JP2019139984A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】液体燃料を霧化する場合にも優れた発電効率を得られる燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】
燃料電池システム1に、複数の燃料電池セルを備える燃料電池4と、液体燃料を貯留する燃料タンク11と、燃料タンク11と燃料電池4との間に配置され、燃料電池4に供給される液体燃料を、霧状にしてキャリアガスと混合する霧化装置14と、燃料電池4における発電量を検知する電流センサ32と、霧化された液体燃料の供給量を制御するECU31とを備え、ECU31は、霧化された液体燃料の供給量と、電流センサ32により検知される発電量との相関を示すマッピングデータを備え、燃料電池4による発電中に、電流センサ32の検知に応じて、マッピングデータを更新する。
【選択図】図1
【解決手段】
燃料電池システム1に、複数の燃料電池セルを備える燃料電池4と、液体燃料を貯留する燃料タンク11と、燃料タンク11と燃料電池4との間に配置され、燃料電池4に供給される液体燃料を、霧状にしてキャリアガスと混合する霧化装置14と、燃料電池4における発電量を検知する電流センサ32と、霧化された液体燃料の供給量を制御するECU31とを備え、ECU31は、霧化された液体燃料の供給量と、電流センサ32により検知される発電量との相関を示すマッピングデータを備え、燃料電池4による発電中に、電流センサ32の検知に応じて、マッピングデータを更新する。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃料電池システムに関する。
従来、液体燃料を使用する燃料電池システムとして、例えば、直接メタノール型燃料電池、直接ジメチルエーテル型燃料電池、ヒドラジン型燃料電池などの液体燃料型燃料電池を備えた燃料電池システムが知られている。
このような燃料電池システムとして、液体燃料が供給される燃料電池と、燃料電池に供給される液体燃料を霧化する霧化器とを備える燃料電池システムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
なお、上記の燃料電池システムでは、例えば、霧化された液体燃料の供給量と、燃料電池による発電量との相関を示すマッピングデータが予め作成され、そのマッピングデータに基づいて、所望の発電量が得られるように、液体燃料の供給量が調整される。
そして、このような燃料電池システムによれば、霧状の液体燃料をアノードに供給することにより、液体燃料がアノードから電解質膜を透過してカソードへクロスリークすることを抑制できる。
一方、燃料電池の発電量は、液体燃料のクロスリーク量に応じて変化する。この点、上記のように液体燃料を霧化すると、液体燃料のクロスリーク量が低減されるため、クロスリーク量の僅かな増減によって、燃料電池の発電量が大きく変化する。その結果、予め作成されたマッピングデータが、発電中の燃料電池における最適値と整合せず、マッピングデータに応じて液体燃料を供給しても、発電効率が十分ではない場合がある。
本発明は、液体燃料を霧化する場合にも優れた発電効率を得られる燃料電池システムである。
本発明[1]は、液体燃料が供給されるアノード、酸素が供給されるカソード、および、前記アノードと前記カソードとの間に配置される電解質膜を備える燃料電池と、前記液体燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンクから前記燃料電池に供給される前記液体燃料を、霧状にする前記燃料電池に供給する霧化装置と、前記燃料電池における発電量を検知する検知手段と、霧化された前記液体燃料の供給量を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、霧化された前記液体燃料の供給量と、前記検知手段により検知される発電量との相関を示すマッピングデータを備え、前記燃料電池による発電中に、前記検知手段の検知に応じて、前記マッピングデータを更新する、燃料電池システムを含んでいる。
本発明では、液体燃料の供給量を制御する制御手段が、霧化された液体燃料の供給量と、検知手段により検知される発電量との相関を示すマッピングデータを、検知手段の検知に応じて、燃料電池の発電中に更新する。
そのため、液体燃料を霧化する場合にも、発電中の燃料電池における燃料供給量の最適値と、マッピングデータとを整合でき、優れた発電効率を得ることができる。
1.燃料電池システム
本発明の一実施形態としての燃料電池システム1について説明する。
本発明の一実施形態としての燃料電池システム1について説明する。
燃料電池システム1は、図1に示すように、例えば、電動車両に搭載される。
電動車両は、燃料電池4(後述)を電源として、動力源であるモータ41(後述)を駆動する電動車両である。電動車両は、燃料電池システム1と、動力部2と、制御部3とを備える。
燃料電池システム1は、燃料電池4と、燃料給排部5と、空気給排部6とを備える。
(1)燃料電池
燃料電池4は、アニオン交換型またはカチオン交換型の燃料電池である。燃料電池4には、後述する燃料タンク11内の液体燃料が直接供給される。なお、燃料電池4は、複数の燃料電池セルを備える。複数の燃料電池セルは、それぞれ、液体燃料が供給されるアノード、酸素が供給されるカソード、および、アノードとカソードとの間に配置される電解質膜を備える。また、複数の燃料電池セルは、それぞれ、アノードに液体燃料を供給するための燃料流路と、カソードに酸素を供給するための酸素流路とを有する。
燃料電池4は、アニオン交換型またはカチオン交換型の燃料電池である。燃料電池4には、後述する燃料タンク11内の液体燃料が直接供給される。なお、燃料電池4は、複数の燃料電池セルを備える。複数の燃料電池セルは、それぞれ、液体燃料が供給されるアノード、酸素が供給されるカソード、および、アノードとカソードとの間に配置される電解質膜を備える。また、複数の燃料電池セルは、それぞれ、アノードに液体燃料を供給するための燃料流路と、カソードに酸素を供給するための酸素流路とを有する。
(2)燃料給排部
燃料給排部5は、燃料電池4に液体燃料を供給し、燃料電池4を通過した液体燃料を排出する。燃料給排部5は、燃料タンク11、燃料供給ライン12、ポンプ13、霧化装置14、燃料還流ライン15、気液分離器16、および、排気ライン17を備える。
燃料給排部5は、燃料電池4に液体燃料を供給し、燃料電池4を通過した液体燃料を排出する。燃料給排部5は、燃料タンク11、燃料供給ライン12、ポンプ13、霧化装置14、燃料還流ライン15、気液分離器16、および、排気ライン17を備える。
燃料タンク11は、液体燃料を貯留する。液体燃料は、燃料成分と水とを含有する。燃料成分としては、例えば、分子中に水素原子を含有する含水素液体燃料が挙げられ、具体的には、メタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテルなどのアルキル基を有するエーテル類、ヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、アルコール類およびヒドラジン類が挙げられ、さらに好ましくは、ヒドラジン類が挙げられる。
液体燃料中の燃料成分の濃度は、例えば、0.5質量%以上、好ましくは、1.0質量%以上であり、例えば、60質量%以下、好ましくは、20質量%以下である。
なお、燃料タンク11には、図示しない高濃度燃料タンクが接続される。高濃度燃料タンクには、燃料タンク11内の液体燃料よりも高濃度の燃料成分を含有する高濃度液体燃料が貯留される。高濃度液体燃料は、燃料タンク11内の燃料成分の濃度を所定の濃度に調整するように、高濃度燃料タンクから燃料タンク11へ供給される。
燃料供給ライン12は、燃料タンク11から燃料電池4へ液体燃料を供給するための配管である。燃料供給ライン12の一端は、燃料タンク11の下端部に接続される。燃料供給ライン12の他端は、燃料電池4(具体的には、燃料電池セルの燃料流路)に接続される。
ポンプ13は、燃料供給ライン12の途中に介在される。ポンプ13としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。ポンプ13は、制御部3に電気的に接続される。これにより、ポンプ13は、制御部3によって制御され、燃料タンク11内の液体燃料を燃料電池4に供給する。
霧化装置14は、燃料供給ライン12の途中において、ポンプ13と燃料電池4との間に配置される。すなわち、霧化装置14は、燃料タンク11と燃料電池セルとの間に配置される。霧化装置14は、燃料電池セルに供給される液体燃料を、霧状にしてキャリアガス(好ましくは、後述する分離装置24からの窒素リッチガス)と混合する。霧化装置14としては、例えば、燃料噴射装置(インジェクター)、超音波霧化装置、噴霧装置などが挙げられる。
霧化装置14は、制御部3に電気的に接続されている。これにより、詳しくは後述するように、霧化装置14は、制御部3によって制御される。
燃料還流ライン15は、燃料電池4から排出された液体燃料を燃料タンク11へ還流するための配管である。燃料還流ライン15の一端は、燃料電池4に接続される。燃料還流ライン15の他端は、燃料タンク11の上端部に接続される。
気液分離器16は、燃料還流ライン15の途中に介在される。気液分離器16は、燃料電池4から排出された液体燃料からガス(気体)を分離する。これにより、燃料電池4から排出された液体燃料は、気液分離器16においてガスと分離された後、燃料タンク11へ還流される。
排気ライン17は、気液分離器16で分離されたガスを電動車両から外へ排気するための配管である。排気ライン17の一端は、気液分離器16に接続される。排気ライン17の他端は、大気開放されている。なお、排気ライン17の途中には、ガスを無害化および無臭化するために、図示しない浄化装置が介在される。
(3)空気給排部
空気給排部6は、燃料電池4に空気を供給し、燃料電池4を通過した空気を排出する。空気給排部6は、空気供給ライン21と、ポンプ22と、分岐ライン23と、調整装置の一例としての分離装置24と、窒素供給ライン25と、酸素供給ライン26と、空気排出ライン27とを備えている。
空気給排部6は、燃料電池4に空気を供給し、燃料電池4を通過した空気を排出する。空気給排部6は、空気供給ライン21と、ポンプ22と、分岐ライン23と、調整装置の一例としての分離装置24と、窒素供給ライン25と、酸素供給ライン26と、空気排出ライン27とを備えている。
空気供給ライン21は、燃料電池4へ空気(酸素)を供給するための配管である。空気供給ライン21の一端は、大気開放されている。空気供給ライン21の他端は、燃料電池4(具体的には、燃料電池セルの酸素流路)に接続されている。
ポンプ22は、空気供給ライン21の途中に介在されている。ポンプ22としては、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプが挙げられる。ポンプ22は、制御部3に電気的に接続されている。
分岐ライン23は、分離装置24に空気を供給するための配管である。分岐ライン23は、ポンプ22と燃料電池4との間において、空気供給ライン21から分岐し、分離装置24に接続される。詳しくは、分岐ライン23の一端は、ポンプ22と燃料電池4との間において、空気供給ライン21に接続される。分岐ライン23の他端は、分離装置24の空気入口24A(後述)に接続される。
分離装置24は、空気を、不活性ガスの一例としての窒素ガスと、酸素ガスとに分離する。より具体的には、分離装置24は、約80体積%の窒素ガスと約20体積%の酸素ガスとを含有する一般的な組成の空気を、一般的な組成の空気よりも窒素ガスを多く含む窒素リッチガスと、一般的な組成の空気よりも酸素ガスを多く含む酸素リッチガスとに分離する。詳しくは、分離装置24は、空気を受け入れる空気入口24Aと、窒素リッチガスを排出する窒素ガス出口24Bと、酸素リッチガスを排出する酸素ガス出口24Cとを有する。また、分離装置24は、内部に複数の中空糸を備える。中空糸は、酸素を透過し、窒素を透過しない樹脂からなる。空気入口24Aから供給された空気は、中空糸の内側を通過する。このとき、空気中の酸素ガスが中空糸を透過する一方、空気中の窒素ガスは、中空糸を透過せずに中空糸の内側を通過する。これにより、空気は、窒素リッチガスと酸素リッチガスとに分離される。窒素リッチガスは、窒素供給ライン25を介して霧化装置14に供給され、キャリアガスとして利用される。すなわち、分離装置24によって分離された窒素ガスは、霧化装置14に供給される。また、分離装置24は、霧化装置14におけるキャリアガスを調製する。
窒素リッチガス(キャリアガス)は、窒素ガスを、例えば、85体積%以上、好ましくは、90体積%以上、より好ましくは、95体積%以上、例えば、99.9体積%以下、含有する。
酸素リッチガスは、酸素ガスを、例えば、25体積%以上、好ましくは、30体積%以上、例えば、40体積%以下、含有する。
窒素供給ライン25は、分離装置24によって分離された窒素リッチガスを、霧化装置14に供給するための配管である。窒素供給ライン25の一端は、分離装置24の窒素ガス出口24Bに接続される。窒素供給ライン25の他端は、霧化装置14に接続される。
酸素供給ライン26は、分離装置24によって分離された酸素リッチガスを、空気供給ライン21に供給するための配管である。酸素供給ライン26の一端は、分離装置24の酸素ガス出口24Cに接続される。酸素供給ライン26の他端は、分岐ライン23と燃料電池4との間において、空気供給ライン21に接続される。これにより、分離装置24によって分離された酸素ガスは、空気供給ライン21を介して、燃料電池セルのカソードに供給される。分離装置24によって分離された酸素ガスがカソードに供給されることにより、カソードに供給される酸素ガスが増加する。これにより、燃料電池セルの出力の向上を図ることができる。
空気排出ライン27は、燃料電池4から空気を排出するための配管である。空気排出ライン27の一端は、燃料電池4に接続されている。空気排出ライン27の他端は、大気開放されている。
(4)制御部
制御部3は、燃料電池4における発電量を検知する検知手段としての電流センサ32と、液体燃料の供給量を制御する制御手段としてのECU31とを備えている。
制御部3は、燃料電池4における発電量を検知する検知手段としての電流センサ32と、液体燃料の供給量を制御する制御手段としてのECU31とを備えている。
電流センサ32は、燃料電池4の発電電流を測定するために設けられる公知のセンサである。電流センサ32は、燃料電池4に電気的に接続されるとともに、ECU31に電気的に接続されている(図1の破線参照)。これにより、電流センサ32により検知された電流値が、ECU31に入力される。
ECU31は、電動車両における電気的な制御を実行するコントロールユニット(すなわち、Electronic Control Unit)であり、CPU、ROMおよびRAMなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
ECU31は、詳しくは後述するが、霧化された液体燃料の供給量と、電流センサ32により検知される燃料電池4の発電量との相関を示すマッピングデータを備えている。また、ECU31は、電流センサ32および霧化装置14に電気的に接続されており、電流センサ32により測定される燃料電池4の発電電流に応じて、霧化装置14による液体燃料の噴霧量を調整可能としている。
また、ECU31は、燃料給排部5のポンプ13、および、空気給排部6のポンプ22電気的に接続されており、ポンプ13およびポンプ22の駆動および停止を制御可能としている。
(5)動力部
動力部2は、電動車両のエンジンルーム内に配置されている。動力部2は、モータ41と、バッテリー42とを備えている。
動力部2は、電動車両のエンジンルーム内に配置されている。動力部2は、モータ41と、バッテリー42とを備えている。
モータ41は、燃料電池4に電気的に接続されている。モータ41は、燃料電池4から出力される電気エネルギーを電動車両の駆動力として機械エネルギーに変換する。モータ41としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。
バッテリー42は、燃料電池4とモータ41との間の配線に電気的に接続されている。バッテリー42としては、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。
2.発電動作
次いで、燃料電池システム1の発電動作について説明する。
次いで、燃料電池システム1の発電動作について説明する。
電動車両が走行するときには、制御部3は、ポンプ13、霧化装置14およびポンプ22の動作を制御する。
すると、ポンプ22は、燃料電池4のカソード(具体的には、燃料電池セルのカソード)、および、分離装置24に空気を供給する。
すると、分離装置24から霧化装置14にキャリアガス(窒素リッチガス)が供給される。また、分離装置24からの酸素リッチガスは、ポンプ22から燃料電池4へ向かう空気と合流して、燃料電池4のカソード(具体的には、燃料電池セルのカソード)に供給される。
また、ポンプ13は、燃料タンク11内の液体燃料を霧化装置14に供給する。霧化装置14は、液体燃料を、霧状にしてキャリアガスと混合する。霧状の液体燃料は、キャリアガスによって、燃料電池4のアノード(具体的には、燃料電池セルのアノード)に供給される。
すると、燃料電池4では、アニオン交換型の場合であって、燃料成分が、例えば、ヒドラジンである場合には、下記反応式(1)〜(3)で表される反応が生じ、発電が行なわれる。
(1) N2H4+4OH−→N2+4H2O+4e− (アノードでの反応)
(2) O2+2H2O+4e−→4OH− (カソードでの反応)
(3) N2H4+O2→N2+2H2O (燃料電池4全体での反応)
これらの反応により、燃料成分(N2H4)が消費されるとともに、水(H2O)および窒素ガス(N2)が生成し、起電力(4e−)が発生する。発生した起電力は、図示しないインバータにより三相交流電力に変換された後、モータ41に供給され、電動車両の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。なお、機械エネルギーに変換されなかった余剰の電力は、バッテリー42に蓄電される。
(1) N2H4+4OH−→N2+4H2O+4e− (アノードでの反応)
(2) O2+2H2O+4e−→4OH− (カソードでの反応)
(3) N2H4+O2→N2+2H2O (燃料電池4全体での反応)
これらの反応により、燃料成分(N2H4)が消費されるとともに、水(H2O)および窒素ガス(N2)が生成し、起電力(4e−)が発生する。発生した起電力は、図示しないインバータにより三相交流電力に変換された後、モータ41に供給され、電動車両の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。なお、機械エネルギーに変換されなかった余剰の電力は、バッテリー42に蓄電される。
また、燃料電池4から排出された液体燃料は、気液分離器16において、ガス(上記式(1)の反応において生成する窒素ガス(N2)など)と分離されて、燃料タンク11に還流される。
また、上記の発電において、霧化装置14による液体燃料の噴霧量と、燃料電池4における発電量とには、相関関係がある。そこで、霧化装置14による液体燃料の噴霧量と、燃料電池4における発電量との関係が、予めマッピングされ、得られたマッピングデータが、ECU31に格納される。
そして、燃料電池システム1の駆動時には、ECU31が、そのマッピングデータに応じて、所望の発電電流(例えば、最大電流)を得られるように、霧化装置14による液体燃料の噴霧量を調整する。
3.制御
一方、燃料電池4の発電量は、液体燃料のクロスリーク量に応じて変化する。
一方、燃料電池4の発電量は、液体燃料のクロスリーク量に応じて変化する。
この点、上記のように液体燃料を霧化すると、液体燃料のクロスリーク量が低減されるため、クロスリーク量の僅かな増減によって、燃料電池4の発電量が大きく変化する。
その結果、予め作成されたマッピングデータが、稼働している燃料電池4と整合せず、マッピングデータに応じて液体燃料を供給しても、発電効率が十分ではない場合がある。
そこで、この燃料電池システム1では、図2に示す制御フローに従って、燃料電池4による発電中に、電流センサ32の検知に応じて、上記マッピングデータを更新する。
より具体的には、この制御は、燃料電池システム1の運転開始とともに、実行される(スタート)。
この制御では、まず、上記したように、燃料電池4のカソードに空気を供給するとともに、予めマッピングされたマッピングデータに基づいて、所望の発電電流(例えば、最大電流)を得られるように、霧化装置14による液体燃料の噴霧量(F1)を調整する(ステップS1)。
これにより、燃料電池4から電流を取り出し、また、この電流値(A1)を、電流センサ32により検知する。
次いで、この制御では、燃料電池4の発電中に、霧化装置14による液体燃料の噴霧量を、上記で調整された量から、微量(例えば、0.5〜2体積%)増加させる(ステップS2)。
そして、増加された噴霧量(F2)において、燃料電池4から電流を取り出し、また、この電流値(A2)を、電流センサ32により検知する。
そして、この制御では、液体燃料の噴霧量(F1)を増加させる前の電流値(A1)と、液体燃料の噴霧量(F2)を増加させた後の電流値(A2)とを比較し、噴霧量を増加させた後の電流値(A2)が、所望の発電電流(例えば、最大電流)に近接したか否かを判断する(ステップS3)。
例えば、最大電流を得る場合には、液体燃料の噴霧量(F1)を増加させる前の電流値(A1)と、液体燃料の噴霧量(F2)を増加させた後の電流値(A2)とを比較し、いずれの場合において、より高い電流値が得られたかを判断する。
このとき、例えば、電流が増加するなど、噴霧量(F2)を増加させた後の電流値(A2)が、所望の発電電流(例えば、最大電流)に近接した場合(ステップS3:YES)には、ECU31に格納されているマッピングデータを更新する(ステップS4)。
すなわち、燃料電池システム1の駆動開始時のマッピングデータにおいて、所望の電流値を得るために設定されていた噴霧量(増加前の噴霧量(F1))を、増加後の噴霧量(F2)に書き換える。
その後、この制御では、再度、霧化装置14による液体燃料の噴霧量を、上記で調整された量から、微量(例えば、0.5〜2体積%)増加させる(ステップS2)。
このような制御を繰り返すことにより、燃料電池4の発電中において、所望の電流値(例えば、最大電流)を得るための噴霧量を増加させ、マッピングデータを更新する。
一方、例えば、噴霧量を増加させても電流が増加しないなど、噴霧量(F2)を増加させた後の電流値(A2)が、所望の発電電流(例えば、最大電流)に近接しない場合(ステップS3:NO)には、霧化装置14による液体燃料の噴霧量を、上記で調整された量から、微量(例えば、0.5〜2体積%)減少させる(ステップS5)。
そして、減少された噴霧量(F3)において、燃料電池4から電流を取り出し、また、この電流値(A3)を、電流センサ32により検知する。
そして、この制御では、液体燃料の噴霧量(F2)を減少させる前の電流値(A2)と、液体燃料の噴霧量(F3)を減少させた後の電流値(A3)とを比較し、噴霧量を減少させた後の電流値(A3)が、所望の発電電流(例えば、最大電流)に近接したか否かを判断する(ステップS6)。
例えば、最大電流を得る場合には、液体燃料の噴霧量(F2)を減少させる前の電流値(A2)と、液体燃料の噴霧量(F3)を減少させた後の電流値(A3)とを比較し、いずれの場合において、より高い電流値が得られたかを判断する。
このとき、例えば、電流が増加するなど、噴霧量(F3)を減少させた後の電流値(A3)が、所望の発電電流(例えば、最大電流)に近接した場合(ステップS6:YES)には、ECU31に格納されているマッピングデータを更新する(ステップS7)。
すなわち、上記で調整されたマッピングデータにおいて、所望の電流値を得るために設定されていた噴霧量(増加後かつ減少前の噴霧量(F2))を、減少後の噴霧量(F3)に書き換える。
その後、この制御では、再度、霧化装置14による液体燃料の噴霧量を、上記で調整された量から、微量(例えば、0.5〜2体積%)減少させる(ステップS5)。
このような制御を繰り返すことにより、燃料電池4の発電中において、所望の電流値(例えば、最大電流)を得るための噴霧量を減少させ、マッピングデータを更新する。
一方、例えば、噴霧量を減少させても電流が増加しないなど、噴霧量(F3)を減少させた後の電流値(A3)が、所望の発電電流(例えば、最大電流)に近接しない場合(ステップS6:NO)には、再度、霧化装置14による液体燃料の噴霧量を、上記で調整された量から、微量(例えば、0.5〜2体積%)増加させる(ステップS2)。
このような制御を繰り返すことにより、再度、燃料電池4の発電中において、所望の電流値(例えば、最大電流)を得るための噴霧量を増加させ、マッピングデータを更新する。
なお、上記の制御は、燃料電池システム1の運転停止まで継続され、燃料電池システム1の運転停止とともに停止される。
このような燃料電池システム1では、液体燃料の供給量を制御するECU31が、霧化された液体燃料の供給量と、電流センサ32により検知される発電量との相関を示すマッピングデータを、電流センサ32の検知に応じて、燃料電池3の発電中に更新する。
そのため、液体燃料を霧化する場合にも、発電中の燃料電池4における燃料供給量の最適値と、マッピングデータとを整合でき、優れた発電効率を得ることができる。
すなわち、燃料電池システム1においては、燃料電池4の運転状況や、使用期間などによって、液体燃料のクロスリーク量(アノードから電解質膜を透過してカソードに漏出する液体燃料の量)が異なり、また、そのクロスリーク量によって、液体燃料の供給量の最適値が異なる。
とりわけ、燃料電池4に霧化した液体燃料を供給する場合、液体燃料のクロスリーク量が低減されるため、クロスリーク量の僅かな増減によって、燃料電池4の発電量が大きく変化する。
そこで、上記のように、燃料電池4による発電量をフィードバック制御することにより、液体燃料の供給量(噴霧量)と、燃料電池4の発電量との相関を示すマッピングデータを、燃料電池3の発電中に更新する。
その結果、液体燃料を霧化する場合にも、発電中の燃料電池4における液体燃料の供給量の最適値と、マッピングデータとを整合でき、優れた発電効率を得ることができる。
4.変形例
上記した実施形態では、空気を窒素ガスと酸素ガスとに分離することにより、キャリアガスを調製しているが、キャリアガスを調製する方法は、特に限定されない。燃料電池システム1は、例えば、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスが貯留されたボンベを備えており、不活性ガスの流量を調整することにより、キャリアガスを調製してもよい。この場合、不活性ガスの流量を調整するための構成が、調製装置の一例である。具体的には、調製装置は、例えば、不活性ガスの流量を調整するためのバルブであってもよい。
上記した実施形態では、空気を窒素ガスと酸素ガスとに分離することにより、キャリアガスを調製しているが、キャリアガスを調製する方法は、特に限定されない。燃料電池システム1は、例えば、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスが貯留されたボンベを備えており、不活性ガスの流量を調整することにより、キャリアガスを調製してもよい。この場合、不活性ガスの流量を調整するための構成が、調製装置の一例である。具体的には、調製装置は、例えば、不活性ガスの流量を調整するためのバルブであってもよい。
さらには、例えば、空気を窒素ガスと酸素ガスとに分離することなく、キャリアガスとして用いることもできる。この場合、液体燃料が酸素ガスと反応し、分解する可能性がある。そのため、キャリアガスとして、好ましくは、酸素ガスなどの酸化性ガスの含有量が低減されたガスが挙げられ、より好ましくは、上記した窒素リッチガスが挙げられる。
1 燃料電池システム
4 燃料電池
11 燃料タンク
14 霧化装置
31 ECU
32 電流センサ
4 燃料電池
11 燃料タンク
14 霧化装置
31 ECU
32 電流センサ
Claims (1)
- 液体燃料が供給されるアノード、酸素が供給されるカソード、および、前記アノードと前記カソードとの間に配置される電解質膜を備える燃料電池と、
前記液体燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンクから前記燃料電池に供給される前記液体燃料を、霧状にする前記燃料電池に供給する霧化装置と、
前記燃料電池における発電量を検知する検知手段と、
霧化された前記液体燃料の供給量を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
霧化された前記液体燃料の供給量と、前記検知手段により検知される発電量との相関を示すマッピングデータを備え、
前記燃料電池による発電中に、前記検知手段の検知に応じて、前記マッピングデータを更新する
ことを特徴とする、燃料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018022852A JP2019139984A (ja) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018022852A JP2019139984A (ja) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | 燃料電池システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019139984A true JP2019139984A (ja) | 2019-08-22 |
Family
ID=67694254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018022852A Pending JP2019139984A (ja) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019139984A (ja) |
-
2018
- 2018-02-13 JP JP2018022852A patent/JP2019139984A/ja active Pending
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