JP3263129B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池の冷却媒体と
してメタノール、またはメタノールと水との混合溶液を
用いた燃料電池システムに関する。
してメタノール、またはメタノールと水との混合溶液を
用いた燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池システムにおいては、燃
料によって燃料電池を冷却するという手段を用いたもの
は無く、またメタノール気化器の加熱は電熱ヒータによ
り行っていた。
料によって燃料電池を冷却するという手段を用いたもの
は無く、またメタノール気化器の加熱は電熱ヒータによ
り行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池システ
ムでは、水冷却によって燃料電池の作動温度を安定化さ
せており、冷却水の循環およびクーリングシステムなど
の補機類が必要であった。このため、燃料電池システム
が軽量・コンパクトにはならなかった。また、気化器の
加熱を電熱ヒータに依存することは、電力の無駄な消費
であるばかりか、改質器との一体化が不可能なため嵩張
るという欠点も有している。
ムでは、水冷却によって燃料電池の作動温度を安定化さ
せており、冷却水の循環およびクーリングシステムなど
の補機類が必要であった。このため、燃料電池システム
が軽量・コンパクトにはならなかった。また、気化器の
加熱を電熱ヒータに依存することは、電力の無駄な消費
であるばかりか、改質器との一体化が不可能なため嵩張
るという欠点も有している。
【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を
背景になされたもので、メタノール燃料を冷却媒体とし
て用いて、燃料電池の作動温度を一定にすることにより
安定した発電を可能にするととともに、気化器の加熱に
燃料電池の排熱をメタノールを媒介として有効利用して
気化器の体積を減少させ改質器と一体化した燃料電池シ
ステムを提供することを目的とする。
背景になされたもので、メタノール燃料を冷却媒体とし
て用いて、燃料電池の作動温度を一定にすることにより
安定した発電を可能にするととともに、気化器の加熱に
燃料電池の排熱をメタノールを媒介として有効利用して
気化器の体積を減少させ改質器と一体化した燃料電池シ
ステムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、メタノールタ
ンク、水タンク、燃料電池スタック、メタノール気化
器、およびメタノール改質器を備えた燃料電池システム
であって、メタノールタンクおよび水タンクから燃料電
池スタックの冷媒供給側に冷媒としてのメタノール溶液
を供給する冷媒供給路、燃料電池スタックの冷媒排出側
から排出されたメタノール溶液を、メタノール気化器内
部熱交換器を経由して、燃料電池スタックの冷媒供給側
に循環させる冷媒循環回路、および、該冷媒循環回路か
ら該メタノール気化器内部熱交換器の下流側で分岐し
て、メタノール気化器を経てメタノール改質器に接続さ
れる燃料補充路とを備え、該メタノール改質器から排出
される水・炭酸ガス排出路が、前記メタノール気化器の
他の内部熱交換器を形成しており、該燃料補充路から供
給されたメタノール溶液は該メタノール改質器内で改質
され、得られた燃料ガスは燃料電池スタックに供給さ
れ、メタノール改質器内の燃焼により発生する水・炭酸
ガスはメタノール改質器から該水・炭酸ガス排出路によ
り排出され、該メタノール溶液をその沸騰圧力以上の圧
力で燃料電池内に封じ込める手段として、流量コントロ
ーラ、昇圧ポンプおよび逆止弁が、該冷媒供給路の上流
に配設されていることを特徴とする燃料電池システムを
提供するものである。
ンク、水タンク、燃料電池スタック、メタノール気化
器、およびメタノール改質器を備えた燃料電池システム
であって、メタノールタンクおよび水タンクから燃料電
池スタックの冷媒供給側に冷媒としてのメタノール溶液
を供給する冷媒供給路、燃料電池スタックの冷媒排出側
から排出されたメタノール溶液を、メタノール気化器内
部熱交換器を経由して、燃料電池スタックの冷媒供給側
に循環させる冷媒循環回路、および、該冷媒循環回路か
ら該メタノール気化器内部熱交換器の下流側で分岐し
て、メタノール気化器を経てメタノール改質器に接続さ
れる燃料補充路とを備え、該メタノール改質器から排出
される水・炭酸ガス排出路が、前記メタノール気化器の
他の内部熱交換器を形成しており、該燃料補充路から供
給されたメタノール溶液は該メタノール改質器内で改質
され、得られた燃料ガスは燃料電池スタックに供給さ
れ、メタノール改質器内の燃焼により発生する水・炭酸
ガスはメタノール改質器から該水・炭酸ガス排出路によ
り排出され、該メタノール溶液をその沸騰圧力以上の圧
力で燃料電池内に封じ込める手段として、流量コントロ
ーラ、昇圧ポンプおよび逆止弁が、該冷媒供給路の上流
に配設されていることを特徴とする燃料電池システムを
提供するものである。
【０００６】
【作用】このように構成してあるので、本発明の燃料電
池システムでは、メタノール溶液（メタノール、あるい
はメタノールと水との混合溶液）を、冷媒供給路から燃
料電池スタックに供給して封じ込め、その燃料電池スタ
ックを含めての冷媒循環回路により該メタノール溶液を
メタノール沸騰圧力以上の圧力で燃料電池内に存在させ
るとともに、流量を変化調節して発電作動温度を一定に
維持させる。さらに、その回路中に設けた気化器内部熱
交換器により、前記回路から分岐した燃料補充路中の気
化器を加熱する。一方、燃料電池スタックから排出され
た未反応のＨ2 、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏは燃料ガス移動回路に
よりメタノール改質器へ流入する。なお、途中で燃料電
池から排出された未利用のＨ2 を改質器内で燃焼させる
ためにＯ2 を補充するための空気を空気補充管から合流
させる。メタノール改質器において、気化器で蒸発した
メタノール蒸気および水蒸気から生成したＨ2 （Ｃ
Ｏ2 、未反応Ｈ2 Ｏ）が燃料電池スタックへ流入する。
なお、前記改質器で燃焼した未利用のＨ2 はＨ2 Ｏとな
り、Ｈ2 ＯとＣＯ2 が外部へ排出される。
池システムでは、メタノール溶液（メタノール、あるい
はメタノールと水との混合溶液）を、冷媒供給路から燃
料電池スタックに供給して封じ込め、その燃料電池スタ
ックを含めての冷媒循環回路により該メタノール溶液を
メタノール沸騰圧力以上の圧力で燃料電池内に存在させ
るとともに、流量を変化調節して発電作動温度を一定に
維持させる。さらに、その回路中に設けた気化器内部熱
交換器により、前記回路から分岐した燃料補充路中の気
化器を加熱する。一方、燃料電池スタックから排出され
た未反応のＨ2 、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏは燃料ガス移動回路に
よりメタノール改質器へ流入する。なお、途中で燃料電
池から排出された未利用のＨ2 を改質器内で燃焼させる
ためにＯ2 を補充するための空気を空気補充管から合流
させる。メタノール改質器において、気化器で蒸発した
メタノール蒸気および水蒸気から生成したＨ2 （Ｃ
Ｏ2 、未反応Ｈ2 Ｏ）が燃料電池スタックへ流入する。
なお、前記改質器で燃焼した未利用のＨ2 はＨ2 Ｏとな
り、Ｈ2 ＯとＣＯ2 が外部へ排出される。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。この実施例に用いた固体高分子電解質膜型燃料電
池（ＰＥＭ−ＦＣ）からなる燃料電池システム０１（以
下「燃料電池システム」という）は、図１に示すよう
に、冷媒供給路０２と、固体高分子電解質膜型燃料電池
スタック０３（以下「セルスタック」という）と、冷媒
循環回路０４と、燃料ガス移動回路０５と、燃料補充路
０６と、水・炭酸ガス排出路０７とから主要構成されて
いる。
する。この実施例に用いた固体高分子電解質膜型燃料電
池（ＰＥＭ−ＦＣ）からなる燃料電池システム０１（以
下「燃料電池システム」という）は、図１に示すよう
に、冷媒供給路０２と、固体高分子電解質膜型燃料電池
スタック０３（以下「セルスタック」という）と、冷媒
循環回路０４と、燃料ガス移動回路０５と、燃料補充路
０６と、水・炭酸ガス排出路０７とから主要構成されて
いる。
【０００８】冷媒供給路０２では、冷却媒体としてのメ
タノールＭとイオン交換樹脂２５を通過する水Ｗとをそ
れぞれのメタノールタンク１１、水タンク２１から流量
コントローラ１２、２２、昇圧ポンプ１３、２３および
逆止弁１４、２４を冷媒封じ込め手段として連設してい
るメタノール供給管１０、水供給管２０とから供給する
ように配設されている。前記両供給管１０、２０は、冷
媒集合供給管２７に合流してセルスタック０３の供給側
３１に連結されている。
タノールＭとイオン交換樹脂２５を通過する水Ｗとをそ
れぞれのメタノールタンク１１、水タンク２１から流量
コントローラ１２、２２、昇圧ポンプ１３、２３および
逆止弁１４、２４を冷媒封じ込め手段として連設してい
るメタノール供給管１０、水供給管２０とから供給する
ように配設されている。前記両供給管１０、２０は、冷
媒集合供給管２７に合流してセルスタック０３の供給側
３１に連結されている。
【０００９】一方、セルスタック０３の排出側３２に接
続され、圧力計４１を有する冷媒環流管４０は、メタノ
ール気化器６３の内部熱交換器４２、冷媒循環ポンプ４
３およびラジエータ４４を通り、前記冷媒集合供給管２
７に接続合流しセルスタック０３へ戻り冷媒循環回路０
４を構成している。燃料ガス移動回路０５では、メタノ
ール改質器５２内で改質された燃料ガス（Ｈ2 、Ｃ
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ）が燃料ガス管５０の中を燃料ガス供給ポ
ンプ５３によって移動し、燃料電池スタック０３の燃料
ガス供給側３１に入り、燃料電池の発電で利用されなか
った未利用のＨ2 、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏが排出側３２から出
て改質器５２へ向かう。改質器５２に入る前に、空気補
充管５１を合流させ、未利用Ｈ2を燃焼させるための酸
化剤（Ｏ2 ）を空気として取込み、改質器内で未利用Ｈ
2の燃焼を行わせることにより改質器の温度の保持を図
る。燃料補充路０６は、冷媒環流管４０における前記内
部熱交換器４２の直後に位置する分岐点６１から分か
れ、流量コントローラ６２、メタノール気化器６３を経
てメタノール改質器５２に導かれている。また、水・炭
酸ガス排出路７０は、前記改質器５２から前記気化器６
３の他の内部熱交換器７１を形成して外気へ開口したも
のである。
続され、圧力計４１を有する冷媒環流管４０は、メタノ
ール気化器６３の内部熱交換器４２、冷媒循環ポンプ４
３およびラジエータ４４を通り、前記冷媒集合供給管２
７に接続合流しセルスタック０３へ戻り冷媒循環回路０
４を構成している。燃料ガス移動回路０５では、メタノ
ール改質器５２内で改質された燃料ガス（Ｈ2 、Ｃ
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ）が燃料ガス管５０の中を燃料ガス供給ポ
ンプ５３によって移動し、燃料電池スタック０３の燃料
ガス供給側３１に入り、燃料電池の発電で利用されなか
った未利用のＨ2 、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏが排出側３２から出
て改質器５２へ向かう。改質器５２に入る前に、空気補
充管５１を合流させ、未利用Ｈ2を燃焼させるための酸
化剤（Ｏ2 ）を空気として取込み、改質器内で未利用Ｈ
2の燃焼を行わせることにより改質器の温度の保持を図
る。燃料補充路０６は、冷媒環流管４０における前記内
部熱交換器４２の直後に位置する分岐点６１から分か
れ、流量コントローラ６２、メタノール気化器６３を経
てメタノール改質器５２に導かれている。また、水・炭
酸ガス排出路７０は、前記改質器５２から前記気化器６
３の他の内部熱交換器７１を形成して外気へ開口したも
のである。
【００１０】次に、上記構成となっている燃料電池シス
テム０１の作用について述べる。メタノールの気化に要
する熱量（気化潜熱）の確保は、メタノール気化器６３
設計上の重要なポイントであるが、そのための熱量は、
メタノール改質器５２から排出される高温の水・炭酸ガ
スから得られ、さらに次の方法によって燃料電池３０か
ら得られる。メタノール溶液を、メタノール気化器６
３でメタノールが気化するために使用される熱量を蓄積
するため沸騰圧力以上の圧力で燃料電池内（冷却用セパ
レータ内や冷却板内など）に存在させる。これには、冷
媒供給路０２における流量コントローラ１２、２２、昇
圧ポンプ１３、２３および逆止弁１４、２４によって封
じ込めるなどの手段を用いる。メタノール溶液は、沸
騰圧力以上の圧力下で流量を調節しながら流動させ、燃
料電池内の熱交換量を可変させることによりセルスタッ
ク０３の温度の一定化を図る。すなわち、燃料電池３０
の作動温度を一定にする。メタノール溶液の余剰蓄熱
量は、メタノール気化器６３の加温に利用する。
テム０１の作用について述べる。メタノールの気化に要
する熱量（気化潜熱）の確保は、メタノール気化器６３
設計上の重要なポイントであるが、そのための熱量は、
メタノール改質器５２から排出される高温の水・炭酸ガ
スから得られ、さらに次の方法によって燃料電池３０か
ら得られる。メタノール溶液を、メタノール気化器６
３でメタノールが気化するために使用される熱量を蓄積
するため沸騰圧力以上の圧力で燃料電池内（冷却用セパ
レータ内や冷却板内など）に存在させる。これには、冷
媒供給路０２における流量コントローラ１２、２２、昇
圧ポンプ１３、２３および逆止弁１４、２４によって封
じ込めるなどの手段を用いる。メタノール溶液は、沸
騰圧力以上の圧力下で流量を調節しながら流動させ、燃
料電池内の熱交換量を可変させることによりセルスタッ
ク０３の温度の一定化を図る。すなわち、燃料電池３０
の作動温度を一定にする。メタノール溶液の余剰蓄熱
量は、メタノール気化器６３の加温に利用する。
【００１１】ところで、冷媒供給路０２において、燃料
ともなる冷媒のメタノールＭとこれを分解して改質させ
るのに用いる水Ｗとを、メタノールタンク１１および水
タンク２１からそれぞれの流量コントローラ１２、２
２、昇圧ポンプ１３、２３、逆止弁１４、２４を経由し
て冷媒集合供給管２７に集めて合流させメタノール溶液
にして供給側３１からセルスタック０３内に多数積層さ
れた燃料電池３０のセパレータや冷却板（共に不図示）
内に導き入れる。ただし、水Ｗは、流量コントローラ２
２に入るに先立ってイオン交換樹脂２５を通過させる。
この場合、メタノール溶液は、セルスタック０３内に封
じ込められる。その混合比率は燃料電池システム０１の
運転状態によって変わるが、Ｈ2 Ｏ／ＣＨ3 ＯＨ＞１の
比率は得られる。（ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋３Ｈ
2 、Ｈ2 Ｏ過剰でないと未反応ＣＨ3 ＯＨが残る）。
ともなる冷媒のメタノールＭとこれを分解して改質させ
るのに用いる水Ｗとを、メタノールタンク１１および水
タンク２１からそれぞれの流量コントローラ１２、２
２、昇圧ポンプ１３、２３、逆止弁１４、２４を経由し
て冷媒集合供給管２７に集めて合流させメタノール溶液
にして供給側３１からセルスタック０３内に多数積層さ
れた燃料電池３０のセパレータや冷却板（共に不図示）
内に導き入れる。ただし、水Ｗは、流量コントローラ２
２に入るに先立ってイオン交換樹脂２５を通過させる。
この場合、メタノール溶液は、セルスタック０３内に封
じ込められる。その混合比率は燃料電池システム０１の
運転状態によって変わるが、Ｈ2 Ｏ／ＣＨ3 ＯＨ＞１の
比率は得られる。（ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋３Ｈ
2 、Ｈ2 Ｏ過剰でないと未反応ＣＨ3 ＯＨが残る）。
【００１２】そして、前記冷媒封じ込め手段によってセ
ルスタック０３側に封じ込められたメタノール溶液は、
沸騰圧力以上の圧力で冷媒循環ポンプ４３により冷媒循
環回路０４内を循環する。この際、セルスタック０３の
作動温度を所定温度範囲内に維持するため循環量を変化
させてセルスタック０３内の熱交換量を変化させる。冷
媒溶液の循環量が少ないとセルスタック０３内の冷媒溶
液温度は上昇する。従って、セルスタック０３から冷媒
溶液への熱移動が遅くなり、そのためセルスタック温度
の低下する速度は遅くなる。すなわち、冷媒溶液による
温度の低下する速度と燃料電池３０の発電に伴う発熱に
よる温度が上昇する速度とのバランスによって温度の上
昇するか、下降するかの温度変化の速度が決まる。
ルスタック０３側に封じ込められたメタノール溶液は、
沸騰圧力以上の圧力で冷媒循環ポンプ４３により冷媒循
環回路０４内を循環する。この際、セルスタック０３の
作動温度を所定温度範囲内に維持するため循環量を変化
させてセルスタック０３内の熱交換量を変化させる。冷
媒溶液の循環量が少ないとセルスタック０３内の冷媒溶
液温度は上昇する。従って、セルスタック０３から冷媒
溶液への熱移動が遅くなり、そのためセルスタック温度
の低下する速度は遅くなる。すなわち、冷媒溶液による
温度の低下する速度と燃料電池３０の発電に伴う発熱に
よる温度が上昇する速度とのバランスによって温度の上
昇するか、下降するかの温度変化の速度が決まる。
【００１３】今、温度差を△Ｔとすれば、 △Ｔ＝高温部の温度−低温部の温度 このとき、熱交換量は△Ｔに比例するので、次の状況が
出現する。 循環量大→△Ｔ大→熱交換量大→冷却効果大 循環量小→△Ｔ小→熱交換量小→冷却効果小 冷媒溶液の余剰熱量は、メタノール溶液の圧力計測値と
温度計測値とにより判断し、気化器内部熱交換器７１お
よびラジエータ（放熱板）への供給量（循環量）を調節
し処理する。なお、メタノール気化器６３の加熱による
放熱に加えてメタノール改質用の燃料供給に伴う改質器
５２への高温メタノール供給量によっても冷媒循環回路
０４内の温度が低下しない場合には上記の処理が必要と
なる。
出現する。 循環量大→△Ｔ大→熱交換量大→冷却効果大 循環量小→△Ｔ小→熱交換量小→冷却効果小 冷媒溶液の余剰熱量は、メタノール溶液の圧力計測値と
温度計測値とにより判断し、気化器内部熱交換器７１お
よびラジエータ（放熱板）への供給量（循環量）を調節
し処理する。なお、メタノール気化器６３の加熱による
放熱に加えてメタノール改質用の燃料供給に伴う改質器
５２への高温メタノール供給量によっても冷媒循環回路
０４内の温度が低下しない場合には上記の処理が必要と
なる。
【００１４】燃料ガス移動回路０５においては、セルス
タック０３の排出側３２から出た燃料の水素Ｈ2 には、
水Ｈ2 Ｏと炭酸ガスＣＯ2 を含み前記改質器５２へ流入
するが、途中で空気補充管５１から改質器内温度を燃料
電池未利用Ｈ2 の燃焼によって補うためにＨ2 燃焼用酸
素Ｏ2 を補充する空気Ａを吸入合流させる。一方、冷媒
循環回路０４の分岐点６１から燃料補充路０６へ進んだ
メタノールＣＨ3 ＯＨと水Ｈ2 Ｏとは、流量コントロー
ラ６２を通ってメタノール気化器６３に入り、気化器内
部熱交換器４２、７１によって加熱され蒸発して改質器
５２へ流入し改質される。なお、この際、燃料としてメ
タノール溶液は冷媒循環回路０４の内圧力によって燃料
補充路０６へ進み、流量コントローラ６２によりメタノ
ール溶液の必要量を改質器５２へ圧送入する。この必要
量は、燃料電池３０からの取得電流値により消費水素量
が分かるので判定することができる。燃料利用率を決め
ると、改質に必要なメタノールＭの量が算出される。
タック０３の排出側３２から出た燃料の水素Ｈ2 には、
水Ｈ2 Ｏと炭酸ガスＣＯ2 を含み前記改質器５２へ流入
するが、途中で空気補充管５１から改質器内温度を燃料
電池未利用Ｈ2 の燃焼によって補うためにＨ2 燃焼用酸
素Ｏ2 を補充する空気Ａを吸入合流させる。一方、冷媒
循環回路０４の分岐点６１から燃料補充路０６へ進んだ
メタノールＣＨ3 ＯＨと水Ｈ2 Ｏとは、流量コントロー
ラ６２を通ってメタノール気化器６３に入り、気化器内
部熱交換器４２、７１によって加熱され蒸発して改質器
５２へ流入し改質される。なお、この際、燃料としてメ
タノール溶液は冷媒循環回路０４の内圧力によって燃料
補充路０６へ進み、流量コントローラ６２によりメタノ
ール溶液の必要量を改質器５２へ圧送入する。この必要
量は、燃料電池３０からの取得電流値により消費水素量
が分かるので判定することができる。燃料利用率を決め
ると、改質に必要なメタノールＭの量が算出される。
【００１５】この場合、燃料電池への負荷が増大するか
減少するか、あるいは一定なのかは、取得電流の時間的
変化量で判定し、それに対応する熱エネルギー量（メタ
ノール改質を保持する）とガス利用率とから最適必要量
が割り出される。改質器５２からはＣＯ2 とＨ2 Ｏとを
伴ってＨ2 が燃料供給ポンプ５３によりセルスタック０
３の供給側３１に入る。
減少するか、あるいは一定なのかは、取得電流の時間的
変化量で判定し、それに対応する熱エネルギー量（メタ
ノール改質を保持する）とガス利用率とから最適必要量
が割り出される。改質器５２からはＣＯ2 とＨ2 Ｏとを
伴ってＨ2 が燃料供給ポンプ５３によりセルスタック０
３の供給側３１に入る。
【００１６】水・炭酸ガス排出路０７は、前記改質器５
２内で燃料電池未利用Ｈ2 を燃焼後、Ｈ2 ＯとＣＯ2 と
して外気へ放出するが、これに先立ってその余剰熱量を
気化器内部熱交換器７１に与えメタノールの気化に寄与
させる。
２内で燃料電池未利用Ｈ2 を燃焼後、Ｈ2 ＯとＣＯ2 と
して外気へ放出するが、これに先立ってその余剰熱量を
気化器内部熱交換器７１に与えメタノールの気化に寄与
させる。
【００１７】なお、本発明の燃料電池システム０１で
は、メタノールを燃料電池冷却媒体としてだけではな
く、寒冷地あるいは冬期において、燃料電池の起動用加
熱媒体と不凍冷却剤とを兼ねさせることができる。
は、メタノールを燃料電池冷却媒体としてだけではな
く、寒冷地あるいは冬期において、燃料電池の起動用加
熱媒体と不凍冷却剤とを兼ねさせることができる。
【００１８】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこの実施例に必ずしも限定されることはなく、要旨
を逸脱しない範囲での設計変更などがあっても本発明に
含まれる。
明はこの実施例に必ずしも限定されることはなく、要旨
を逸脱しない範囲での設計変更などがあっても本発明に
含まれる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の燃料電池システムは、このよう
にセルスタック内に冷却媒体を封じ込め、冷媒循環回路
により循環させるとともに、メタノール溶液をメタノー
ルの沸騰圧力以上の圧力で燃料電池内に存在させ、また
メタノール溶液の余剰蓄熱量をメタノール気化器の加温
に利用する構成としたため、燃料電池の作動温度を一定
にすることにより安定した発電を可能にするとととも
に、気化器の加温に燃料電池の排熱を有効利用して気化
器の体積を減少させ改質器と一体化することができ、さ
らに、メタノールを燃料電池冷却媒体としてだけではな
く、寒冷地あるいは冬期において、燃料電池の起動用加
熱媒体と不凍冷却剤とを兼ねさせることができた。
にセルスタック内に冷却媒体を封じ込め、冷媒循環回路
により循環させるとともに、メタノール溶液をメタノー
ルの沸騰圧力以上の圧力で燃料電池内に存在させ、また
メタノール溶液の余剰蓄熱量をメタノール気化器の加温
に利用する構成としたため、燃料電池の作動温度を一定
にすることにより安定した発電を可能にするとととも
に、気化器の加温に燃料電池の排熱を有効利用して気化
器の体積を減少させ改質器と一体化することができ、さ
らに、メタノールを燃料電池冷却媒体としてだけではな
く、寒冷地あるいは冬期において、燃料電池の起動用加
熱媒体と不凍冷却剤とを兼ねさせることができた。
【図１】本発明の実施例の燃料電池システムを示すシス
テム系統図である。
テム系統図である。
０１ 燃料電池システム ０２ 冷媒供給路 ０３ 固体高分子電解質膜型燃料電池スタック ０４ 冷媒循環回路 ０５ 燃料ガス移動回路 ０６ 燃料補充路 １２ 流量コントローラ １３ 昇圧ポンプ １４ 逆止弁 ２２ 流量コントローラ ２３ 昇圧ポンプ ２４ 逆止弁 ３０ 燃料電池 ３１ 供給側 ３２ 排出側 ４２ 気化器内部熱交換器 ５１ 空気補充管 ５２ メタノール改質器 ６３ メタノール気化器 Ｍ メタノール Ｗ 水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 英男 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−34862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−258865（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/04 H01M 8/06
Claims (1)
- 【請求項１】 メタノールタンク、水タンク、燃料電池
スタック、メタノール気化器、およびメタノール改質器
を備えた燃料電池システムであって、メタノールタンク
および水タンクから燃料電池スタックの冷媒供給側に冷
媒としてのメタノール溶液を供給する冷媒供給路、燃料
電池スタックの冷媒排出側から排出されたメタノール溶
液を、メタノール気化器内部熱交換器を経由して、燃料
電池スタックの冷媒供給側に循環させる冷媒循環回路、
および、該冷媒循環回路から該メタノール気化器内部熱
交換器の下流側で分岐して、メタノール気化器を経てメ
タノール改質器に接続される燃料補充路とを備え、該メ
タノール改質器から排出される水・炭酸ガス排出路が、
前記メタノール気化器の他の内部熱交換器を形成してお
り、該燃料補充路から供給されたメタノール溶液は該メ
タノール改質器内で改質され、得られた燃料ガスは燃料
電池スタックに供給され、メタノール改質器内の燃焼に
より発生する水・炭酸ガスはメタノール改質器から該水
・炭酸ガス排出路により排出され、該メタノール溶液を
その沸騰圧力以上の圧力で燃料電池内に封じ込める手段
として、流量コントローラ、昇圧ポンプおよび逆止弁
が、該冷媒供給路の上流に配設されていることを特徴と
する燃料電池システム。
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|---|---|---|---|
| JP17002792A JP3263129B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP17002792A JP3263129B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 燃料電池システム |
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| JPH05343085A JPH05343085A (ja) | 1993-12-24 |
| JP3263129B2 true JP3263129B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=15897249
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP17002792A Expired - Fee Related JP3263129B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 燃料電池システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263129B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-06-05 JP JP17002792A patent/JP3263129B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH05343085A (ja) | 1993-12-24 |
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