JP2012226972A - Redox fuel cell system and fuel cell vehicle - Google Patents

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Teruaki Kawasaki
輝明 河崎
Hiroshi Morikawa
洋 森川
Takashi Kato
高士 加藤
Kenji Nagumo
健司 南雲
Ryoichi Yoshitomi
亮一 吉冨
Shiro Yagawa
士郎 矢川
Koichiro Furusawa
宏一朗 古澤
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Honda Motor Co Ltd
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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a redox fuel cell system that improves energy efficiency.SOLUTION: A redox fuel cell system includes: a redox fuel cell 2 for supplying a fuel gas Gfu to an anode 2d and a cathode solution Lca to a cathode 2b to generate power; a fuel gas tank 11 for storing the fuel gas Gfu; a cathode solution regeneration device 32 for oxidizing the cathode solution Lca with an oxidizer Gox to regenerate the cathode solution; a fuel gas supply path 16a etc. for supplying the fuel gas Gfu from the fuel gas tank 11 to the anode 2d; a cathode solution circulation path 35a etc. for circulating the cathode solution Lca between the cathode solution regeneration device 32 and the cathode 2b; an oxidizer supply path 24a etc. for supplying the oxidizer Gox to the cathode solution regeneration device 32; and pressure means 3 for supplying the oxidizer Gox into the cathode solution regeneration device 32 by pressuring the oxidizer Gox with a pressure of the fuel gas Gfu before being supplied to the anode 2d to pressure the cathode solution Lca to circulate between the cathode solution regeneration device 32 and the cathode 2b.

Description

本発明は、レドックス燃料電池を備えたレドックス燃料電池システムと、それを搭載した燃料電池車両に関する。   The present invention relates to a redox fuel cell system including a redox fuel cell and a fuel cell vehicle equipped with the redox fuel cell system.

レドックス燃料電池システムとしては、アノードに供給された水素ガスと、カソードに供給されたカソード溶液とを用いて発電するものが提案されている(特許文献1等参照)。カソード溶液は、カソードに供給され還元されるが、反応チャンバ(再生装置)において酸化剤によって再酸化されることで、カソードに循環供給されることを可能にしている。   As a redox fuel cell system, one that generates power using hydrogen gas supplied to an anode and a cathode solution supplied to a cathode has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The cathode solution is supplied to the cathode and reduced, but is re-oxidized by an oxidant in the reaction chamber (regeneration device), thereby enabling circulation to the cathode.

特表2010−541127号公報Special table 2010-541127

レドックス燃料電池システムを車載する場合には、航続距離の長距離化の観点から、高圧にすることで水素ガスを大量に貯蔵することができる高圧水素タンクを用いることが考えられる。高圧水素タンクに貯蔵された水素は、減圧されてから、アノードに供給される。高圧の水素は、高圧から減圧される過程で、弾性をもって膨張するので、縮んでいたばねが伸びるのと同様に考えられ、圧縮された状態のばねの位置(弾性)エネルギが、伸びて、すなわち膨張し、運動エネルギに変換されている。この運動エネルギは、最終的には熱エネルギに変換され外部に伝導していると考えられる。この高圧の水素が有する位置(弾性)エネルギや運動エネルギが利用できれば、有用である。   When a redox fuel cell system is mounted on a vehicle, it is conceivable to use a high-pressure hydrogen tank capable of storing a large amount of hydrogen gas by increasing the pressure from the viewpoint of increasing the cruising range. The hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank is depressurized and then supplied to the anode. High-pressure hydrogen expands elastically in the process of being depressurized from high pressure, so it can be considered in the same way as a spring that has been compressed stretches, and the position (elasticity) energy of the spring in the compressed state expands, that is, Inflated and converted to kinetic energy. It is considered that this kinetic energy is finally converted into heat energy and conducted to the outside. It is useful if the positional (elastic) energy or kinetic energy of this high-pressure hydrogen can be used.

そして、水素タンクに高圧で貯蔵された水素のいわゆる位置(弾性)エネルギを、有効に利用できれば、レドックス燃料電池システムのシステム全体としてのエネルギ効率を向上できると考えられる。   If the so-called position (elastic) energy of hydrogen stored in the hydrogen tank at high pressure can be effectively used, it is considered that the energy efficiency of the entire redox fuel cell system can be improved.

そこで、本発明の課題は、エネルギ効率を向上できるレドックス燃料電池システムを提供し、さらに、これを搭載しエネルギ効率を向上できる燃料電池車両を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a redox fuel cell system capable of improving energy efficiency, and further to provide a fuel cell vehicle equipped with the redox fuel cell system and capable of improving energy efficiency.

第1の本発明は、アノードに供給された燃料ガスと、カソードに供給された非揮発性のカソード溶液とを用いて発電するレドックス燃料電池と、
前記燃料ガスを貯蔵する燃料ガスタンクと、
前記カソードを通流後の前記カソード溶液を、酸化剤で酸化させることで再生するカソード溶液再生装置と、
燃料ガスを前記燃料ガスタンクから前記アノードに供給する燃料ガス供給路と、
前記カソード溶液を前記カソード溶液再生装置と前記カソードの間で循環させるカソード溶液循環路と、
前記酸化剤を前記カソード溶液再生装置に供給する酸化剤供給路とを備えるレドックス燃料電池システムであって、
前記アノードに供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記酸化剤を押圧して前記カソード溶液再生装置に前記酸化剤供給路を介して供給することと、
前記アノードに供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記カソード溶液を押圧して前記カソード溶液循環路を介して前記カソード溶液再生装置と前記カソードの間を循環させることの、
少なくともどちらか一方を実施する押圧手段を有することを特徴としている。
A first aspect of the present invention is a redox fuel cell that generates electric power using a fuel gas supplied to an anode and a non-volatile cathode solution supplied to a cathode;
A fuel gas tank for storing the fuel gas;
A cathode solution regeneration device for regenerating the cathode solution after flowing through the cathode by oxidizing with an oxidizing agent;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas tank to the anode;
A cathode solution circulation path for circulating the cathode solution between the cathode solution regeneration device and the cathode;
A redox fuel cell system comprising an oxidant supply path for supplying the oxidant to the cathode solution regeneration device,
Pressing the oxidant at the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode, and supplying the oxidant to the cathode solution regeneration device via the oxidant supply path;
Pressing the cathode solution with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode to circulate between the cathode solution regeneration device and the cathode via the cathode solution circulation path;
It has the press means which implements at least any one, It is characterized by the above-mentioned.

これによれば、水素等の燃料ガスのアノードに供給される前の高い圧力を用いて、酸化剤を押圧して圧縮することで、流動させ、カソード溶液再生装置に供給することができるので、従来、この供給に要していたコンプレッサの駆動電力が省け、システム効率を向上することができる。また、水素等の燃料ガスのアノードに供給される前の高い圧力を用いて、カソード溶液を押圧して流動させることで、カソード溶液再生装置とカソードの間を循環させることができるので、従来、この循環に要していた循環ポンプの駆動電力が省け、システム効率を向上させることができる。   According to this, by using a high pressure before being supplied to the anode of a fuel gas such as hydrogen, the oxidant is pressed and compressed to flow and can be supplied to the cathode solution regeneration device. Conventionally, the driving power of the compressor required for this supply can be omitted, and the system efficiency can be improved. In addition, by using a high pressure before the fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode, the cathode solution can be circulated between the cathode solution regeneration device and the cathode by pressing and flowing the cathode solution. The drive power of the circulation pump required for this circulation can be omitted, and the system efficiency can be improved.

また、第1の本発明では、前記アノードを通流後の前記燃料ガスを、循環させ前記アノードに戻す燃料ガス循環路を備え、
前記押圧手段は、
前記アノードに供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記燃料ガスを押圧して前記燃料ガス循環路を介して前記アノードに循環させることが好ましい。
The first aspect of the present invention includes a fuel gas circulation path for circulating the fuel gas after flowing through the anode and returning the fuel gas to the anode.
The pressing means is
It is preferable that the fuel gas is pressed with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode and circulated to the anode via the fuel gas circulation path.

これによれば、水素等の燃料ガスのアノードに供給される前の高い圧力を用いて、アノードに供給された後の圧力が低下して低圧力になった燃料ガスを押圧して圧縮することで、流動させ燃料ガス循環路を介してアノードに循環させることができるので、従来、この循環に要していた循環ポンプの駆動電力が省け、システム効率を向上させることができる。   According to this, by using the high pressure before the fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode, the fuel gas that has been supplied to the anode is lowered and pressed to compress the fuel gas. Therefore, it is possible to flow and circulate to the anode via the fuel gas circulation path, so that the driving power of the circulation pump conventionally required for this circulation can be omitted and the system efficiency can be improved.

また、第2の本発明は、アノードに供給されたアノード溶液と、カソードに供給されたカソード溶液とを用いて発電するレドックス燃料電池と、
前記アノードを通流後の前記アノード溶液を、燃料ガスで還元させることで再生するアノード溶液再生装置と、
前記カソードを通流後の前記カソード溶液を、酸化剤で酸化させることで再生するカソード再生装置と、
前記燃料ガスを貯蔵する燃料ガスタンクと、
燃料ガスを前記燃料ガスタンクから前記アノード溶液再生装置に供給する燃料ガス供給路と、
前記アノード溶液を前記アノード溶液再生装置と前記アノードの間で循環させるアノード溶液循環路と、
前記カソード溶液を前記カソード溶液再生装置と前記カソードの間で循環させるカソード溶液循環路と、
前記酸化剤を前記カソード溶液再生装置に供給する酸化剤供給路とを備えるレドックス燃料電池システムであって、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記酸化剤を押圧して前記カソード溶液再生装置に前記酸化剤供給路を介して供給することと、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記カソード溶液を押圧して前記カソード溶液循環路を介して前記カソード溶液再生装置と前記カソードの間を循環させることと、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記アノード溶液を押圧して前記アノード溶液循環路を介して前記アノード溶液再生装置と前記アノードの間を循環させることの、
少なくともいずれか一つを実施する押圧手段を有することを特徴としている。
A second aspect of the present invention is a redox fuel cell that generates electricity using an anode solution supplied to an anode and a cathode solution supplied to a cathode,
An anode solution regeneration device for regenerating the anode solution after flowing through the anode by reducing the anode solution with a fuel gas;
A cathode regeneration device that regenerates the cathode solution after flowing through the cathode by oxidizing with an oxidizing agent;
A fuel gas tank for storing the fuel gas;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas tank to the anode solution regeneration device;
An anode solution circuit for circulating the anode solution between the anode solution regenerator and the anode;
A cathode solution circulation path for circulating the cathode solution between the cathode solution regeneration device and the cathode;
A redox fuel cell system comprising an oxidant supply path for supplying the oxidant to the cathode solution regeneration device,
Pressing the oxidant at the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regenerator, and supplying it to the cathode solution regenerator via the oxidant supply path;
Pressing the cathode solution with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regenerator to circulate between the cathode solution regenerator and the cathode via the cathode solution circulation path;
Pressing the anode solution with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regeneration device, and circulating between the anode solution regeneration device and the anode via the anode solution circulation path;
It has the press means which implements at least any one, It is characterized by the above-mentioned.

これによれば、水素等の燃料ガスのアノード溶液再生装置に供給される前の高い圧力を用いて、酸化剤を押圧して圧縮することで、流動させカソード溶液再生装置に供給することができるので、従来、この供給に要していたコンプレッサの駆動電力が省け、システム効率を向上することができる。また、水素等の燃料ガスのアノード溶液再生装置に供給される前の高い圧力を用いて、カソード溶液を押圧して流動させることで、カソード溶液再生装置とカソードの間を循環させることができるので、従来、この循環に要していた循環ポンプの駆動電力が省け、システム効率を向上させることができる。また、水素等の燃料ガスのアノード溶液再生装置に供給される前の高い圧力を用いて、アノード溶液を押圧して流動させることで、アノード溶液再生装置とアノードの間を循環させることができるので、従来、この循環に要していた循環ポンプの駆動電力が省け、システム効率を向上させることができる。   According to this, by using a high pressure before the fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode solution regeneration device, the oxidant is pressed and compressed to flow and can be supplied to the cathode solution regeneration device. Therefore, conventionally, the driving power of the compressor required for the supply can be omitted, and the system efficiency can be improved. In addition, the cathode solution can be circulated between the cathode solution regeneration device and the cathode by pressing and flowing the cathode solution using a high pressure before the fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode solution regeneration device. Conventionally, the driving power of the circulation pump required for this circulation can be omitted, and the system efficiency can be improved. In addition, since the anode solution is pressed and fluidized using a high pressure before the fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode solution regeneration device, it can be circulated between the anode solution regeneration device and the anode. Conventionally, the driving power of the circulation pump required for this circulation can be omitted, and the system efficiency can be improved.

また、第3の本発明は、アノードに供給されたアノード溶液と、カソードに供給された酸化剤とを用いて発電するレドックス燃料電池と、
前記アノードを通流後の前記アノード溶液を、燃料ガスで還元させることで再生するアノード溶液再生装置と、
前記燃料ガスを貯蔵する燃料ガスタンクと、
燃料ガスを前記燃料ガスタンクから前記アノード溶液再生装置に供給する燃料ガス供給路と、
前記アノード溶液を前記アノード溶液再生装置と前記アノードの間で循環させるアノード溶液循環路と、
前記酸化剤を前記カソードに供給する酸化剤供給路とを備えるレドックス燃料電池システムであって、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記酸化剤を押圧して前記カソードに前記酸化剤供給路を介して供給することと、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記アノード溶液を押圧して前記アノード溶液循環路を介して前記アノード溶液再生装置と前記アノードの間を循環させることの、
少なくともどちらか一方を実施する押圧手段を有することを特徴としている。
A third aspect of the present invention is a redox fuel cell that generates electric power using an anode solution supplied to an anode and an oxidant supplied to a cathode;
An anode solution regeneration device for regenerating the anode solution after flowing through the anode by reducing the anode solution with a fuel gas;
A fuel gas tank for storing the fuel gas;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas tank to the anode solution regeneration device;
An anode solution circuit for circulating the anode solution between the anode solution regenerator and the anode;
A redox fuel cell system comprising an oxidant supply path for supplying the oxidant to the cathode,
Pressing the oxidant at the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regeneration device, and supplying the oxidant to the cathode via the oxidant supply path;
Pressing the anode solution with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regeneration device, and circulating between the anode solution regeneration device and the anode via the anode solution circulation path;
It has the press means which implements at least any one, It is characterized by the above-mentioned.

これによれば、水素等の燃料ガスのアノード溶液再生装置に供給される前の高い圧力を用いて、酸化剤を押圧して圧縮することで、流動させカソード溶液再生装置に供給することができるので、従来、この供給に要していたコンプレッサの駆動電力が省け、システム効率を向上することができる。また、水素等の燃料ガスのアノード溶液再生装置に供給される前の高い圧力を用いて、アノード溶液を押圧して流動させることで、アノード溶液再生装置とアノードの間を循環させることができるので、従来、この循環に要していた循環ポンプの駆動電力が省け、システム効率を向上させることができる。   According to this, by using a high pressure before the fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode solution regeneration device, the oxidant is pressed and compressed to flow and can be supplied to the cathode solution regeneration device. Therefore, conventionally, the driving power of the compressor required for the supply can be omitted, and the system efficiency can be improved. In addition, since the anode solution is pressed and fluidized using a high pressure before the fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode solution regeneration device, it can be circulated between the anode solution regeneration device and the anode. Conventionally, the driving power of the circulation pump required for this circulation can be omitted, and the system efficiency can be improved.

また、第2の本発明と第3の本発明では、前記アノード溶液再生装置を通流後の前記燃料ガスを、循環させ前記アノード溶液再生装置に戻す燃料ガス循環路とを備え、
前記押圧手段は、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記燃料ガスを押圧して前記燃料ガス循環路を介して前記アノード溶液再生装置に循環させることが好ましい。
In the second and third aspects of the present invention, the fuel gas circulation path for circulating the fuel gas after flowing through the anode solution regeneration device and returning the fuel gas to the anode solution regeneration device is provided.
The pressing means is
It is preferable that the fuel gas is pressed with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regeneration device and circulated to the anode solution regeneration device via the fuel gas circulation path.

これによれば、水素等の燃料ガスのアノード溶液再生装置に供給される前の高い圧力を用いて、アノード溶液再生装置に供給された後の圧力が低下して低圧力になった燃料ガスを押圧して圧縮することで、流動させ燃料ガス循環路を介してアノード溶液再生装置に循環させることができるので、従来、この循環に要していた循環ポンプの駆動電力が省け、システム効率を向上させることができる。   According to this, the high pressure before the fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode solution regenerator is used to reduce the fuel gas that has been supplied to the anode solution regenerator and the pressure is lowered. By pressing and compressing, it can be made to flow and circulate to the anode solution regenerator via the fuel gas circulation path, so that the drive power of the circulation pump that was conventionally required for this circulation can be saved and the system efficiency can be improved. Can be made.

また、第1の本発明と第2の本発明と第3の本発明とでは、
前記押圧手段は、
前記燃料ガスの圧力でピストンを押圧し、クランクシャフトを回動させる燃料ガス用シリンダを有し、かつ、
前記クランクシャフトの回動により、内蔵するピストンを移動させ前記酸化剤を押圧する酸化剤用シリンダと、
前記クランクシャフトの回動により、ロータを回動させカソード溶液を押圧するカソード溶液用ポンプと、
前記クランクシャフトの回動により、ロータを回動させアノード溶液を押圧するアノード溶液用ポンプと、の少なくともいずれか一つを有することが好ましい。
In the first invention, the second invention, and the third invention,
The pressing means is
A fuel gas cylinder that presses a piston with the pressure of the fuel gas and rotates a crankshaft; and
An oxidant cylinder that moves the piston built in and rotates the oxidant by rotating the crankshaft;
A cathode solution pump for rotating the rotor to press the cathode solution by rotating the crankshaft;
It is preferable to have at least one of an anode solution pump that rotates the rotor and presses the anode solution by rotating the crankshaft.

これによれば、押圧手段として、容積型往復動(レシプロ)機関の内燃機関(ICE)を転用して用いることができる。具体的に、容積型往復動(レシプロ)機関である内燃機関(ICE)を転用する場合は、複数の気筒を、燃料ガス用シリンダと酸化剤用シリンダに割り当て、内燃機関(ICE)を冷却するために内蔵された冷却用ポンプを、カソード溶液用ポンプとアノード溶液用ポンプのどちらか一方に転用することができる。これにより、設計のコストを低減することができる。そして、設計の際に、燃料ガス用シリンダと酸化剤用シリンダとに割り当てられる気筒のボアまたはストロークを調整することにより、燃料ガスと酸化剤の流量比を調整することができる。   According to this, an internal combustion engine (ICE) of a positive displacement type reciprocating (reciprocating) engine can be diverted and used as the pressing means. Specifically, when diverting an internal combustion engine (ICE), which is a positive displacement reciprocating engine, a plurality of cylinders are allocated to a fuel gas cylinder and an oxidizer cylinder to cool the internal combustion engine (ICE). Therefore, the built-in cooling pump can be diverted to either the cathode solution pump or the anolyte pump. Thereby, the cost of design can be reduced. In designing, the flow rate ratio between the fuel gas and the oxidant can be adjusted by adjusting the bores or strokes of the cylinders assigned to the fuel gas cylinder and the oxidant cylinder.

また、第1の本発明と第2の本発明と第3の本発明とでは、
前記押圧手段は、
前記燃料ガスの圧力で、貯留させたカソード溶液とアノード溶液の少なくともどちらか一方を押圧する第1気液シリンダと、
前記第1気液シリンダとカソード溶液又はアノード溶液の液面の下同士で接続され、カソード溶液又はアノード溶液の圧力で、貯留させた酸化剤を押圧する第2気液シリンダとを有することが好ましい。
In the first invention, the second invention, and the third invention,
The pressing means is
A first gas-liquid cylinder that presses at least one of the stored cathode solution and anode solution with the pressure of the fuel gas;
Preferably, the first gas-liquid cylinder and a second gas-liquid cylinder connected to each other under the surface of the cathode solution or the anode solution and pressing the stored oxidant with the pressure of the cathode solution or the anode solution are provided. .

これによれば、押圧手段として、容積型往復動(レシプロ)機関の往復動(レシプロ)圧縮機を用いることができる。具体的に、第1気液シリンダは、往復動(レシプロ)圧縮機として機能し、燃料ガスの圧力によって、貯留させたカソード溶液やアノード溶液を押圧し圧送することができる。また、第2気液シリンダも、往復動(レシプロ)圧縮機として機能し、圧送されてきたカソード溶液やアノード溶液の圧力によって、貯留させた酸化剤を押圧し圧送することができる。   According to this, a reciprocating (reciprocating) compressor of a positive displacement reciprocating (reciprocating) engine can be used as the pressing means. Specifically, the first gas-liquid cylinder functions as a reciprocating (reciprocating) compressor, and can press and feed the stored cathode solution and anode solution by the pressure of the fuel gas. Further, the second gas-liquid cylinder also functions as a reciprocating (reciprocating) compressor, and can press and pump the stored oxidant by the pressure of the cathode solution and anode solution that have been pumped.

また、第1の本発明と第2の本発明と第3の本発明とでは、
前記押圧手段は、
前記燃料ガスの圧力で押圧され、取り付けられている回転軸を回転させる燃料ガス用羽根車を有し、かつ、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転により回転し前記酸化剤を押圧する酸化剤用羽根車と、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転により回転しカソード溶液を押圧するカソード溶液用羽根車と、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転により回転しアノード溶液を押圧するアノード溶液用羽根車と、の少なくともいずれか一つを有することが好ましい。
In the first invention, the second invention, and the third invention,
The pressing means is
A fuel gas impeller that is pressed by the pressure of the fuel gas and rotates an attached rotary shaft; and
An oxidant impeller attached to the rotating shaft and rotating by rotation of the rotating shaft to press the oxidant;
An impeller for cathode solution that is attached to the rotating shaft and rotates by rotation of the rotating shaft to press the cathode solution;
It is preferable to include at least one of an anode solution impeller that is attached to the rotating shaft and rotates by the rotation of the rotating shaft to press the anode solution.

これによれば、押圧手段として、回転軸が互いに連結したガスタービンとターボ圧縮機を用いることができる。具体的に、ガスタービンでは、燃料ガス用羽根車に燃料ガスが吹き付けられることで、燃料ガス用羽根車が燃料ガスの圧力で押圧され回転する。そして、この回転に伴って回転軸が回転し、遠心式ポンプのカソード溶液用羽根車とアノード溶液用羽根車とが回転する。回転したカソード溶液用羽根車とアノード溶液用羽根車とによって、カソード溶液とアノード溶液とが押圧される。これによって、カソード溶液とアノード溶液を圧送することができる。   According to this, a gas turbine and a turbo compressor whose rotating shafts are connected to each other can be used as the pressing means. Specifically, in the gas turbine, fuel gas is blown onto the fuel gas impeller, whereby the fuel gas impeller is pressed and rotated by the pressure of the fuel gas. And with this rotation, the rotating shaft rotates, and the cathode solution impeller and the anode solution impeller of the centrifugal pump rotate. The cathode solution and the anode solution are pressed by the rotated cathode solution impeller and anode solution impeller. Thereby, the catholyte solution and the anolyte solution can be pumped.

また、本発明は、第1の本発明と第2の本発明と第3の本発明とに係るレドックス燃料電池システムを搭載した燃料電池車両であることを特徴としている。   In addition, the present invention is a fuel cell vehicle equipped with the redox fuel cell system according to the first, second and third aspects of the present invention.

これによれば、エネルギ効率を向上できる燃料電池車両を提供することができる。   According to this, the fuel cell vehicle which can improve energy efficiency can be provided.

本発明によれば、エネルギ効率を向上できるレドックス燃料電池システムを提供することができ、さらに、これを搭載しエネルギ効率を向上できる燃料電池車両を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the redox fuel cell system which can improve energy efficiency can be provided, Furthermore, the fuel cell vehicle which can mount this and can improve energy efficiency can be provided.

本発明の第1の実施形態に係るレドックス燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell vehicle equipped with a redox fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態のレドックス燃料電池システムの発電のメカニズムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mechanism of the electric power generation of the redox fuel cell system of 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係るレドックス燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の構成図である。It is a block diagram of the fuel cell vehicle carrying the redox fuel cell system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るレドックス燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の構成図である。It is a block diagram of the fuel cell vehicle carrying the redox fuel cell system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るレドックス燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の構成図である。It is a block diagram of the fuel cell vehicle carrying the redox fuel cell system which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 第4の実施形態のレドックス燃料電池システムの発電のメカニズムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mechanism of the electric power generation of the redox fuel cell system of 4th Embodiment. 本発明の第5の実施形態に係るレドックス燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の構成図である。It is a block diagram of the fuel cell vehicle carrying the redox fuel cell system which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

次に、本発明を実施するための形態(「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の実施形態に係るレドックス燃料電池システムは、燃料電池自動車に搭載されることを想定しているが、船舶や、自動二輪車、定置用発電装置などに搭載されてもよいのはもちろんである。   Next, modes for carrying out the present invention (referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Although the redox fuel cell system according to the embodiment of the present invention is assumed to be mounted on a fuel cell vehicle, it may be mounted on a ship, a motorcycle, a stationary power generator, or the like. It is.

(第1の実施形態)
図1に、本発明の第1の実施形態に係るレドックス燃料電池システム1を搭載した燃料電池車両100の構成図を示す。燃料電池車両100では、車輪を駆動させる駆動モータMOTが、パワーディストリビューションユニットPDU(インバータ)を介して、レドックス燃料電池2(レドックス燃料電池システム1)に接続している。駆動モータMOTは、レドックス燃料電池2(レドックス燃料電池システム1)から供給された電力で、車輪を回動させることで、燃料電池車両100は走行することができる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a fuel cell vehicle 100 equipped with a redox fuel cell system 1 according to a first embodiment of the present invention. In the fuel cell vehicle 100, a drive motor MOT for driving wheels is connected to the redox fuel cell 2 (redox fuel cell system 1) via a power distribution unit PDU (inverter). The drive motor MOT can drive the fuel cell vehicle 100 by rotating the wheels with the electric power supplied from the redox fuel cell 2 (redox fuel cell system 1).

レドックス燃料電池システム1は、主として、レドックス燃料電池2と、水素タンク(燃料ガスタンク)11と、燃料ガス供給路(16a〜16c等)と、燃料ガス循環路(16c〜16f等)と、カソード溶液循環路(35a〜35d等)と、カソード溶液再生装置(再生装置)32と、酸化剤供給路(24a〜24c等)と、押圧手段3とを有している。   The redox fuel cell system 1 mainly includes a redox fuel cell 2, a hydrogen tank (fuel gas tank) 11, a fuel gas supply path (16a-16c, etc.), a fuel gas circulation path (16c-16f, etc.), and a cathode solution. A circulation path (35a to 35d and the like), a cathode solution regenerating apparatus (regenerating apparatus) 32, an oxidant supply path (24a to 24c and the like), and a pressing means 3 are provided.

レドックス燃料電池2は、アノード2dに供給された燃料ガスGfu(例えば、水素ガス)と、カソード2bに供給された非揮発性のカソード溶液Lca(例えば、バナジウム(V)を希硫酸に溶解させた電解液)とを用いて発電する。燃料ガスGfuは、アノード側流路2eを通流することで、アノード側流路2eに面しているアノード2dに到達することができる。アノード2dとカソード2bの間には、プロトン交換膜(PEM)2cが設けられている。カソード溶液Lcaは、カソード側流路2aを通流することで、カソード側流路2aに面しているカソード2bに到達することができる。レドックス燃料電池2では、アノード2dとカソード2bとでプロトン交換膜(PEM)2cを挟持してなる単セルを複数積層すれば、所望の電圧に高めて取り出すことができる。   In the redox fuel cell 2, the fuel gas Gfu (for example, hydrogen gas) supplied to the anode 2d and the non-volatile cathode solution Lca (for example, vanadium (V)) supplied to the cathode 2b are dissolved in dilute sulfuric acid. To generate electric power. The fuel gas Gfu can reach the anode 2d facing the anode-side flow path 2e by flowing through the anode-side flow path 2e. A proton exchange membrane (PEM) 2c is provided between the anode 2d and the cathode 2b. The cathode solution Lca can reach the cathode 2b facing the cathode side channel 2a by flowing through the cathode side channel 2a. In the redox fuel cell 2, if a plurality of single cells each having a proton exchange membrane (PEM) 2 c sandwiched between an anode 2 d and a cathode 2 b are stacked, it can be taken out at a desired voltage.

水素タンク11には、燃料ガス(水素)Gfuが、高圧に圧縮されて貯蔵されている。   In the hydrogen tank 11, fuel gas (hydrogen) Gfu is compressed and stored at a high pressure.

燃料ガス供給路(16a〜16c等)は、燃料ガス(水素)Gfuを、水素タンク11から、レドックス燃料電池2のアノード2d(アノード側流路2e)に供給する。燃料ガス供給路(16a〜16c等)は、水素タンク11に接続する配管16aと、配管16aが接続する高圧噴射装置12と、高圧噴射装置12とエキスパンダ13とを接続する配管16bと、エキスパンダ13とレドックス燃料電池2のアノード側流路2eとを接続する配管16cとを有している。なお、図1において、燃料ガス供給路の配管16a〜16cは太い実線で示されている。また、配管16aには、電磁弁11aと、二次遮断弁11bと、フィルタ11cと、リリーフ弁19などが備えられているが、減圧弁は、備えられておらず、水素タンク11内の高圧水素は、高圧状態を保ったまま高圧噴射装置12に供給される。   The fuel gas supply paths (16a to 16c, etc.) supply the fuel gas (hydrogen) Gfu from the hydrogen tank 11 to the anode 2d (anode-side flow path 2e) of the redox fuel cell 2. The fuel gas supply paths (16a to 16c, etc.) include a pipe 16a connected to the hydrogen tank 11, a high-pressure injection device 12 connected to the pipe 16a, a pipe 16b connecting the high-pressure injection device 12 and the expander 13, and an extractor. A pipe 16c that connects the panda 13 and the anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2 is provided. In FIG. 1, the fuel gas supply path pipes 16 a to 16 c are indicated by thick solid lines. The pipe 16a is provided with an electromagnetic valve 11a, a secondary shutoff valve 11b, a filter 11c, a relief valve 19 and the like, but is not provided with a pressure reducing valve, and the high pressure in the hydrogen tank 11 is not provided. Hydrogen is supplied to the high pressure injection device 12 while maintaining a high pressure state.

高圧噴射装置12は、燃料ガス(水素)Gfuを、高い圧力のまま噴射し、配管16bを介してエキスパンダ13へ供給する。高圧噴射装置12には、バルブが内蔵されており、このバルブが、ECU(Engine Control Unit)などによって開閉制御されることによって、エキスパンダ13への高圧水素供給が制御されている。   The high-pressure injection device 12 injects the fuel gas (hydrogen) Gfu with a high pressure and supplies the fuel gas (hydrogen) Gfu to the expander 13 through the pipe 16b. The high-pressure injection device 12 has a built-in valve, and the high-pressure hydrogen supply to the expander 13 is controlled by opening and closing the valve by an ECU (Engine Control Unit) or the like.

燃料ガス循環路(16c〜16f等)は、レドックス燃料電池2のアノード2d(アノード側流路2e)を通流後の燃料ガス(水素)Gfuを、循環させ、アノード2d(アノード側流路2e)に戻している。燃料ガス循環路(16c〜16f等)は、レドックス燃料電池2のアノード側流路2eと排出水素タンク14とを接続する配管16dと、レドックス燃料電池2から排出された燃料ガス(水素)Gfuをいったん貯蔵する排出水素タンク14と、排出水素タンク14内に貯蔵された燃料ガス(水素)Gfuが含んでいる液相分(水分)を、燃料ガス(水素)Gfuから分離する気液分離装置41と、排出水素タンク14とコンプレッサ15の吸入用バルブ15dとを接続する配管16eと、コンプレッサ15の排出用バルブ15eと配管16cとを接続する配管16fと、レドックス燃料電池2のアノード側流路2eに接続する配管16cとを有している。なお、図1において、燃料ガス循環路の配管16c〜16fは太い実線で示されている。また、配管16cは、燃料ガス供給路(16a〜16c等)と燃料ガス循環路(16c〜16f等)を兼ねている。気液分離装置41で分離された液相分(水分)は、ドレイン配管43aと、ドレイン弁42と、ドレイン配管43bと、再生装置32と、ドレイン配管43cとを、順に経由して大気に放出される。   The fuel gas circulation path (16c to 16f, etc.) circulates the fuel gas (hydrogen) Gfu after passing through the anode 2d (anode side flow path 2e) of the redox fuel cell 2 to circulate the anode 2d (anode side flow path 2e). ). The fuel gas circulation path (16c to 16f, etc.) includes a pipe 16d that connects the anode side flow path 2e of the redox fuel cell 2 and the discharged hydrogen tank 14, and a fuel gas (hydrogen) Gfu discharged from the redox fuel cell 2. The exhaust hydrogen tank 14 once stored, and the gas-liquid separation device 41 that separates the liquid phase (moisture) contained in the fuel gas (hydrogen) Gfu stored in the exhaust hydrogen tank 14 from the fuel gas (hydrogen) Gfu. A pipe 16e connecting the exhaust hydrogen tank 14 and the intake valve 15d of the compressor 15, a pipe 16f connecting the exhaust valve 15e of the compressor 15 and the pipe 16c, and an anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2. And a pipe 16c to be connected. In FIG. 1, the fuel gas circulation pipes 16c to 16f are shown by thick solid lines. Moreover, the piping 16c serves as a fuel gas supply path (16a-16c etc.) and a fuel gas circulation path (16c-16f etc.). The liquid phase component (moisture) separated by the gas-liquid separator 41 is discharged to the atmosphere via the drain pipe 43a, the drain valve 42, the drain pipe 43b, the regenerator 32, and the drain pipe 43c in this order. Is done.

カソード溶液循環路(35a〜35d等)は、カソード溶液Lcaを、カソード溶液再生装置32とレドックス燃料電池2のカソード2b(カソード側流路2a)の間で循環させる。カソード溶液循環路(35a〜35d等)は、レドックス燃料電池2のカソード側流路2aとラジエータ(RAD)31とを接続する配管35aと、レドックス燃料電池2で発電の際に暖められたカソード溶液Lcaを冷却するラジエータ(RAD)31と、ラジエータ(RAD)31とカソード溶液再生装置32とを接続する配管35bと、カソード溶液再生装置32とポンプ34とを接続する配管35cと、ポンプ34とレドックス燃料電池2のカソード側流路2aとを接続する配管35dとを有している。なお、図1において、カソード溶液循環路の配管35a〜35dは太い破線で示されている。   The cathode solution circulation path (35a to 35d, etc.) circulates the cathode solution Lca between the cathode solution regenerating device 32 and the cathode 2b (cathode side channel 2a) of the redox fuel cell 2. The cathode solution circulation path (35a to 35d, etc.) includes a pipe 35a connecting the cathode-side flow path 2a of the redox fuel cell 2 and the radiator (RAD) 31, and the cathode solution heated during power generation by the redox fuel cell 2. A radiator (RAD) 31 for cooling Lca, a pipe 35b for connecting the radiator (RAD) 31 and the cathode solution regenerator 32, a pipe 35c for connecting the cathode solution regenerator 32 and the pump 34, a pump 34 and a redox A pipe 35d for connecting the cathode side flow path 2a of the fuel cell 2; In FIG. 1, the cathode solution circulation pipes 35a to 35d are indicated by thick broken lines.

なお、配管35cは、シリンダ23a、13a、15aの周囲に引き回されて配置されている。これは、押圧手段3をレシプロエンジンから転用する際に、冷却用配管を配管35cとして転用しているためである。シリンダ13aにおいては、燃料ガス(水素)Gfuは、噴射される際に、いわゆる、断熱膨張していると考えられ、燃料ガス(水素)Gfuの温度は低下し、シリンダ13aの温度も低下し、シリンダ13aを流れるカソード溶液Lcaも冷却される。カソード溶液Lcaは、カソード溶液再生装置32における再生の際の化学反応によって発熱し、昇温しているが、シリンダ13a近傍を流れることで冷却され降温することができる。冷却されたカソード溶液Lcaを、レドックス燃料電池2に供給できるので、プロトン交換膜(PEM)の温度負荷を低減でき、プロトン交換膜(PEM)を長寿命化できる。また、従来の燃料電池では、その内部の反応膜が主たる発熱源であったが、レドックス燃料電池2では、主たる発熱源が、その外部のカソード溶液再生装置32になるので、プロトン交換膜(PEM)の温度を下げやすく、容易に温度管理できる。そして、前記のように、カソード溶液Lcaを冷却することで、容易に、プロトン交換膜(PEM)を冷却することができる。   The pipe 35c is routed around the cylinders 23a, 13a, and 15a. This is because the cooling pipe is diverted as the pipe 35c when the pressing means 3 is diverted from the reciprocating engine. In the cylinder 13a, the fuel gas (hydrogen) Gfu is considered to be so-called adiabatic expansion when being injected, the temperature of the fuel gas (hydrogen) Gfu decreases, the temperature of the cylinder 13a also decreases, The catholyte solution Lca flowing through the cylinder 13a is also cooled. The cathode solution Lca generates heat due to a chemical reaction at the time of regeneration in the cathode solution regeneration device 32 and is heated, but can be cooled and lowered by flowing in the vicinity of the cylinder 13a. Since the cooled cathode solution Lca can be supplied to the redox fuel cell 2, the temperature load of the proton exchange membrane (PEM) can be reduced, and the life of the proton exchange membrane (PEM) can be extended. In the conventional fuel cell, the reaction membrane inside the main fuel cell is the main heat source. In the redox fuel cell 2, the main heat source is the cathode solution regenerator 32 outside the proton cell. ) Is easy to lower the temperature and can be easily controlled. As described above, the proton exchange membrane (PEM) can be easily cooled by cooling the cathode solution Lca.

カソード溶液再生装置32は、レドックス燃料電池2のカソード2bを通流後のカソード溶液Lcaを、酸化剤(例えば、酸素や空気)Goxで酸化させることで再生する。   The cathode solution regeneration device 32 regenerates the cathode solution Lca after flowing through the cathode 2b of the redox fuel cell 2 by oxidizing it with an oxidizing agent (for example, oxygen or air) Gox.

酸化剤供給路(24a〜24c等)は、酸化剤(例えば、酸素や空気)Goxを、大気吸入して、カソード溶液再生装置32に供給する。酸化剤供給路(24a〜24c等)は、大気を酸化剤(例えば、酸素や空気)Goxとして取り込むインテーク21と、インテーク21とフィルタ22とを接続する配管24aと、酸化剤(空気)Goxに浮遊するゴミ等の異物を除くフィルタ22と、フィルタ22とコンプレッサ23の吸入用バルブ23dとを接続する配管24bと、コンプレッサ23の排出用バルブ23eと噴射ノズル33とを接続する配管24cと、カソード溶液再生装置32内のカソード溶液Lcaに酸化剤(空気)Goxを噴射させ吹き込む噴射ノズル33とを有している。なお、図1において酸化剤供給路の配管24a〜24cは細い実線で示されている。   The oxidant supply path (24a to 24c, etc.) sucks the oxidant (for example, oxygen or air) Gox into the atmosphere and supplies it to the cathode solution regeneration device 32. The oxidant supply paths (24a to 24c, etc.) are connected to the intake 21 that takes in the atmosphere as an oxidant (for example, oxygen or air) Gox, the pipe 24a that connects the intake 21 and the filter 22, and the oxidant (air) Gox. A filter 22 that removes foreign matter such as floating dust, a pipe 24b that connects the filter 22 and the suction valve 23d of the compressor 23, a pipe 24c that connects the discharge valve 23e of the compressor 23 and the injection nozzle 33, and a cathode An injection nozzle 33 for injecting and blowing an oxidant (air) Gox into the cathode solution Lca in the solution regenerating apparatus 32 is provided. In FIG. 1, the oxidant supply path pipes 24a to 24c are shown by thin solid lines.

押圧手段3は、エキスパンダ(往復動(レシプロ)膨張機)13と、コンプレッサ(燃料ガス循環用:往復動(レシプロ)圧縮機)15と、コンプレッサ(酸化剤用:往復動(レシプロ)圧縮機)23と、ポンプ34と、クランクシャフト51と、カム37a、37bとを有している。エキスパンダ13は、クランクシャフト51を介してコンプレッサ15、23とポンプ34と連結され連動しており、押圧手段3は、ガソリンエンジンなど、既存のレシプロエンジンを流用(転用)することができる。   The pressing means 3 includes an expander (reciprocating (reciprocating) expander) 13, a compressor (for fuel gas circulation: reciprocating (reciprocating) compressor) 15, and a compressor (for oxidizing agent: reciprocating (reciprocating) compressor). ) 23, a pump 34, a crankshaft 51, and cams 37a and 37b. The expander 13 is connected to and linked to the compressors 15 and 23 and the pump 34 via the crankshaft 51, and the pressing means 3 can divert (reuse) an existing reciprocating engine such as a gasoline engine.

エキスパンダ13は、レシプロエンジンを構成する気筒と同様に、シリンダ(燃料ガス用シリンダ)13a、ピストン(燃料ガス用ピストン)13b、コンロッド13c、バルブ13dなどで構成されている。高圧噴射装置12から、高圧の燃料ガス(水素)Gfuが、シリンダ13a内に噴射されると、シリンダ13a内は燃料ガス(水素)Gfuで高圧となり、燃料ガス(水素)Gfuの圧力でピストン13bを押圧する。ピストン13bが燃料ガス(水素)Gfuによって押し下げられると、コンロッド13cが下がり、クランクシャフト51が回動する。   The expander 13 includes a cylinder (fuel gas cylinder) 13a, a piston (fuel gas piston) 13b, a connecting rod 13c, a valve 13d, and the like, similar to the cylinders constituting the reciprocating engine. When high-pressure fuel gas (hydrogen) Gfu is injected into the cylinder 13a from the high-pressure injection device 12, the pressure inside the cylinder 13a is increased by the fuel gas (hydrogen) Gfu, and the pressure of the fuel gas (hydrogen) Gfu causes the piston 13b. Press. When the piston 13b is pushed down by the fuel gas (hydrogen) Gfu, the connecting rod 13c is lowered and the crankshaft 51 is rotated.

バルブ13dは、エキスパンダ13の上部(上死点側)に設置されており、カムシャフトおよびカム37aの動作に応じて開閉する。バルブ13dの閉時には、シリンダ13a内の燃料ガス(水素)Gfuは、閉じ込められたまま膨張し、ピストン13bが押し下げられる。バルブ13dの開時には、シリンダ13a内の燃料ガス(水素)Gfuは、自らの圧力(高圧)によって、膨張しながら、配管16cを介してレドックス燃料電池2に圧送される。カムシャフトおよびカム37aは、転用する場合は既存のレシプロエンジンに備えられているものを使用してもよい。なお、バルブ13dは、電磁弁などの開閉制御可能なバルブを用いてもよい。このようにすることで、コストダウンを図ることができる。   The valve 13d is installed in the upper part (top dead center side) of the expander 13, and opens and closes according to the operation of the camshaft and the cam 37a. When the valve 13d is closed, the fuel gas (hydrogen) Gfu in the cylinder 13a expands while being confined, and the piston 13b is pushed down. When the valve 13d is opened, the fuel gas (hydrogen) Gfu in the cylinder 13a is pumped to the redox fuel cell 2 through the pipe 16c while being expanded by its own pressure (high pressure). In the case of diversion, the camshaft and cam 37a may be those provided in an existing reciprocating engine. The valve 13d may be a valve that can be controlled to open and close, such as an electromagnetic valve. By doing in this way, cost reduction can be aimed at.

コンプレッサ15は、レドックス燃料電池2で未反応の燃料ガス(水素)Gfuを配管16cに圧送することで、再びレドックス燃料電池2へ戻すものである。コンプレッサ15も、レシプロエンジンを構成する気筒と同様に、シリンダ15a、ピストン15b、コンロッド15c、吸入用バルブ15d、排出用バルブ15eなどで構成されている。なお、図1では、エキスパンダ13と比べて、コンプレッサ15が小さく記述されているが、エキスパンダ13と同じ大きさでもよい。ピストン15bは、コンロッド15c、クランクシャフト51を介して、エキスパンダ13のピストン13bと連動するように構成されている。エキスパンダ13のピストン13bが燃料ガス(水素)Gfuによって押し下げられると、コンロッド13cが下がり、クランクシャフト51が回動する。それに伴い、コンプレッサ15のコンロッド15cが移動して上がり、ピストン15bを押し上げる。シリンダ15a内の燃料ガス(水素)Gfuが、ピストン15bによって押圧されて圧縮され、排気用バルブ15eから配管16f、16cを経由して、レドックス燃料電池2のアノード側流路2eへ圧送される。これにより、燃料ガス(水素)Gfuは、燃料ガス循環路(16c〜16f等)を循環するようになる。なお、吸入用バルブ15dおよび排出用バルブ15eは、カムシャフトおよびカム37a、さらには、クランクシャフト51と連動している。   The compressor 15 returns the fuel gas (hydrogen) Gfu that has not been reacted in the redox fuel cell 2 to the redox fuel cell 2 again by pressure-feeding it to the pipe 16c. The compressor 15 is also composed of a cylinder 15a, a piston 15b, a connecting rod 15c, a suction valve 15d, a discharge valve 15e, and the like, like the cylinders constituting the reciprocating engine. In FIG. 1, the compressor 15 is described smaller than the expander 13, but it may be the same size as the expander 13. The piston 15 b is configured to be interlocked with the piston 13 b of the expander 13 via the connecting rod 15 c and the crankshaft 51. When the piston 13b of the expander 13 is pushed down by the fuel gas (hydrogen) Gfu, the connecting rod 13c is lowered and the crankshaft 51 is rotated. Along with that, the connecting rod 15c of the compressor 15 moves up and pushes up the piston 15b. The fuel gas (hydrogen) Gfu in the cylinder 15a is pressed and compressed by the piston 15b, and is sent from the exhaust valve 15e to the anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2 via the pipes 16f and 16c. As a result, the fuel gas (hydrogen) Gfu circulates in the fuel gas circulation path (16c to 16f, etc.). The intake valve 15d and the discharge valve 15e are interlocked with the camshaft and cam 37a and the crankshaft 51.

コンプレッサ23(酸化剤用:往復動(レシプロ)圧縮機)も、レシプロエンジンを構成する気筒と同様に、シリンダ(酸化剤用シリンダ)23a、ピストン(酸化剤用ピストン)23b、コンロッド23c、吸入用バルブ23d、排出用バルブ23eなどで構成されている。ピストン23bは、コンロッド23c、クランクシャフト51を介して、エキスパンダ13のピストン13bと連動するように構成されている。   The compressor 23 (for oxidizer: reciprocating compressor) is also similar to the cylinder constituting the reciprocating engine, such as a cylinder (oxidizer cylinder) 23a, a piston (oxidizer piston) 23b, a connecting rod 23c, and a suction cylinder. It consists of a valve 23d, a discharge valve 23e, and the like. The piston 23 b is configured to be interlocked with the piston 13 b of the expander 13 via the connecting rod 23 c and the crankshaft 51.

図1では、煩雑になるのを避けるためコンプレッサ23の上下を逆に記載している(図3、図5、図7でも同様である)。エキスパンダ13のピストン13bが燃料ガス(水素)Gfuによって押し下げられると、コンロッド13cが下がり、クランクシャフト51が回動する。それに伴い、コンプレッサ23のコンロッド23cが上がり、ピストン23bを押し上げる。シリンダ23a内の酸化剤(空気)Goxが、ピストン23bによって押圧され圧縮される。圧縮(押圧)された酸化剤(空気)Goxは、排出用バルブ23eから配管24cを経由して、噴射ノズル33へ圧送される。これにより、酸化剤(空気)Goxは、酸化剤供給路(24a〜24c等)を経由して、カソード溶液再生装置32に供給されるようになる。なお、吸入用バルブ23dおよび排出用バルブ23eは、カムシャフトおよびカム37b、さらには、クランクシャフト51と連動している。   In FIG. 1, the compressor 23 is shown upside down to avoid complication (the same applies to FIGS. 3, 5, and 7). When the piston 13b of the expander 13 is pushed down by the fuel gas (hydrogen) Gfu, the connecting rod 13c is lowered and the crankshaft 51 is rotated. Along with this, the connecting rod 23c of the compressor 23 rises and pushes up the piston 23b. The oxidant (air) Gox in the cylinder 23a is pressed and compressed by the piston 23b. The compressed (pressed) oxidant (air) Gox is pumped from the discharge valve 23e to the injection nozzle 33 via the pipe 24c. As a result, the oxidant (air) Gox is supplied to the cathode solution regeneration device 32 via the oxidant supply path (24a to 24c, etc.). The intake valve 23d and the discharge valve 23e are interlocked with the camshaft and cam 37b and the crankshaft 51.

ポンプ34は、レシプロエンジンを構成する冷却用のウォータポンプと同様に、クランクシャフト51と連動して回動するロータ(カソード溶液用羽根車)34aを有している。エキスパンダ13のピストン13bが燃料ガス(水素)Gfuによって押し下げられると、コンロッド13cが下がり、クランクシャフト51が回動する。この回動に伴い、ロータ(カソード溶液用羽根車)34aが回動する。   The pump 34 has a rotor (cathode solution impeller) 34a that rotates in conjunction with the crankshaft 51, similarly to the cooling water pump that constitutes the reciprocating engine. When the piston 13b of the expander 13 is pushed down by the fuel gas (hydrogen) Gfu, the connecting rod 13c is lowered and the crankshaft 51 is rotated. With this rotation, the rotor (cathode solution impeller) 34a rotates.

そして、図1に示すように、エキスパンダ13は複数(図1では3個)設けられ、クランクシャフト51の回転軸に対してコンロッド13cの取り付け角度がエキスパンダ13毎に異なっている。例えば、エキスパンダ13が3個の場合、基準とする1つ目のエキスパンダ13のコンロッド13cの取り付け角度を0度とすると、他の2つのエキスパンダ13のコンロッド13cの取り付け角度はそれぞれ120度と240度に設定されている。そして、複数のエキスパンダ13で、相互に、高圧噴射装置12が燃料ガス(水素)Gfuを噴射するタイミングをずらし、ピストン13b(コンロッド13c)が押し下げられるタイミングをずらすことで、クランクシャフト51を連続的に回動させ、回転させることができる。クランクシャフト51の連続的な回転(回動)により、ロータ(カソード溶液用羽根車)34aも連続的に回転(回動)し、ポンプ34は安定したポンピングを実施することができる。ロータ(カソード溶液用羽根車)34aが回転(回動)すると、カソード溶液Lcaがロータ(カソード溶液用羽根車)34aによって押圧され、配管35dを経由して、カソード側流路2aへ圧送される。これにより、カソード溶液Lcaは、カソード溶液循環路(35a〜35d等)を循環するようになる。   As shown in FIG. 1, a plurality (three in FIG. 1) of expanders 13 are provided, and the attachment angle of the connecting rod 13 c is different for each expander 13 with respect to the rotation shaft of the crankshaft 51. For example, when there are three expanders 13, if the attachment angle of the connecting rod 13c of the first expander 13 as the reference is 0 degree, the attachment angles of the connecting rods 13c of the other two expanders 13 are each 120 degrees. And 240 degrees are set. Then, the crankshaft 51 is continuously connected by shifting the timing at which the high pressure injection device 12 injects the fuel gas (hydrogen) Gfu and the timing at which the piston 13b (connecting rod 13c) is pushed down by the plurality of expanders 13. And can be rotated. By continuous rotation (rotation) of the crankshaft 51, the rotor (cathode solution impeller) 34a also continuously rotates (rotation), and the pump 34 can perform stable pumping. When the rotor (cathode solution impeller) 34a rotates (rotates), the cathode solution Lca is pressed by the rotor (cathode solution impeller) 34a and is pumped to the cathode-side flow path 2a via the pipe 35d. . As a result, the cathode solution Lca circulates in the cathode solution circulation path (35a to 35d and the like).

図2に、第1の実施形態のレドックス燃料電池システム1における、特に、レドックス燃料電池2とカソード溶液再生装置32における、発電のメカニズムを説明するための図を示す。レドックス燃料電池2のアノード側流路2eに、燃料ガス(水素)Gfuが通流すると、アノード2dに燃料ガス(水素)Gfuが供給される。アノード2dにおいては、燃料ガス(水素H)Gfuから、水素イオン(H)と電子(e)が生成される(H→2H+2e)。電子(e)は、アノード2dから、負荷となるパワーディストリビューションユニットPDUおよび駆動モータMOTが接続された配線を経由して、カソード2bへ移動する。この電子(e)の移動が、いわゆる、発電(現象)となる。水素イオン(H)は、アノード2dから、プロトン交換膜(PEM)2cを経由して、カソード2bへ移動する。プロトン交換膜(PEM)2cでは、水素イオン(H)が、アノード2d側からカソード2b側へ通過する。 FIG. 2 is a diagram for explaining a power generation mechanism in the redox fuel cell system 1 of the first embodiment, particularly in the redox fuel cell 2 and the cathode solution regenerating device 32. When the fuel gas (hydrogen) Gfu flows through the anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2, the fuel gas (hydrogen) Gfu is supplied to the anode 2d. In the anode 2d, hydrogen ions (H + ) and electrons (e ) are generated from the fuel gas (hydrogen H 2 ) Gfu (H 2 → 2H + + 2e ). The electrons (e ) move from the anode 2d to the cathode 2b via the wiring to which the power distribution unit PDU serving as a load and the drive motor MOT are connected. This movement of electrons (e ) is so-called power generation (phenomenon). Hydrogen ions (H + ) move from the anode 2d to the cathode 2b via the proton exchange membrane (PEM) 2c. In the proton exchange membrane (PEM) 2c, hydrogen ions (H + ) pass from the anode 2d side to the cathode 2b side.

レドックス燃料電池2のカソード側流路2aに、カソード溶液Lcaが通流すると、カソード2bにカソード溶液Lcaが供給される。カソード2bには、カソード溶液Lcaから二酸化バナジウムイオン(VO )が供給され、プロトン交換膜(PEM)2cから水素イオン(H)が供給され、配線から電子(e)が供給される。これらにより、カソード2bにおいて、二酸化バナジウムイオン(VO )と、水素イオン(H)と、電子(e)とから、酸化バナジウムイオン(VO2+)と、水(HO)とが生成される(VO +2H+e→VO2++HO)。 When the cathode solution Lca flows through the cathode side channel 2a of the redox fuel cell 2, the cathode solution Lca is supplied to the cathode 2b. To the cathode 2b, vanadium dioxide ions (VO 2 + ) are supplied from the cathode solution Lca, hydrogen ions (H + ) are supplied from the proton exchange membrane (PEM) 2c, and electrons (e ) are supplied from the wiring. . These, in the cathode 2b, the vanadium dioxide ion (VO 2 +), and hydrogen ion (H +), electrons (e -) from a, a vanadium oxide ion (VO 2+), although water (H 2 O) (VO 2 + + 2H + + e → VO 2 + + H 2 O).

カソード2bで生成した酸化バナジウムイオン(VO2+)と水(HO)は、カソード側流路2aを通流するカソード溶液Lcaに溶解等して含まれて、カソード溶液Lcaと共にカソード溶液再生装置32に流れ込む。また、カソード溶液再生装置32には、酸化剤(空気、酸素O)Goxが供給されている。酸化剤(空気、酸素O)Goxは、カソード溶液Lca中に吹き込まれている。これらにより、カソード溶液再生装置32において、酸化バナジウムイオン(VO2+)と、酸素(O)とから、二酸化バナジウムイオン(VO )が生成(再生)される(VO2++(1/2)O→VO )。再生した二酸化バナジウムイオン(VO )は、レドックス燃料電池2とカソード溶液再生装置32の間を循環するカソード溶液Lcaと共に、再び、レドックス燃料電池2のカソード側流路2a(カソード2b)に供給される。カソード溶液再生装置32における化学反応と、カソード2bにおける化学反応と、アノード2dにおける化学反応とを合わせたトータル反応は、酸素(O)と水素(H)とから、水(HO)が生成される反応となっている((1/2)O+H→HO)。また、カソード溶液Lca中の水(HO)は、吹き込まれた酸化剤(空気、酸素O)Gox中に溶け込み、酸化剤(空気、酸素O)Goxと共に、カソード溶液再生装置32の外部、すなわち、大気中に、ドレイン配管43cを経由して放出される。逆に、カソード溶液Lcaは、生成される水によって湿潤に保たれているので、酸化剤Goxを吹き込む前に加湿する必要はない。 The vanadium oxide ions (VO 2+ ) and water (H 2 O) generated at the cathode 2b are dissolved and contained in the cathode solution Lca flowing through the cathode side flow path 2a, and the cathode solution regenerating apparatus together with the cathode solution Lca. 32. Further, the oxidant (air, oxygen O 2 ) Gox is supplied to the cathode solution regeneration device 32. Oxidizing agent (air, oxygen O 2 ) Gox is blown into the cathode solution Lca. These, in the cathode solution reproducing apparatus 32, a vanadium oxide ion (VO 2+), since oxygen (O 2), vanadium dioxide ion (VO 2 +) are generated (reproduced) (VO 2+ + (1/2 ) O 2 → VO 2 + ). The regenerated vanadium dioxide ions (VO 2 + ) are supplied again to the cathode side flow path 2a (cathode 2b) of the redox fuel cell 2 together with the cathode solution Lca circulating between the redox fuel cell 2 and the cathode solution regenerating device 32. Is done. The total reaction that combines the chemical reaction in the cathode solution regenerating apparatus 32, the chemical reaction in the cathode 2b, and the chemical reaction in the anode 2d is obtained from oxygen (O 2 ) and hydrogen (H 2 ) to water (H 2 O). ((1/2) O 2 + H 2 → H 2 O). Further, water (H 2 O) in the cathode solution Lca dissolves in the blown oxidant (air, oxygen O 2 ) Gox, and together with the oxidant (air, oxygen O 2 ) Gox, the cathode solution regeneration device 32 It is discharged to the outside, that is, into the atmosphere via the drain pipe 43c. On the other hand, the cathode solution Lca is kept wet by the generated water, and therefore does not need to be humidified before blowing the oxidizing agent Gox.

カソード2bと、プロトン交換膜(PEM)2cと、アノード2dとは、積層され、3層の膜構造体を構成している。この3層膜構造体(2b、2c、2d)は、カソード2b側をカソード溶液Lcaに接し、アノード2d側を燃料ガス(水素)Gfuに接している。このため、カソード溶液Lcaの表面張力により、3層膜構造体(2b、2c、2d)は、カソード溶液Lcaに吸着している。カソード溶液Lcaは、ポンプ34によって供給されるので、カソード溶液Lcaの圧力の脈動は抑制されている。燃料ガス(水素)Gfuは、往復動(レシプロ)膨張機であるエキスパンダ13と、往復動(レシプロ)圧縮機であるコンプレッサ15によって供給されるので、燃料ガス(水素)Gfuの圧力は、脈動する。燃料ガス(水素)Gfuの圧力が脈動しても、3層膜構造体(2b、2c、2d)は、脈動の抑制されたカソード溶液Lcaに吸着しているので、脈動し難くなっている。3層膜構造体(2b、2c、2d)は、脈動が抑制されることで、変形が抑制され、疲労による膜破れ等の劣化を抑えることができる。また、アノード側流路2e内を燃料ガス(水素)Gfuでパージし、水分を排出する際にも、3層膜構造体(2b、2c、2d)は、燃料ガス(水素)Gfuから圧力を受けるものの、変形を抑制することができる。   The cathode 2b, the proton exchange membrane (PEM) 2c, and the anode 2d are laminated to form a three-layer membrane structure. In the three-layer membrane structure (2b, 2c, 2d), the cathode 2b side is in contact with the cathode solution Lca, and the anode 2d side is in contact with the fuel gas (hydrogen) Gfu. Therefore, the three-layer film structure (2b, 2c, 2d) is adsorbed to the cathode solution Lca due to the surface tension of the cathode solution Lca. Since the cathode solution Lca is supplied by the pump 34, the pulsation of the pressure of the cathode solution Lca is suppressed. Since the fuel gas (hydrogen) Gfu is supplied by the expander 13 which is a reciprocating (reciprocating) expander and the compressor 15 which is a reciprocating (reciprocating) compressor, the pressure of the fuel gas (hydrogen) Gfu is pulsating. To do. Even if the pressure of the fuel gas (hydrogen) Gfu pulsates, the three-layer film structures (2b, 2c, 2d) are adsorbed by the cathode solution Lca in which the pulsation is suppressed, so that it is difficult to pulsate. In the three-layer film structure (2b, 2c, 2d), pulsation is suppressed, so that deformation is suppressed and deterioration such as film breakage due to fatigue can be suppressed. In addition, when the inside of the anode side flow path 2e is purged with the fuel gas (hydrogen) Gfu and the moisture is discharged, the three-layer film structure (2b, 2c, 2d) also applies pressure from the fuel gas (hydrogen) Gfu. Although received, deformation can be suppressed.

(第2の実施形態)
図3に、本発明の第2の実施形態に係るレドックス燃料電池システム1を搭載した燃料電池車両100の構成図を示す。第2の実施形態のレドックス燃料電池システム1は、第1の実施形態のレドックス燃料電池システム1と比べて、押圧手段3の構造が異なっている。第2の実施形態の押圧手段3は、油(液)圧シリンダ(第1気液シリンダ、往復動(レシプロ)膨張機)13Aと、油(液)圧シリンダ(往復動(レシプロ)圧縮機)15Aと、油(液)圧シリンダ(第2気液シリンダ、往復動(レシプロ)圧縮機)23Aと、電磁弁18と、逆流防止弁17a、17bと、電磁弁26と、逆流防止弁36a〜36dと、逆流防止弁25a、25bとを有している。これに伴い、燃料ガス供給路(16a〜16c等)と、燃料ガス循環路(16c〜16f等)と、カソード溶液循環路(35a〜35i等)と、酸化剤供給路(24a〜24c等)の、それぞれの構成も異なっている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a configuration diagram of a fuel cell vehicle 100 equipped with a redox fuel cell system 1 according to a second embodiment of the present invention. The redox fuel cell system 1 of the second embodiment is different in the structure of the pressing means 3 from the redox fuel cell system 1 of the first embodiment. The pressing means 3 of the second embodiment includes an oil (liquid) pressure cylinder (first gas-liquid cylinder, reciprocating (reciprocating) expander) 13A and an oil (hydraulic) pressure cylinder (reciprocating (reciprocating) compressor). 15A, oil (liquid) pressure cylinder (second gas-liquid cylinder, reciprocating compressor) 23A, solenoid valve 18, backflow prevention valves 17a and 17b, solenoid valve 26, and backflow prevention valves 36a to 36a. 36d and backflow prevention valves 25a and 25b. Accordingly, a fuel gas supply path (16a-16c, etc.), a fuel gas circulation path (16c-16f, etc.), a cathode solution circulation path (35a-35i, etc.), and an oxidant supply path (24a-24c, etc.). Each configuration is also different.

第1の実施形態との相違点は、燃料ガス供給路(16a〜16c等)においては、配管16bと配管16cが、エキスパンダ13に替えて油(液)圧シリンダ13Aに接続している点である。また、配管16cの油(液)圧シリンダ13Aの近傍には、電磁弁18が設けられている。   The difference from the first embodiment is that the piping 16b and the piping 16c are connected to the oil (hydraulic) pressure cylinder 13A in place of the expander 13 in the fuel gas supply paths (16a to 16c, etc.). It is. An electromagnetic valve 18 is provided in the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 13A of the pipe 16c.

また、燃料ガス循環路(16c〜16f等)においては、配管16eと配管16fが、コンプレッサ15に替えて油(液)圧シリンダ15Aに接続している点が、第1の実施形態とは異なっている。また、配管16eの油(液)圧シリンダ15Aの近傍には、油(液)圧シリンダ15Aからの流れを抑制する逆流防止弁17bが設けられている。配管16fの油(液)圧シリンダ15Aの近傍には、油(液)圧シリンダ15Aへの流れを抑制する逆流防止弁17bが設けられている。   Further, in the fuel gas circulation path (16c to 16f, etc.), the point that the pipe 16e and the pipe 16f are connected to the oil (liquid) pressure cylinder 15A instead of the compressor 15 is different from the first embodiment. ing. Further, a backflow prevention valve 17b for suppressing the flow from the oil (liquid) pressure cylinder 15A is provided in the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 15A of the pipe 16e. In the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 15A of the pipe 16f, a backflow prevention valve 17b that suppresses the flow to the oil (liquid) pressure cylinder 15A is provided.

カソード溶液循環路(35a〜35i等)は、配管35aと、ラジエータ(RAD)31と、配管35bと、カソード溶液再生装置32と油(液)圧シリンダ13Aの液体室13iとを接続する配管35cと、液体室13iと油(液)圧シリンダ15Aの液体室15i(カソード溶液Lcaの液面の下)とを接続する配管35dと、液体室13i(カソード溶液Lcaの液面の下)と油(液)圧シリンダ23Aの液体室23i(カソード溶液Lcaの液面の下)とを接続する配管35eと、複数の油(液)圧シリンダ23Aの液体室23i(カソード溶液Lcaの液面の下)間を接続する配管35f、35gと、液体室23i(カソード溶液Lcaの液面の下)と配管35iの電磁弁26の油(液)圧シリンダ15A側とを接続する配管35hと、油(液)圧シリンダ15Aの液体室15i(カソード溶液Lcaの液面の下)とレドックス燃料電池2のカソード側流路2aとを接続する配管35iとを有している。また、配管35cの油(液)圧シリンダ13Aの近傍には、油(液)圧シリンダ13Aからの流れを抑制する逆流防止弁36aが設けられている。配管35dの油(液)圧シリンダ15Aの近傍には、油(液)圧シリンダ15Aからの流れを抑制する逆流防止弁36cが設けられている。配管35eの油(液)圧シリンダ23Aの近傍には、油(液)圧シリンダ23Aからの流れを抑制する逆流防止弁36bが設けられている。配管35hには、油(液)圧シリンダ23Aへの流れを抑制する逆流防止弁36dが設けられている。また、配管35iの油(液)圧シリンダ15Aの近傍には、電磁弁26が設けられている。   The cathode solution circulation path (35a to 35i, etc.) includes a pipe 35a, a radiator (RAD) 31, a pipe 35b, a cathode solution regenerating device 32, and a pipe 35c that connects the liquid chamber 13i of the oil (liquid) pressure cylinder 13A. A pipe 35d that connects the liquid chamber 13i to the liquid chamber 15i of the oil (liquid) pressure cylinder 15A (below the liquid level of the cathode solution Lca), the liquid chamber 13i (below the liquid level of the cathode solution Lca), and the oil A pipe 35e connecting the liquid chamber 23i (under the liquid level of the cathode solution Lca) of the (liquid) pressure cylinder 23A and the liquid chamber 23i (under the liquid level of the cathode solution Lca) of the plurality of oil (liquid) pressure cylinders 23A. ) Connecting pipes 35f and 35g, connecting the liquid chamber 23i (below the liquid surface of the cathode solution Lca) and the oil (liquid) pressure cylinder 15A side of the solenoid valve 26 of the pipe 35i. When, and a pipe 35i that connects the oil (liquid) fluid chambers 15i of the pressure cylinder 15A (cathode solution Lca below the liquid surface) and a redox fuel cell 2 cathode side flow passage 2a. Further, a backflow prevention valve 36a that suppresses the flow from the oil (liquid) pressure cylinder 13A is provided in the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 13A of the pipe 35c. A reverse flow prevention valve 36c that suppresses the flow from the oil (liquid) pressure cylinder 15A is provided in the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 15A of the pipe 35d. In the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 23A of the pipe 35e, a backflow prevention valve 36b that suppresses the flow from the oil (liquid) pressure cylinder 23A is provided. The pipe 35h is provided with a backflow prevention valve 36d that suppresses the flow to the oil (liquid) pressure cylinder 23A. An electromagnetic valve 26 is provided in the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 15A of the pipe 35i.

また、酸化剤供給路(24a〜24c等)においては、配管24bの油(液)圧シリンダ23Aの近傍に、油(液)圧シリンダ23Aからの流れを抑制する逆流防止弁25aが設けられている点が、第1の実施形態とは異なっている。また、配管24cの油(液)圧シリンダ23Aの近傍に、油(液)圧シリンダ23Aへの流れを抑制する逆流防止弁25bが設けられている。   Further, in the oxidant supply path (24a to 24c, etc.), a backflow prevention valve 25a for suppressing the flow from the oil (liquid) pressure cylinder 23A is provided in the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 23A of the pipe 24b. This is different from the first embodiment. Further, a backflow prevention valve 25b for suppressing the flow to the oil (liquid) pressure cylinder 23A is provided in the vicinity of the oil (liquid) pressure cylinder 23A of the pipe 24c.

押圧手段3の油(液)圧シリンダ(第1気液シリンダ、往復動(レシプロ)膨張機)13Aは、シリンダ(燃料ガス用シリンダ)13a、ピストン(燃料ガス用ピストン)13b、スプリング13eなどで構成されている。ピストン13bによって、液体室13iと気体室13jとが仕切られている。ピストン13bには、スプリング13eが接続されている。スプリング13eは、ピストン13bを、液体室13iの体積が拡張し気体室13jの体積が縮小する方向に、押圧している。電磁弁18が閉弁している際に、高圧噴射装置12から、高圧の燃料ガス(水素)Gfuが、シリンダ13aの気体室13j内に噴射されると、気体室13j内は燃料ガス(水素)Gfuで高圧となり、燃料ガス(水素)Gfuの圧力でピストン13bさらにはカソード溶液Lcaを押圧する。これにより、ピストン13bは燃料ガス(水素)Gfuによって押し下げられ、カソード溶液Lcaは、シリンダ13aの液体室13i内から、配管35dと配管35eに流れ出る。配管35dと配管35eに流れ出て、配管35cに流れ出ないのは、逆流防止弁36a〜36cが設けられているからである。これにより、カソード溶液Lcaは、油(液)圧シリンダ13Aの液体室13iから、油(液)圧シリンダ15Aの液体室15iと、油(液)圧シリンダ23Aの液体室23iとへ、圧送される。   An oil (liquid) pressure cylinder (first gas-liquid cylinder, reciprocating expansion (reciprocating) expander) 13A of the pressing means 3 includes a cylinder (fuel gas cylinder) 13a, a piston (fuel gas piston) 13b, a spring 13e, and the like. It is configured. The liquid chamber 13i and the gas chamber 13j are partitioned by the piston 13b. A spring 13e is connected to the piston 13b. The spring 13e presses the piston 13b in a direction in which the volume of the liquid chamber 13i expands and the volume of the gas chamber 13j decreases. When the high-pressure fuel gas (hydrogen) Gfu is injected from the high-pressure injector 12 into the gas chamber 13j of the cylinder 13a while the solenoid valve 18 is closed, the gas chamber 13j has a fuel gas (hydrogen ) Gfu becomes high pressure, and the pressure of the fuel gas (hydrogen) Gfu presses the piston 13b and the cathode solution Lca. Thereby, the piston 13b is pushed down by the fuel gas (hydrogen) Gfu, and the cathode solution Lca flows out from the liquid chamber 13i of the cylinder 13a to the pipe 35d and the pipe 35e. The reason why it flows out into the pipe 35d and the pipe 35e and does not flow out into the pipe 35c is that the backflow prevention valves 36a to 36c are provided. As a result, the cathode solution Lca is pumped from the liquid chamber 13i of the oil (liquid) pressure cylinder 13A to the liquid chamber 15i of the oil (liquid) pressure cylinder 15A and the liquid chamber 23i of the oil (liquid) pressure cylinder 23A. The

油(液)圧シリンダ(往復動(レシプロ)圧縮機)15Aは、レドックス燃料電池2で未反応の燃料ガス(水素)Gfuを配管16cに圧送することで、再びレドックス燃料電池2へ戻すものである。油(液)圧シリンダ15Aも、油(液)圧シリンダ13Aと同様に、シリンダ15a、ピストン(仕切部材(液面))15b、スプリング15hなどで構成されている。ピストン15bによって、液体室15iと気体室15jとが仕切られている。ピストン15bには、スプリング15hが接続されている。スプリング15hは、ピストン15bを、液体室15iの体積が縮小し気体室15jの体積が拡張する方向に、押圧している。なお、図3では、油(液)圧シリンダ13Aと比べて、油(液)圧シリンダ15Aが小さく記述されているが、油(液)圧シリンダ13Aと同じ大きさでもよい。   The oil (liquid) pressure cylinder (reciprocating (reciprocating) compressor) 15 </ b> A returns the unreacted fuel gas (hydrogen) Gfu to the pipe 16 c by the redox fuel cell 2 and returns it to the redox fuel cell 2 again. is there. Similarly to the oil (liquid) pressure cylinder 13A, the oil (liquid) pressure cylinder 15A is also configured by a cylinder 15a, a piston (partition member (liquid level)) 15b, a spring 15h, and the like. The liquid chamber 15i and the gas chamber 15j are partitioned by the piston 15b. A spring 15h is connected to the piston 15b. The spring 15h presses the piston 15b in a direction in which the volume of the liquid chamber 15i is reduced and the volume of the gas chamber 15j is expanded. In FIG. 3, the oil (fluid) pressure cylinder 15A is described smaller than the oil (fluid) pressure cylinder 13A, but may be the same size as the oil (fluid) pressure cylinder 13A.

油(液)圧シリンダ15Aの液体室15iに、油(液)圧シリンダ13Aの液体室13iから、カソード溶液Lcaが圧送されてくると、このタイミングでは電磁弁26は閉弁しており、カソード溶液Lcaは、液体室15iに貯留する。液体室15i内はカソード溶液Lcaで高圧となり、カソード溶液Lcaの圧力でピストン15bさらには燃料ガス(水素)Gfuを押圧する。液体室15iの体積は増大し、ピストン15bを押し上げ、気体室15jの体積は縮小し、気体室15j内の燃料ガス(水素)Gfuは圧縮される。これにより、燃料ガス(水素)Gfuは、油(液)圧シリンダ15Aの気体室15j内から、配管16f、16cに流れ出る。配管16f、16cに流れ出て、配管16eに流れ出ないのは、逆流防止弁17a、17bが設けられているからである。燃料ガス(水素)Gfuは、油(液)圧シリンダ15Aの気体室15jから、レドックス燃料電池2のアノード側流路2eへ圧送され、燃料ガス循環路(16c〜16f等)を循環するようになる。   When the cathode solution Lca is pumped from the liquid chamber 13i of the oil (liquid) pressure cylinder 13A to the liquid chamber 15i of the oil (liquid) pressure cylinder 15A, the electromagnetic valve 26 is closed at this timing. The solution Lca is stored in the liquid chamber 15i. The inside of the liquid chamber 15i becomes high pressure by the cathode solution Lca, and the piston 15b and further the fuel gas (hydrogen) Gfu are pressed by the pressure of the cathode solution Lca. The volume of the liquid chamber 15i increases, pushes up the piston 15b, the volume of the gas chamber 15j decreases, and the fuel gas (hydrogen) Gfu in the gas chamber 15j is compressed. As a result, the fuel gas (hydrogen) Gfu flows out of the gas chamber 15j of the oil (liquid) pressure cylinder 15A into the pipes 16f and 16c. The reason for flowing out into the pipes 16f and 16c but not into the pipe 16e is that the backflow prevention valves 17a and 17b are provided. The fuel gas (hydrogen) Gfu is pumped from the gas chamber 15j of the oil (liquid) pressure cylinder 15A to the anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2 so as to circulate through the fuel gas circulation paths (16c to 16f, etc.). Become.

油(液)圧シリンダ(第2気液シリンダ、往復動(レシプロ)圧縮機)23Aも、油(液)圧シリンダ13Aと同様に、シリンダ(酸化剤用シリンダ)23a、ピストン(酸化剤用ピストン)23b、スプリング23hなどで構成されている。ピストン23bには、仕切部材23fと、仕切部材23gとが設けられている。シリンダ23aとピストン23bの仕切部材23fによって、液体室23iが区画されている。シリンダ23aとピストン23bの仕切部材23gによって、気体室23jが区画されている。ピストン23bには、スプリング23hが接続されている。スプリング23hは、ピストン23bを、液体室23iの体積が縮小し気体室23jの体積が拡張する方向に、押圧している。なお、図3では、油(液)圧シリンダ13Aと油(液)圧シリンダ15Aが各1つで、油(液)圧シリンダ23Aが3個で複数記述されているが、これに限らず、油(液)圧シリンダ13Aと油(液)圧シリンダ15Aがそれぞれ複数個設けられていても、油(液)圧シリンダ23Aが1つであってもよい。なお、液体室23iにおけるシリンダ23aの断面積は、気体室23jにおけるシリンダ23aの断面積より大きくなっている。これにより、液体室23iに少量のカソード溶液Lcaを流入させるだけで、気体室23j内の酸化剤Goxを大量に流出させることができる。   Similarly to the oil (liquid) pressure cylinder 13A, the oil (liquid) pressure cylinder (second gas-liquid cylinder, reciprocating (reciprocating) compressor) 23A has a cylinder (oxidizer cylinder) 23a and a piston (oxidizer piston). ) 23b, a spring 23h, and the like. The piston 23b is provided with a partition member 23f and a partition member 23g. A liquid chamber 23i is defined by a partition member 23f of the cylinder 23a and the piston 23b. A gas chamber 23j is defined by a partition member 23g between the cylinder 23a and the piston 23b. A spring 23h is connected to the piston 23b. The spring 23h presses the piston 23b in a direction in which the volume of the liquid chamber 23i is reduced and the volume of the gas chamber 23j is expanded. In FIG. 3, the oil (liquid) pressure cylinder 13A and the oil (liquid) pressure cylinder 15A are each one, and the three oil (liquid) pressure cylinders 23A are described, but the present invention is not limited to this. A plurality of oil (liquid) pressure cylinders 13A and a plurality of oil (liquid) pressure cylinders 15A may be provided, or one oil (liquid) pressure cylinder 23A may be provided. The cross-sectional area of the cylinder 23a in the liquid chamber 23i is larger than the cross-sectional area of the cylinder 23a in the gas chamber 23j. Thereby, a large amount of the oxidant Gox in the gas chamber 23j can be flowed out only by flowing a small amount of the cathode solution Lca into the liquid chamber 23i.

油(液)圧シリンダ23Aの液体室23iに、油(液)圧シリンダ13Aの液体室13iから、カソード溶液Lcaが圧送されてくると、このタイミングでは電磁弁26は閉弁しており、カソード溶液Lcaは、液体室23iに貯留する。液体室23i内はカソード溶液Lcaで高圧となり、カソード溶液Lcaの圧力でピストン23bさらには酸化剤Goxを押圧する。液体室23iの体積は増大し、ピストン23bは押し上げ、気体室23jの体積は縮小し、気体室23j内の酸化剤Goxは圧縮される。これにより、酸化剤Goxは、油(液)圧シリンダ23Aの気体室23j内から、配管24cに流れ出る。配管24cに流れ出て、配管24aに流れ出ないのは、逆流防止弁25a、25bが設けられているからである。酸化剤Goxは、油(液)圧シリンダ23Aの気体室23jから、噴射ノズル33を経てカソード溶液再生装置32へ圧送され、酸化剤供給路(24a〜24c等)を流動するようになる。   When the cathode solution Lca is pumped from the liquid chamber 13i of the oil (liquid) pressure cylinder 13A to the liquid chamber 23i of the oil (liquid) pressure cylinder 23A, the electromagnetic valve 26 is closed at this timing. The solution Lca is stored in the liquid chamber 23i. The inside of the liquid chamber 23i becomes a high pressure by the cathode solution Lca, and the piston 23b and further the oxidant Gox are pressed by the pressure of the cathode solution Lca. The volume of the liquid chamber 23i is increased, the piston 23b is pushed up, the volume of the gas chamber 23j is reduced, and the oxidant Gox in the gas chamber 23j is compressed. As a result, the oxidant Gox flows out from the gas chamber 23j of the oil (liquid) pressure cylinder 23A to the pipe 24c. The reason for flowing out into the pipe 24c and not into the pipe 24a is that the backflow prevention valves 25a and 25b are provided. The oxidant Gox is pumped from the gas chamber 23j of the oil (liquid) pressure cylinder 23A through the injection nozzle 33 to the cathode solution regenerator 32, and flows through the oxidant supply paths (24a to 24c, etc.).

油(液)圧シリンダ13Aにおいて、ピストン13bが十分に押し下げられると、図示しない制御部によって、高圧噴射装置12により燃料ガス(水素)Gfuの噴射が止められ、電磁弁18、26を開弁する。気体室13j内は低圧となり、スプリング13eによってピストン13bは押し上げられ、気体室13j内の燃料ガス(水素)Gfuは、配管16cに流れ出る。これにより、燃料ガス(水素)Gfuは、油(液)圧シリンダ13Aの気体室13jから、レドックス燃料電池2のアノード側流路2eへ、圧送される。燃料ガス(水素)Gfuは、燃料ガス供給路(16a〜16c等)を流動することになる。   When the piston 13b is sufficiently pushed down in the oil (liquid) pressure cylinder 13A, the high-pressure injection device 12 stops the injection of the fuel gas (hydrogen) Gfu and opens the solenoid valves 18 and 26 by a control unit (not shown). . The pressure in the gas chamber 13j becomes low, the piston 13b is pushed up by the spring 13e, and the fuel gas (hydrogen) Gfu in the gas chamber 13j flows out to the pipe 16c. As a result, the fuel gas (hydrogen) Gfu is pumped from the gas chamber 13j of the oil (liquid) pressure cylinder 13A to the anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2. The fuel gas (hydrogen) Gfu flows through the fuel gas supply path (16a to 16c, etc.).

また、スプリング13eによってピストン13bが押し上げられると、液体室13i内も低圧となり、カソード溶液Lcaが、シリンダ13aの液体室13i内へ、配管35cから流れ込んでくる。配管35dと配管35eから流れ込まず、配管35cから流れ込むのは、逆流防止弁36a〜36cが設けられているからである。これにより、カソード溶液Lcaは、液体室13i内に貯留されながら、カソード溶液循環路(35a〜35i等)を循環するようになる。また、電磁弁26も開弁しているので、この循環の流れの一部を構成するように、液体室15iと23i内のカソード溶液Lcaが、配管35iに流れ出る。液体室15iと23i内のカソード溶液Lcaは、スプリング15hと23hとによって押圧され、液体室15iと23i内から押し出される。すなわち、液体室15iと23i内から押し出されたカソード溶液Lca分が、液体室13i内に貯留されることで、カソード溶液Lcaは、カソード溶液循環路(35a〜35i等)を循環していると考えることができる。   When the piston 13b is pushed up by the spring 13e, the pressure in the liquid chamber 13i also becomes low, and the cathode solution Lca flows from the pipe 35c into the liquid chamber 13i of the cylinder 13a. The reason why the flow does not flow from the piping 35d and the piping 35e but flows from the piping 35c is that the backflow prevention valves 36a to 36c are provided. As a result, the cathode solution Lca circulates in the cathode solution circulation path (35a to 35i, etc.) while being stored in the liquid chamber 13i. Since the electromagnetic valve 26 is also opened, the cathode solution Lca in the liquid chambers 15i and 23i flows out to the pipe 35i so as to constitute a part of the circulation flow. The cathode solution Lca in the liquid chambers 15i and 23i is pressed by the springs 15h and 23h and pushed out from the liquid chambers 15i and 23i. That is, when the cathode solution Lca pushed out from the liquid chambers 15i and 23i is stored in the liquid chamber 13i, the cathode solution Lca circulates in the cathode solution circulation path (35a to 35i, etc.). Can think.

(第3の実施形態)
図4に、本発明の第3の実施形態に係るレドックス燃料電池システム1を搭載した燃料電池車両100の構成図を示す。第3の実施形態のレドックス燃料電池システム1は、第1の実施形態のレドックス燃料電池システム1と比べて、押圧手段3の構造が異なっている。第3の実施形態の押圧手段3は、タービン13Bと、コンプレッサ(ターボ形圧縮機)15Bと、コンプレッサ(ターボ形圧縮機)23Bと、遠心式ポンプ34Bとを有している。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a configuration diagram of a fuel cell vehicle 100 equipped with a redox fuel cell system 1 according to a third embodiment of the present invention. The redox fuel cell system 1 of the third embodiment is different in the structure of the pressing means 3 from the redox fuel cell system 1 of the first embodiment. The pressing means 3 of the third embodiment includes a turbine 13B, a compressor (turbo compressor) 15B, a compressor (turbo compressor) 23B, and a centrifugal pump 34B.

タービン13Bは、燃料ガス用羽根車13kを有している。燃料ガス用羽根車13kは、燃料ガス(水素)Gfuの圧力で押圧され、取り付けられている回転軸38を回転させる。   The turbine 13B has a fuel gas impeller 13k. The fuel gas impeller 13k is pressed by the pressure of the fuel gas (hydrogen) Gfu and rotates the rotary shaft 38 attached thereto.

コンプレッサ(ターボ形圧縮機)15Bは、燃料ガス循環用羽根車15kを有している。燃料ガス循環用羽根車15kは、回転軸38に取り付けられ、回転軸38の回転により回転し、燃料ガス(水素)Gfuを押圧・圧縮し、圧送している。   The compressor (turbo-type compressor) 15B has a fuel gas circulation impeller 15k. The fuel gas circulation impeller 15k is attached to the rotary shaft 38, rotates by the rotation of the rotary shaft 38, presses and compresses the fuel gas (hydrogen) Gfu, and pumps it.

コンプレッサ(ターボ形圧縮機)23Bは、酸化剤用羽根車23kを有している。酸化剤用羽根車23kは、回転軸38に取り付けられ、回転軸38の回転により回転し、酸化剤Goxを押圧・圧縮し、圧送している。   The compressor (turbo compressor) 23B has an oxidant impeller 23k. The oxidant impeller 23k is attached to the rotary shaft 38, and is rotated by the rotation of the rotary shaft 38, pressing and compressing the oxidant Gox, and pumping it.

遠心式ポンプ34Bは、ロータ(カソード溶液用羽根車)34aを有している。ロータ(カソード溶液用羽根車)34aは、回転軸38に取り付けられ、回転軸38の回転により回転し、カソード溶液Lcaを押圧し、圧送している。   The centrifugal pump 34B has a rotor (cathode solution impeller) 34a. The rotor (cathode solution impeller) 34a is attached to the rotary shaft 38 and is rotated by the rotation of the rotary shaft 38 to press and feed the cathode solution Lca.

また、アノード溶液を用いる場合は、別途、遠心式ポンプを設ける。この遠心式ポンプは、アノード溶液用羽根車を有する。このアノード溶液用羽根車は回転軸38に取り付けられ、回転軸38の回転により回転し、アノード溶液Lanを押圧し、圧送する。   In addition, when an anode solution is used, a centrifugal pump is provided separately. This centrifugal pump has an anolyte impeller. The impeller for the anolyte solution is attached to the rotary shaft 38 and is rotated by the rotation of the rotary shaft 38 to press and feed the anode solution Lan.

これらに伴い、燃料ガス供給路(16a〜16c等)と、燃料ガス循環路(16c〜16f等)と、カソード溶液循環路(35a〜35d等)と、酸化剤供給路(24a〜24c等)との、それぞれの構成も異なっている。   Accordingly, a fuel gas supply path (16a-16c, etc.), a fuel gas circulation path (16c-16f, etc.), a cathode solution circulation path (35a-35d, etc.), and an oxidant supply path (24a-24c, etc.). Each configuration is also different.

第1の実施形態との相違点は、燃料ガス供給路(16a〜16c等)においては、配管16bと配管16cが、エキスパンダ13に替えてタービン13Bに接続している点である。   The difference from the first embodiment is that the pipe 16b and the pipe 16c are connected to the turbine 13B instead of the expander 13 in the fuel gas supply paths (16a to 16c and the like).

また、燃料ガス循環路(16c〜16f等)においては、配管16eと配管16fが、コンプレッサ15に替えてコンプレッサ(ターボ形圧縮機)15Bに接続している点が、第1の実施形態とは異なっている。   Further, in the fuel gas circulation path (16c to 16f, etc.), the point that the pipe 16e and the pipe 16f are connected to a compressor (turbo type compressor) 15B instead of the compressor 15 is the first embodiment. Is different.

また、カソード溶液循環路(35a〜35d等)においては、配管35cと配管35dが、コンプレッサ23に替えて遠心式ポンプ34Bに接続している点が、第1の実施形態とは異なっている。   Further, the cathode solution circulation path (35a to 35d etc.) is different from the first embodiment in that the pipe 35c and the pipe 35d are connected to the centrifugal pump 34B instead of the compressor 23.

また、酸化剤供給路(24a〜24c等)においては、配管24bと配管24cが、コンプレッサ23に替えてコンプレッサ(ターボ形圧縮機)23Bに接続している点が、第1の実施形態とは異なっている。   Further, in the oxidant supply path (24a to 24c, etc.), the first embodiment is that the pipe 24b and the pipe 24c are connected to the compressor (turbo type compressor) 23B instead of the compressor 23. Is different.

高圧噴射装置12から、高圧の燃料ガス(水素)Gfuが、タービン13Bの燃料ガス用羽根車13kに噴射されると、燃料ガス(水素)Gfuの圧力で燃料ガス用羽根車13kは、押圧され、回転する。これにより。回転軸38が回転する。回転軸38には、燃料ガス用羽根車13kと、燃料ガス循環用羽根車15kと、酸化剤用羽根車23kと、ロータ(カソード溶液用羽根車)34aとが連結されている。回転軸38が回転することによって、燃料ガス循環用羽根車15kと、酸化剤用羽根車23kと、ロータ(カソード溶液用羽根車)34aとが回転する。また、燃料ガス用羽根車13kに噴射された燃料ガス(水素)Gfuは、タービン13Bから配管16cに流れ出る。これにより、燃料ガス(水素)Gfuは、配管16cを経てレドックス燃料電池2のアノード側流路2eへ圧送され、燃料ガス供給路(16a〜16c等)を流動するようになる。   When high-pressure fuel gas (hydrogen) Gfu is injected from the high-pressure injector 12 into the fuel gas impeller 13k of the turbine 13B, the fuel gas impeller 13k is pressed by the pressure of the fuel gas (hydrogen) Gfu. ,Rotate. By this. The rotating shaft 38 rotates. A fuel gas impeller 13k, a fuel gas circulation impeller 15k, an oxidant impeller 23k, and a rotor (cathode solution impeller) 34a are connected to the rotary shaft 38. As the rotary shaft 38 rotates, the fuel gas circulation impeller 15k, the oxidant impeller 23k, and the rotor (cathode solution impeller) 34a rotate. Further, the fuel gas (hydrogen) Gfu injected into the fuel gas impeller 13k flows out from the turbine 13B to the pipe 16c. As a result, the fuel gas (hydrogen) Gfu is pumped to the anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2 through the pipe 16c, and flows through the fuel gas supply paths (16a to 16c, etc.).

コンプレッサ(ターボ形圧縮機)15Bの燃料ガス循環用羽根車15kが回転すると、燃料ガス(水素)Gfuを押圧し、圧縮する。これにより、燃料ガス(水素)Gfuは、コンプレッサ(ターボ形圧縮機)15B内から、配管16f、16cに流れ出る。燃料ガス(水素)Gfuは、コンプレッサ(ターボ形圧縮機)15Bから、レドックス燃料電池2のアノード側流路2eへ圧送され、燃料ガス循環路(16c〜16f等)を循環するようになる。   When the fuel gas circulation impeller 15k of the compressor (turbo type compressor) 15B rotates, the fuel gas (hydrogen) Gfu is pressed and compressed. As a result, the fuel gas (hydrogen) Gfu flows out of the compressor (turbo type compressor) 15B into the pipes 16f and 16c. The fuel gas (hydrogen) Gfu is pumped from the compressor (turbo-type compressor) 15B to the anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2, and circulates through the fuel gas circulation paths (16c to 16f, etc.).

コンプレッサ(ターボ形圧縮機)23Bの酸化剤用羽根車23kが回転すると、コンプレッサ(ターボ形圧縮機)23B内の酸化剤Goxは圧縮される。これにより、酸化剤Goxは、コンプレッサ(ターボ形圧縮機)23B内から、配管24cに流れ出る。酸化剤Goxは、コンプレッサ(ターボ形圧縮機)23Bから、噴射ノズル33を経てカソード溶液再生装置32へ圧送され、酸化剤供給路(24a〜24c等)を流動するようになる。   When the oxidant impeller 23k of the compressor (turbo compressor) 23B rotates, the oxidant Gox in the compressor (turbo compressor) 23B is compressed. As a result, the oxidizing agent Gox flows out from the compressor (turbo compressor) 23B to the pipe 24c. The oxidant Gox is pumped from the compressor (turbo type compressor) 23B through the injection nozzle 33 to the cathode solution regenerator 32, and flows through the oxidant supply path (24a to 24c, etc.).

遠心式ポンプ34Bのロータ(カソード溶液用羽根車)34aが回転すると、遠心式ポンプ34B内のカソード溶液Lcaは押圧される。これにより、カソード溶液Lcaは、遠心式ポンプ34B内から、配管35dに流れ出る。カソード溶液Lcaは、遠心式ポンプ34Bから、配管35dを経てレドックス燃料電池2のカソード側流路2aへ圧送され、カソード溶液循環路(35a〜35d等)を流動し循環するようになる。   When the rotor (cathode solution impeller) 34a of the centrifugal pump 34B rotates, the cathode solution Lca in the centrifugal pump 34B is pressed. Thereby, the cathode solution Lca flows out from the centrifugal pump 34B to the pipe 35d. The cathode solution Lca is pumped from the centrifugal pump 34B through the pipe 35d to the cathode side channel 2a of the redox fuel cell 2, and flows and circulates in the cathode solution circuit (35a to 35d, etc.).

(第4の実施形態)
図5に、本発明の第4の実施形態に係るレドックス燃料電池システム1を搭載した燃料電池車両100の構成図を示す。第4の実施形態のレドックス燃料電池システム1は、第1の実施形態のレドックス燃料電池システム1と比べて、レドックス燃料電池2が異なっている。第4の実施形態のレドックス燃料電池2では、アノード2d(アノード側流路2e)に供給されたアノード溶液Lanと、カソード2b(カソード側流路2a)に供給された酸化剤Goxとを用いて発電する。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 shows a configuration diagram of a fuel cell vehicle 100 equipped with a redox fuel cell system 1 according to a fourth embodiment of the present invention. The redox fuel cell system 1 of the fourth embodiment is different from the redox fuel cell system 1 of the first embodiment in the redox fuel cell 2. In the redox fuel cell 2 of the fourth embodiment, the anode solution Lan supplied to the anode 2d (anode side flow path 2e) and the oxidant Gox supplied to the cathode 2b (cathode side flow path 2a) are used. Generate electricity.

これに伴い、アノード2d(アノード側流路2e)を通流後のアノード溶液Lanを、燃料ガス(水素)Gfuで還元させることで再生するアノード溶液再生装置(再生装置)47と、アノード溶液Lanをアノード溶液再生装置47とアノード2d(アノード側流路2e)の間で循環させるアノード溶液循環路(45a〜45d等)と、その循環用のアノード溶液用ポンプ(ポンプ)44が設けられている。アノード溶液用ポンプ44は、クランクシャフト51の回動により、ロータ(アノード溶液用羽根車)44aを回動させ、アノード溶液Lanを押圧し圧送する。   Accordingly, an anode solution regeneration device (regeneration device) 47 that regenerates the anode solution Lan after flowing through the anode 2d (anode-side flow path 2e) by reducing with the fuel gas (hydrogen) Gfu, and the anode solution Lan. Are circulated between the anode solution regenerator 47 and the anode 2d (anode side channel 2e), and an anode solution pump (pump) 44 for circulation is provided. . The anode solution pump 44 rotates the rotor (anode solution impeller) 44 a by rotating the crankshaft 51, and presses and pressures the anode solution Lan.

そして、燃料ガス供給路(16a〜16c等)と、燃料ガス循環路(16c、16e、16f等)と、酸化剤供給路(24a〜24f等)との、それぞれの構成も異なっている。   The configurations of the fuel gas supply path (16a to 16c, etc.), the fuel gas circulation path (16c, 16e, 16f, etc.), and the oxidant supply path (24a to 24f, etc.) are also different.

第1の実施形態との相違点は、燃料ガス供給路(16a〜16c等)においては、配管16cが、レドックス燃料電池2に替えて噴射ノズル48に接続している点である。噴射ノズル48から噴射された燃料ガス(水素)Gfuは、アノード溶液再生装置47内のアノード溶液Lanに吹き込まれることで、アノード溶液再生装置47に供給される。   The difference from the first embodiment is that the piping 16c is connected to the injection nozzle 48 in place of the redox fuel cell 2 in the fuel gas supply paths (16a to 16c and the like). The fuel gas (hydrogen) Gfu injected from the injection nozzle 48 is supplied to the anode solution regeneration device 47 by being blown into the anode solution Lan in the anode solution regeneration device 47.

また、燃料ガス循環路(16c、16e、16f等)においては、コンプレッサ15の吸入用バルブ15dに接続する配管16eが、アノード溶液再生装置47に接続している点が、第1の実施形態とは異なっている。これにより、燃料ガス循環路(16c、16e、16f等)は、アノード溶液再生装置47を通流後の燃料ガス(水素)Gfuを循環させ、アノード溶液再生装置47に戻している。   Further, in the fuel gas circulation path (16c, 16e, 16f, etc.), the point that the pipe 16e connected to the intake valve 15d of the compressor 15 is connected to the anode solution regeneration device 47 is the same as in the first embodiment. Is different. Thus, the fuel gas circulation path (16c, 16e, 16f, etc.) circulates the fuel gas (hydrogen) Gfu after flowing through the anode solution regeneration device 47 and returns it to the anode solution regeneration device 47.

また、酸化剤供給路(24a〜24f等)においては、加湿装置49を経由して、レドックス燃料電池2のカソード2b(カソード側流路2a)に、酸化剤Goxが供給されている点が、第1の実施形態とは異なっている。加湿装置49では、大気吸入された酸化剤(空気)Goxが、配管24cから入って、加湿されて配管24dから出る。レドックス燃料電池2のカソード側流路2aでは、加湿された酸化剤(空気)Goxが、配管24dから入り、発電に伴う化学反応によって生成した水を含んで加湿された酸化剤(空気)Goxが、配管24eから出る。加湿装置49では、レドックス燃料電池2のカソード側流路2aから加湿された状態で排気された酸化剤(空気)Goxが、配管24eから入って、含んでいた水分を配管24cから入ってきた酸化剤(空気)Goxに与え加湿し(自らは除湿され)、配管24fから出て大気放出される。   Further, in the oxidant supply path (24a to 24f, etc.), the oxidant Gox is supplied to the cathode 2b (cathode side flow path 2a) of the redox fuel cell 2 via the humidifier 49. This is different from the first embodiment. In the humidifier 49, the oxidant (air) Gox sucked into the atmosphere enters from the pipe 24c, is humidified, and exits from the pipe 24d. In the cathode-side flow path 2a of the redox fuel cell 2, the humidified oxidant (air) Gox enters from the pipe 24d, and the humidified oxidant (air) Gox contains water generated by a chemical reaction accompanying power generation. , Exit from the pipe 24e. In the humidifying device 49, the oxidizing agent (air) Gox exhausted in a humidified state from the cathode side flow path 2a of the redox fuel cell 2 enters from the pipe 24e, and the contained moisture enters from the pipe 24c. It is given to the agent (air) Gox and humidified (it is dehumidified itself), and is discharged from the pipe 24f to the atmosphere.

アノード溶液循環路(45a〜45d等)は、レドックス燃料電池2のアノード側流路2eとラジエータ(RAD)46とを接続する配管45aと、レドックス燃料電池2で発電の際に暖められたアノード溶液Lanを冷却するラジエータ(RAD)46と、ラジエータ(RAD)46とアノード溶液再生装置47とを接続する配管45bと、アノード溶液再生装置47とポンプ44とを接続する配管45cと、ポンプ44とレドックス燃料電池2のアノード側流路2eとを接続する配管45dとを有している。なお、図5において、アノード溶液循環路の配管45a〜45dは太い一点鎖線で示されている。   The anode solution circulation path (45a to 45d, etc.) includes a pipe 45a that connects the anode-side flow path 2e of the redox fuel cell 2 and the radiator (RAD) 46, and the anode solution heated during power generation by the redox fuel cell 2. A radiator (RAD) 46 that cools Lan, a pipe 45b that connects the radiator (RAD) 46 and the anode solution regenerator 47, a pipe 45c that connects the anode solution regenerator 47 and the pump 44, a pump 44 and a redox A pipe 45d for connecting the anode side flow path 2e of the fuel cell 2; In FIG. 5, the anode solution circulation lines 45 a to 45 d are indicated by thick dashed lines.

図6に、第4の実施形態のレドックス燃料電池システム1における、特に、レドックス燃料電池2とアノード溶液再生装置47における、発電のメカニズムを説明するための図を示す。アノード溶液再生装置47に、燃料ガス(水素)Gfuが吹き込まれ通流すると、アノード溶液再生装置47においては、燃料ガス(水素H)Gfuから(水素Hが酸化(価数増)されて)、水素イオン(H)が生成され、アノード溶液Lan中の3価のクロムイオン(Cr3+)が還元(価数減)されて、2価のクロムイオン(Cr2+)が生成される(2Cr3++H→2Cr2++2H)。アノード溶液再生装置47で生成した2価のクロムイオン(Cr2+)と、水素イオン(H)は、アノード溶液Lanに溶解等して含まれて、アノード溶液Lanと共にレドックス燃料電池2のアノード側流路2eに流れ込む。アノード側流路2eに、アノード溶液Lanが通流すると、アノード2dにアノード溶液Lanが供給される。アノード2dには、アノード溶液Lanから、2価のクロムイオン(Cr2+)と、水素イオン(H)が供給される。アノード2dにおいて、2価のクロムイオン(Cr2+)は酸化されて、3価のクロムイオン(Cr3+)と電子(e)が生成される(2Cr2+(+2H)→2Cr3+(+2H)+2e)。なお、アノード2dにおいて、水素イオン(H)は、酸化還元反応をしない。水素イオン(H)は、アノード2dから、プロトン交換膜(PEM)2cを経由して、カソード2bへ移動する。アノード2dで生成した電子(e)は、アノード2dから、負荷となるパワーディストリビューションユニットPDUおよび駆動モータMOTが接続された配線を経由して、カソード2bへ移動する。この電子(e)の移動が、いわゆる、発電(現象)となる。 FIG. 6 is a diagram for explaining a mechanism of power generation in the redox fuel cell system 1 of the fourth embodiment, particularly in the redox fuel cell 2 and the anode solution regenerating apparatus 47. The anode solution reproducing apparatus 47, the fuel gas (hydrogen) GFUs to be through flow blown, in the anode solution reproducing apparatus 47, a fuel gas (hydrogen H 2) from GFUs (hydrogen H 2 is oxidized (up valence) ), Hydrogen ions (H + ) are generated, and trivalent chromium ions (Cr 3+ ) in the anode solution Lan are reduced (decrease in valence) to generate divalent chromium ions (Cr 2+ ) ( 2Cr 3+ + H 2 → 2Cr 2+ + 2H + ). The divalent chromium ions (Cr 2+ ) and hydrogen ions (H + ) generated by the anode solution regenerating device 47 are dissolved and contained in the anode solution Lan, and together with the anode solution Lan, the anode side of the redox fuel cell 2 It flows into the flow path 2e. When the anode solution Lan flows through the anode side channel 2e, the anode solution Lan is supplied to the anode 2d. The anode 2d is supplied with divalent chromium ions (Cr 2+ ) and hydrogen ions (H + ) from the anode solution Lan. In the anode 2d, the divalent chromium ions (Cr 2+ ) are oxidized to generate trivalent chromium ions (Cr 3+ ) and electrons (e ) (2Cr 2+ (+ 2H + ) → 2Cr 3+ (+ 2H + ) + 2e ). In the anode 2d, hydrogen ions (H + ) do not undergo a redox reaction. Hydrogen ions (H + ) move from the anode 2d to the cathode 2b via the proton exchange membrane (PEM) 2c. Electrons (e ) generated at the anode 2d move from the anode 2d to the cathode 2b via the wiring to which the power distribution unit PDU serving as a load and the drive motor MOT are connected. This movement of electrons (e ) is so-called power generation (phenomenon).

レドックス燃料電池2のカソード側流路2aに、酸化剤(空気、酸素O)Goxが通流すると、カソード2bに酸化剤(空気、酸素O)Goxが供給される。カソード2bには、酸化剤(空気、酸素O)Goxから酸素(O)が供給され、プロトン交換膜(PEM)2cから水素イオン(H)が供給され、配線から電子(e)が供給される。これらにより、カソード2bにおいて、酸素(O)と、水素イオン(H)と、電子(e)とから、水(HO)が生成される((1/2)O+2H+2e→HO)。生成された水は、排気される酸化剤(空気、酸素O)Goxを加湿することになる。なお、アノード溶液再生装置47における化学反応と、カソード2bにおける化学反応と、アノード2dにおける化学反応とを合わせたトータル反応は、酸素(O)と水素(H)とから、水(HO)が生成される反応となっている((1/2)O+H→HO)。また、アノード2dで、2価のクロムイオン(Cr2+)を酸化して、3価のクロムイオン(Cr3+)を生成しているのに対して、アノード溶液再生装置47では、3価のクロムイオン(Cr3+)を還元して、2価のクロムイオン(Cr2+)を生成しているので、アノード溶液再生装置47は、アノード2dにおいて還元剤として機能している2価のクロムイオン(Cr2+)を再生していると考えることができる。
また、第4の実施形態では、第1の実施形態の変形例として、第1の実施形態の押圧手段3を用いた上で、カソード溶液Lcaに替えてアノード溶液Lanを用いた場合を説明した。しかし、これに限らず、第2の実施形態の押圧手段3と、アノード溶液Lanとを用いてもよいし、第3の実施形態の押圧手段3と、アノード溶液Lanとを用いてもよいのである。
When the oxidant (air, oxygen O 2 ) Gox flows through the cathode side flow path 2a of the redox fuel cell 2, the oxidant (air, oxygen O 2 ) Gox is supplied to the cathode 2b. Oxygen (O 2 ) is supplied from the oxidant (air, oxygen O 2 ) Gox to the cathode 2b, hydrogen ions (H + ) are supplied from the proton exchange membrane (PEM) 2c, and electrons (e ) are supplied from the wiring. Is supplied. As a result, water (H 2 O) is generated from oxygen (O 2 ), hydrogen ions (H + ), and electrons (e ) in the cathode 2b ((1/2) O 2 + 2H + + 2e → H 2 O). The generated water humidifies the exhausted oxidant (air, oxygen O 2 ) Gox. The total reaction of the chemical reaction in the anode solution regenerating apparatus 47, the chemical reaction in the cathode 2b, and the chemical reaction in the anode 2d is determined from oxygen (O 2 ) and hydrogen (H 2 ), and water (H 2 O) is generated ((1/2) O 2 + H 2 → H 2 O). The anode 2d oxidizes divalent chromium ions (Cr 2+ ) to generate trivalent chromium ions (Cr 3+ ), whereas the anode solution regenerator 47 uses trivalent chromium. Since the ions (Cr 3+ ) are reduced to generate divalent chromium ions (Cr 2+ ), the anode solution regenerating device 47 uses the divalent chromium ions (Cr 2+ ).
In the fourth embodiment, as a modification of the first embodiment, the case where the anodic solution Lan is used instead of the cathodic solution Lca after using the pressing means 3 of the first embodiment has been described. . However, the present invention is not limited to this, and the pressing means 3 of the second embodiment and the anode solution Lan may be used, or the pressing means 3 of the third embodiment and the anode solution Lan may be used. is there.

(第5の実施形態)
図7に、本発明の第5の実施形態に係るレドックス燃料電池システム1を搭載した燃料電池車両100の構成図を示す。第5の実施形態のレドックス燃料電池システム1は、第1の実施形態のレドックス燃料電池システム1と比べて、レドックス燃料電池2が異なっている。第5の実施形態のレドックス燃料電池2では、アノード2d(アノード側流路2e)に供給されたアノード溶液Lanと、カソード2b(カソード側流路2a)に供給されたカソード溶液Lcaとを用いて発電する。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 shows a configuration diagram of a fuel cell vehicle 100 equipped with a redox fuel cell system 1 according to a fifth embodiment of the present invention. The redox fuel cell system 1 of the fifth embodiment is different from the redox fuel cell system 1 of the first embodiment in the redox fuel cell 2. In the redox fuel cell 2 of the fifth embodiment, the anode solution Lan supplied to the anode 2d (anode side channel 2e) and the cathode solution Lca supplied to the cathode 2b (cathode side channel 2a) are used. Generate electricity.

これに伴い、第4の実施形態で説明した、アノード溶液再生装置(再生装置)47と、アノード溶液循環路(45a〜45d等)と、アノード溶液用ポンプ(ポンプ)44が設けられている。そして、燃料ガス供給路(16a〜16c等)と、燃料ガス循環路(16c、16e、16f等)との、それぞれの構成も、第4の実施形態と同じになっている。   Accordingly, the anode solution regenerating apparatus (regenerating apparatus) 47, the anode solution circulation path (45a to 45d, etc.) and the anode solution pump (pump) 44 described in the fourth embodiment are provided. And each structure of a fuel gas supply path (16a-16c etc.) and a fuel gas circulation path (16c, 16e, 16f etc.) is also the same as 4th Embodiment.

なお、第5の実施形態では、第1の実施形態の変形例として、第1の実施形態の押圧手段3を用いた上で、カソード溶液Lcaに加えてアノード溶液Lanを用いた場合を説明した。しかし、これに限らず、第2の実施形態の押圧手段3と、カソード溶液Lcaとアノード溶液Lanとを用いてもよいし、第3の実施形態の押圧手段3と、カソード溶液Lcaとアノード溶液Lanとを用いてもよい。   In the fifth embodiment, as a modified example of the first embodiment, the case where the anodic solution Lan is used in addition to the cathodic solution Lca after using the pressing unit 3 of the first embodiment has been described. . However, the present invention is not limited to this, and the pressing means 3 of the second embodiment, the cathode solution Lca, and the anode solution Lan may be used, or the pressing means 3, the cathode solution Lca, and the anode solution of the third embodiment. You may use Lan.

1 レドックス燃料電池システム
2 レドックス燃料電池
2a カソード側流路
2b カソード
2c プロトン交換膜(PEM)
2d アノード
2e アノード側流路
3 押圧手段
11 水素タンク(燃料ガスタンク)
11a 電磁弁
11b 二次遮断弁
11c フィルタ
12 高圧噴射装置(燃料ガス供給路)
13 エキスパンダ(往復動(レシプロ)膨張機)
13a シリンダ(燃料ガス用シリンダ)
13b ピストン(燃料ガス用ピストン、仕切部材(液面))
13c コンロッド
13d バルブ
13e スプリング
13i 液体室
13j 気体室
13k 燃料ガス用羽根車
13A 油(液)圧シリンダ(第1気液シリンダ、往復動(レシプロ)膨張機)
13B タービン
14 排出水素タンク
15 コンプレッサ(燃料ガス循環用:往復動(レシプロ)圧縮機)
15a シリンダ
15b ピストン(仕切部材(液面))
15c コンロッド
15d 吸入用バルブ
15e 排出用バルブ
15h スプリング
15i 液体室
15j 気体室
15k 燃料ガス循環用羽根車
15A 油(液)圧シリンダ(往復動(レシプロ)圧縮機)
15B コンプレッサ(ターボ形圧縮機)
16a、16b アノード系の配管(燃料ガス供給路)
16c アノード系の配管(燃料ガス供給路と燃料ガス循環路を兼ねる)
16d〜16f アノード系の配管(燃料ガス循環路)
17a、17b 逆流防止弁
18 電磁弁
19 リリーフ弁
21 インテーク
22 フィルタ
23 コンプレッサ(酸化剤用:往復動(レシプロ)圧縮機)
23a シリンダ(酸化剤用シリンダ)
23b ピストン(酸化剤用ピストン)
23c コンロッド
23d 吸入用バルブ
23e 排出用バルブ
23f、23g 仕切部材
23h スプリング
23i 液体室
23j 気体室
23k 酸化剤用羽根車
23A 油(液)圧シリンダ(第2気液シリンダ、往復動(レシプロ)圧縮機)
23B コンプレッサ(ターボ形圧縮機)
24a〜24f 配管(酸化剤供給路)
24d 配管
25a、25b 逆流防止弁
26 電磁弁
31 ラジエータ(RAD)
32 (カソード溶液)再生装置
33 噴射ノズル
34 ポンプ
34a ロータ(カソード溶液用羽根車)
34B 遠心式ポンプ
35a〜35i 配管(カソード溶液循環路)
36a〜36d カソード溶液の逆流防止弁
37a、37b カム
38 回転軸
41 気液分離装置
42 ドレイン弁
43a〜43c ドレイン配管
44 ポンプ(コンプレッサ、ターボ形圧縮機)
44a ロータ(アノード溶液用羽根車)
45a〜45d 配管(アノード溶液循環路)
46 ラジエータ(RAD)
47 (アノード溶液)再生装置
48 噴射ノズル
49 加湿装置
51 クランクシャフト
100 燃料電池車両
Gfu 燃料ガス
Gox 酸化剤ガス
Lca カソード溶液
Lan アノード溶液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Redox fuel cell system 2 Redox fuel cell 2a Cathode side flow path 2b Cathode 2c Proton exchange membrane (PEM)
2d anode 2e anode side flow path 3 pressing means 11 hydrogen tank (fuel gas tank)
11a Solenoid valve 11b Secondary shutoff valve 11c Filter 12 High pressure injection device (fuel gas supply path)
13 Expander (Reciprocating expansion machine)
13a cylinder (cylinder for fuel gas)
13b Piston (piston for fuel gas, partition member (liquid level))
13c Connecting rod 13d Valve 13e Spring 13i Liquid chamber 13j Gas chamber 13k Impeller for fuel gas 13A Oil (liquid) pressure cylinder (first gas-liquid cylinder, reciprocating (reciprocating) expander)
13B Turbine 14 Exhaust hydrogen tank 15 Compressor (For fuel gas circulation: Reciprocating compressor)
15a Cylinder 15b Piston (partition member (liquid level))
15c Connecting rod 15d Suction valve 15e Discharge valve 15h Spring 15i Liquid chamber 15j Gas chamber 15k Fuel gas circulation impeller 15A Oil (liquid) pressure cylinder (reciprocating compressor)
15B Compressor (turbo type compressor)
16a, 16b Anode piping (fuel gas supply passage)
16c Anode piping (also serves as fuel gas supply path and fuel gas circulation path)
16d to 16f Anode piping (fuel gas circulation path)
17a, 17b Backflow prevention valve 18 Solenoid valve 19 Relief valve 21 Intake 22 Filter 23 Compressor (for oxidizer: reciprocating compressor)
23a Cylinder (oxidizer cylinder)
23b Piston (Piston for oxidizing agent)
23c Connecting rod 23d Suction valve 23e Discharge valve 23f, 23g Partition member 23h Spring 23i Liquid chamber 23j Gas chamber 23k Oxidant impeller 23A Oil (liquid) pressure cylinder (second gas-liquid cylinder, reciprocating compressor) )
23B Compressor (turbo type compressor)
24a-24f piping (oxidant supply path)
24d Piping 25a, 25b Backflow prevention valve 26 Solenoid valve 31 Radiator (RAD)
32 (Cathode solution) regeneration device 33 Injection nozzle 34 Pump 34a Rotor (Cathode solution impeller)
34B Centrifugal pump 35a-35i Piping (Cathode solution circulation path)
36a-36d Backflow prevention valve for cathode solution 37a, 37b Cam 38 Rotating shaft 41 Gas-liquid separator 42 Drain valve 43a-43c Drain pipe 44 Pump (compressor, turbo compressor)
44a Rotor (Anode solution impeller)
45a-45d Piping (Anode solution circuit)
46 Radiator (RAD)
47 (Anode Solution) Regeneration Device 48 Injection Nozzle 49 Humidification Device 51 Crankshaft 100 Fuel Cell Vehicle Gfu Fuel Gas Gox Oxidant Gas Lca Cathode Solution Lan Anode Solution

Claims (9)

アノードに供給された燃料ガスと、カソードに供給された非揮発性のカソード溶液とを用いて発電するレドックス燃料電池と、
前記燃料ガスを貯蔵する燃料ガスタンクと、
前記カソードを通流後の前記カソード溶液を、酸化剤で酸化させることで再生するカソード溶液再生装置と、
燃料ガスを前記燃料ガスタンクから前記アノードに供給する燃料ガス供給路と、
前記カソード溶液を前記カソード溶液再生装置と前記カソードの間で循環させるカソード溶液循環路と、
前記酸化剤を前記カソード溶液再生装置に供給する酸化剤供給路とを備えるレドックス燃料電池システムであって、
前記アノードに供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記酸化剤を押圧して前記カソード溶液再生装置に前記酸化剤供給路を介して供給することと、
前記アノードに供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記カソード溶液を押圧して前記カソード溶液循環路を介して前記カソード溶液再生装置と前記カソードの間を循環させることの、
少なくともどちらか一方を実施する押圧手段を有することを特徴とするレドックス燃料電池システム。
A redox fuel cell that generates electricity using a fuel gas supplied to the anode and a non-volatile cathode solution supplied to the cathode;
A fuel gas tank for storing the fuel gas;
A cathode solution regeneration device for regenerating the cathode solution after flowing through the cathode by oxidizing with an oxidizing agent;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas tank to the anode;
A cathode solution circulation path for circulating the cathode solution between the cathode solution regeneration device and the cathode;
A redox fuel cell system comprising an oxidant supply path for supplying the oxidant to the cathode solution regeneration device,
Pressing the oxidant at the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode, and supplying the oxidant to the cathode solution regeneration device via the oxidant supply path;
Pressing the cathode solution with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode to circulate between the cathode solution regeneration device and the cathode via the cathode solution circulation path;
A redox fuel cell system comprising a pressing means for performing at least one of them.
前記アノードを通流後の前記燃料ガスを、循環させ前記アノードに戻す燃料ガス循環路を備え、
前記押圧手段は、
前記アノードに供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記燃料ガスを押圧して前記燃料ガス循環路を介して前記アノードに循環させることを特徴とする請求項1に記載のレドックス燃料電池システム。
A fuel gas circulation path for circulating the fuel gas after flowing through the anode and returning it to the anode;
The pressing means is
2. The redox fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel gas is pressed by the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode and is circulated to the anode through the fuel gas circulation path. 3. .
アノードに供給されたアノード溶液と、カソードに供給されたカソード溶液とを用いて発電するレドックス燃料電池と、
前記アノードを通流後の前記アノード溶液を、燃料ガスで還元させることで再生するアノード溶液再生装置と、
前記カソードを通流後の前記カソード溶液を、酸化剤で酸化させることで再生するカソード溶液再生装置と、
前記燃料ガスを貯蔵する燃料ガスタンクと、
燃料ガスを前記燃料ガスタンクから前記アノード溶液再生装置に供給する燃料ガス供給路と、
前記アノード溶液を前記アノード溶液再生装置と前記アノードの間で循環させるアノード溶液循環路と、
前記カソード溶液を前記カソード溶液再生装置と前記カソードの間で循環させるカソード溶液循環路と、
前記酸化剤を前記カソード溶液再生装置に供給する酸化剤供給路とを備えるレドックス燃料電池システムであって、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記酸化剤を押圧して前記カソード溶液再生装置に前記酸化剤供給路を介して供給することと、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記カソード溶液を押圧して前記カソード溶液循環路を介して前記カソード溶液再生装置と前記カソードの間を循環させることと、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記アノード溶液を押圧して前記アノード溶液循環路を介して前記アノード溶液再生装置と前記アノードの間を循環させることの、
少なくともいずれか一つを実施する押圧手段を有することを特徴とするレドックス燃料電池システム。
A redox fuel cell that generates electricity using an anode solution supplied to the anode and a cathode solution supplied to the cathode;
An anode solution regeneration device for regenerating the anode solution after flowing through the anode by reducing the anode solution with a fuel gas;
A cathode solution regeneration device for regenerating the cathode solution after flowing through the cathode by oxidizing with an oxidizing agent;
A fuel gas tank for storing the fuel gas;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas tank to the anode solution regeneration device;
An anode solution circuit for circulating the anode solution between the anode solution regenerator and the anode;
A cathode solution circulation path for circulating the cathode solution between the cathode solution regeneration device and the cathode;
A redox fuel cell system comprising an oxidant supply path for supplying the oxidant to the cathode solution regeneration device,
Pressing the oxidant at the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regenerator, and supplying it to the cathode solution regenerator via the oxidant supply path;
Pressing the cathode solution with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regenerator to circulate between the cathode solution regenerator and the cathode via the cathode solution circulation path;
Pressing the anode solution with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regeneration device, and circulating between the anode solution regeneration device and the anode via the anode solution circulation path;
A redox fuel cell system comprising a pressing means for performing at least one of them.
アノードに供給されたアノード溶液と、カソードに供給された酸化剤とを用いて発電するレドックス燃料電池と、
前記アノードを通流後の前記アノード溶液を、燃料ガスで還元させることで再生するアノード溶液再生装置と、
前記燃料ガスを貯蔵する燃料ガスタンクと、
燃料ガスを前記燃料ガスタンクから前記アノード溶液再生装置に供給する燃料ガス供給路と、
前記アノード溶液を前記アノード溶液再生装置と前記アノードの間で循環させるアノード溶液循環路と、
前記酸化剤を前記カソードに供給する酸化剤供給路とを備えるレドックス燃料電池システムであって、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記酸化剤を押圧して前記カソードに前記酸化剤供給路を介して供給することと、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記アノード溶液を押圧して前記アノード溶液循環路を介して前記アノード溶液再生装置と前記アノードの間を循環させることの、
少なくともどちらか一方を実施する押圧手段を有することを特徴とするレドックス燃料電池システム。
A redox fuel cell that generates electricity using an anode solution supplied to the anode and an oxidant supplied to the cathode;
An anode solution regeneration device for regenerating the anode solution after flowing through the anode by reducing the anode solution with a fuel gas;
A fuel gas tank for storing the fuel gas;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas tank to the anode solution regeneration device;
An anode solution circuit for circulating the anode solution between the anode solution regenerator and the anode;
A redox fuel cell system comprising an oxidant supply path for supplying the oxidant to the cathode,
Pressing the oxidant at the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regeneration device, and supplying the oxidant to the cathode via the oxidant supply path;
Pressing the anode solution with the pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regeneration device, and circulating between the anode solution regeneration device and the anode via the anode solution circulation path;
A redox fuel cell system comprising a pressing means for performing at least one of them.
前記アノード溶液再生装置を通流後の前記燃料ガスを、循環させ前記アノード溶液再生装置に戻す燃料ガス循環路とを備え、
前記押圧手段は、
前記アノード溶液再生装置に供給される前の前記燃料ガスの圧力で、前記燃料ガスを押圧して前記燃料ガス循環路を介して前記アノード溶液再生装置に循環させることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のレドックス燃料電池システム。
A fuel gas circulation path for circulating the fuel gas after flowing through the anode solution regeneration device and returning the fuel gas to the anode solution regeneration device;
The pressing means is
4. The pressure of the fuel gas before being supplied to the anode solution regenerating apparatus, the fuel gas is pressed and circulated to the anode solution regenerating apparatus through the fuel gas circulation path. The redox fuel cell system according to claim 4.
前記押圧手段は、
前記燃料ガスの圧力でピストンを押圧し、クランクシャフトを回動させる燃料ガス用シリンダを有し、かつ、
前記クランクシャフトの回動により、内蔵するピストンを移動させ前記酸化剤を押圧する酸化剤用シリンダと、
前記クランクシャフトの回動により、ロータを回動させカソード溶液を押圧するカソード溶液用ポンプと、
前記クランクシャフトの回動により、ロータを回動させアノード溶液を押圧するアノード溶液用ポンプと、
の少なくともいずれか一つを有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のレドックス燃料電池システム。
The pressing means is
A fuel gas cylinder that presses a piston with the pressure of the fuel gas and rotates a crankshaft; and
An oxidant cylinder that moves the piston built in and rotates the oxidant by rotating the crankshaft;
A cathode solution pump for rotating the rotor to press the cathode solution by rotating the crankshaft;
An anode solution pump for rotating the rotor to press the anode solution by rotating the crankshaft;
6. The redox fuel cell system according to claim 1, comprising at least one of the following.
前記押圧手段は、
前記燃料ガスの圧力で、貯留させたカソード溶液とアノード溶液の少なくともどちらか一方を押圧する第1気液シリンダと、
前記第1気液シリンダとカソード溶液又はアノード溶液の液面の下同士で接続され、カソード溶液又はアノード溶液の圧力で、貯留させた酸化剤を押圧する第2気液シリンダとを有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のレドックス燃料電池システム。
The pressing means is
A first gas-liquid cylinder that presses at least one of the stored cathode solution and anode solution with the pressure of the fuel gas;
The first gas-liquid cylinder and a second gas-liquid cylinder connected to each other under the surface of the cathode solution or the anode solution and pressing the stored oxidant with the pressure of the cathode solution or the anode solution. The redox fuel cell system according to any one of claims 1 to 5.
前記押圧手段は、
前記燃料ガスの圧力で押圧され、取り付けられている回転軸を回転させる燃料ガス用羽根車を有し、かつ、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転により回転し前記酸化剤を押圧する酸化剤用羽根車と、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転により回転しカソード溶液を押圧するカソード溶液用羽根車と、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転により回転しアノード溶液を押圧するアノード溶液用羽根車と、
の少なくともいずれか一つを有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のレドックス燃料電池システム。
The pressing means is
A fuel gas impeller that is pressed by the pressure of the fuel gas and rotates an attached rotary shaft; and
An oxidant impeller attached to the rotating shaft and rotating by rotation of the rotating shaft to press the oxidant;
An impeller for cathode solution that is attached to the rotating shaft and rotates by rotation of the rotating shaft to press the cathode solution;
An impeller for an anodic solution that is attached to the rotating shaft and rotates by the rotation of the rotating shaft to press the anolyte solution;
6. The redox fuel cell system according to claim 1, comprising at least one of the following.
請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のレドックス燃料電池システムを搭載した燃料電池車両。   A fuel cell vehicle equipped with the redox fuel cell system according to any one of claims 1 to 8.
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