JP2012082102A - Fuel generation device, and secondary battery type fuel cell system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学反応により水素を含む燃料を発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生装置及びそれを備えた2次電池型燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel generator that generates hydrogen-containing fuel by a chemical reaction and can be regenerated by a reverse reaction of the chemical reaction, and a secondary battery type fuel cell system including the same.
水素と酸素から水を生成した際に電気を取り出す燃料電池の開発が近年盛んに行われている。燃料電池は、原理的には二酸化炭素を排出しないため、クリーンなエネルギー源として注目を浴びているだけでなく、原理的に取り出せる電力エネルギーの効率が高いため、省エネルギーになり、さらに、発電時に発生する熱を回収することにより、熱エネルギーをも利用することができるといった特徴を有しており、地球規模でのエネルギーや環境問題解決の切り札として期待されている。 In recent years, fuel cells that take out electricity when water is generated from hydrogen and oxygen have been actively developed. Since fuel cells do not emit carbon dioxide in principle, they are not only attracting attention as a clean energy source, but they are also energy efficient because they can be extracted in principle, and they are energy-saving. By recovering the heat, the heat energy can be used, and it is expected as a trump card for solving global energy and environmental problems.
このような燃料電池は、例えば、固体ポリマーイオン交換膜を用いた固体高分子電解質膜、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を用いた固体酸化物電解質膜等を燃料極(アノード)と酸化剤極(カソード)とで両側から挟みこみ、さらにその外側を一対のセパレータで挟持して形成されたものを1つのセル構成としている。そして、このような構成のセルには、燃料極に燃料ガス(例えば水素ガス)を供給する燃料ガス流路と、酸化剤極に酸化剤ガス(例えば酸素や空気)を供給する酸化剤ガス流路とが設けられ、これらの流路を介して燃料ガス、酸化剤ガスがそれぞれ燃料極、酸化剤極に供給される。 Such fuel cells include, for example, a solid polymer electrolyte membrane using a solid polymer ion exchange membrane, a solid oxide electrolyte membrane using yttria-stabilized zirconia (YSZ), and the like as a fuel electrode (anode) and an oxidizer electrode ( A single cell structure is formed by sandwiching between the cathode and the cathode from both sides and further sandwiching the outside with a pair of separators. In the cell having such a configuration, a fuel gas flow path for supplying a fuel gas (for example, hydrogen gas) to the fuel electrode, and an oxidant gas flow for supplying an oxidant gas (for example, oxygen or air) to the oxidant electrode. A fuel gas and an oxidant gas are respectively supplied to the fuel electrode and the oxidant electrode through these flow paths.
燃料電池の利用形態は様々であるが、その一つにEV(electric vehicle)に搭載され、EVの動力源として利用される形態がある。このような利用形態では、EVが移動体であるため、燃料電池を、外部から燃料が供給されるタイプではなく、再生可能な燃料発生装置を附属するタイプ(2次電池型)にする必要がある。 There are various usage forms of the fuel cell, one of which is mounted on an EV (electric vehicle) and used as a power source for the EV. In such a usage mode, since the EV is a moving body, it is necessary to make the fuel cell not a type to which fuel is supplied from the outside but a type (secondary battery type) to which a renewable fuel generator is attached. is there.
再生可能な燃料発生装置としては、化学反応により水素を含む燃料を発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生装置が挙げられる。そして、化学反応により水素を含む燃料を発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生装置としては、例えば基材料(主成分)が鉄であって、水との酸化反応により水素を発生し水素との還元反応により再生可能な水素発生装置が挙げられる。 Examples of the renewable fuel generator include a fuel generator that generates a fuel containing hydrogen by a chemical reaction and can be regenerated by a reverse reaction of the chemical reaction. As a fuel generator that generates hydrogen-containing fuel by chemical reaction and can be regenerated by reverse reaction of the chemical reaction, for example, the base material (main component) is iron, and hydrogen is generated by oxidation reaction with water. Examples of the hydrogen generator that can be generated and regenerated by a reduction reaction with hydrogen are given.
基材料(主成分)が鉄である水素発生装置は、下記の(1)式に示す酸化反応により、水素を発生することができる。下記の(1)式に示す酸化反応により1molのFe3O4を生成するのに必要なエネルギーであるエンタルピ変化ΔHOが負の値(例えば500℃の条件下では−115[kJ/mol])であるため、下記の(1)式に示す酸化反応は発熱反応である。
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2 ΔHO<0 …(1)
A hydrogen generator whose base material (main component) is iron can generate hydrogen by an oxidation reaction represented by the following formula (1). The
3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2 ΔH O <0 (1)
また、基材料(主成分)が鉄である水素発生装置は、下記の(2)式に示す還元反応により、再生することができる。下記の(2)式に示す還元反応により1molのFe3O4を還元するのに必要なエネルギーであるエンタルピ変化ΔHRが正の値(例えば500℃の条件下では115[kJ/mol])であるため、下記の(2)式に示す還元反応は吸熱反応である。したがって、再生時には外部から水素発生装置にエネルギーを供給する必要があり、このエネルギー供給が電池の効率を低下させる要因になってしまっていた。
Fe3O4+4H2→3Fe+4H2O ΔHR>0 …(2)
Moreover, the hydrogen generator whose base material (main component) is iron can be regenerated by the reduction reaction shown in the following formula (2). The reduction reaction shown in (2) below the energy required for reducing the Fe 3 O 4 of 1mol enthalpy change [Delta] H R is a positive value (e.g., 115 [kJ / mol] under the conditions of 500 ° C.) Therefore, the reduction reaction shown in the following formula (2) is an endothermic reaction. Therefore, it is necessary to supply energy from the outside to the hydrogen generator at the time of regeneration, and this energy supply has been a factor of reducing the efficiency of the battery.
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O ΔH R> 0 ... (2)
なお、特許文献1〜4には、燃料発生装置を附属する燃料電池システムが開示されているが、再生可能な燃料発生装置を附属するタイプ(2次電池型)の燃料電池システムではない。 Although Patent Documents 1 to 4 disclose a fuel cell system to which a fuel generator is attached, the fuel cell system is not a type (secondary battery type) fuel cell system to which a renewable fuel generator is attached.
本発明は、上記の状況に鑑み、外部から供給するエネルギーを低減することができる燃料発生装置及びそれを備えた2次電池型燃料電池システムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the fuel generator which can reduce the energy supplied from the outside in view of said situation, and a secondary battery type fuel cell system provided with the same.
上記目的を達成するために本発明に係る燃料発生装置は、化学反応により水素を含む燃料を発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生器を複数備え、前記複数の燃料発生器の少なくとも2つが熱的に接続可能である構成とする。 In order to achieve the above object, a fuel generator according to the present invention includes a plurality of fuel generators that generate a fuel containing hydrogen by a chemical reaction and can be regenerated by a reverse reaction of the chemical reaction, and the plurality of fuel generators. At least two of these are configured to be thermally connectable.
このような構成によると、或る燃料発生器において発熱反応で発生した熱を、或る燃料発生器に熱的に接続されている別の燃料発生器に伝えておき、別の燃料発生器で吸熱反応を起こす際に、その伝えた熱を利用することができるので、吸熱反応を起こすために外部から上記別の燃料発生器に供給するエネルギーを低減することができる。なお、「化学反応」、「前記化学反応の逆反応」のいずれか一方が発熱反応となり、他方が吸熱反応となる。 According to such a configuration, the heat generated by the exothermic reaction in one fuel generator is transmitted to another fuel generator thermally connected to one fuel generator, and the other fuel generator Since the transmitted heat can be used when an endothermic reaction is caused, the energy supplied from the outside to the other fuel generator to cause the endothermic reaction can be reduced. One of “chemical reaction” and “reverse reaction of the chemical reaction” is an exothermic reaction, and the other is an endothermic reaction.
また、前記複数の燃料発生器の少なくとも2つが熱的に接続されている状態と熱的に接続されていない状態とを切り替えるための切替手段を備えるようにしてもよい。これにより、熱を伝えたい場合にのみ熱的に接続されている状態にすることが可能になるので、効率良く熱の伝達を行うことができる。 In addition, switching means for switching between a state where at least two of the plurality of fuel generators are thermally connected and a state where they are not thermally connected may be provided. As a result, it is possible to establish a thermally connected state only when it is desired to transfer heat, so that heat can be transferred efficiently.
また、前記切替手段が、温度によって形状が変化する形状変化部材を有するようにしてもよい。これにより、駆動機構を設けずに前記切替手段を実現することが可能になるので、簡単に効率良く熱の伝達を行うことができる。 In addition, the switching unit may include a shape changing member whose shape changes depending on the temperature. As a result, the switching means can be realized without providing a drive mechanism, so that heat can be transferred easily and efficiently.
なお、前記形状変化部材には、例えばバイメタルや形状記憶合金を用いることができる。 For example, a bimetal or a shape memory alloy can be used for the shape changing member.
上記目的を達成するために本発明に係る2次電池型燃料電池システムは、上記いずれかの構成の燃料発生装置と、前記燃料発生装置から供給される燃料を用いて発電を行う燃料電池装置とを備える構成とする。 In order to achieve the above object, a secondary battery type fuel cell system according to the present invention includes a fuel generator having any one of the above-described configurations, and a fuel cell device that generates power using fuel supplied from the fuel generator. It is set as the structure provided with.
また、前記燃料発生装置が水素を発生する水素発生装置であり、前記燃料電池装置が固体酸化物燃料電池であり、前記燃料発生装置と前記燃料電池装置との間でガスを循環させる循環経路を備えるようにしてもよい。 The fuel generator is a hydrogen generator that generates hydrogen, the fuel cell device is a solid oxide fuel cell, and a circulation path for circulating gas between the fuel generator and the fuel cell device is provided. You may make it prepare.
本発明によると、外部から供給するエネルギーを低減することができる燃料発生装置及びそれを備えた2次電池型燃料電池システムを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel generator which can reduce the energy supplied from the outside, and a secondary battery type fuel cell system provided with the same are realizable.
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。尚、本発明は、後述する実施形態に限られない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described later.
<2次電池型燃料電池システムの構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの全体構成を示す図である。図1に示す本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムは、化学反応により水素を含む燃料を発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生器を複数有する燃料発生装置1と、酸素を含む酸化剤と燃料発生装置1から供給される水素を含む燃料との反応により発電を行う燃料電池装置2と、燃料発生装置1と燃料電池装置2との間でガスを循環させる循環経路3とを備えている。さらに、図1に示す本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの燃料発生装置1、燃料電池装置2、及び循環経路3には必要に応じて、温度を調節するヒーター、循環経路3内のガスを循環させるためのポンプ、水素を含む燃料ガスの漏洩を検知するセンサー、各燃料発生器へのガス流量を個別に制御する流量制御器等を設けてもよい。なお、本実施形態では、後述するように1つの燃料電池装置2が発電も水の電気分解も行っているが、複数の燃料発生器それぞれが、燃料電池(例えば発電専用の固体酸化物燃料電池)と水の電気分解器(例えば水の電気分解専用の固体酸化物燃料電池)それぞれにガス循環経路上並列に接続される構成にしてもよい。
<Configuration of secondary battery type fuel cell system>
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a secondary battery type fuel cell system according to an embodiment of the present invention. The secondary battery type fuel cell system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 generates a fuel containing hydrogen by a chemical reaction and has a plurality of fuel generators that can be regenerated by a reverse reaction of the chemical reaction. Gas is generated between the device 1, a
<燃料電池装置の構成及び動作>
燃料電池装置2としては、例えば、図2に示す通り、O2−を透過する固体電解質4を挟み、両側にそれぞれ酸化剤極5と燃料極6が形成されているMEA(Membrane Electrode Assembly;膜・電極接合体)構造をなす固体酸化物燃料電池を用いることができる。なお、図2では、MEAを1つだけ設けた構造を図示しているが、MEAを複数設けたり、さらに複数のMEAを積層構造にしたりしてもよい。固体酸化物燃料電池では、発電動作時に、燃料極6において下記の(3)式の反応が起こる。
H2+O2−→H2O+2e− …(3)
<Configuration and operation of fuel cell device>
As the
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e − (3)
上記の(3)式の反応によって生成された電子は、外部負荷7を通って、酸化剤極5に到達し、酸化剤極5において下記の(4)式の反応が起こる。
1/2O2+2e−→O2− …(4)
Electrons generated by the reaction of the above formula (3) reach the
1 / 2O 2 + 2e − → O 2− (4)
そして、上記の(4)式の反応によって生成された酸素イオンは、固体電解質4を通って、燃料極6に到達する。上記の一連の反応を繰り返すことにより、固体酸化物燃料電池が発電動作を行うことになる。また、上記の(3)式から分かるように、発電動作時には、燃料極6側においてH2が消費されH2Oが生成されることになる。
The oxygen ions generated by the reaction of the above formula (4) reach the
一方、固体酸化物燃料電池では、電気分解器として作動する場合、上記の(3)式及び(4)式の逆反応が起こり、燃料極6側においてH2Oが消費されH2が生成される。
On the other hand, in a solid oxide fuel cell, when operated as an electrolyzer, the reverse reaction of the above formulas (3) and (4) occurs, and H 2 O is consumed on the
したがって、燃料電池装置2に固体酸化物燃料電池を用いた場合、上記のように燃料極6側で消費されたり生成されたりするガス(水素ガス、水蒸気ガス)が、燃料電池装置2の燃料極6側と燃料発生装置1との間を循環することになる。
Therefore, when a solid oxide fuel cell is used for the
<燃料発生装置での反応>
燃料電池装置2に固体酸化物燃料電池を用いた場合、例えば、燃料発生装置1の各燃料発生器に鉄の微粒子圧縮体を収容するとよい。かかる構成の燃料発生装置1は、上述した(1)式に示す酸化反応により、水素を発生することができる。
<Reaction at the fuel generator>
When a solid oxide fuel cell is used for the
上述した(1)式に示す鉄の酸化反応が進むと、鉄から酸化鉄への変化が進んで鉄残量が減っていくが、上述した(2)式に示す還元反応(上述した(1)式に示す酸化反応の逆反応)により、燃料発生装置1を再生することができ、システムを充電することができる。 When the oxidation reaction of iron shown in the above formula (1) proceeds, the change from iron to iron oxide proceeds and the remaining amount of iron decreases, but the reduction reaction shown in the above formula (2) (the above-mentioned (1 The fuel generator 1 can be regenerated and the system can be charged by the reverse reaction of the oxidation reaction shown in the formula (1).
<燃料発生装置の第1実施例>
第1実施例に係る燃料発生装置1では、図3Aに示すように、容器8が複数の隔壁を有しており、当該隔壁によって区切られた各区画に燃料発生部材(ここでは鉄の微粒子圧縮体)9を収容している。このような構造により、第1実施例に係る燃料発生装置1は、複数の燃料発生器を有することになり、各燃料発生器は上記隔壁によって熱的に接続されている。ここで、「熱的に接続されている」とは、燃料発生装置1周囲の雰囲気(通常は空気であり、室温付近での熱伝導率は約0.026W/(m・K)である)を媒体とした熱伝導よりも良好な熱伝導が実現されている状態をいう。なお、容器8の隔壁の材質としては、熱伝導率0.1W/(m・K)以上の金属、金属酸化物、合金(例えば、SUS(約15W/(m・K))、ガラス(約1W/(m・K))、インコネル(約15W/(m・K))等)が好適である。
<First Example of Fuel Generator>
In the fuel generating apparatus 1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 3A, the container 8 has a plurality of partition walls, and a fuel generating member (here, iron fine particle compression) is provided in each section partitioned by the partition walls. Body) 9 is accommodated. With such a structure, the fuel generator 1 according to the first embodiment has a plurality of fuel generators, and each fuel generator is thermally connected by the partition walls. Here, “thermally connected” means the atmosphere around the fuel generator 1 (usually air, and the thermal conductivity near room temperature is about 0.026 W / (m · K)). The state where the heat conduction better than the heat conduction using the medium is realized. The material of the partition wall of the container 8 is a metal, metal oxide, alloy (for example, SUS (about 15 W / (m · K)), glass (about about 0.1 W / (m · K)) or higher. 1 W / (m · K)), Inconel (about 15 W / (m · K)) and the like are preferable.
第1実施例に係る燃料発生装置1では、或る燃料発生器で発生した燃料を用いて燃料電池装置2が発電を行っている際には、或る燃料発生器において鉄の酸化反応で発生した熱を、或る燃料発生器に熱的に接続されている別の燃料発生器に伝えておき、例えばEVでのブレーキ時に発生する回生電力や外部電源から供給される電力を用いて図1に示す本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの充電を行う際に、その伝えた熱を利用して、上記別の燃料発生器において酸化鉄の還元反応(鉄の酸化反応の逆反応)を起こすことが可能になる。したがって、吸熱反応である酸化鉄の還元反応を起こすために外部から上記別の燃料発生器に供給するエネルギーを低減することができる。これにより、外部からの供給エネルギーを少なくしても、図1に示す本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの充電が可能となり、当該電池システムの効率が向上する。
In the fuel generator 1 according to the first embodiment, when the
なお、図3Aのように容器8に複数の隔壁を設ける構成とせず、図3Bに示すように複数の容器8を設け、複数の容器8それぞれに燃料発生部材9を収容し、隣接する燃料発生器同士の間に接触部材10を設けることで各燃料発生器を熱的に接続する構成にしても、同様の効果を得ることができる。この場合、接触部材10の材質としては、容器8の隔壁の材質と同様に、熱伝導率0.1W/(m・K)以上の金属、金属酸化物、合金(例えば、SUS(約15W/(m・K))、ガラス(約1W/(m・K))、インコネル(約15W/(m・K))等)が好適である。
3A, the container 8 is not provided with a plurality of partition walls, but a plurality of containers 8 are provided as shown in FIG. 3B, and the
<燃料発生装置の第2実施例>
第2実施例に係る燃料発生装置1には、図4A及び図4Bに示すように、複数の容器8が設けられており、複数の容器8それぞれに燃料発生部材(ここでは鉄の微粒子圧縮体)9が収容されている。このような構造により、第2実施例に係る燃料発生装置1は、複数の燃料発生器を有することになる。また、隣接する燃料発生器同士は、接触部材10を介して熱的に接続可能である。なお、容器8の材質、接触部材10の材質としては、それぞれ熱伝導率0.1W/(m・K)以上の金属、金属酸化物、合金(例えば、SUS(約15W/(m・K))、ガラス(約1W/(m・K))、インコネル(約15W/(m・K))等)が好適である。
<Second Embodiment of Fuel Generator>
As shown in FIGS. 4A and 4B, the fuel generator 1 according to the second embodiment is provided with a plurality of containers 8, and each of the plurality of containers 8 has a fuel generating member (here, an iron fine particle compact). 9 is housed. With such a structure, the fuel generator 1 according to the second embodiment has a plurality of fuel generators. Adjacent fuel generators can be thermally connected via the
第2実施例に係る燃料発生装置1には、接触部材駆動機構11も設けられている。接触部材駆動機構11は、隣接する燃料発生器同士の間に接触部材10を挿入して、隣接する燃料発生器同士を熱的に接続させる状態と、隣接する燃料発生器同士の間から接触部材10を抜き出して、隣接する燃料発生器同士を熱的に接続させない状態との切り替えが可能なように、接触部材10を駆動する。
The fuel generator 1 according to the second embodiment is also provided with a contact
第2実施例に係る燃料発生装置1では、例えば発熱反応が著しい燃料発生器から、優先的に吸熱反応を促進したい燃料発生器に熱を伝えたい場合、その2つの燃料発生器のみを熱的に接続することが可能であるので(図4B参照)、その2つの燃料発生器間で効率良く熱の伝達を行うことができる。なお、接触部材10の形状や駆動の形態を図4A及び図4Bに示す形態から変形することで、隣接する燃料発生器同士の熱的接続のみならず、任意の2つの燃料発生器同士の熱的接続も可能である。
In the fuel generator 1 according to the second embodiment, for example, when it is desired to transfer heat from a fuel generator having a remarkable exothermic reaction to a fuel generator that is to promote the endothermic reaction preferentially, only the two fuel generators are Can be connected to each other (see FIG. 4B), so that heat can be efficiently transferred between the two fuel generators. In addition, by changing the shape and driving mode of the
<燃料発生装置の第3実施例>
第3実施例に係る燃料発生装置1には、図5A及び図5Bに示すように、複数の容器8が設けられており、複数の容器8それぞれに燃料発生部材(ここでは鉄の微粒子圧縮体)9が収容されている。このような構造により、第3実施例に係る燃料発生装置1は、複数の燃料発生器を有することになる。なお、容器8の材質としては、熱伝導率0.1W/(m・K)以上の金属、金属酸化物、合金(例えば、SUS(約15W/(m・K))、ガラス(約1W/(m・K))、インコネル(約15W/(m・K))等)が好適である。
<Third embodiment of fuel generator>
As shown in FIGS. 5A and 5B, the fuel generator 1 according to the third embodiment is provided with a plurality of containers 8, each of which has a fuel generating member (here, an iron fine particle compact). 9 is housed. With this structure, the fuel generator 1 according to the third embodiment has a plurality of fuel generators. The material of the container 8 is a metal, metal oxide, alloy (for example, SUS (about 15 W / (m · K)) or glass (about 1 W / K) having a thermal conductivity of 0.1 W / (m · K) or more. (M · K)), Inconel (about 15 W / (m · K)) and the like are preferable.
第3実施例に係る燃料発生装置1の各燃料発生器には、バイメタルや形状記憶合金等の温度によって形状が変化する形状変化部材12が接続されている。このような構成によると、例えば或る燃料発生器の温度が所定温度以上になった際に、或る燃料発生器に接続されている形状変化部材12の変形によって、或る燃料発生器とそれに隣接する別の燃料発生器とを熱的に接続することが可能であるので(図5B参照)、発熱反応が著しい燃料発生器とそれに隣接する別の燃料発生器とを自動的に熱的に接続することができ、上述した第2実施例のような駆動機構が不要となるため、2つの燃料発生器間での熱の伝達を簡単に行うことができる。
Each fuel generator of the fuel generator 1 according to the third embodiment is connected to a
上述したバイメタルとは、線膨張係数の異なる2種類の導電性材料が接合された構造を有している形状変化部材である。例えば、線膨張係数が17×10―6/℃であるステンレス材料と、線膨張係数が9×10―6/℃であるチタン合金とが接合された構造とすることができる。線膨張係数の異なる2種類の導電性材料が接合された構造を有するバイメタルは、加熱されると、線膨張係数の大きい金属材料側に凸状に湾曲する。 The bimetal described above is a shape changing member having a structure in which two kinds of conductive materials having different linear expansion coefficients are joined. For example, a stainless steel material having a linear expansion coefficient of 17 × 10 −6 / ° C. and a titanium alloy having a linear expansion coefficient of 9 × 10 −6 / ° C. can be joined. When heated, a bimetal having a structure in which two types of conductive materials having different linear expansion coefficients are joined is curved in a convex shape toward the metal material having a large linear expansion coefficient.
ここで、金属材料の線膨張係数の参考値を小さい順に示す。上述した設計条件を満たすように、下記に列挙された金属あるいはその他の金属から線膨張係数の異なる2種を選択すればよい。
Cr:6.5×10―6/℃,Ti:8.9×10―6/℃,Pt:9.0×10―6/℃,SUS430:10.4×10―6/℃,Co:12.5×10―6/℃,Ni:13.3×10―6/℃,Au:14.1×10―6/℃,SUS310:15.8×10―6/℃,Mo:16.0×10―6/℃,SUS316:16.0×10―6/℃,SUS301:16.9×10―6/℃,Cu:17.0×10―6/℃,SUS304:17.3×10―6/℃,Ag:19.1×10―6/℃,Mn:23.0×10―6/℃,Pb:29.0×10―6/℃
Here, reference values of the linear expansion coefficient of the metal material are shown in ascending order. In order to satisfy the design conditions described above, two types having different linear expansion coefficients may be selected from the metals listed below or other metals.
Cr: 6.5 × 10 -6 /℃,Ti:8.9×10 -6 /℃,Pt:9.0×10 -6 /℃,SUS430:10.4×10 -6 / ℃, Co: 12.5 × 10 -6 /℃,Ni:13.3×10 -6 /℃,Au:14.1×10 -6 /℃,SUS310:15.8×10 -6 / ℃, Mo: 16. 0 × 10 -6 /℃,SUS316:16.0×10 -6 /℃,SUS301:16.9×10 -6 /℃,Cu:17.0×10 -6 /℃,SUS304:17.3× 10 -6 /℃,Ag:19.1×10 -6 /℃,Mn:23.0×10 -6 /℃,Pb:29.0×10 -6 / ℃
<燃料発生装置の第4実施例>
第4実施例に係る燃料発生装置1には、図6A及び図6Bに示すように、複数の断熱容器(例えば真空断熱構造を有する容器)13が設けられており、複数の断熱容器13それぞれに燃料発生部材(ここでは鉄の微粒子圧縮体)9が収容されている。このような構造により、第4実施例に係る燃料発生装置1は、複数の燃料発生器を有することになる。なお、断熱容器13の内壁および外壁の材質、接触部材10の材質としては、熱伝導率0.1W/(m・K)以上の金属、金属酸化物、合金(例えば、SUS(約15W/(m・K))、ガラス(約1W/(m・K))、インコネル(約15W/(m・K))等)が好適である。
<Fourth Embodiment of Fuel Generator>
As shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the fuel generator 1 according to the fourth embodiment is provided with a plurality of heat insulating containers (for example, containers having a vacuum heat insulating structure) 13. A fuel generating member (here, an iron fine particle compact) 9 is accommodated. With such a structure, the fuel generator 1 according to the fourth embodiment has a plurality of fuel generators. The material of the inner and outer walls of the
各断熱容器13には、バイメタルや形状記憶合金等の温度によって形状が変化する形状変化部材12が設けられている。このような構成によると、或る断熱容器内の温度が所定温度以上になった際に、その断熱容器に設けられている形状変化部材12の変形によって、その断熱容器の内外が熱的に接続される(図6B参照)。すなわち、通常は断熱容器の断熱構造によって、熱を断熱容器内にとどめておき、必要なときだけ断熱容器内の熱を断熱容器の外に伝えることができる。これにより、より一層効率良く熱の伝達を行うことができる。
Each
図6A及び図6Bに示す形態では、断熱容器13間の熱の伝達は、接触部材10を介して行われるが、接触部材10の代わりに他の熱伝達用部材(例えば、バイメタルや形状記憶合金等の温度によって形状が変化する形状変化部材等)を設けても良く、複数の断熱容器13の外壁を物理的に接触させても良く、複数の断熱容器13の外壁を一体的に成形しても良い。
In the form shown in FIGS. 6A and 6B, heat transfer between the
1 燃料発生装置
2 燃料電池装置
3 循環経路
4 固体電解質
5 酸化剤極
6 燃料極
7 外部負荷
8 容器
9 燃料発生部材
10 接触部材
11 接触部材駆動機構
12 形状変化部材
13 断熱容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記複数の燃料発生器の少なくとも2つが熱的に接続可能であることを特徴とする燃料発生装置。 A fuel containing hydrogen is generated by a chemical reaction, and a plurality of fuel generators that can be regenerated by a reverse reaction of the chemical reaction are provided.
A fuel generator, wherein at least two of the plurality of fuel generators are thermally connectable.
前記燃料発生装置から供給される燃料に用いて発電を行う燃料電池装置とを備えることを特徴とする2次電池型燃料電池システム。 The fuel generator according to any one of claims 1 to 4,
A secondary battery type fuel cell system comprising: a fuel cell device that generates electricity using the fuel supplied from the fuel generator.
前記燃料電池装置が固体酸化物燃料電池であり、
前記燃料発生装置と前記燃料電池装置との間でガスを循環させる循環経路を備えることを特徴とする請求項5に記載の2次電池型燃料電池システム。 The fuel generator is a hydrogen generator for generating hydrogen;
The fuel cell device is a solid oxide fuel cell;
The secondary battery type fuel cell system according to claim 5, further comprising a circulation path for circulating gas between the fuel generation device and the fuel cell device.
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