JP2019139863A

JP2019139863A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2019139863A
Application number: JP2018019718A
Authority: JP
Inventors: 佳央田村; Yoshihisa Tamura; 尾関　正高; Masataka Ozeki; 正高尾関; 松本　拓; Taku Matsumoto; 拓松本; 吉田　潤; Jun Yoshida; 潤吉田; 拓也赤塚; Takuya Akatsuka
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2019-08-22

Abstract

【課題】水素化物固体燃料から生成した水溶化燃料を用いた、システムサイズの小さな移動体用燃料電池を提供すること。【解決手段】本発明の燃料電池システム（１００）は、移動体搭載装置（１０）と定置装置（２０）から構成される。移動体搭載装置（１０）は、水溶化燃料を貯蔵するタンク（１）と、タンク（１）から供給される水溶化燃料から水素を生成する水素生成部（２）と、水素生成部（２）から供給される水素と酸化剤ガスを用いて発電する移動体燃料電池（３）を有している。また、定置装置（２０）は、水素化固体燃料と水から水溶化燃料を生成する水溶化部（４）を有している。タンク（１）と水溶化部（４）は接続または切り離し可能に構成されており、移動体搭載装置（１０）は、タンク（１）と水溶化部（４）とが接続された状態で、水溶化燃料の供給を受ける。【選択図】図１

Description

本発明は、水素化物を燃料として発電する燃料電池システムに関するものである。

従来、この種燃料電池システムでは、燃料となる水素化物として、ＮａＨ、ＮａＢＨ_４、ＮａＡｌＨ_４、ＬｉＡＬＨ_４、ＬｉＢＨ_４、ＬｉＨ、ＣａＨ_２、ＡｌＨ_３、ＭｇＨ_２、などを用いることが知られている。例えば、ＮａＢＨ_４は、水と反応して（化１）の加水分解により水素および生成物であるＮａＢＯ_２を生成することが知られている。

従来の、水素化物を用いて発電する燃料電池システムとして、例えば、特許文献１が挙げられる。前記公報に記載の燃料電池システムでは、燃料となる水素化物として顆粒状の水素化物固体燃料を用いている。顆粒状の水素化物固体燃料から水素を生成するために、一度、顆粒状の水素化物固体燃料と水とを混合し、水溶化燃料としている。その後、水溶化燃料を水素生成部で反応させ、水素を生成し、この水素を用いて燃料電池で発電する。

図３は前記公報に記載された従来の燃料電池システムのブロック図を示すものである。図３に示すように、タンク１１と、水素生成部１２と、移動体燃料電池１３と、水溶化部１４から構成されている。タンク１１と、水素生成部１２と、移動体燃料電池１３と、水溶化部１４は全て移動体に搭載されている。移動体に供給される水素化物固体燃料と水から、移動体内で水溶化部１４にて水溶化燃料が生成される。水溶化燃料はタンク１１を経由して水素生成部１２にて水素が生成される。生成された水素を用いて移動体燃料電池１３にて電力が生成され、移動体内で使用される。移動体に搭載して、水素化物を用いて発電した電力を移動体に供給する移動体燃料電池１３を備えた装置のことを以下で移動体搭載装置と呼ぶ。

このように、燃料電池システムを移動体に電力を供給する移動体搭載装置として利用する構成が提案されている。

特開２００６−２９８６７０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、顆粒状の水素化物固体燃料と水とを混合し水溶化しなければ水素を生成出来ないので、移動体用の燃料電池システムでは装置構成が大きくなるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、定置装置で生成した水溶化燃料を移動体搭載装置に供給することで、移動体搭載装置を小型化した燃料電池システムを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、移動体電源として搭載された移動体燃料電池を含む移動体搭載装置と、定置装置を備え、移動体搭載装置は、水溶化燃料を貯蔵するタンクと、タンクから供給される水溶化燃料から水素を生成する水素生成部と、水素生成部から供給される水素と酸化剤ガスを用いて発電する移動体燃料電池と、を有し、定置装置は、水素化固体燃料と水から水溶化燃料を生成する水溶化部を有し、タンクと水溶化部は接続または切り離し可能であり、移動体搭載装置は、タンクと水溶化部とが接続された状態で、水溶化燃料の供給を受けるものである。

これにより、移動体搭載装置では水溶化燃料を生成する水溶化部を無くすことで、移動体搭載装置を小型化することができる。

本発明の燃料電池システムは、定置装置で生成した水溶化燃料を移動体搭載装置に供給することで、移動体搭載装置で水溶化させる必要がなくなり、移動体搭載装置から水溶化部を削減することで、システムサイズを小さくすることができる。さらに、移動体を小さくすることができる。

本発明の実施の形態１における移動体搭載装置ならびに定置装置のブロック図本発明の実施の形態１における燃料電池システムのブロック図従来の燃料電池システムのブロック図

第１の発明にかかる燃料電池システムは、移動体電源として搭載された移動体燃料電池を含む移動体搭載装置と、定置装置を備え、移動体搭載装置は、水溶化燃料を貯蔵するタンクと、タンクから供給される水溶化燃料から水素を生成する水素生成部と、水素生成部から供給される水素と酸化剤ガスを用いて発電する移動体燃料電池と、を有し、定置装置は、水素化固体燃料と水から水溶化燃料を生成する水溶化部を有し、タンクと水溶化部は接続または切り離し可能であり、移動体搭載装置は、タンクと水溶化部とが接続された状態で、水溶化燃料の供給を受けるようにしたものである。これにより、移動体搭載装置において水溶化燃料を生成する水溶化部を無くすことで、移動体搭載装置を小型化することができる。

第２の発明にかかる燃料電池システムは、特に、第１の発明の燃料電池システムにおいて、移動体搭載装置が停止中に水溶化部からタンクに水溶化燃料を供給することにしたものである。これにより、水溶化燃料がこぼれるなどの不具合発生を防止し、移動体搭載装置に安定して水溶化燃料を供給することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明にかかる燃料電池システムにおいて、移動体搭載装置は、タンクと水溶化部とが切り離された状態で運転可能となることにしたものである。これにより、タンクと水溶化部とを接続したままで、移動体搭載装置が運転することで水溶化部から水溶化燃料が漏洩するなどの不具合発生を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムのブロック図を示すものである。

図２において、燃料電池システム１００は、移動体搭載装置１０と定置装置２０とから構成している。移動体搭載装置１０ならびに定置装置２０のブロック図は、図１に示すものである。

定置装置２０で生成した水溶化燃料を移動体搭載装置１０に供給して、移動体で用いる電力を移動体搭載装置１０で生成することができる。移動体搭載装置１０は移動体に搭載されているため、定置装置２０とは離れることができ、別の場所に移動することができる。

図１（Ａ）は、本発明の実施の形態１における移動体搭載装置のブロック図を示すものである。

図１（Ａ）において、移動体搭載装置１０は、タンク１と水素生成部２と移動体燃料電池３とから構成している。

タンク１は、移動体搭載装置１０で電力を生成するための水溶化燃料を貯蔵するものである。水溶化燃料としては、水素化物であるＮａＢＨ_４を水に溶かしたＮａＢＨ_４水溶液とする。

水素生成部２は、タンク１に蓄えられたＮａＢＨ_４水溶液を用いて、水素を生成するものである。ＮａＢＨ_４と水とが（化２）に示す加水分解により水素と生成物であるＮａＢＯ_２が生成される。

移動体燃料電池３は、水素と、酸化剤ガスである空気とを、反応して電力を生成するものである。本実施の形態では固体高分子型燃料電池を用いる。

移動体搭載装置１０は車や鉄道、船舶などの移動体に、ＮａＢＨ_４水溶液から生み出した電力を供給するものである。

図１（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における定置装置のブロック図を示すものである。

図１（Ｂ）において、定置装置２０は、水溶化部４から構成している。

水溶化部４は、顆粒状の水素化物固体燃料であるＮａＢＨ_４と水とを混合して水溶化燃料であるＮａＢＨ_４水溶液を生成するものである。

定置装置２０は、水素化物固体燃料であるＮａＢＨ_４と水とを用いて生成したＮａＢＨ_４水溶液を移動体装置１０に供給するものである。

以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作と作用を説明する。

まず、定置装置２０に水素化物固体燃料であるＮａＢＨ_４と水とを供給する。供給された水素化物固体燃料であるＮａＢＨ_４と水とは、水溶化部４にて混合されＮａＢＨ_４水溶液となる。ＮａＢＨ_４水溶液は、移動体に電力を供給するための燃料として用いる。そのために、ＮａＢＨ_４水溶液は、移動体に搭載されている移動体搭載装置１０に供給する。ＮａＢＨ_４水溶液は移動体搭載装置１０内のタンク1に蓄えられ、必要なときに使用する。タンク１から水素生成部２にＮａＢＨ_４水溶液を供給すると、ＮａＢＨ_４水溶液から水素が取り出される。取り出された水素は移動体燃料電池３に供給され、そこで、空気と反応することで電力を生み出す。このようにして生み出された電力が移動体に供給され、使用される。

定置装置２０からＮａＢＨ_４水溶液を移動体搭載装置１０に供給するには、定置装置２０と移動体搭載装置１０とを配管で接続する必要がある。そのため、移動体搭載装置１０にＮａＢＨ_４水溶液を補給するには、移動体が定置装置２０の近くに移動する必要がある。

ここで、移動体搭載装置１０が発電している状態で、定置装置２０からＮａＢＨ_４水溶液を供給すると、タンク１の液面が安定せず、ＮａＢＨ_４水溶液を溢してしまう可能性がある。そのため、移動体搭載装置１０の運転を停止してから、移動体搭載装置１０と定置装置２０とを配管で接続する。配管を接続した後、定置装置２０の水溶化部４から移動体搭載装置１０のタンク１にＮａＢＨ_４水溶液を供給する。

次に、定置装置２０からＮａＢＨ_４水溶液を移動体搭載装置１０に供給し終えた場合について述べる。移動体搭載装置１０と定置装置２０とが接続された状態で、移動体搭載装置１０を運転すると、移動体搭載装置１０の０タンク１と定置装置２０の水溶化部４との接続部からＮａＢＨ_４水溶液が漏洩するなどの不具合が発生する可能性がある。そのため、移動体搭載装置１０と定置装置２０との切り離しは移動体搭載装置１０が運転を停止した状態で実施する。そして、移動体搭載装置１０から定置装置２０が切り離された状態で、移動体搭載装置１０の運転を実施する。

なお、ＮａＢＨ_４水溶液が溢れたりする可能性がない構成であれば、移動体搭載装置１０を運転中に、移動体搭載装置１０に定置装置２０からＮａＢＨ_４水溶液を供給しても構わない。

また、タンク１と水溶化部４との接続部からＮａＢＨ_４水溶液が漏洩するなどの不具合が発生する可能性がない構成であれば、タンク１と水溶化部４とが接続された状態で移動体搭載装置１０を運転しても構わない。

以上のように、本実施の形態においては、定置装置２０から移動体搭載装置１０に、ＮａＢＨ_４水溶液を供給することにより、移動体搭載装置１０で水素化物固体燃料であるＮａＢＨ_４から、ＮａＢＨ_４水溶液を生成する必要がなくなり、移動体搭載装置１０から水溶化部４を無くすことで、移動体搭載装置１０を小型化することができる。

上記の説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明にかかる燃料電池システムは、移動体搭載装置から水溶化部をなくすことが可能となるので、小型化が求められる移動体に電力を供給する燃料電池等の用途にも適用できる。

１タンク
２水素生成部
３移動体燃料電池
４水溶化部
１０移動体搭載装置
２０定置装置
１００燃料電池システム

Claims

移動体電源として搭載された移動体燃料電池を含む移動体搭載装置と、定置装置を備え、
前記移動体搭載装置は、
水溶化燃料を貯蔵するタンクと、
前記タンクから供給される水溶化燃料から水素を生成する水素生成部と、
前記水素生成部から供給される水素と酸化剤ガスを用いて発電する移動体燃料電池と、を有し、
前記定置装置は、水素化固体燃料と水から水溶化燃料を生成する水溶化部を有し、
前記タンクと前記水溶化部は接続または切り離し可能であり、
前記移動体搭載装置は、前記タンクと前記水溶化部とが接続された状態で、前記水溶化燃料の供給を受ける、燃料電池システム。
前記移動体搭載装置が停止中に前記水溶化部から前記タンクに前記水溶化燃料を供給する、請求項１記載の燃料電池システム。
前記移動体搭載装置は、前記タンクと前記水溶化部とが切り離された状態で運転可能となる、請求項１または２記載の燃料電池システム。