JP2010189233A - Hydrogen generating system and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素発生システムおよび燃料電池システムに関し、詳しくは、水との反応により水素を発生する水素発生材料を用いた水素発生システムおよび燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a hydrogen generation system and a fuel cell system, and more particularly, to a hydrogen generation system and a fuel cell system using a hydrogen generation material that generates hydrogen by reaction with water.
近年、パソコン、携帯電話などのコードレス機器の普及に伴い、その電源である二次電池はますます小型化、高容量化が要望されている。現在、エネルギー密度が高く、小型軽量化が図れる二次電池としてリチウムイオン二次電池が実用化されており、ポータブル電源として需要が増大している。しかし、このリチウム二次電池は、一部のコードレス機器に対して十分な連続使用時間を保証することができないという問題がある。 In recent years, with the widespread use of cordless devices such as personal computers and mobile phones, secondary batteries as power sources are increasingly required to be smaller and have higher capacities. Currently, lithium ion secondary batteries have been put into practical use as secondary batteries that have high energy density and can be reduced in size and weight, and demand for portable power sources is increasing. However, this lithium secondary battery has a problem that a sufficient continuous use time cannot be guaranteed for some cordless devices.
このような状況の中で、上記要望に応え得る電池の一例として、固体高分子型燃料電池が検討されている。電解質に固体高分子電解質、正極活物質に空気中の酸素、負極活物質に燃料(水素、メタノールなど)を用いる固体高分子型燃料電池は、リチウムイオン二次電池よりも高エネルギー密度化が期待できる電池系として注目されている。燃料電池は、燃料および酸素の供給さえ行えば、連続的に使用することが可能である。 Under such circumstances, a polymer electrolyte fuel cell has been studied as an example of a battery that can meet the above demand. Solid polymer fuel cells that use a solid polymer electrolyte as the electrolyte, oxygen in the air as the positive electrode active material, and fuel (hydrogen, methanol, etc.) as the negative electrode active material are expected to have higher energy density than lithium ion secondary batteries It is attracting attention as a battery system that can be used. The fuel cell can be used continuously as long as fuel and oxygen are supplied.
燃料電池に用いる燃料に関しては、いくつかの候補が挙げられているが、それぞれ種々の問題点を有しており、最終的な決定が未だなされていない。燃料としてメタノールを用い、直接電極で反応させる直接メタノール型燃料電池は、小型化が容易であり将来のポータブル電源として期待されているが、メタノールのクロスオーバーによる電圧の低下の問題を抱えており、期待されるエネルギー密度が得られていない。ここで、メタノールのクロスオーバーとは、負極(燃料極)に供給されたメタノールが電解質膜を透過して正極(空気極)に達する現象のことである。 There are several candidates for the fuel used in the fuel cell, but each has various problems, and a final decision has not yet been made. A direct methanol fuel cell that uses methanol as the fuel and reacts directly with the electrode is easy to miniaturize and is expected as a portable power source in the future, but has a problem of voltage drop due to methanol crossover, The expected energy density is not obtained. Here, the crossover of methanol is a phenomenon in which methanol supplied to the negative electrode (fuel electrode) passes through the electrolyte membrane and reaches the positive electrode (air electrode).
一方、燃料として水素を用いる場合には、例えば、高圧タンク或いは水素吸蔵合金タンクに蓄えた水素を供給する方法が一部で実用化されているが、体積および重量が大きくなり、エネルギー密度が低下するためポータブル電源として適さない。また、燃料として炭化水素系燃料を用い、それを改質して水素を取り出す方法もある。しかし、改質装置が必要となり、改質装置への熱の供給および断熱などの問題が生じるため、やはりポータブル電源としては適さないものである。 On the other hand, when hydrogen is used as a fuel, for example, a method of supplying hydrogen stored in a high-pressure tank or a hydrogen storage alloy tank has been put into practical use, but the volume and weight are increased, and the energy density is reduced. Therefore, it is not suitable as a portable power source. There is also a method in which a hydrocarbon-based fuel is used as the fuel and hydrogen is extracted by reforming it. However, since a reformer is required and problems such as heat supply and heat insulation to the reformer occur, it is still unsuitable as a portable power source.
このような状況下において、100℃以下の低温で化学反応により水素を発生させて燃料として用いる方法が提案されている。これらの方法は、例えば、アルミニウム、マグネシウム、ケイ素、亜鉛など水と反応して水素を発生する金属を水素源とするものである(特許文献1〜6)。 Under such circumstances, a method has been proposed in which hydrogen is generated by a chemical reaction at a low temperature of 100 ° C. or lower and used as a fuel. In these methods, for example, a metal that reacts with water such as aluminum, magnesium, silicon, and zinc to generate hydrogen is used as a hydrogen source (Patent Documents 1 to 6).
アルミニウムとアルカリまたは酸とを反応させる特許文献1〜3に記載の方法によれば、化学的に簡便に水素が発生するが、アルミニウムに見合う当量のアルカリまたは酸を添加する必要があり、水素源以外の材料の比率が高くなることによるエネルギー密度の減少の問題が生じる。また、反応生成物である酸化物または水酸化物が上記金属の表面に皮膜を形成して、内部の金属と水とが接触できなくなり、酸化反応が上記金属の表面のみで停止するという問題が生じやすい。このため、特許文献3では、アルミニウムの割合を85重量%以下とした水素発生材料が提案されている。 According to the method described in Patent Documents 1 to 3 in which aluminum is reacted with an alkali or an acid, hydrogen is easily generated chemically, but it is necessary to add an equivalent amount of alkali or acid corresponding to aluminum, and a hydrogen source. There arises a problem of a decrease in energy density due to an increase in the ratio of other materials. In addition, there is a problem that the oxide or hydroxide as a reaction product forms a film on the surface of the metal, the inner metal cannot contact with water, and the oxidation reaction stops only on the surface of the metal. Prone to occur. For this reason, Patent Document 3 proposes a hydrogen generating material in which the proportion of aluminum is 85% by weight or less.
一方、機械的に表面皮膜を取り除くことにより上記問題を回避しようとする特許文献4では、表面皮膜を取り除くための機械的設備が必要になるなど装置が大型化するという問題を生じる。特許文献5では、上記水酸化物の皮膜を形成しにくくするための触媒としてアルミナを添加して、50℃という低温で水素を発生させている。しかし、アルミニウムだけでは水素が発生せず、一定量の触媒を添加する必要があるため、アルミニウムの含有量が低下するという問題がある。
On the other hand, in Patent Document 4 which attempts to avoid the above problem by mechanically removing the surface film, there is a problem that the apparatus becomes large, for example, mechanical equipment for removing the surface film is required. In
これらの問題を解決する技術として、特許文献6では、アルミニウム、マグネシウムおよびそれらの合金よりなる群から選択される少なくとも1種の金属材料を含む水素発生材料を用いることで、低温で簡便に水素を発生させることができる水素製造装置および燃料電池が開示されている。
As a technique for solving these problems, in
しかしながら、特許文献6の場合、水素発生材料から水素を発生させる時間が経過するに伴い、水素発生材料の表面を酸化物が覆うため、最初に水素を発生させるために要する起動時間と、前回の水素の発生が停止してから時間を置いた後に再度水素を発生させるために要する再起動時間とを比較すると、再起動時間の方が長くなってしまうという問題があった。
However, in the case of
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、再起動時間を短縮可能な水素発生システムおよび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 in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a hydrogen generation system and a fuel cell system that can shorten the restart time.
本発明の第1の水素発生システムは、水との反応により水素を発生する水素発生材料を用いて水素を発生させる水素発生システムにおいて、前記水素発生材料を収容する水素発生材料収容容器と、水あるいはアルカリ水溶液を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給する液体供給部と、水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を前記水素発生材料に供給すべきであるかを判定する液体選択判定部と、を含み、前記液体選択判定部は、前記水素発生材料収容容器内における水素の発生の状態を監視し、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間に基づいて、次に前記水素発生材料に供給すべき液体の種類を判定し、前記液体供給部は、前記液体選択判定部により判定された種類の液体を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給することを特徴とする。 A first hydrogen generation system according to the present invention includes a hydrogen generation system that generates hydrogen using a hydrogen generation material that generates hydrogen by reaction with water, a hydrogen generation material storage container that stores the hydrogen generation material, water Or the liquid supply part which supplies alkaline aqueous solution to the said hydrogen generating material in the said hydrogen generating material storage container, and the liquid which determines which liquid should be supplied to the said hydrogen generating material among water and alkaline aqueous solution And a selection determination unit, wherein the liquid selection determination unit monitors the state of hydrogen generation in the hydrogen generating material storage container, and is an elapsed time since the generation of hydrogen by the previous liquid supply stopped. Based on the hydrogen generation stop time, the type of liquid to be supplied next to the hydrogen generating material is determined, and the liquid supply unit determines the type of liquid determined by the liquid selection determination unit. The and supplying to the hydrogen generating material of the hydrogen generating material storage container.
本発明の第2の水素発生システムは、水との反応により水素を発生する水素発生材料を用いて水素を発生させる水素発生システムにおいて、前記水素発生材料を収容する水素発生材料収容容器と、水あるいはアルカリ水溶液を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給する液体供給部と、水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を前記水素発生材料に供給すべきであるかを判定する液体選択判定部と、前記水素発生材料収容容器内の温度を検出する温度検出器と、を含み、前記液体選択判定部は、前記温度検出器により検出された前記水素発生材料収容容器内の温度を監視し、前記水素発生材料への液体供給を開始するときの前記水素発生材料収容容器内の温度に基づいて、次に前記水素発生材料に供給すべき液体の種類を判定し、前記液体供給部は、前記液体選択判定部により判定された種類の液体を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給することを特徴とする。 A second hydrogen generation system of the present invention is a hydrogen generation system that generates hydrogen using a hydrogen generation material that generates hydrogen by reaction with water, a hydrogen generation material storage container that stores the hydrogen generation material, water Or the liquid supply part which supplies alkaline aqueous solution to the said hydrogen generating material in the said hydrogen generating material storage container, and the liquid which determines which liquid should be supplied to the said hydrogen generating material among water and alkaline aqueous solution A selection / determination unit; and a temperature detector that detects a temperature in the hydrogen generating material storage container, wherein the liquid selection determination unit determines a temperature in the hydrogen generation material storage container detected by the temperature detector. The type of liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is monitored based on the temperature in the hydrogen generating material storage container when the supply of liquid to the hydrogen generating material is started. Constant, and the liquid supply unit, and supplying the type of liquid which is determined by the liquid selection determining unit to the hydrogen generating material of the hydrogen generating material storage container.
本発明の第3の水素発生システムは、水との反応により水素を発生する水素発生材料を用いて水素を発生させる水素発生システムにおいて、前記水素発生材料を収容する水素発生材料収容容器と、水あるいはアルカリ水溶液を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給する液体供給部と、水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を前記水素発生材料に供給すべきであるかを判定する液体選択判定部と、前記水素発生材料収容容器内の温度を検出する温度検出器と、を含み、前記液体選択判定部は、前記水素発生材料収容容器内における水素の発生の状態、および前記温度検出器により検出された前記水素発生材料収容容器内の温度を監視し、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間、および前記水素発生材料への液体供給を開始するときの前記水素発生材料収容容器内の温度に基づいて、次に前記水素発生材料に供給すべき液体の種類を判定し、前記液体供給部は、前記液体選択判定部により判定された種類の液体を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給することを特徴とする。 A third hydrogen generation system according to the present invention is a hydrogen generation system that generates hydrogen using a hydrogen generation material that generates hydrogen by reaction with water, a hydrogen generation material storage container that stores the hydrogen generation material, water Or the liquid supply part which supplies alkaline aqueous solution to the said hydrogen generating material in the said hydrogen generating material storage container, and the liquid which determines which liquid should be supplied to the said hydrogen generating material among water and alkaline aqueous solution A selection determination unit; and a temperature detector that detects a temperature in the hydrogen generation material storage container, wherein the liquid selection determination unit is a state of hydrogen generation in the hydrogen generation material storage container, and the temperature detection When the hydrogen generation is stopped, which is the elapsed time since the generation of hydrogen by the previous liquid supply stopped And the type of liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is determined based on the temperature in the hydrogen generating material storage container when liquid supply to the hydrogen generating material is started, and the liquid supply unit The type of liquid determined by the liquid selection determining unit is supplied to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container.
本発明の第1の燃料電池システムは、上記本発明の水素発生システムから発生した水素を、燃料電池に供給することを特徴とする。 A first fuel cell system of the present invention supplies hydrogen generated from the hydrogen generation system of the present invention to a fuel cell.
本発明の第2の燃料電池システムは、水素を燃料として用いる燃料電池を含む燃料電池システムにおいて、水との反応により水素を発生する水素発生材料を収容する水素発生材料収容容器と、水あるいはアルカリ水溶液を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給する液体供給部と、水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を前記水素発生材料に供給すべきであるかを判定する液体選択判定部と、前記水素発生材料収容容器内において発生した水素を前記燃料電池に供給する水素供給部と、を含み、前記液体選択判定部は、前記燃料電池の発電状態を監視し、前回の液体供給により発生した水素を燃料として用いた前記燃料電池の発電が停止してからの経過時間である発電停止時間に基づいて、次に前記水素発生材料に供給すべき液体の種類を判定し、前記液体供給部は、前記液体選択判定部により判定された種類の液体を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給することを特徴とする。 A second fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system including a fuel cell using hydrogen as a fuel, a hydrogen generating material storage container for storing a hydrogen generating material that generates hydrogen by reaction with water, and water or an alkali. A liquid supply unit that supplies an aqueous solution to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container, and a liquid selection determination that determines which liquid of water and an alkaline aqueous solution should be supplied to the hydrogen generating material And a hydrogen supply unit that supplies hydrogen generated in the hydrogen generating material storage container to the fuel cell, wherein the liquid selection determination unit monitors the power generation state of the fuel cell and supplies the previous liquid supply Next, supply to the hydrogen generating material based on a power generation stop time, which is an elapsed time after the power generation of the fuel cell using hydrogen generated as a fuel is stopped To kind of liquid is determined, the liquid supply unit, and supplying the type of liquid which is determined by the liquid selection determining unit to the hydrogen generating material of the hydrogen generating material storage container.
本発明によれば、水素発生の停止時間、または水素発生材料収容容器内の温度に基づいて、アルカリ水溶液及び水から選択した液体を、水素発生材料に供給するようにしたので、再度水素を発生させるために要する再起動時間が短く、高信頼性の水素発生システムおよび燃料電池システムを提供できる。 According to the present invention, since the liquid selected from the alkaline aqueous solution and water is supplied to the hydrogen generating material based on the hydrogen generation stop time or the temperature in the hydrogen generating material storage container, hydrogen is generated again. Therefore, it is possible to provide a highly reliable hydrogen generation system and fuel cell system that require a short restart time.
以下、本発明の水素発生システム及び燃料電池システムについて、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the hydrogen generation system and the fuel cell system of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereto.
(実施形態1)
まず、本発明の実施形態1に係る水素発生システムについて説明する。図1は、本実施形態1の水素発生システムの概略構成を示す図である。
(Embodiment 1)
First, the hydrogen generation system according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of the hydrogen generation system according to the first embodiment.
図1において、本実施形態1の水素発生システムは、水素発生材料収容容器1、液体選択弁2、アルカリ水溶液タンク3、水タンク4、液体選択弁制御部5、液体選択判定部8、液体供給部11、及び水素排出部12を備えている。
In FIG. 1, the hydrogen generation system of Embodiment 1 includes a hydrogen generating material container 1, a
水素発生材料収容容器1は、水との反応により水素を発生する水素発生材料10を収容する。この水素発生材料収容容器1は、水素発生材料10を収納可能であれば、その材質や形状は特に限定されないが、液体供給部11や水素排出部12以外から液体や水素が漏れない材質や形状が好ましい。具体的な容器の材質としては、液体および水素が透過しにくく、かつ120℃程度に加熱しても容器が破損しない材質が好ましく、例えば、アルミニウム、鉄などの金属、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂を用いることができる。また、容器の形状としては、角柱状、円柱状などが採用できる。
The hydrogen generating material storage container 1 stores a
水素発生材料収容容器1に収容される水素発生材料10としては、水との反応により水素を発生するものであれば良い。例えば、アルミニウム、マグネシウムおよびそれらの合金よりなる群から選択される少なくとも1種の金属材料を用いることができる。この金属材料と水とが反応して、水素が発生する。特に、上記金属材料が、60μm以下の粒径の粒子を80質量%以上含むものである場合、水との反応性が向上するため好ましい。
The
さらに、水素発生材料10は、常温で水と反応して発熱する発熱材料を含むことが好ましい。水素発生材料10が発熱材料を含む場合、水素発生材料収容容器1内に供給された水が低温であっても、発熱材料が水と反応して発熱するため、水素発生材料10と水との水素発生反応が促進され、迅速に水素を発生させることができる。また、金属材料と発熱材料との合計質量中、金属材料の割合が、85質量%超で99質量%以下であることが好ましい。金属材料の量が少なすぎると、水素発生量が低下し、発熱材料の量が多すぎると、温度が上昇しすぎて水素発生反応を制御するのが難しくなるからである。
Furthermore, the
水素発生材料10に含まれる発熱材料としては、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムおよび硫酸カルシウムよりなる群から選択される少なくとも1種の化合物を使用できる。
As the heat generating material contained in the
水素発生材料10に含まれる金属材料が、アルミニウム合金またはマグネシウム合金である場合、より効率よく水素を発生させるためには、アルミニウム合金またはマグネシウム合金が、2〜20質量%の添加元素を含むことが好ましい。添加元素としては、例えば、ケイ素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、チタン、鉛、スズおよびクロムよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を使用できる。
When the metal material contained in the
ところで、金属材料は、一般に、表面に安定な酸化皮膜が形成されているため、常温では水と反応しにくく、加熱しても水との反応が進行しない場合もある。しかし、平均粒径を100μm以下にすれば、酸化皮膜による水との反応抑制作用が減少し、常温では水と反応しにくいものの、加熱すれば水との反応が促進され、水素発生反応が持続するようになる。金属材料の平均粒径を30μm以下とすれば、より水との反応が促進され、より効率よく水素を発生できる。一方、金属材料の粒径を小さくすれば、水素発生速度を増加できるが、粒径が0.1μmより小さくなると、引火性が高まり取り扱いが困難となるだけでなく、金属材料の充填密度が低下してエネルギー密度が低下しやすくなる。そのため、金属材料の粒径は、0.1μm以上であることが好ましい。 By the way, since a stable oxide film is generally formed on the surface of a metal material, it hardly reacts with water at room temperature, and the reaction with water may not proceed even when heated. However, if the average particle size is 100 μm or less, the action of suppressing the reaction with water by the oxide film is reduced and it is difficult to react with water at room temperature, but if heated, the reaction with water is promoted and the hydrogen generation reaction is sustained. To come. When the average particle size of the metal material is 30 μm or less, the reaction with water is further promoted, and hydrogen can be generated more efficiently. On the other hand, if the particle size of the metal material is reduced, the hydrogen generation rate can be increased. However, if the particle size is smaller than 0.1 μm, not only the flammability is increased and handling becomes difficult, but also the packing density of the metal material is lowered. As a result, the energy density tends to decrease. Therefore, the particle size of the metal material is preferably 0.1 μm or more.
なお、金属材料の平均粒径とは、体積基準の積算分率50%における粒子直径の値を意味している。平均粒径の測定方法としては、例えば、レーザー回折・散乱法などを用いることができる。具体的には、水などの液相に分散させた測定対象物質にレーザー光を照射することによって検出される散乱強度分布を利用した粒子径分布の測定方法である。レーザー回折・散乱法による粒子径分布測定装置としては、例えば、日機装株式会社製の「マイクロトラックHRA(製品名)」などを用いることができる。 In addition, the average particle diameter of a metal material means the value of the particle diameter in the volume-based integrated fraction 50%. As a method for measuring the average particle diameter, for example, a laser diffraction / scattering method or the like can be used. Specifically, this is a particle diameter distribution measurement method using a scattering intensity distribution detected by irradiating a measurement target substance dispersed in a liquid phase such as water with laser light. As a particle size distribution measuring apparatus using a laser diffraction / scattering method, for example, “Microtrac HRA (product name)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. can be used.
また、金属材料は、アトマイズ法により作製された粉末状のものを使用できる。より効率よく水素を発生させるためには、金属材料は、化学的手段または機械的手段により、表面における水との反応性を向上させるための表面処理が施されていることが好ましい。金属材料の表面処理は、例えば、金属材料を溶媒中で機械的に撹拌することにより行う。また、金属材料は、ペレット状または顆粒状に形成されていても良い。 Moreover, the metal material can use the powder-form thing produced by the atomizing method. In order to generate hydrogen more efficiently, the metal material is preferably subjected to a surface treatment for improving the reactivity with water on the surface by chemical means or mechanical means. The surface treatment of the metal material is performed, for example, by mechanically stirring the metal material in a solvent. Moreover, the metal material may be formed in the shape of a pellet or a granule.
液体選択弁2は、アルカリ水溶液タンク3に収容されたアルカリ水溶液か、水タンク4に収容された水のいずれかを選択する。
The
液体選択弁制御部5は、液体選択判定部8の判定結果に応じて液体選択弁2を制御する。
The liquid selection
液体選択判定部8は、水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を水素発生材料10に供給すべきであるかを判定する。この液体選択判定部8は、タイマー6と水素発生停止時間算出部7とを具備し、水素発生材料収容容器1内における水素の発生の状態を監視し、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間に基づいて、次に水素発生材料10に供給すべき液体の種類を判定する。
The liquid
ここで、水素発生の停止とは、水素発生材料10と液体との反応が停止した状態を意味するが、実用上は、検出した水素発生量が予め設定した所定値以下となった状態を、水素発生が停止した状態と判断することができる。上記所定値については、システムにおける水素検出の方法や制度などを考慮に入れて設定する。この場合、液体選択判定部8は、水素発生量が所定値以下であることを検出すると、タイマー6によるカウントを開始する。
Here, the stop of hydrogen generation means a state in which the reaction between the
水素発生の停止を検出する具体的な方法としては、例えば、水素排出部12から排出された水素を、実際に燃料電池の負極へと供給して燃料電池を稼動させ、その燃料電池の電圧値に基づいて水素発生の停止を判定する方法が挙げられる。また、マスフローメータなどで水素発生量を評価し、所定の水素発生量よりも小さい場合に水素発生が停止していると判定しても良い。さらに、上記燃料電池を稼動させることによる判定と上記マスフローメータを用いる判定の両方を併用しても良い。
As a specific method for detecting the stoppage of hydrogen generation, for example, the hydrogen discharged from the
液体供給部11は、水あるいはアルカリ水溶液を水素発生材料収容容器1内の水素発生材料10に供給する。この液体供給部11は、液体選択弁2に連結されており、液体選択弁2によって選択された液体を供給する。なお、液体供給部11が供給する単位時間当たりの液体量は一定とは限らない。液体供給部11は、図示しない部分から本実施形態1の水素発生システムに要求される水素発生量に応じ、単位時間当たりの液体供給量を変化させることが可能である。このような形態であるため、液体供給部11は、液体を連続的に供給することも、断続的に供給することもあり得る。
The
水素排出部12は、水素発生材料収容容器1内において、水素発生材料10から発生した水素を外部へ排出する。
The
次に、本実施形態1の水素発生システムの動作について説明する。まず、水素発生材料収容容器1に水素発生材料10を収容し、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に液体を供給する。水素発生材料収容容器1内では、水素発生材料10と、液体供給部11から供給された液体とが反応し、水素が発生する。水素が発生すると、発生中の水素量と図示しない部分から本実施形態1の水素発生システムに要求される水素発生量に応じて、液体供給部11からの液体供給量を制御する。
Next, the operation of the hydrogen generation system according to the first embodiment will be described. First, the hydrogen generating material storage container 1 stores the
次に、本実施形態1における、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内の水素発生材料10に供給される液体の種類の判定方法について、図1を参照しながら図7を用いて詳細に説明する。図7は、本実施形態1における、液体選択判定部8による液体選択判定処理を示すフローチャート図である。
Next, a method for determining the type of liquid supplied from the
液体選択判定部8による液体選択判定処理を開始すると(ステップS101)、まず、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間t_stopを、タイマー6及び水素発生停止時間算出部7を用いて算出する(ステップS102)。そして、算出した水素発生停止時間t_stopと、あらかじめ設定した設定時間t_stop_1とを比較する(ステップS103)。通常、t_stop_1は30分〜50分の範囲内で設定される。比較の結果、水素発生停止時間t_stopが設定時間t_stop_1以内である場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、水タンク4に収容されている水であると判定する(ステップS105)。水素発生停止時間t_stopが設定時間t_stop_1より長い場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、アルカリ水溶液タンク3に収容されているアルカリ水溶液であると判定する(ステップS104)。
When the liquid selection determination process by the liquid
ここで、水素発生材料10に供給する液体として、水とアルカリ水溶液の2種類を用いる理由について説明する。前回の液体供給による水素発生材料10からの水素の発生が停止してからの経過時間が短い場合は、水素発生材料収容容器1内の温度が高いため、水素発生速度が大きくなるアルカリ水溶液でなく、水を水素発生材料10に供給したとしても、再度水素を発生させるために要する再起動時間が顕著には長くならないことから、t_stop≦t_stop_1なる関係を満足する場合は、水と水素発生材料10とから水素を発生させることとした。一方、前回の液体供給による水素発生材料10からの水素の発生が停止してからの経過時間が長くなると、水素発生材料10の表面に酸化皮膜が形成される度合いが高まるため、再度水素を発生させるために要する再起動時間が顕著に長くなってしまうことから、t_stop_1<t_stopなる関係を満足する場合は、水よりも水素発生速度の大きいアルカリ水溶液と水素発生材料10とから水素を発生させることとした。水素発生材料10をアルカリ水溶液と反応させた方が水と反応させるよりも水素発生速度が大きくなる理由は、水素発生材料10の表面に形成された酸化皮膜をアルカリ水溶液が除去するためである。
Here, the reason why two types of water and aqueous alkali solution are used as the liquid supplied to the
上記判定結果に基づいて選択された液体が、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に供給される。水素発生材料収容容器1内では、水素発生材料10と液体供給部11から供給された液体とが反応し、水素発生材料10から水素が発生する(ステップS106)。その後、図1では図示していない部分からユーザによる水素発生終了という指示を受け取るまで(ステップS107)、ステップS105〜ステップS107の処理を繰り返す。すなわち、ステップS103でt_stop_1<t_stopなる関係を満足して、ステップS104の処理に進みアルカリ水溶液を選択した場合であっても、一旦、水素発生材料10から水素が発生した後は(ステップS106)、ユーザによる水素発生終了という指示を受け取るまでは(ステップS107)、ステップS105の処理に戻って水を選択し、水を水素発生材料10に供給して水素を発生させることとなる。なお、ステップS106では、水素発生材料10から水素が発生していることを確認している。水素が発生していることを確認する方法としては、水素排出部12から排出された水素を、実際に燃料電池の負極へと供給して燃料電池を稼動させ、その燃料電池の電圧値に基づいて判定することができる。
The liquid selected based on the determination result is supplied from the
ステップS107で、水素発生終了という指示を受け取ると、ステップS108の処理に進み、水素発生システムの動作を停止させ、水素発生停止時間t_stopにゼロを代入することで、t_stopをリセットする。そして、ステップS102の処理に戻り、次の液体供給を開始するまで水素発生停止時間t_stopをカウントする。 When an instruction to end hydrogen generation is received in step S107, the process proceeds to step S108, the operation of the hydrogen generation system is stopped, and t_stop is reset by substituting zero for the hydrogen generation stop time t_stop. Then, the process returns to step S102, and the hydrogen generation stop time t_stop is counted until the next liquid supply is started.
このように本実施形態1の水素発生システムによれば、前回の液体供給による水素発生材料10からの水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間t_stopを算出し、算出したt_stopとあらかじめ設定した設定時間t_stop_1とを比較し、t_stop≦t_stop_1なる関係を満足する場合は、水タンク4に収容されている水を水素発生材料10に供給し、t_stop_1<t_stopなる関係を満足する場合は、アルカリ水溶液タンク3に収容されているアルカリ水溶液を水素発生材料10に供給するようにしたので、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間が長い場合、水素発生材料収容容器1内の温度が低く、水素発生反応の反応速度が遅くなると考えられるため、水よりも水素発生速度の大きいアルカリ水溶液と水素発生材料10とを反応させることで、再度水素を発生させるために要する再起動時間を短縮できる。
As described above, according to the hydrogen generation system of the first embodiment, the hydrogen generation stop time t_stop, which is the elapsed time after the generation of hydrogen from the
(実施形態2)
以下、本発明の実施形態2に係る水素発生システムについて説明する。上記実施形態1と異なる点は、水素発生材料10に供給するアルカリ水溶液として、pH値の異なる2種類のアルカリ水溶液を用いることである。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the hydrogen generation system according to
図2は、本実施形態2の水素発生システムの概略構成を示す図である。図2において、図1と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the hydrogen generation system according to the second embodiment. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
アルカリ水溶液タンク3aには、7<y<xの関係を満たす、pH値がxなる強アルカリ水溶液が収容され、アルカリ水溶液タンク3bには、pH値がyなる弱アルカリ水溶液が収容される。ここで、xは、通常、pH10〜pH14の範囲内である。
The alkaline aqueous solution tank 3a stores a strong alkaline aqueous solution having a pH value x that satisfies the
本実施形態2の水素発生システム全体の動作は、上記実施形態1の水素発生システムと同様である。上記実施形態1とは液体選択判定方法が異なるため、以下に本実施形態2による液体選択判定方法について図2を参照しながら説明する。 The overall operation of the hydrogen generation system according to the second embodiment is the same as that of the hydrogen generation system according to the first embodiment. Since the liquid selection determination method is different from that of the first embodiment, the liquid selection determination method according to the second embodiment will be described below with reference to FIG.
液体選択判定部8による液体選択判定処理を開始すると、まず、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間t_stopを、タイマー6及び水素発生停止時間算出部7を用いて算出する。そして、算出した水素発生停止時間t_stopと、t_stop_1<t_stop_2を満たすあらかじめ設定した第1の設定時間t_stop_1及び第2の設定時間t_stop_2とを比較する。通常、t_stop_1は20分〜35分の範囲内で設定され、t_stop_2は35分〜50分の範囲内で設定される。比較の結果、水素発生停止時間t_stopが第1の設定時間t_stop_1以内である場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、水タンク4に収容されている水であると判定する。水素発生停止時間t_stopが第1の設定時間t_stop_1より長く、第2の設定時間t_stop_2以内である場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、アルカリ水溶液タンク3bに収容されている弱アルカリ水溶液であると判定する。水素発生停止時間t_stopが第2の設定時間t_stop_2より長い場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、アルカリ水溶液タンク3aに収容されている強アルカリ水溶液であると判定する。
When the liquid selection determination process by the liquid
ここで、pH値が異なる2種類のアルカリ水溶液を用いる理由について説明する。pH値が大きなアルカリ水溶液の方が、pH値が小さなアルカリ水溶液よりも、水素発生材料10の表面にある酸化皮膜を除去する割合が大きいことを利用し、t_stopが長くなるにつれて水素発生材料10の表面に酸化皮膜が形成される度合いは高まるのでt_stop_2<t_stopなる関係を満足する場合は、水素発生速度の大きい強アルカリ水溶液と水素発生材料10とから水素を発生させることとした。t_stop_1<t_stop≦t_stop_2なる関係を満足する場合は、強アルカリ水溶液よりも水素発生速度の小さい弱アルカリ水溶液であっても酸化皮膜の除去が可能であるので、弱アルカリ水溶液と水素発生材料10とから水素を発生させることとした。
Here, the reason why two types of alkaline aqueous solutions having different pH values are used will be described. Utilizing the fact that the alkaline aqueous solution having a large pH value removes the oxide film on the surface of the
上記判定結果に基づいて選択された液体が、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に供給される。水素発生材料収容容器1内では、水素発生材料10と液体供給部11から供給された液体とが反応し、水素発生材料10から水素が発生する。一旦、水素発生材料10から水素が発生した後は、図示していない部分からユーザによる水素発生終了という指示を受け取るまでは、水を水素発生材料10に供給して水素を発生させる。ユーザによる水素発生終了の指示を受け取ると、t_stopをリセットし、次の液体供給を開始するまで水素発生停止時間t_stopをカウントする。
The liquid selected based on the determination result is supplied from the
このように本実施形態2の水素発生システムによれば、前回の液体供給による水素発生材料10からの水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間t_stopを算出し、算出したt_stopと、t_stop_1<t_stop_2を満たすあらかじめ設定した第1の設定時間t_stop_1及び第2の設定時間t_stop_2とを比較し、t_stop≦t_stop_1なる関係を満足する場合は、水タンク4に収容されている水を水素発生材料10に供給し、t_stop_1<t_stop≦t_stop_2なる関係を満足する場合は、アルカリ水溶液タンク3bに収容されている弱アルカリ水溶液を水素発生材料10に供給し、t_stop_2<t_stopなる関係を満足する場合は、アルカリ水溶液タンク3aに収容されている強アルカリ水溶液を水素発生材料10に供給するようにしたので、前回の水素発生材料10への液体供給による水素発生材料10からの水素発生が停止してからの経過時間が長い場合には、水素発生材料収容容器1内の温度が低く、水素発生反応の反応速度が遅いと考えられるため、水素発生停止時間の長さに応じて弱アルカリ水溶液あるいは強アルカリ水溶液と水素発生材料10とを反応させることで、再度水素を発生させるために要する再起動時間を短縮できる。
As described above, according to the hydrogen generation system of the second embodiment, the hydrogen generation stop time t_stop, which is the elapsed time since the generation of hydrogen from the
(実施形態3)
以下、本発明の実施形態3に係る水素発生システムについて説明する。上記実施形態1及び2と異なる点は、水素発生材料10に供給すべき液体の種類を、水素発生材料収容容器1内の温度に基づいて判定するようにしたことである。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the hydrogen generation system according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The difference from
図3は、本実施形態3の水素発生システムの概略構成を示す図である。図3において、図1と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the hydrogen generation system according to the third embodiment. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
温度検出器13は、水素発生材料収容容器1内の温度を検出する。液体選択判定部8aは、水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を水素発生材料10に供給すべきであるかを判定する。この液体選択判定部8aは、温度検出器13により検出された水素発生材料収容容器1内の温度を監視し、水素発生材料10への液体供給を開始するときの水素発生材料収容容器1内の温度に基づいて、次に水素発生材料10に供給すべき液体の種類を判定する。
The
本実施形態3の水素発生システム全体の動作は、上記実施形態1、2の水素発生システムと同様である。上記実施形態1、2の水素発生システムとは液体選択判定方法が異なるため、以下に本実施形態3による液体選択判定方法について、図3を参照しながら図8を用いて詳細に説明する。図8は、本実施形態3における、液体選択判定部8aによる液体選択判定処理を示すフローチャート図である。
The overall operation of the hydrogen generation system according to the third embodiment is the same as that of the hydrogen generation system according to the first and second embodiments. Since the liquid selection determination method is different from the hydrogen generation systems of the first and second embodiments, the liquid selection determination method according to the third embodiment will be described below in detail with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the liquid selection determination process by the liquid
液体選択判定部8aによる液体選択判定処理を開始すると(ステップS201)、まず、水素発生材料収容容器1内の温度Tを、温度検出器13により検出する(ステップS202)。そして、検出温度Tと、あらかじめ設定した設定温度T_1とを比較する(ステップS203)。通常、T_1は35℃〜50℃の範囲内で設定される。比較の結果、検出温度Tが設定温度T_1以上である場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、水タンク4に収容されている水であると判定する(ステップS205)。検出温度Tが設定温度T#1より低い場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、アルカリ水溶液タンク3に収容されているアルカリ水溶液であると判定する(ステップS204)。
When the liquid selection determination process by the liquid
ここで、水素発生材料10に供給する液体の種類を、水素発生材料収容容器1内の温度に基づいて判定する理由について説明する。水素発生材料収容容器1内の温度Tが高い場合は水素発生反応の反応速度が大きくなるため、水素発生速度が大きくなるアルカリ水溶液でなく、水を水素発生材料10に供給したとしても、再度水素を発生させるために要する再起動時間が顕著には長くならないことから、T_1≦Tなる関係を満足する場合は、水と水素発生材料10とから水素を発生させることとした。一方、水素発生材料収容容器1内の温度Tが低い場合は水素発生反応の反応速度は小さくなるため、水素発生材料10の表面状態によっては再度水素を発生させるために要する再起動時間が顕著に長くなることから、T<T_1なる関係を満足する場合は、水よりも水素発生速度の大きいアルカリ水溶液と水素発生材料10とから水素を発生させることとした。
Here, the reason for determining the type of liquid supplied to the
上記判定結果に基づいて選択された液体が、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に供給される。水素発生材料収容容器1内では、水素発生材料10と液体供給部11から供給された液体とが反応し、水素発生材料10から水素が発生する(ステップS206)。その後、図3では図示していない部分からのユーザによる水素発生終了という指示を受け取るまではステップS202〜S206の処理を繰り返す。ユーザによる水素発生終了という指示を受け取ると、処理を終了する。
The liquid selected based on the determination result is supplied from the
このように本実施形態3の水素発生システムによれば、水素発生材料10への液体供給を開始するときの水素発生材料収容容器1内の温度Tを検出し、検出した温度Tがあらかじめ設定した温度T_1に対して、T_1≦Tなる関係を満足する場合は、水タンク4に収容されている水を水素発生材料10に供給し、T<T_1なる関係を満足する場合は、アルカリ水溶液タンク3に収容されているアルカリ水溶液を水素発生材料10に供給するようにしたので、水素発生材料収容容器1内の温度が低い場合は、水よりも水素発生速度の大きいアルカリ水溶液と水素発生材料10とを反応させることで、再度水素を発生させるために要する再起動時間を短縮できる。
As described above, according to the hydrogen generation system of the third embodiment, the temperature T in the hydrogen generating material storage container 1 when the liquid supply to the
本実施形態3の水素発生システムでは、一旦、水よりも水素発生速度の大きいアルカリ水溶液と水素発生材料10とから水素を発生させておき、水素発生材料収容容器1内の温度Tがあらかじめ設定した温度T_1以上となった場合、すなわち、T_1≦Tなる関係を満足するようになった場合は、アルカリ水溶液よりも水素発生速度の小さい水に切り替え、水と水素発生材料10とから水素を発生させることになるため、システム稼動で必要とするアルカリ水溶液の量を少なく抑えることができる。これにより、水素発生システムの起動時間を短縮できるとともに、使用するアルカリ水溶液の量を少なくすることができる。
In the hydrogen generation system according to the third embodiment, hydrogen is once generated from an alkaline aqueous solution having a hydrogen generation rate larger than that of water and the
ところで、本実施形態3の水素発生システムを用いずに単純に水と水素発生材料10とを反応させた場合の効果と、本実施形態3の水素発生システムを用いた場合の効果は、次の通りである。水素発生材料10として、60μm以下の粒径のアルミニウム粒子を90質量%以上含むアルミニウム粒子86質量%と、発熱材料である酸化カルシウム14質量%とを混合した材料を用いて水素を発生させ、この水素の発生が停止した時から10分後の水素発生材料収容容器1内の温度は50℃であった。この状態で水を供給したところ、再度水素を発生させるのに要した再起動時間は2分であった。一方、同じ水素発生材料10を用いて水素を発生させ、この水素の発生が停止した時から30分後の水素発生材料収容容器1内の温度は30℃であった。この状態で水を供給したところ、再度水素を発生させるのに要した再起動時間は5分であった。以上の比較例に対して、本実施形態3の水素発生システムでは、T_1を45℃と設定した場合、水素の発生が停止した時から30分後の水素発生材料収容容器1内の温度は上述したとおり30℃であるため、アルカリ水溶液と水素発生材料10とを反応させることになる。実際にアルカリ水溶液と水素発生材料10とを反応させたところ、再度水素を発生させるのに要した再起動時間は2分であり、本実施形態3の水素発生システムを用いなかった場合に比較して、顕著な再起動時間の短縮効果を得た。
By the way, the effect of simply reacting water and the
(実施形態4)
以下、本発明の実施形態4に係る水素発生システムについて説明する。上記実施形態3と異なる点は、水素発生材料10に供給するアルカリ水溶液として、pH値の異なる2種類のアルカリ水溶液を用いることである。
(Embodiment 4)
Hereinafter, the hydrogen generation system according to Embodiment 4 of the present invention will be described. The difference from Embodiment 3 is that two types of alkaline aqueous solutions having different pH values are used as the alkaline aqueous solution supplied to the
図4は、本実施形態4の水素発生システムの概略構成を示す図である。図4において、図3と同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the hydrogen generation system according to the fourth embodiment. 4, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
アルカリ水溶液タンク3aには、7<y<xの関係を満たす、pH値がxなる強アルカリ水溶液が収容され、アルカリ水溶液タンク3bには、pH値がyなる弱アルカリ水溶液が収容される。ここで、xは、通常、pH10〜pH14の範囲内である。
The alkaline aqueous solution tank 3a stores a strong alkaline aqueous solution having a pH value x that satisfies the
以下、本実施形態4の水素発生システム全体の動作は、上記実施形態1〜3の水素発生システムと同様である。上記実施形態1〜3とは液体選択判定方法が異なるため、以下に本実施形態4の液体選択判定方法について、図4を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the operation of the entire hydrogen generation system according to the fourth embodiment is the same as that of the hydrogen generation system according to the first to third embodiments. Since the liquid selection determination method is different from those of the first to third embodiments, the liquid selection determination method of the fourth embodiment will be described in detail below with reference to FIG.
液体選択判定部8aによる液体選択判定処理を開始すると、まず、水素発生材料収容容器1内の温度Tを、温度検出器13により検出する。そして、検出温度Tと、T_2<T_1を満たすあらかじめ設定した第1の設定温度T_1及び第2の設定T_2とを比較する。通常、T_1は45℃〜60℃の範囲内で設定され、T_2は30℃〜45℃の範囲内で設定される。比較の結果、検出温度Tが第1の設定温度T_1以上である場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、水タンク4に収容されている水であると判定する。検出温度Tが第2の設定温度T_2以上で第1の設定温度T_1より低い場合、水素発生材料10に供給すべき液体は、アルカリ水溶液タンク3bに収容されている弱アルカリ水溶液であると判定する。検出温度Tが第2の設定温度T_2より低い場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、アルカリ水溶液タンク3aに収容されている強アルカリ水溶液であると判定する。
When the liquid selection determination process by the liquid
ここで、pH値の異なる2種類のアルカリ水溶液を用いる理由について説明する。pH値が大きなアルカリ水溶液の方が、pH値が小さなアルカリ水溶液よりも、水素発生材料10の表面にある酸化皮膜を除去する割合が大きいことを利用し、T<T_2なる関係を満足する場合、水素発生材料収容容器1内の温度が低く、水素発生反応の反応速度が小さいので、弱アルカリ水溶液よりも水素発生速度の大きい強アルカリ水溶液と水素発生材料10とから水素を発生させることとした。強アルカリ水溶液は、弱アルカリ水溶液に比べて水素発生材料10の表面にある酸化皮膜を除去する割合が大きく、再度水素を発生させるために要する再起動時間を短縮できる。T_2≦T<T_1なる関係の場合は、強アルカリ水溶液より水素発生速度の小さい弱アルカリ水溶液であっても酸化皮膜の除去が可能であるので、弱アルカリ水溶液と水素発生材料10とから水素を発生させることとした。
Here, the reason why two types of alkaline aqueous solutions having different pH values are used will be described. In the case where the alkaline aqueous solution having a large pH value satisfies the relationship T <T_2 using the fact that the ratio of removing the oxide film on the surface of the
上記判定結果に基づいて選択された液体が、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に供給される。水素発生材料収容溶液1内では、水素発生材料10と液体供給部11から供給された液体とが反応し、水素発生材料10から水素が発生する。その後、図4では図示していない部分からのユーザによる水素発生終了という指示を受け取るまでは上記処理を繰り返す。ユーザによる水素発生終了という指示を受け取ると、処理を終了する。
The liquid selected based on the determination result is supplied from the
このように本実施形態4の水素発生システムによれば、水素発生材料10への液体供給を開始するときの水素発生材料収容容器1内の温度Tを検出し、検出した温度TがT_2<T_1を満たすあらかじめ設定した第1の設定温度T_1及び第2の設定温度T_2に対して、T_1≦Tなる関係を満足する場合は、水タンク4に収容されている水を水素発生材料10に供給し、T_2≦T<T_1なる関係の場合は、アルカリ水溶液タンク3bに収容されている弱アルカリ水溶液を水素発生材料10に供給し、T<T_2なる関係を満足する場合、アルカリ水溶液タンク3aに収容されている強アルカリ水溶液を水素発生材料10に供給するようにしたので、水素発生材料収容容器1内の温度が低い場合、水素発生材料収容容器1内の温度に応じて水よりも水素発生速度の大きい弱アルカリ水溶液あるいは強アルカリ水溶液と水素発生材料10とを反応させることで、再度水素を発生させるために要する再起動時間を短縮できる。
As described above, according to the hydrogen generation system of the fourth embodiment, the temperature T in the hydrogen generating material storage container 1 when the liquid supply to the
(実施形態5)
以下、本発明の実施形態5に係る水素発生システムについて説明する。上記実施形態1と異なる点は、水素発生材料10に供給すべき液体の種類を、水素発生停止時間だけでなく、水素発生材料収容容器1内の温度に基づいて、判定するようにしたことである。
(Embodiment 5)
Hereinafter, the hydrogen generation system according to
図5は、本実施形態5の水素発生システムの概略構成を示す図である。図5において、図1、3と同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of the hydrogen generation system according to the fifth embodiment. 5, the same components as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
温度検出器13は、水素発生材料収容容器1内の温度を検出する。液体選択判定部8bは、水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を水素発生材料10に供給すべきであるかを判定する。この液体選択判定部8bは、タイマー6及び水素発生停止時間算出部7を具備し、水素発生材料収容容器1内における水素発生の状態、及び温度検出器13により検出された水素発生材料収容容器1内の温度を監視し、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間、及び、水素発生材料10への液体供給を開始するときの水素発生材料収容容器1内の温度に基づいて、次に水素発生材料10に供給すべき液体の種類を判定する。
The
本実施形態5の水素発生システム全体の動作は、上記実施形態1〜4と同様である。上記実施形態1〜4とは液体選択判定方法が異なるため、以下に本実施形態5による液体選択判定方法について図5を参照しながら図9を用いて詳細に説明する。 The overall operation of the hydrogen generation system according to the fifth embodiment is the same as in the first to fourth embodiments. Since the liquid selection determination method is different from those of the first to fourth embodiments, the liquid selection determination method according to the fifth embodiment will be described below in detail with reference to FIG.
液体選択判定部8bによる液体選択判定処理を開始すると(ステップS301)、まず、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間t_stopを、タイマー6及び水素発生停止時間算出部7を用いて算出する(ステップS302)。そして、算出した水素発生停止時間t_stopと、あらかじめ設定した設定時間t_stop_1とを比較する(ステップS303)。通常、t_stop_1は、30分〜50分の範囲内で設定される。
When the liquid selection determination process by the liquid
比較の結果、水素発生停止時間t_stopが設定時間t_stop_1以内である場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、水タンク4に収容されている水であると判定する(ステップS307)。水素発生停止時間t_stopが設定時間t_stop_1より長い場合、水素発生材料収容容器1内の温度Tを検出する(ステップS304)。そして、検出温度Tとあらかじめ設定した設定温度T_1とを比較する(ステップS305)。通常、T_1は35℃〜50℃の範囲内で設定される。比較の結果、検出温度Tが設定温度T_1以上である場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、水タンク4に収容されている水であると判定する(ステップS307)。検出温度Tが設定温度T_1より低い場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、アルカリ水溶液タンク3に収容されているアルカリ水溶液であると判定し(ステップS306)、
As a result of the comparison, when the hydrogen generation stop time t_stop is within the set time t_stop_1, it is determined that the liquid to be supplied to the
上記判定結果に基づいて選択された液体が、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に供給される。水素発生材料収容容器1内では、水素発生材料10と液体供給部11から供給された液体とが反応し、水素発生材料10から水素が発生する(ステップS308)。その後、図5では図示していない部分からユーザによる水素発生終了という指示を受け取るまでは(ステップS309)、ステップS304〜S309の処理を繰り返す。
The liquid selected based on the determination result is supplied from the
ステップS309で、図5では図示していない部分からユーザによる水素発生終了という指示を受け取ると、ステップS310の処理に進み、水素発生システムの動作を停止させ、水素発生停止時間t_stopにゼロを代入することで、t_stopをリセットする。そして、ステップS302の処理に戻り、次の液体供給を開始するまで水素発生停止時間t_stopをカウントする。 In step S309, upon receiving an instruction from the user not to generate hydrogen generation from a portion not shown in FIG. 5, the process proceeds to step S310, the operation of the hydrogen generation system is stopped, and zero is substituted for the hydrogen generation stop time t_stop. As a result, t_stop is reset. Then, the process returns to step S302, and the hydrogen generation stop time t_stop is counted until the next liquid supply is started.
このような本実施形態5の水素発生システムによれば、前回の液体供給による水素発生材料10からの水素の発生が停止してからの経過時間である水素停止時間の算出、および水素発生材料10への液体供給を開始するときの水素発生材料収容容器1内の温度に基づいて、次に水素発生材料10に供給すべき液体の種類を判定し、判定結果に基づいて所定の液体を液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に供給するようにしたので、前回の水素発生材料10への液体供給による水素発生材料10からの水素の発生が停止してからの経過時間が長く、水素発生材料収容容器1内の温度が低い場合は、水よりも水素発生速度の大きいアルカリ水溶液と水素発生材料10とを反応させることで、再度水素を発生させるために要する再起動時間を短縮できる。水素発生停止時間を算出するためのタイマー6及び水素発生停止時間算出部7、または、水素発生材料収容容器1内の温度を検出するための温度検出器13に不具合があっても、水素発生材料収容容器1内の温度、あるいは水素発生停止時間に基づいて次に水素発生材料10に供給すべき液体の種類を判別可能であるため、安定性の高いシステムを提供可能である。
According to the hydrogen generation system of the fifth embodiment as described above, the calculation of the hydrogen stop time, which is the elapsed time since the generation of hydrogen from the
(実施形態6)
本発明の実施形態6に係る燃料電池システムは、上記実施形態1〜5の水素発生システムを水素供給源とする。これにより、再度水素を発生させるために要する再起動時間の短い水素発生システムを搭載した燃料電池システムを構築することができる。
(Embodiment 6)
The fuel cell system according to
(実施形態7)
以下、本発明の実施形態7に係る燃料電池システムについて説明する。図6は、本実施形態7の燃料電池システムの概略構成を示す図である。図6において、図1と同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
(Embodiment 7)
Hereinafter, a fuel cell system according to
本実施形態7の燃料電池システムは、燃料電池21、電圧検出器22、電流検出器23、ローパスフィルタ(LPF)24、二次電池充電回路制御部25、二次電池充電回路26、二次電池27、及びDC−DCコンバータ28を備えている。DC−DCコンバータ28の出力は、外部負荷29に接続されている。
The fuel cell system of
電圧検出器22は、高周波ノイズをカットするLPF24を介して燃料電池21と並列に接続されており、燃料電池21の電圧を検出する。電流検出器23は、燃料電池21と直列に接続され、燃料電池21の電流を検出する。二次電池充電回路制御部25は、電圧検出器22により検出された燃料電池21の電圧値と、電流検出器23により検出された燃料電池21の電流値に基づいて二次電池充電回路26を制御する。二次電池充電回路26は、二次電池充電回路制御部25からの制御に従って二次電池27の充電を行う。二次電池27はDC−DCコンバータ28に接続されており、このDC−DCコンバータ28を介して安定した直流電流を、携帯用電子機器などの外部負荷29に供給する。
The voltage detector 22 is connected in parallel with the
また、本実施形態7の燃料電池システムは、水素発生材料収容容器1、液体選択弁2、アルカリ水溶液タンク3、水タンク4、液体選択弁制御部5、液体選択判定部8c、液体供給部11、及び水素供給部12を含む水素発生システムを、燃料電池21の水素供給源としてさらに備える。なお、図中の12は、上記実施形態1〜5では、水素発生材料収容容器1内で発生した水素を排出するものであったため、「水素排出部」と呼んでいたが、本実施形態6では、水素発生材料収容容器1内で発生した水素を燃料電池21に供給するため、「水素供給部」と呼ぶ。
Further, the fuel cell system of
液体選択判定部8cは、水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を水素発生材料10に供給すべきであるかを判定する。この液体選択判定部8cは、タイマー6と発電停止時間算出部9とを具備し、電圧検出器22で検出した電圧値、及び電流検出器23で検出した電流値に基づいて燃料電池21の発電状態を監視し、前回の液体供給により発生した水素を燃料として用いた燃料電池21の発電が停止してからの経過時間である発電停止時間に基づいて、次に水素発生材料10に供給すべき液体の種類を判定する。水素供給部12は、燃料電池21の負極に連結されており、水素発生材料収容容器1内で発生した水素を燃料電池21に供給する。
The liquid
燃料電池21の発電が停止しているかどうかは、例えば、実際に検出した電圧値が、検出した電流値に対応した所定の電圧値以下であるときに、燃料電池21の発電が停止したと判断することができる。なお、検出した電流値に対応した所定の電圧値は、電流値と電圧値との所定の関数関係に基づいて算出できる。
Whether or not the power generation of the
次に、本実施形態7の燃料電池システムの動作について説明する。まず、水素発生材料収容容器1に水素発生材料10を収容し、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に液体を供給する。水素発生材料収容容器1内では、水素発生材料10と、液体供給部11から供給された液体とが反応し、水素発生材料10から水素が発生する。発生した水素は、水素供給部12を介して燃料電池21に供給され、燃料電池21が発電する。
Next, the operation of the fuel cell system of
次に、本実施形態7における、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内の水素発生材料10に供給される液体の種類の判定方法について、図6を参照しながら詳細に説明する。
Next, a method for determining the type of liquid supplied from the
液体選択判定部8cによる液体選択判定処理を開始すると、タイマー6及び発電停止時間算出部9を用いて、前回の液体供給によって発生した水素を燃料として用いた燃料電池21の発電が停止してからの経過時間である発電停止時間t_stopを算出する。そして、算出した発電停止時間t_stopと、あらかじめ設定した設定時間t_stop_1とを比較する。通常、t_stop_1は30分〜50分の範囲内で設定される。比較の結果、発電停止時間t_stopが設定時間t_stop_1以内である場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、水タンク4に収容されている水であると判定する。発電停止時間t_stopが設定時間t_stop_1より長い場合、次に水素発生材料10に供給すべき液体は、アルカリ水溶液タンク3に収容されているアルカリ水溶液であると判定する。
When the liquid selection determination process by the liquid
上記判定結果に基づいて選択された液体が、液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に供給され、水素発生材料10から水素が発生する。その後、図6では図示していない部分からユーザによる燃料電池21の発電終了という指示を受け取るまでは、上記処理を続ける。ユーザによる燃料電池21の発電終了の指示を受け取ると、t_stopをリセットし、次の液体供給を開始するまで水素発生停止時間t_stopをカウントする。
このように、燃料電池21の発電停止時間に基づいて水素発生材料10に供給する液体の種類を変更することで、再度水素を発生させるために要する再起動時間を短縮でき、その結果、燃料電池21を発電させるために要する起動時間も短縮できる。
The liquid selected based on the determination result is supplied from the
Thus, by changing the type of liquid supplied to the
このように本実施形態7の燃料電池システムによれば、水との反応により水素を発生する水素発生材料から発生させた水素を燃料として用いる燃料電池を搭載した燃料電池システムにおいて、燃料電池21の発電状態を監視し、燃料電池21の発電停止時間に応じて、次に水素発生材料10に供給すべき液体の種類を判定し、この判定結果に基づいて選択された所定の液体を液体供給部11から水素発生材料収容容器1内に供給するようにしたので、再度水素を発生させるために要する再起動時間の短い水素発生システムを搭載した燃料電池システムを実現可能である。
As described above, according to the fuel cell system of the seventh embodiment, in the fuel cell system equipped with the fuel cell using the hydrogen generated from the hydrogen generating material that generates hydrogen by the reaction with water as the fuel, The power generation state is monitored, and according to the power generation stop time of the
また、本実施形態7の燃料電池システムは、電圧検出器22及び電流検出器23を用いて燃料電池21の発電停止時間をより正確に算出できるため、信頼性を向上できる。
In addition, the fuel cell system of
本実施形態7では、アルカリ水溶液が一種類である場合について説明したが、pH値の異なる2種類のアルカリ水溶液を用いても良い。例えば、pH値の異なるアルカリ水溶液として、7<y<xの関係を満たす、xをpH値とする強アルカリ水溶液と、yをpH値とする弱アルカリ水溶液とを用いる。xは、通常、pH10〜pH14の範囲内である。この場合、タイマー6及び発電停止時間算出部9を用いて算出した発電停止時間t_stopと、t_stop_1<t_stop_2を満たすあらかじめ設定した第1の設定時間t_stop_1及び第2の設定時間t_stop_2とを比較する。通常、t_stop_1は20分〜35分の範囲内で設定され、t_stop_2は35分〜50分の範囲内で設定される。比較の結果、発電停止時間t_stopが第1の設定時間t_stop_1以内である場合、水を水素発生材料10に供給し、発電停止時間t_stopが第1の設定時間t_stop_1より長く、第2の設定時間t_stop_2以内である場合、弱アルカリ水溶液を水素発生材料10に供給し、発電停止時間t_stopが第2の設定時間t_stop_2より長い場合、強アルカリ水溶液を水素発生材料10に供給するようにする。その後、ユーザによる燃料電池21の発電終了という指示を受け取るまでは、上記処理を続ける。ユーザによる燃料電池21の発電終了の指示を受け取ると、t_stopをリセットし、次の液体供給を開始するまで水素発生停止時間t_stopをカウントする。このように、燃料電池21の発電停止時間に基づいて水素発生材料10に供給する液体の種類を変更することで、再度水素を発生させるために要する再起動時間を短縮でき、その結果、燃料電池21を発電させるために要する起動時間も短縮できる。
In the seventh embodiment, the case where there is one kind of alkaline aqueous solution has been described, but two kinds of alkaline aqueous solutions having different pH values may be used. For example, as the alkaline aqueous solution having different pH values, a strong alkaline aqueous solution having a pH value of x and a weak alkaline aqueous solution having a pH value of y satisfying the relationship of 7 <y <x is used. x is usually in the range of
本発明の水素発生システムは、水素を発生させるために要する起動時間を短縮できるものとして産業上幅広く利用可能である。また、本発明の燃料電池システムは、ポータブル電源として幅広く利用可能である。 The hydrogen generation system of the present invention can be widely used in industry as a system that can shorten the startup time required for generating hydrogen. The fuel cell system of the present invention can be widely used as a portable power source.
1 水素発生材料収容容器
2 液体選択弁
3、3a、3b アルカリ水溶液タンク
4 水タンク
5 液体選択弁制御部
6 タイマー
7 水素発生停止時間算出部
8、8a、8b、8c 液体選択判定部
9 発電停止時間算出部
10 水素発生材料
11 液体供給部
12 水素排出部(水素供給部)
13 温度検出器
21 燃料電池
22 電圧検出器
23 電流検出器
24 LPF
25 二次電池充電回路制御部
26 二次電池充電回路
27 二次電池
28 DC−DCコンバータ
29 外部負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen generating
13
25 Secondary Battery Charging
Claims (15)
前記水素発生材料を収容する水素発生材料収容容器と、
水あるいはアルカリ水溶液を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給する液体供給部と、
水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を前記水素発生材料に供給すべきであるかを判定する液体選択判定部と、を含み、
前記液体選択判定部は、前記水素発生材料収容容器内における水素の発生の状態を監視し、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間に基づいて、次に前記水素発生材料に供給すべき液体の種類を判定し、
前記液体供給部は、前記液体選択判定部により判定された種類の液体を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給することを特徴とする水素発生システム。 In a hydrogen generation system that generates hydrogen using a hydrogen generating material that generates hydrogen by reaction with water,
A hydrogen generating material storage container for storing the hydrogen generating material;
A liquid supply unit for supplying water or an alkaline aqueous solution to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container;
A liquid selection determination unit that determines which liquid should be supplied to the hydrogen generating material among water and an aqueous alkaline solution,
The liquid selection determination unit monitors the state of hydrogen generation in the hydrogen generating material storage container, and based on the hydrogen generation stop time that is an elapsed time since the generation of hydrogen by the previous liquid supply stopped, Next, determine the type of liquid to be supplied to the hydrogen generating material,
The liquid supply unit supplies the liquid of the type determined by the liquid selection determination unit to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container.
前記水素発生停止時間が、あらかじめ設定された設定時間以内である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は水であると判定し、
前記水素発生停止時間が、前記設定時間より長い場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体はアルカリ水溶液であると判定する請求項1に記載の水素発生システム。 The liquid selection determination unit
When the hydrogen generation stop time is within a preset set time, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material is water next,
2. The hydrogen generation system according to claim 1, wherein when the hydrogen generation stop time is longer than the set time, it is determined that a liquid to be supplied to the hydrogen generation material next is an alkaline aqueous solution.
前記液体選択判定部は、
前記水素発生停止時間が、あらかじめ設定された第1の設定時間以内である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は水であると判定し、
前記水素発生停止時間が、前記第1の設定時間より長く、あらかじめ設定された第2の設定時間以内である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は弱アルカリ水溶液であると判定し、
前記水素発生停止時間が、前記第2の設定時間より長い場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は強アルカリ水溶液であると判定する請求項1に記載の水素発生システム。 The alkaline aqueous solution includes a strong alkaline aqueous solution having a pH value of x satisfying a relationship of 7 <y <x, and a weak alkaline aqueous solution having a pH value of y,
The liquid selection determination unit
When the hydrogen generation stop time is within a first set time set in advance, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is water;
When the hydrogen generation stop time is longer than the first set time and within a preset second set time, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is a weak alkaline aqueous solution. ,
The hydrogen generation system according to claim 1, wherein when the hydrogen generation stop time is longer than the second set time, it is determined that a liquid to be supplied to the hydrogen generation material next is a strong alkaline aqueous solution.
前記水素発生材料を収容する水素発生材料収容容器と、
水あるいはアルカリ水溶液を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給する液体供給部と、
水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を前記水素発生材料に供給すべきであるかを判定する液体選択判定部と、
前記水素発生材料収容容器内の温度を検出する温度検出器と、を含み、
前記液体選択判定部は、前記温度検出器により検出された前記水素発生材料収容容器内の温度を監視し、前記水素発生材料への液体供給を開始するときの前記水素発生材料収容容器内の温度に基づいて、次に前記水素発生材料に供給すべき液体の種類を判定し、
前記液体供給部は、前記液体選択判定部により判定された種類の液体を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給することを特徴とする水素発生システム。 In a hydrogen generation system that generates hydrogen using a hydrogen generating material that generates hydrogen by reaction with water,
A hydrogen generating material storage container for storing the hydrogen generating material;
A liquid supply unit for supplying water or an alkaline aqueous solution to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container;
A liquid selection determination unit that determines which liquid of water and alkaline aqueous solution should be supplied to the hydrogen generating material;
A temperature detector for detecting the temperature in the hydrogen generating material container,
The liquid selection determination unit monitors the temperature in the hydrogen generating material storage container detected by the temperature detector, and the temperature in the hydrogen generating material storage container at the start of liquid supply to the hydrogen generating material And then determining the type of liquid to be supplied to the hydrogen generating material,
The liquid supply unit supplies the liquid of the type determined by the liquid selection determination unit to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container.
前記水素発生材料収容容器内の温度が、あらかじめ設定された第1の設定温度以上である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は水であると判定し、
前記水素発生材料収容容器内の温度が、前記第1の設定温度より低い場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体はアルカリ水溶液であると判定する請求項4に記載の水素発生システム。 The liquid selection determination unit
When the temperature in the hydrogen generating material storage container is equal to or higher than a first preset temperature set in advance, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material is water next.
The hydrogen generation system according to claim 4, wherein when the temperature in the hydrogen generating material storage container is lower than the first set temperature, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is an alkaline aqueous solution.
前記液体選択判定部は、
前記水素発生材料収容容器内の温度が、あらかじめ設定された第1の設定温度以上である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は水であると判定し、
前記水素発生材料収容容器内の温度が、前記第1の設定温度より低く、あらかじめ設定された第2の設定温度以上である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は弱アルカリ水溶液であると判定し、
前記水素発生材料収容容器内の温度が、前記第2の設定温度より低い場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は強アルカリ水溶液であると判定する請求項4に記載の水素発生システム。 The alkaline aqueous solution includes a strong alkaline aqueous solution having a pH value of x satisfying a relationship of 7 <y <x, and a weak alkaline aqueous solution having a pH value of y,
The liquid selection determination unit
When the temperature in the hydrogen generating material storage container is equal to or higher than a first preset temperature set in advance, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material is water next.
When the temperature in the hydrogen generating material container is lower than the first set temperature and is equal to or higher than a preset second set temperature, the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is a weak alkaline aqueous solution. Judge that there is,
5. The hydrogen generation system according to claim 4, wherein when the temperature in the hydrogen generation material storage container is lower than the second set temperature, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generation material next is a strong alkaline aqueous solution. .
前記水素発生材料を収容する水素発生材料収容容器と、
水あるいはアルカリ水溶液を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給する液体供給部と、
水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を前記水素発生材料に供給すべきであるかを判定する液体選択判定部と、
前記水素発生材料収容容器内の温度を検出する温度検出器と、を含み、
前記液体選択判定部は、前記水素発生材料収容容器内における水素の発生の状態、および前記温度検出器により検出された前記水素発生材料収容容器内の温度を監視し、前回の液体供給による水素の発生が停止してからの経過時間である水素発生停止時間、および前記水素発生材料への液体供給を開始するときの前記水素発生材料収容容器内の温度に基づいて、次に前記水素発生材料に供給すべき液体の種類を判定し、
前記液体供給部は、前記液体選択判定部により判定された種類の液体を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給することを特徴とする水素発生システム。 In a hydrogen generation system that generates hydrogen using a hydrogen generating material that generates hydrogen by reaction with water,
A hydrogen generating material storage container for storing the hydrogen generating material;
A liquid supply unit for supplying water or an alkaline aqueous solution to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container;
A liquid selection determination unit that determines which liquid of water and alkaline aqueous solution should be supplied to the hydrogen generating material;
A temperature detector for detecting the temperature in the hydrogen generating material container,
The liquid selection determining unit monitors the state of hydrogen generation in the hydrogen generating material storage container and the temperature in the hydrogen generating material storage container detected by the temperature detector, and detects the hydrogen generated by the previous liquid supply. Based on the hydrogen generation stop time, which is the elapsed time since the generation stopped, and the temperature in the hydrogen generation material storage container when the liquid supply to the hydrogen generation material is started, Determine the type of liquid to be supplied,
The liquid supply unit supplies the liquid of the type determined by the liquid selection determination unit to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container.
前記水素発生停止時間が、あらかじめ設定された設定時間以内である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は水であると判定し、
前記水素発生停止時間が、前記設定時間より長い場合、前記水素発生材料収容容器内の温度を確認し、
前記水素発生材料収容容器内の温度が、あらかじめ設定された設定温度以上である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は水であると判定し、
前記水素発生材料収容容器内の温度が、前記設定温度より低い場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体はアルカリ水溶液であると判定する請求項7に記載の水素発生システム。 The liquid selection determination unit
When the hydrogen generation stop time is within a preset set time, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material is water next,
If the hydrogen generation stop time is longer than the set time, check the temperature in the hydrogen generating material container,
When the temperature in the hydrogen generating material storage container is equal to or higher than a preset temperature, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material is water next.
The hydrogen generation system according to claim 7, wherein when the temperature in the hydrogen generating material storage container is lower than the set temperature, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is an alkaline aqueous solution.
前記金属材料が、60μm以下の粒径の粒子を80質量%以上含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の水素発生システム。 The hydrogen generating material includes at least one metal material selected from the group consisting of aluminum, magnesium, and alloys thereof;
The hydrogen generation system according to any one of claims 1 to 8, wherein the metal material includes 80% by mass or more of particles having a particle diameter of 60 μm or less.
水との反応により水素を発生する水素発生材料を収容する水素発生材料収容容器と、
水あるいはアルカリ水溶液を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給する液体供給部と、
水及びアルカリ水溶液のうち、いずれの液体を前記水素発生材料に供給すべきであるかを判定する液体選択判定部と、
前記水素発生材料収容容器内において発生した水素を前記燃料電池に供給する水素供給部と、を含み、
前記液体選択判定部は、前記燃料電池の発電状態を監視し、前回の液体供給により発生した水素を燃料として用いた前記燃料電池の発電が停止してからの経過時間である発電停止時間に基づいて、次に前記水素発生材料に供給すべき液体の種類を判定し、
前記液体供給部は、前記液体選択判定部により判定された種類の液体を前記水素発生材料収容容器内の前記水素発生材料に供給することを特徴とする燃料電池システム。 In a fuel cell system including a fuel cell using hydrogen as a fuel,
A hydrogen generating material storage container for storing a hydrogen generating material that generates hydrogen by reaction with water;
A liquid supply unit for supplying water or an alkaline aqueous solution to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container;
A liquid selection determination unit that determines which liquid of water and alkaline aqueous solution should be supplied to the hydrogen generating material;
A hydrogen supply part for supplying hydrogen generated in the hydrogen generating material storage container to the fuel cell,
The liquid selection determination unit monitors the power generation state of the fuel cell and is based on a power generation stop time that is an elapsed time after the power generation of the fuel cell using hydrogen generated by the previous liquid supply as a fuel is stopped. Next, determine the type of liquid to be supplied to the hydrogen generating material,
The fuel supply system, wherein the liquid supply unit supplies the type of liquid determined by the liquid selection determination unit to the hydrogen generating material in the hydrogen generating material storage container.
前記燃料電池の発電停止時間が、あらかじめ設定された設定時間以内である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は水であると判定し、
前記燃料電池の発電停止時間が、前記設定時間より長い場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体はアルカリ水溶液であると判定する請求項13に記載の燃料電池システム。 The liquid selection determination unit
If the power generation stop time of the fuel cell is within a preset time, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material is water next.
14. The fuel cell system according to claim 13, wherein when the power generation stop time of the fuel cell is longer than the set time, the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is determined to be an alkaline aqueous solution.
前記液体選択判定部は、
前記燃料電池の発電停止時間が、あらかじめ設定された第1の設定時間以内である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は水であると判定し、
前記燃料電池の発電停止時間が、前記第1の設定時間より長く、あらかじめ設定された第2の設定時間以内である場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は弱アルカリ水溶液であると判定し、
前記燃料電池の発電停止時間が、前記第2の設定時間より長い場合、次に前記水素発生材料に供給すべき液体は強アルカリ水溶液であると判定する請求項13に記載の燃料電池システム。 The alkaline aqueous solution includes a strong alkaline aqueous solution having a pH value of x satisfying a relationship of 7 <y <x, and a weak alkaline aqueous solution having a pH value of y,
The liquid selection determination unit
When the power generation stop time of the fuel cell is within a preset first set time, it is determined that the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is water,
When the power generation stop time of the fuel cell is longer than the first set time and within a preset second set time, the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is a weak alkaline aqueous solution. Judgment,
14. The fuel cell system according to claim 13, wherein when the power generation stop time of the fuel cell is longer than the second set time, the liquid to be supplied to the hydrogen generating material next is determined to be a strong alkaline aqueous solution.
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JPWO2019187153A1 (en) * | 2018-03-30 | 2020-07-30 | 本田技研工業株式会社 | Energy management device, hydrogen utilization system, program, and energy management method |
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