JP2016524034A - 高効率燃料電池 - Google Patents
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Abstract
Description
2 燃料電池配列のハウジング
3、3a、3b、3c ガスを送るための経路
110 燃料電池ユニット
111 燃料電池水(水蒸気)入口
112 燃料電池水素出口
113 燃料電池酸素出口
114 燃料電池カソード
115 燃料電池メンブレン
116 燃料電池メンブレン制御電極
117 メンブレン制御電極制御ユニット
118 燃料電池アノード
119 di/dt測定ユニット
120 分布プレート
121、121a/b/c 燃料電池切断縁部
150 メタン生成ユニットと燃料電池ユニットとの間の共通壁
200 メタン生成ユニット
210 メタン生成サブセクション
212 メタン生成ユニット水素入口
213 メタン生成ユニット水素入口
214 メタン生成ユニット酸化炭素入口
215 酸化炭素入口バルブ
216 メタン生成ユニットメタン出口
217 メタン生成ユニット加熱ユニット/素子
218 メタン生成ユニットセンサ
219 メタン生成ユニット圧力制御バルブ
220 メタン生成ユニット残留水素ガス出口
221 メタン生成ユニット残留酸化炭素ガス出口
222 メタン生成ユニット活性壁表面部、触媒
232 メタン生成ユニット水素残留ガス制御バルブ
233 メタン生成ユニットメタン制御バルブ
242 水素残留ガスポンピングユニット/圧力勾配発生器
243 メタンポンピングユニット/圧力勾配発生器
244 圧力制御ポンピングユニット/圧力勾配発生器
245 酸化炭素供給ポンピングユニット/圧力勾配発生器
246 酸化炭素残留ガスポンピングユニット/圧力勾配発生器
300 制御ユニット
Claims (18)
- 燃料電池配列であって、
第1燃料電池ユニット(110)と
メタン生成ユニット(200)と、
制御ユニット(300)と、
を備え、
前記第1燃料電池ユニットは、
水を水素及び酸素に変換するための活性部(114、115、118)と、
水入口(111)と、
水素出口(112)と、
酸素出口(113)と、
を備え、
前記メタン生成ユニットは、
触媒(222)と、
水素入口(212)と
第1の制御可能バルブ(215)を有する酸化炭素入口(214)と、
メタン出口(216)と、
を備え、
前記第1燃料電池ユニットの前記水素出口は、前記メタン生成ユニットの前記水素入口に結合され、
前記メタン生成ユニットは、触媒によって、水素及び酸化炭素をメタンに変換するように適合され、
前記メタン生成ユニット(200)は、前記メタン生成ユニットから前記第1燃料電池ユニットへの熱輸送を可能にするように、前記第1燃料電池ユニット(110)の傍に配列され、
前記制御ユニットは、水素及び酸化炭素をメタンに変換するための、最適な変換プロセスを得るように、前記第1の制御可能なバルブを制御するように適合される、燃料電池配列。 - 請求項1に記載の燃料電池配列であって、
前記メタン生成ユニット(200)及び前記第1燃料電池ユニット(110)は共通壁を共有し、前記共通壁は、前記メタン生成ユニットと前記第1燃料電池ユニットとの間の熱輸送を可能にする、燃料電池配列。 - 請求項1又は2のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
複数の燃料電池ユニット(110)を備え、これらの1つは、前記第1燃料電池ユニット(110)であり、前記複数の燃料電池ユニットの各々は、
水を水素及び酸素に変換するための活性部(114、115、118)と、
水入口(111)と、
水素出口(112)と、
酸素出口(113)と、
を備え、
前記メタン生成ユニット(200)は、前記メタン生成ユニットから前記複数の燃料電池ユニットの各々への熱輸送を可能にするように、前記複数の燃料電池ユニット(110)の各々の傍に配列され、
前記メタン生成ユニット(200)は、
各々が制御可能なバルブ(215)を有する複数の酸化炭素入口(214)を更に備え、
前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記水素出口は、前記メタン生成ユニットの前記水素入口に結合され、
前記制御ユニット(300)は、水素及び酸化炭素をメタンに変換するための、最適な変換プロセスを得るように、前記複数の制御可能なバルブ(215)を制御するように適合される、燃料電池配列。 - 請求項3に記載の燃料電池配列であって、
前記複数の燃料電池ユニット(110)の各々は、前記メタン生成ユニット(200)と共通壁(150)を共有し、前記共通壁は、前記メタン生成ユニットと前記複数の燃料電池ユニットの各々との間の熱輸送を可能にする、燃料電池配列。 - 請求項3又は4のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記メタン生成ユニット(200)は、複数のメタン生成サブセクション(210)を備え、前記メタン生成サブセクションの各々は、複数の燃料電池ユニット(110)の少なくとも1つに割り当てられ、前記メタン生成サブセクションの各々は、各々が制御可能なバルブ(215)を有する複数の酸化炭素入口(214)の1つを備える、燃料電池配列。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記メタン生成ユニット(200)は、少なくとも1つの加熱素子(217)を備える、燃料電池配列。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記メタン生成ユニット(200)は、前記メタン生成ユニットにおける動作パラメータを感知するために、少なくとも1つのセンサ(218)を備え、前記センサは、圧力センサ、メタンセンサ、水素センサ、温度センサ、酸化炭素センサから成る群から選択され、前記制御ユニット(300)は、前記センサの酸化炭素濃度感知に基づいて、前記第1の制御可能なバルブを制御するように適合される、燃料電池配列。 - 請求項3から7のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記制御ユニット(300)は、前記センサの前記酸化炭素濃度感知に基づいて、前記複数の制御可能なバルブ(215)の各々を別々に制御するように適合される、燃料電池配列。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記メタン生成ユニット(200)は、少なくとも1つの圧力制御バルブ(219)を備え、前記圧力制御バルブは、前記メタン生成ユニットにおける、感知された動作パラメータで制御可能である、燃料電池配列。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記メタン生成ユニットは、少なくとも1つの水素残留ガス出口(220)を更に備える、燃料電池配列。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記メタン生成ユニットは、少なくとも1つの酸化炭素残留ガス出口(221)を更に備える、燃料電池配列。 - 請求項3から11のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記複数の燃料電池ユニット(110)の各々は、カソード(114)及びアノード(118)並びに、前記カソードと前記アノードとの間の燃料電池メンブレン(115)を備え、少なくとも1つの燃料電池メンブレンは、制御電極配列(116)を備え、前記燃料電池配列は、電極配列制御ユニット(117)を更に備える、燃料電池配列。 - 請求項12に記載の燃料電池配列であって、
前記燃料電池配列は、少なくとも1つのdi/dt測定ユニット(119)を備え、前記電極配列制御ユニット(117)は、測定されたdi/dtに基づいて、前記電極配列(116)を制御するように適合される、燃料電池配列。 - 請求項1から13のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
前記メタン生成ユニット(200)は、触媒作用物質で被覆されている活性壁表面部(222)を備える、燃料電池配列。 - 請求項14に記載の燃料電池配列であって、
前記触媒作用物質は、ニッケル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、貴金属、特に白金及び白金合金から成る群から選択された固相触媒材料である、燃料電池配列。 - 請求項4から15のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
矩形断面を有するハウジング(2)を更に備え、前記複数の燃料電池ユニット(110)は、積み重ねられ、各燃料電池ユニット(110)は、少なくとも1つの切断縁部(121)を具備する矩形外被を有し、前記燃料電池ユニットの各々の前記切断縁部は、互いに対応し、前記矩形ハウジングと前記対応する切断縁部との間のスペースは、ガス(3)を送るための経路を形成する、燃料電池配列。 - 請求項4から16のいずれか一項に記載の燃料電池配列であって、
矩形ハウジング(2)を更に備え、各燃料電池ユニット(110)は、3つの切断縁部(121、121a/b/c)を具備する矩形外被を有し、各燃料電池ユニットの前記3つの切断縁部は、互いに対応し、前記矩形ハウジングと対応する切断縁部との間のスペースは、ガスを送るための少なくとも3つの経路(3a/b/c)を形成し、第1経路(3a)は水蒸気を提供するために供し、第2経路(3b)は酸素収集のために供し、第3経路(3c)はメタン生成ユニット(200)を受け入れるために供し、前記複数の燃料電池の各々の前記水素出口(112)は、前記メタン生成ユニット(200)の前記水素入口(212)の少なくとも1つに結合される、燃料電池配列。 - 第1燃料電池ユニット(110)、メタン生成ユニット(200)を有する燃料電池配列の効率を改善するための方法であって、
前記第1燃料電池ユニットは、水を水素及び酸素に変換するための活性部と、水入口(111)と、水素出口(112)と、酸素出口(113)とを備え、前記メタン生成ユニットは、触媒と、水素入口(212)と、酸化炭素入口(214)と、第1の制御可能なバルブ(215)と、メタン出口(216)とを備え、前記第1燃料電池ユニットの水素は、前記メタン生成ユニットの前記水素入口に供給され、前記メタン生成ユニットは、前記触媒によって、水素及び酸化炭素をメタンに変換するように適合され、前記メタン生成プロセスにから得られる熱は、前記燃料電池ユニットに輸送され、前記方法は、水素及び酸化炭素をメタンに変換するための最適な変換プロセスを得るように、前記メタン生成ユニットへの酸化炭素の供給を制御する前記第1の制御可能なバルブを制御するステップを備え、方法。
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