JP2015103523A - 車両内の燃料電池の作動方法、および車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】 限定されたスペース内での燃料電池の作動方法を提供する。【解決手段】 車両内の燃料電池の作動方法が、最初に廃液タンクを容易に水に吸収可能なガスで満たすステップを含む。燃料供給が燃料電池内の１つの電極を横断して通過され、他の電極を横断する酸素含有ガスの供給で燃料電池の作動から水を発生させる。水は、タンク内へ送られる。車両もまた開示される。【選択図】図３

Description

本発明は、限定されたスペース内で作動する燃料電池からの廃水の貯蔵に関する。
一定期間にわたり閉じられたシステムとして作動しなければならない車両に電力を供給するため、燃料電池が提案されてきた。１つの例として、燃料電池システムにより電力供給される水中車両が提案される。一般に、車両からの廃棄物の排出はあってはならず、よって全ての必要とされる流体および全ての廃棄物は車両に貯蔵しなければならない。
酸素／水素燃料電池システムにおいて、水は廃棄物である。水は通常、車両内のタンクに貯蔵される。
従来技術では、タンクは空気を含んでいる場合があり、水がタンク内に送られたとき、その空気は圧縮状態となる。タンクの全容積が水を貯蔵できる訳ではなく、所定の機能レベルのためにシステムの容積が増える。これは望ましくない。
車両内の燃料電池を作動する方法が、最初に廃液タンクを容易に水に吸収可能なガスで満たすステップを含む。燃料供給が燃料電池内の１つの電極を横断して通過し、他の電極を横断する酸素含有ガスの供給で燃料電池の作動から水を発生させる。水は、タンク内へ送られる。
これらおよび他の機能は、以下の図および明細書から最もよく理解されうる。
車両を概略的に示す図。 燃料電池システムの詳細を示す図。 一定期間作動した後の車両を示す図。 本発明の方法のフローチャート。
図１で、車両２０を概略的に示す。車両２０は、一定期間無人状態で操作されうるような水中車両であってもよい。
前述のように、廃液が車両２０から出ないことが望ましい。車両のシステムは、符号２２で概略的に示される燃料電池により電力を供給される。１つの燃料セルが示されるが、実際の車両２０は一連の燃料セルを有することが可能であることを理解するべきである。既知のように、燃料電池は、アノード２６およびカソード２１として本明細書で示す２つの電極を通常は有する。
既知のように、一般的な燃料電池２２は、燃料タンク２４に連結された供給管２９から燃料供給、通常は水素を受けるアノード２６を有する。燃料は、アノード２６を横断して送られる。アノード２６の下流で、燃料は管２７を通って供給管２９へ戻される。膜２８が、アノード２６とカソード２１とを分離する。供給タンク３０の酸素含有ガスがカソード２１を横断して送られ、符号２５で供給管へ戻される。酸素含有ガスは、多くの適用において空気であってもよい。
燃料電池２２は、符号３１で概略的に示されるような使用機器のための電気を生成する。使用機器は、車両２０に電力を供給するシステム、車両２０の環境を感知するセンサなどであってもよい。
既知のように、水はそのような燃料電池２２の廃棄物である。送水管３２が、タンク３４へと導くように示されている。図１Ａは、システムの概略図である。図１Ｂに示されるように、水を管３２へ逃がすように、カソード２１に関連して抜出層（wick layer）９０が設けられることが公知である。さらに符号９４で示されるように、この水がタンク３４に送られる前に、この水を燃料電池２２に関連する冷却路９２に戻してもよい。
廃水３２は、タンク３４内に送られる。タンク３４はまず、水に吸収されるガスで満たされる。そのようなガスの１つは、二酸化炭素である。水に対して不活性、かつ水に容易に吸収されるあらゆる他のガスを使用してもよい。
図２は、一定期間作動した後のタンク３４を示す。ＣＯ2は既にタンク３４を完全には満たしてはいないが、代わりに、残余のＣＯ2に加えて大量の水３６がタンク内にある。タンクの容積を空隙容量なく完全に水で占有し、それによってタンク容積の全てを廃水に使用することが可能である。代わりに、タンク内のガスをシステムの密閉空間に放出させた場合、密閉されたシステム内のガスの静圧は、概して非常に望ましくないレベルに上がるであろう。
符号３８で示されるように、二酸化炭素もまた水の中に吸収される。
タンクを予め空気で満たした従来技術に比べて、このシステムは、はるかに長期間にわたって作動することが可能でありうる。実施形態では、タンク３４を１気圧の二酸化炭素または同様の圧力で満たしてもよく、それからタンクを完全に水で満たし、ガスを密閉容積部へ放出することなく全てのＣＯ2を水の中に吸収させることが可能である。
車両２０は、ガスまたは生成水のいずれかを貯蔵部から排出させることが望ましくないような環境で作動される。前述のように、環境は水中であってもよい。
図３は、本発明の方法のフローチャートを示す。ステップ１００で、タンクがガスで予め満たされ、ガスは二酸化炭素であってもよい。それからステップ１０２で、燃料電池が作動される。ステップ１０４で、廃水がタンク内へと案内される。
本発明のある実施形態を開示したが、当業者は幾分かの改良が本発明の範囲内に含まれることを認識するであろう。その理由で、本発明の真の範囲および内容を決定するには、後述の請求項を検討するべきである。
２０…車両
２１…カソード
２２…燃料電池
２４…燃料タンク
２６…アノード
２７…管
２８…膜
２９…供給管
３０…供給タンク
３２…送水管
３４…タンク

Claims (15)

  1. 最初に廃液タンクを容易に水に吸収可能なガスで満たすステップと、
    燃料電池内の１つの電極を横断して燃料供給を通過させ、他の電極を横断して酸素含有ガス供給を通過させて、前記燃料電池の作動から水を発生させるステップと、
    前記水を前記タンク内へ送るステップと、
    を備えた、車両内の燃料電池の作動方法。
  2. 前記容易に水に吸収可能なガスが二酸化炭素である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記燃料が水素である、請求項２に記載の方法。
  4. 前記酸素含有ガスが空気である、請求項３に記載の方法。
  5. 前記タンクが最初に１気圧の二酸化炭素で満たされる、請求項４に記載の方法。
  6. 前記燃料電池が車両の密閉空間内で作動される、請求項４に記載の方法。
  7. 前記車両が、ガスまたは生成水のいずれかを貯蔵部から排出させることが望ましくないような環境で作動される、請求項６に記載の方法。
  8. 前記タンクが、最初に１気圧の二酸化炭素または同様の圧力で満たされる、請求項２に記載の方法。
  9. 前記水が、前記タンク内へ送られる前に、冷却のために前記燃料電池を横断して通過する、請求項２に記載の方法。
  10. 前記水が前記電極の１つから逃がされる、請求項９に記載の方法。
  11. 前記水が、前記タンク内へ送られる前に、冷却のために前記燃料電池を横断して通過する、請求項１に記載の方法。
  12. 前記水が前記電極の１つから逃がされる、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記燃料電池が車両で作動される、請求項１に記載の方法。
  14. 前記車両が、ガスまたは生成水のいずれかを前記タンクから排出させることが望ましくないような環境で作動される、請求項１３に記載の方法。
  15. 第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極を分離する膜と、を有する燃料電池と、
    燃料供給部と、酸素含有ガス供給部と、前記燃料電池の作動により生成された廃水を受け入れる廃液タンクと、
    を備え、
    前記廃液タンクに二酸化炭素が充填された、車両。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005218942A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Hisamitsu Tsukahara 穀類および豆類の洗浄方法および洗浄装置
JP2009002261A (ja) * 2007-06-22 2009-01-08 Toyota Motor Corp 尿素水供給装置及び排気ガス浄化装置
JP2010001188A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Hitachi Maxell Ltd 水素製造装置及び燃料電池
JP2011014497A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池
JP2012166161A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Panasonic Corp 中和タンク及び燃料電池システム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1513130A (en) * 1974-11-18 1978-06-07 Exxon Research Engineering Co Fuel cells and methods of operating them
US4839107A (en) 1987-05-14 1989-06-13 The Coca-Cola Company Microgravity carbonator system
US4855192A (en) * 1988-07-08 1989-08-08 International Fuel Cells Corporation Fuel cell clean waste water discharge system
US4882097A (en) 1988-09-06 1989-11-21 Abc/Sebrn Tech Corp. Carbonation system
US5047298A (en) 1990-11-13 1991-09-10 Perry Oceanographics, Inc. Closed loop reactant/product management system for electrochemical galvanic energy devices
US5417146A (en) 1994-05-03 1995-05-23 Standard Keil Industries, Inc. Carbonation apparatus
WO2000025380A2 (en) 1998-10-27 2000-05-04 Quadrise Limited Electrical energy storage compound
US6575248B2 (en) 2000-05-17 2003-06-10 Schlumberger Technology Corporation Fuel cell for downhole and subsea power systems
KR100572241B1 (ko) 2002-07-25 2006-04-24 사토 쿠니미치 재자원화 방법 및 시스템, 컨테이너
CA2507053A1 (en) 2002-11-27 2004-06-10 Hydrogenics Corporation Method of operating a fuel cell power system to deliver constant power
US20090017349A1 (en) 2004-05-13 2009-01-15 Yamaha Hatsudoki Kaushiki Kaisha Fuel cell system and transportation apparatus including the same
WO2007139281A1 (en) 2006-05-29 2007-12-06 Lg Chem, Ltd. Fluid tank for fuel cell
WO2008150524A2 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Bloom Energy Corporation Structure for high temperature fuel cell system start up and shutdown
EP2318309A1 (en) * 2008-08-27 2011-05-11 Alliant Techsystems Inc. Methods and systems of producing hydrogen and oxygen for power generation, and power source

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005218942A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Hisamitsu Tsukahara 穀類および豆類の洗浄方法および洗浄装置
JP2009002261A (ja) * 2007-06-22 2009-01-08 Toyota Motor Corp 尿素水供給装置及び排気ガス浄化装置
JP2010001188A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Hitachi Maxell Ltd 水素製造装置及び燃料電池
JP2011014497A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池
JP2012166161A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Panasonic Corp 中和タンク及び燃料電池システム

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