embodiment, at the time of start-up, water is injected into the metal fine powder in the
[第三の実施の形態]
第三の実施の形態では、何らかの原因により発電装置の定常時に発電セルの触媒が一酸化炭素により被毒し性能が低下した時に触媒の回復動作を行う場合であって、水素発生容器に水を送り込んで水素を発生させ、改質ガスと切り替えて、水素発生容器で発生させた水素を発電セルに供給することにより発電セルの触媒の劣化を回復させる。ここで、発電装置の構成は図4の発電装置300Aと同様であるので図示を省略し、以下の説明では図4と同様の符号を付して説明する。
第三の実施の形態の発電装置300Aでは、燃料ポンプP1が正常に動作しており、第一の流量計F1からの燃料流量も正常で、さらに第一の水ポンプP3が正常に動作し、第二の流量計F3からの水量も正常で、改質器212A及び一酸化炭素除去器214Aの温度も正常であるにもかかわらず、発電セル220Aの出力が一定値より低下した場合、制御部230Aは発電セル220Aの触媒の一酸化炭素被毒などによる劣化と判断して、触媒の回復動作を実行する。
[Third embodiment]
In the third embodiment, when the catalyst of the power generation cell is poisoned by carbon monoxide during a steady state of the power generation device for some reason and the performance deteriorates, the catalyst recovery operation is performed. The hydrogen is generated and is switched to the reformed gas, and the hydrogen generated in the hydrogen generation vessel is supplied to the power generation cell to recover the deterioration of the catalyst in the power generation cell. Here, since the configuration of the power generation device is the same as that of the
In the
具体的な回復動作としては、まず、燃料ポンプP1及び第一の水ポンプP3を停止して気化器211Aや改質器212A等への燃料及び水の供給を停止する。次に、第五の流量計F5の計測値で第三の水ポンプP5を制御して所定量の水を水素発生容器270Aに供給し、所定量の水素を発生させ、発生した水素を発電セル220Aに供給して発電を行う。この時、一時的に水素量が減少して発電電力が低下しても二次電池241Aで補完されている。発電セル220Aの発電性能が一定値以上に回復するか、一定時間以上を経過したら第三の水ポンプP5を停止して、再び燃料ポンプP1及び第一の水ポンプP3を作動させて気化器211Aや改質器212Aへの燃料の供給を再開する。
As a specific recovery operation, first, the fuel pump P1 and the first water pump P3 are stopped to stop the supply of fuel and water to the
以上のように発電セル220Aの性能劣化を検出した場合に、水素発生容器270A内の金属微粉末に水を注入して発生した水素を発電セル270Aに供給することによって、発電セル270Aの触媒の回復を簡単に行うことができる。すなわち、従来、発電セルの電極触媒が一酸化炭素により被毒し性能が低下した場合には、特開2003-132923号公報のように燃料ガスに酸化剤ガスを添加したり、特開2004-342406号公報や特開2006-128016号公報のようにセル電圧を所定電圧に下げることで回復を行っていた。しかしながら、上記特開2003-132923号公報のように燃料ガスに酸化剤ガスを添加する場合、水素が燃焼して局所的に高温になったりするため触媒や膜を傷めることがあった。また、特開2004-342406号公報や特開2006-128016号公報のようにセル電圧を極端に下げて回復を図ると、触媒を担持しているカーボンが燃焼してしまい、触媒の脱落やカーボンの脱落が生じ、永久的劣化となってしまうことがあった。さらに、水素ボンベや水素吸蔵合金、ケミカル・ハイドライト等から純粋な水素を供給して回復させることも可能であるが、重く、かつ、大型化する他、再充填の環境が整備されていない等の問題があり実用化することができなかったが、本実施の形態のように水素発生容器270Aに水を供給して、発生した水素を発電セル220Aに供給することにより、発電セル220Aの触媒の回復を簡単に行うことができる。
When the performance deterioration of the
なお、上記第三の実施の形態では、発電セル220Aの被毒が確認されたらすぐに上記回復動作を行うとしたが、次回の起動時に回復動作を行うようにすれば、同時に起動時の電力を節約することができる点で、より好ましい。
In the third embodiment, the recovery operation is performed as soon as the poisoning of the
また、電子機器が停止し、発電装置300Aの停止動作を行っている時に、水素発生容器270Aで発生した水素を二次電池241A及び発電セル220Aに供給して、二次電池241Aの充電を兼ねて回復動作を行うようにしても良い。
さらに、電子機器及び発電装置300Aが停止している状態の時で、二次電池241Aの蓄電量が一定値以下になった場合に、水素発生容器270Aで発生した水素を二次電池241A及び発電セル220Aに供給して、二次電池241Aの充電を兼ねて回復動作を行っても良い。上述のように発電装置300Aの停止動作時や停止状態時に、二次電池241Aの充電と発電セル220Aの回復動作の両方を行う場合、改質器212A等を昇温起動させずに、水素を発生させて発電して充電も行えるため、迅速かつ効率良く行うことができる点で好ましい。
In addition, when the electronic device is stopped and the
Further, when the amount of power stored in the
211,211A 気化器(気化部)
212,212A 改質器(改質部)
214,241A 一酸化炭素除去器(一酸化炭素除去部)
220,220A 発電セル
241,241A 二次電池(蓄電部)
270,270A 水素発生容器(水素発生部)
300,300A 発電装置
400 電子機器
401,401A 電子機器本体
211, 211A Vaporizer (vaporizer)
212, 212A reformer (reformer)
214,241A Carbon monoxide remover (carbon monoxide removal unit)
220,220A Power generation cell 241,241A Secondary battery (power storage unit)
270,270A Hydrogen generation vessel (hydrogen generation part)
300, 300A
Claims (12)
前記改質部で生成した改質ガスが供給されて、電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
水素を発生させる水素発生部と、を備え、
起動時に前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質部の昇温又は温度維持に用いることを特徴とする発電装置。 A reforming section for generating reformed gas by reforming the fuel;
A power generation cell that is supplied with the reformed gas generated in the reforming section and extracts electric power by an electrochemical reaction;
A hydrogen generation part for generating hydrogen,
At least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generation unit at the time of start-up is used for raising the temperature or maintaining the temperature of the reforming unit.
前記改質部で生成した改質ガスが供給されて、電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
水素を発生させる水素発生部と、を備え、
起動時に前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記発電セルに供給して発電に用いることを特徴とする発電装置。 A reforming section for generating reformed gas by reforming the fuel;
A power generation cell that is supplied with the reformed gas generated in the reforming section and extracts electric power by an electrochemical reaction;
A hydrogen generation part for generating hydrogen,
A power generation apparatus characterized in that at least a part of hydrogen generated in the hydrogen generation section at the time of startup is supplied to the power generation cell instead of the reformed gas and used for power generation.
起動時に前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記一酸化炭素除去部の昇温又は温度維持に用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の発電装置。 A carbon monoxide removing unit for removing carbon monoxide in the reformed gas generated in the reforming unit;
3. The power generation device according to claim 1, wherein at least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generation unit at the time of startup is used for temperature rise or temperature maintenance of the carbon monoxide removal unit.
起動時に前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記気化部の昇温又は温度維持に用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の発電装置。 Equipped with a vaporizer to vaporize the fuel,
The power generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a part of the hydrogen generated in the hydrogen generation unit at the time of startup is used for temperature rise or temperature maintenance of the vaporization unit.
前記改質部で生成した改質ガスが供給されて、電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
水素を発生させる水素発生部と、を備え、
前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記発電セルに供給して前記発電セルの触媒の回復に用いることを特徴とする発電装置。 A reforming section for generating reformed gas by reforming the fuel;
A power generation cell that is supplied with the reformed gas generated in the reforming section and extracts electric power by an electrochemical reaction;
A hydrogen generation part for generating hydrogen,
A power generation apparatus characterized in that at least a part of hydrogen generated in the hydrogen generation unit is supplied to the power generation cell instead of the reformed gas and used for recovery of the catalyst of the power generation cell.
前記改質部で生成した改質ガスが供給されて、電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
水素を発生させる水素発生部と、
電力を蓄電可能な蓄電部と、を備え、
前記水素発生部で発生した水素の少なくとも一部を、前記改質ガスに代えて前記蓄電部に供給して前記蓄電部の充電のために用いることを特徴とする発電装置。 A reforming section for generating reformed gas by reforming the fuel;
A power generation cell that is supplied with the reformed gas generated in the reforming section and extracts electric power by an electrochemical reaction;
A hydrogen generator for generating hydrogen;
A power storage unit capable of storing electric power,
A power generation device characterized in that at least a part of hydrogen generated in the hydrogen generation unit is supplied to the power storage unit instead of the reformed gas and used for charging the power storage unit.
前記発電装置により発生された電気エネルギーによって動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器。 The power generator according to any one of claims 1 to 11,
An electronic device comprising: an electronic device main body that operates by electric energy generated by the power generation device.
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