JP3283482B2 - メタノールを燃料とする車載用燃料電池システムおよび車 - Google Patents
メタノールを燃料とする車載用燃料電池システムおよび車Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、改良されたメタノ
ールを燃料とする車載用燃料電池システムおよび該シス
テムを有する自動車に関する。
ールを燃料とする車載用燃料電池システムおよび該シス
テムを有する自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素分離型リフォーマーを用いた水素製
造装置では、メタンやメタノール等の燃料を水蒸気改質
反応とシフト反応によって水素と二酸化炭素とにし、水
素を水素分離膜を通して選択的に分離している。水素の
分離には、前記水素分離膜の透過側に不活性ガス、不活
性ガスと水蒸気、水蒸気あるいは減圧にすることによっ
て実施されていた。なお、前記水素分離膜としては、例
えば、パラジュウム合金（以下、Ｐｄと称す）からなる
ものが使用されていた。従来、特開平５−１４７９０２
号公報、特開平７−１０９１０５号公報、特開平７−１
０９１０６号公報等に炭化水素又はメタノールとの混合
ガスから水蒸気改質反応により工業的規模で水素を製造
する装置が開示されている。また、これらの公報には、
水素および二酸化炭素等からなるガスから水素分離膜を
通して水素を回収しやすくするため、水素の透過側に不
活性ガス、水蒸気あるいはこれらの混合ガスをスイープ
ガスとして供給する方法が開示されている。しかしなが
ら、通常の工業的規模での実施を目的としているため、
詳細は後述する本発明の目的およびシステムとは異なっ
たものであった。
造装置では、メタンやメタノール等の燃料を水蒸気改質
反応とシフト反応によって水素と二酸化炭素とにし、水
素を水素分離膜を通して選択的に分離している。水素の
分離には、前記水素分離膜の透過側に不活性ガス、不活
性ガスと水蒸気、水蒸気あるいは減圧にすることによっ
て実施されていた。なお、前記水素分離膜としては、例
えば、パラジュウム合金（以下、Ｐｄと称す）からなる
ものが使用されていた。従来、特開平５−１４７９０２
号公報、特開平７−１０９１０５号公報、特開平７−１
０９１０６号公報等に炭化水素又はメタノールとの混合
ガスから水蒸気改質反応により工業的規模で水素を製造
する装置が開示されている。また、これらの公報には、
水素および二酸化炭素等からなるガスから水素分離膜を
通して水素を回収しやすくするため、水素の透過側に不
活性ガス、水蒸気あるいはこれらの混合ガスをスイープ
ガスとして供給する方法が開示されている。しかしなが
ら、通常の工業的規模での実施を目的としているため、
詳細は後述する本発明の目的およびシステムとは異なっ
たものであった。
【０００３】一方、ＮＯｘやＳＯｘ等を含むガスを排気
するガソリンを燃料とする自動車から、これらを排気ガ
スに含まないメタノールを燃料とする自動車の開発が近
年注目されるようになってきた。メタノールを燃料とす
る自動車を開発するためには、メタノールを燃料とする
車載用燃料電池システムの開発が必要である。このよう
な観点から、ＮＩＴＲＯＧＥＮ Ｎｏ２３０、Ｎｏｖｅ
ｍｂｅｒ−Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９９７、ｐ４３〜５２に
メタノールの水蒸気改質およびメタノールの部分酸化に
よる燃料電池への水素の供給システムの概念が掲載され
ている。図５は、従来のメタノールを燃料とする車載用
燃料電池システムの概念を説明するブロックフロー図で
ある。図５においてメタノールと水とが改質反応により
未反応メタノール、水蒸気、水素、一酸化炭素および二
酸化炭素からなる改質ガスとされ、該改質ガスに空気が
供給されＣＯ選択酸化器において一酸化炭素が選択的に
二酸化炭素とされ、これらのガスが燃料電池に供給され
ることを示す。したがって、未反応メタノール、水蒸
気、水素、二酸化炭素および窒素を含む水素濃度が低い
多量のガスが燃料電池に供給されることになる。
するガソリンを燃料とする自動車から、これらを排気ガ
スに含まないメタノールを燃料とする自動車の開発が近
年注目されるようになってきた。メタノールを燃料とす
る自動車を開発するためには、メタノールを燃料とする
車載用燃料電池システムの開発が必要である。このよう
な観点から、ＮＩＴＲＯＧＥＮ Ｎｏ２３０、Ｎｏｖｅ
ｍｂｅｒ−Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９９７、ｐ４３〜５２に
メタノールの水蒸気改質およびメタノールの部分酸化に
よる燃料電池への水素の供給システムの概念が掲載され
ている。図５は、従来のメタノールを燃料とする車載用
燃料電池システムの概念を説明するブロックフロー図で
ある。図５においてメタノールと水とが改質反応により
未反応メタノール、水蒸気、水素、一酸化炭素および二
酸化炭素からなる改質ガスとされ、該改質ガスに空気が
供給されＣＯ選択酸化器において一酸化炭素が選択的に
二酸化炭素とされ、これらのガスが燃料電池に供給され
ることを示す。したがって、未反応メタノール、水蒸
気、水素、二酸化炭素および窒素を含む水素濃度が低い
多量のガスが燃料電池に供給されることになる。
【０００４】
【０００５】さて、図６は、図５を詳細に説明する従来
のメタノールを燃料とする車載用燃料電池システムの一
実施形態を示す説明図である。図６において、メタノー
ルタンク（図示しない）と水タンク（図示しない）から
メタノールおよび水が供給され、メタノールおよび水の
混合物２０１がライン２２０を経て改質器２０３と燃焼
器２１０とが一体化された改質装置２０２の改質器２０
３に供給され、水蒸気とメタノールとのモル比（以下、
Ｓ／Ｃと称する）が２〜３の条件下の水蒸気改質反応に
より、水素、一酸化炭素、二酸化炭素が生成され、改質
ガスとされる。該改質ガスは、ライン２２１からＣＯ選
択酸化器２０４に供給され、また、ライン２２２より空
気がＣＯ選択酸化器２０４に供給され、ＣＯ選択酸化器
２０４において一酸化炭素が選択的に二酸化炭素に酸化
される。後述する固体高分子型燃料電池（以下、ＰＥＦ
Ｃと称す）２０５のアノード２０６には白金触媒層が設
けられており、その触媒毒である一酸化炭素濃度を１０
０ｐｐｍ以下にする必要があるためである。ＣＯ選択酸
化器２０４の出口ガスには、水蒸気、水素、二酸化炭
素、１００ｐｐｍ以下の一酸化炭素および窒素が含まれ
る。該ＣＯ選択酸化器２０４の出口ガスはライン２２３
を経てＰＥＦＣ２０５のアノード側２０６に送られ、ま
たライン２２５からはエアーコンプレッサー２０８によ
りライン２２６経由で空気がカソード側２０７に送られ
ライン２２７から排出される。ＰＥＦＣ２０５から取り
出された電力はライン２２８によりコンバーターへと送
られ、その一部はコンプレッサー２０８の動力源のモー
ター２０９に、それ以外は車の駆動用モーターの電源と
して使用される。カソードオフガスはライン２２７より
排出される。燃焼器２１０には、前記メタノールタンク
からライン２３０よりメタノール、ライン２２９よりア
ノードオフガス、ライン２３１より空気が送られ、改質
器２０３の熱源となり、燃焼後のガスはライン２３２か
ら排出される。
のメタノールを燃料とする車載用燃料電池システムの一
実施形態を示す説明図である。図６において、メタノー
ルタンク（図示しない）と水タンク（図示しない）から
メタノールおよび水が供給され、メタノールおよび水の
混合物２０１がライン２２０を経て改質器２０３と燃焼
器２１０とが一体化された改質装置２０２の改質器２０
３に供給され、水蒸気とメタノールとのモル比（以下、
Ｓ／Ｃと称する）が２〜３の条件下の水蒸気改質反応に
より、水素、一酸化炭素、二酸化炭素が生成され、改質
ガスとされる。該改質ガスは、ライン２２１からＣＯ選
択酸化器２０４に供給され、また、ライン２２２より空
気がＣＯ選択酸化器２０４に供給され、ＣＯ選択酸化器
２０４において一酸化炭素が選択的に二酸化炭素に酸化
される。後述する固体高分子型燃料電池（以下、ＰＥＦ
Ｃと称す）２０５のアノード２０６には白金触媒層が設
けられており、その触媒毒である一酸化炭素濃度を１０
０ｐｐｍ以下にする必要があるためである。ＣＯ選択酸
化器２０４の出口ガスには、水蒸気、水素、二酸化炭
素、１００ｐｐｍ以下の一酸化炭素および窒素が含まれ
る。該ＣＯ選択酸化器２０４の出口ガスはライン２２３
を経てＰＥＦＣ２０５のアノード側２０６に送られ、ま
たライン２２５からはエアーコンプレッサー２０８によ
りライン２２６経由で空気がカソード側２０７に送られ
ライン２２７から排出される。ＰＥＦＣ２０５から取り
出された電力はライン２２８によりコンバーターへと送
られ、その一部はコンプレッサー２０８の動力源のモー
ター２０９に、それ以外は車の駆動用モーターの電源と
して使用される。カソードオフガスはライン２２７より
排出される。燃焼器２１０には、前記メタノールタンク
からライン２３０よりメタノール、ライン２２９よりア
ノードオフガス、ライン２３１より空気が送られ、改質
器２０３の熱源となり、燃焼後のガスはライン２３２か
ら排出される。
【０００６】以上説明したように、先行の車載用燃料電
池システムにおいて、改質ガス中の一酸化炭素を１００
ｐｐｍ以下にするため、ＣＯ選択酸化器に前記改質ガス
および空気を供給する。したがって、ＣＯ選択酸化器の
出口ガスには、水蒸気、水素、二酸化炭素、窒素および
１００ｐｐｍ以下の一酸化炭素が含まれる。このＣＯ選
択酸化器に改質ガスおよび空気を供給し一酸化炭素を燃
焼させるシステムを含む前記車載用燃料電池システム
は、扱うガス量が大であり、また、工程が複雑なため、
寸法的に大きくなる。さらに、前記ＰＥＦＣへ供給する
水素濃度が低くなっていた。このように前記水蒸気改質
反応と一酸化炭素の選択酸化反応との組み合わせを利用
するメタノールを燃料とする車載用燃料電池システム
は、扱うガス量が大であり、また、工程が複雑であるた
め、該システムを小型化しにくいという事情があった。
池システムにおいて、改質ガス中の一酸化炭素を１００
ｐｐｍ以下にするため、ＣＯ選択酸化器に前記改質ガス
および空気を供給する。したがって、ＣＯ選択酸化器の
出口ガスには、水蒸気、水素、二酸化炭素、窒素および
１００ｐｐｍ以下の一酸化炭素が含まれる。このＣＯ選
択酸化器に改質ガスおよび空気を供給し一酸化炭素を燃
焼させるシステムを含む前記車載用燃料電池システム
は、扱うガス量が大であり、また、工程が複雑なため、
寸法的に大きくなる。さらに、前記ＰＥＦＣへ供給する
水素濃度が低くなっていた。このように前記水蒸気改質
反応と一酸化炭素の選択酸化反応との組み合わせを利用
するメタノールを燃料とする車載用燃料電池システム
は、扱うガス量が大であり、また、工程が複雑であるた
め、該システムを小型化しにくいという事情があった。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】前述のように先行す
るメタノールを燃料とする車載用燃料電池システムは、
未反応メタノール、水蒸気、水素、二酸化炭素および窒
素を含む水素濃度が低い多量のガスが燃料電池に供給さ
れること、また、工程が複雑であるため該システムを小
型化しにくいこと等のなお改善すべき課題があった。本
発明者らは、上記事情に鑑みメタノールの水蒸気改質反
応による新規なメタノールを燃料とする車載用燃料電池
システムおよび該システムを有する車を提供することを
目的とする。
るメタノールを燃料とする車載用燃料電池システムは、
未反応メタノール、水蒸気、水素、二酸化炭素および窒
素を含む水素濃度が低い多量のガスが燃料電池に供給さ
れること、また、工程が複雑であるため該システムを小
型化しにくいこと等のなお改善すべき課題があった。本
発明者らは、上記事情に鑑みメタノールの水蒸気改質反
応による新規なメタノールを燃料とする車載用燃料電池
システムおよび該システムを有する車を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、図４のブロックフ
ロー図に示すように、水蒸気改質反応と水素膜分離とを
組み合せ、これにより従来の燃料電池への供給水素濃度
が低く、扱うガス量が多いという問題を克服し、工程が
複雑でシステムの小型化が困難であった技術的な課題を
解決できる知見を得た。
な課題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、図４のブロックフ
ロー図に示すように、水蒸気改質反応と水素膜分離とを
組み合せ、これにより従来の燃料電池への供給水素濃度
が低く、扱うガス量が多いという問題を克服し、工程が
複雑でシステムの小型化が困難であった技術的な課題を
解決できる知見を得た。
【０００９】すなわち、本発明は、 （１）メタノールの水蒸気改質反応と水素透過膜とを組
み合わせた自立式の燃料電池システムにおいて、水とメ
タノールとをＣｕ系触媒が充填された水蒸気改質反応器
に供給し２００〜３００℃で改質ガスとし、該水蒸気改
質反応器に内蔵された水素透過膜の水素透過側にスイー
プガスとして水蒸気を供給し前記改質ガスから水素を透
過させ、改質ガスを水蒸気で湿潤された水素からなる透
過ガスと非透過ガスとにし、前記水蒸気で湿潤された水
素を燃料電池のアノード側に供給し、一方、燃料電池の
カソード側に供給された空気の未反応量のガスと燃料電
池のアノード側に供給された水素の未反応量のガスと前
記非透過ガスとを水蒸気改質反応器の加熱部に供給し、
触媒による酸化によって水蒸気改質反応の熱源とし、該
加熱部から排出されるガスをメタノールおよび水のガス
化の熱源とするメタノールを燃料とする車載用燃料電池
システムであり、
み合わせた自立式の燃料電池システムにおいて、水とメ
タノールとをＣｕ系触媒が充填された水蒸気改質反応器
に供給し２００〜３００℃で改質ガスとし、該水蒸気改
質反応器に内蔵された水素透過膜の水素透過側にスイー
プガスとして水蒸気を供給し前記改質ガスから水素を透
過させ、改質ガスを水蒸気で湿潤された水素からなる透
過ガスと非透過ガスとにし、前記水蒸気で湿潤された水
素を燃料電池のアノード側に供給し、一方、燃料電池の
カソード側に供給された空気の未反応量のガスと燃料電
池のアノード側に供給された水素の未反応量のガスと前
記非透過ガスとを水蒸気改質反応器の加熱部に供給し、
触媒による酸化によって水蒸気改質反応の熱源とし、該
加熱部から排出されるガスをメタノールおよび水のガス
化の熱源とするメタノールを燃料とする車載用燃料電池
システムであり、
【００１０】（２）燃料電池のカソード側に供給された
空気の未反応量のガスと燃料電池のアノード側に供給さ
れた水素の未反応量のガスと非透過ガスとを水蒸気改質
反応器の加熱部に供給し、触媒による酸化によって水蒸
気改質反応の熱源とするにあたり、燃料電池のカソード
側に供給された空気の未反応量のガスの一部と燃料電池
のアノード側に供給された水素の未反応量のガスの一部
とから水を回収し水タンクに循環することである。
空気の未反応量のガスと燃料電池のアノード側に供給さ
れた水素の未反応量のガスと非透過ガスとを水蒸気改質
反応器の加熱部に供給し、触媒による酸化によって水蒸
気改質反応の熱源とするにあたり、燃料電池のカソード
側に供給された空気の未反応量のガスの一部と燃料電池
のアノード側に供給された水素の未反応量のガスの一部
とから水を回収し水タンクに循環することである。
【００１１】また、本発明は、 （３）メタノールの水蒸気改質反応と水素透過膜とを組
み合わせた自立式の燃料電池システムを有する車におい
て、水とメタノールとをＣｕ系触媒が充填された水蒸気
改質反応器に供給し２００〜３００℃で改質ガスとし、
該水蒸気改質反応器に内蔵された水素透過膜の水素透過
側にスイープガスとして水蒸気を供給し前記改質ガスか
ら水素を透過させ、改質ガスを水蒸気で湿潤された水素
からなる透過ガスと非透過ガスとにし、前記水蒸気で湿
潤された水素を燃料電池のアノード側に供給し、一方、
燃料電池のカソード側に供給された空気の未反応量のガ
スと燃料電池のアノード側に供給された水素の未反応量
のガスと前記非透過ガスとを水蒸気改質反応器の加熱部
に供給し、触媒による酸化によって水蒸気改質反応の熱
源とし、該加熱部から排出されるガスをメタノールおよ
び水のガス化の熱源とするメタノールを燃料とする車載
用燃料電池システムを有する車であり、
み合わせた自立式の燃料電池システムを有する車におい
て、水とメタノールとをＣｕ系触媒が充填された水蒸気
改質反応器に供給し２００〜３００℃で改質ガスとし、
該水蒸気改質反応器に内蔵された水素透過膜の水素透過
側にスイープガスとして水蒸気を供給し前記改質ガスか
ら水素を透過させ、改質ガスを水蒸気で湿潤された水素
からなる透過ガスと非透過ガスとにし、前記水蒸気で湿
潤された水素を燃料電池のアノード側に供給し、一方、
燃料電池のカソード側に供給された空気の未反応量のガ
スと燃料電池のアノード側に供給された水素の未反応量
のガスと前記非透過ガスとを水蒸気改質反応器の加熱部
に供給し、触媒による酸化によって水蒸気改質反応の熱
源とし、該加熱部から排出されるガスをメタノールおよ
び水のガス化の熱源とするメタノールを燃料とする車載
用燃料電池システムを有する車であり、
【００１２】（４）燃料電池のカソード側に供給された
空気の未反応量のガスと燃料電池のアノード側に供給さ
れた水素の未反応量のガスと非透過ガスとを水蒸気改質
反応器の加熱部に供給し、触媒による酸化によって水蒸
気改質反応の熱源とするにあたり、燃料電池のカソード
側に供給された空気の未反応量のガスの一部と燃料電池
のアノード側に供給された水素の未反応量のガスの一部
とから水を回収し水タンクに循環する車である。
空気の未反応量のガスと燃料電池のアノード側に供給さ
れた水素の未反応量のガスと非透過ガスとを水蒸気改質
反応器の加熱部に供給し、触媒による酸化によって水蒸
気改質反応の熱源とするにあたり、燃料電池のカソード
側に供給された空気の未反応量のガスの一部と燃料電池
のアノード側に供給された水素の未反応量のガスの一部
とから水を回収し水タンクに循環する車である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明において、燃料電池とは、
固体高分子型燃料電池をいう。図面を用いて本発明を説
明する。なお、図１〜図１１までに使用する符号は共通
である。図１は、本発明のメタノールを燃料とする車載
用燃料電池システムの一実施形態を示す説明図である。
図１において、メタノールタンク１から液状のメタノー
ルおよび水タンク２から液状の水がライン２０およびラ
イン２１から供給される。この時、図１に記載されてい
ないポンプがライン２０およびライン２１に設置されそ
の流量を制御し、後述する反応ゾーンでのＳ／Ｃが決定
される。液状のメタノールおよび液状の水はライン２２
で合流し混合され、蒸発器３に供給されガス化される。
ガス化に要する熱源については、後述する。
固体高分子型燃料電池をいう。図面を用いて本発明を説
明する。なお、図１〜図１１までに使用する符号は共通
である。図１は、本発明のメタノールを燃料とする車載
用燃料電池システムの一実施形態を示す説明図である。
図１において、メタノールタンク１から液状のメタノー
ルおよび水タンク２から液状の水がライン２０およびラ
イン２１から供給される。この時、図１に記載されてい
ないポンプがライン２０およびライン２１に設置されそ
の流量を制御し、後述する反応ゾーンでのＳ／Ｃが決定
される。液状のメタノールおよび液状の水はライン２２
で合流し混合され、蒸発器３に供給されガス化される。
ガス化に要する熱源については、後述する。
【００１４】ガス化された前記混合物は、ライン２３か
ら分岐されたライン２４およびライン２５を通り、水蒸
気改質反応器５の反応ゾーン８に供給される。前記反応
ゾーン８には、触媒１７が充填されている。該触媒１７
として市販のＣｕ系の水蒸気改質用触媒、例えば、商品
名ＭＤＣ−３等があげられる。前記反応ゾーン８は、圧
力５ｂａｒ〜２０ｂａｒの圧下、２００℃〜３００℃、
好ましくは２４０℃〜２６０℃、さらに好ましくは２４
５℃〜２５５℃、Ｓ／Ｃが１〜１．５好ましくは１〜
１．２、空塔速度（以下、ＳＶと称す）が５００／ｈ〜
２５００／ｈ、好ましくは１０００／ｈ〜１２００／ｈ
の条件下で運転され、一酸化炭素、水素、メタノール、
水蒸気および二酸化炭素の混合ガスからなる改質ガスと
なる。ここに、圧力が５ｂａｒ未満であると触媒の量が
増え水蒸気改質反応器５の容量が大きくなりすぎること
があり、２０ｂａｒを越えるとＰｄ膜７に圧力がかかり
すぎることがあり、避けるのが好ましい。温度が２００
℃末満であると、メタノールの反応率が著しく低く、３
００℃を越えると触媒が劣化しやすくなるため、避ける
べきである。Ｓ／Ｃは、１末満であると、末反応メタノ
ール量および一酸化炭素の生成量が増加するため、ま
た、１．５を越えても水素生成量がほぼ一定となり水素
分圧がかえって低下し、反応器が大きくなり、さらに、
蒸発器３に無用の負荷ををかけるため避けるべきであ
る。Ｓ／Ｖは、５００／ｈ未満であると、充填すべき触
媒の量が増え、また、１５００／ｈを越えると未反応の
メタノールが増えるため避けることが好ましい。前記条
件下では、メタノールの反応率は、ほぼ１００％であ
る。
ら分岐されたライン２４およびライン２５を通り、水蒸
気改質反応器５の反応ゾーン８に供給される。前記反応
ゾーン８には、触媒１７が充填されている。該触媒１７
として市販のＣｕ系の水蒸気改質用触媒、例えば、商品
名ＭＤＣ−３等があげられる。前記反応ゾーン８は、圧
力５ｂａｒ〜２０ｂａｒの圧下、２００℃〜３００℃、
好ましくは２４０℃〜２６０℃、さらに好ましくは２４
５℃〜２５５℃、Ｓ／Ｃが１〜１．５好ましくは１〜
１．２、空塔速度（以下、ＳＶと称す）が５００／ｈ〜
２５００／ｈ、好ましくは１０００／ｈ〜１２００／ｈ
の条件下で運転され、一酸化炭素、水素、メタノール、
水蒸気および二酸化炭素の混合ガスからなる改質ガスと
なる。ここに、圧力が５ｂａｒ未満であると触媒の量が
増え水蒸気改質反応器５の容量が大きくなりすぎること
があり、２０ｂａｒを越えるとＰｄ膜７に圧力がかかり
すぎることがあり、避けるのが好ましい。温度が２００
℃末満であると、メタノールの反応率が著しく低く、３
００℃を越えると触媒が劣化しやすくなるため、避ける
べきである。Ｓ／Ｃは、１末満であると、末反応メタノ
ール量および一酸化炭素の生成量が増加するため、ま
た、１．５を越えても水素生成量がほぼ一定となり水素
分圧がかえって低下し、反応器が大きくなり、さらに、
蒸発器３に無用の負荷ををかけるため避けるべきであ
る。Ｓ／Ｖは、５００／ｈ未満であると、充填すべき触
媒の量が増え、また、１５００／ｈを越えると未反応の
メタノールが増えるため避けることが好ましい。前記条
件下では、メタノールの反応率は、ほぼ１００％であ
る。
【００１５】上記改質ガスは、Ｐｄ膜７を介し流れ９と
してＰｄ膜７を通過し、水蒸気で湿潤した透過ガスとＰ
ｄ膜７を通過しない非透過ガスとに分けられる。非透過
ガスについては後述する。以下に水蒸気で湿潤した透過
ガスについて詳述する。さて、水２はライン４７を通
り、蒸発器１４に供給され水蒸気となりライン４８を通
りほぼ常圧でＰｄ膜７の透過側にスイープガスとして供
給され、流れ９のＰｄ膜７の透過性をよくするととも
に、前記Ｐｄ膜７を通過した水素を適宜湿潤し流れ１０
を冷却してライン２６を通り、６０℃〜１００℃、好ま
しくは７５℃〜８５℃で燃料電池１１のアノード１２に
供給される。なお、前記温度に冷却された適宜湿潤した
水素の湿潤度（以下、前記圧力、温度条件下での相対湿
度と称す）は１０％〜１００％、好ましくは、２０％〜
１００％が選択される。前記圧力、温度条件下での相対
湿度が１０％末満であると、燃料電池１１のアノード１
２での電極反応が起こり難くなというる不具合をもたら
すことがあり、また、１００％を越える過剰の水蒸気を
供給しても発電効率は一定であるため避けるべきであ
る。
してＰｄ膜７を通過し、水蒸気で湿潤した透過ガスとＰ
ｄ膜７を通過しない非透過ガスとに分けられる。非透過
ガスについては後述する。以下に水蒸気で湿潤した透過
ガスについて詳述する。さて、水２はライン４７を通
り、蒸発器１４に供給され水蒸気となりライン４８を通
りほぼ常圧でＰｄ膜７の透過側にスイープガスとして供
給され、流れ９のＰｄ膜７の透過性をよくするととも
に、前記Ｐｄ膜７を通過した水素を適宜湿潤し流れ１０
を冷却してライン２６を通り、６０℃〜１００℃、好ま
しくは７５℃〜８５℃で燃料電池１１のアノード１２に
供給される。なお、前記温度に冷却された適宜湿潤した
水素の湿潤度（以下、前記圧力、温度条件下での相対湿
度と称す）は１０％〜１００％、好ましくは、２０％〜
１００％が選択される。前記圧力、温度条件下での相対
湿度が１０％末満であると、燃料電池１１のアノード１
２での電極反応が起こり難くなというる不具合をもたら
すことがあり、また、１００％を越える過剰の水蒸気を
供給しても発電効率は一定であるため避けるべきであ
る。
【００１６】 アノード：Ｈ２＋２Ｈ２Ｏ→２Ｈ３Ｏ＋＋２ｅ− カソード：Ｏ２＋４Ｈ３Ｏ＋＋４ｅ−→４Ｈ２Ｏ 前記燃料電池１１では上記のように示される反応によ
り、電力が発生する。通常、１５００ｃｃ〜２０００ｃ
ｃクラスの自動車に付帯させる場合、２０ｋｗ〜５０Ｋ
Ｗ発電能力が要求される、といわれている。先行する技
術における発電効率は、開示されていない。しかし、通
常、１ｋｗ当たり３０ｇｍｏｌ／ｈ〜５０ｇｍｏｌ／ｈ
の水素が必要とされている。前記燃料電池１１のカソー
ド１３にブロア１６からライン３４を通り量論より１．
５倍〜２倍程度過剰の空気が供給され、上記カソード反
応により発電される。ここに、上記過剰の空気等はライ
ン３５を通り、ライン３６を経て一部大気に開放され、
残部は、ライン３３を通り、ライン２９のアノードから
のオフガスである水素等と合流し、ライン３０からライ
ン３１およびライン３２を通り、触媒６が入った水蒸気
改質反応器５の加熱部に供給されるのが好ましいが、ラ
イン３６を経て一部大気に開放されなくてもよいことは
いうまでもないことである。また、前記加熱部には前記
改質ガス中のＰｄ膜７を透過しなかった非透過ガスがラ
イン２７およびライン２８から供給される。なお、非透
過ガスには、一酸化炭素、二酸化炭素、水素等が含まれ
ることはいうまでもないことである。これらのガスは、
触媒により酸化され、二酸化炭素、水蒸気等の混合ガス
となる。ここに、触媒としては、Ｐｄ系あるいはＰｔ系
の触媒、例えば、商品名ＴＣ７９、ＯＣＡＳ等が挙げら
れ、いずれかを選択すれば足りる。
り、電力が発生する。通常、１５００ｃｃ〜２０００ｃ
ｃクラスの自動車に付帯させる場合、２０ｋｗ〜５０Ｋ
Ｗ発電能力が要求される、といわれている。先行する技
術における発電効率は、開示されていない。しかし、通
常、１ｋｗ当たり３０ｇｍｏｌ／ｈ〜５０ｇｍｏｌ／ｈ
の水素が必要とされている。前記燃料電池１１のカソー
ド１３にブロア１６からライン３４を通り量論より１．
５倍〜２倍程度過剰の空気が供給され、上記カソード反
応により発電される。ここに、上記過剰の空気等はライ
ン３５を通り、ライン３６を経て一部大気に開放され、
残部は、ライン３３を通り、ライン２９のアノードから
のオフガスである水素等と合流し、ライン３０からライ
ン３１およびライン３２を通り、触媒６が入った水蒸気
改質反応器５の加熱部に供給されるのが好ましいが、ラ
イン３６を経て一部大気に開放されなくてもよいことは
いうまでもないことである。また、前記加熱部には前記
改質ガス中のＰｄ膜７を透過しなかった非透過ガスがラ
イン２７およびライン２８から供給される。なお、非透
過ガスには、一酸化炭素、二酸化炭素、水素等が含まれ
ることはいうまでもないことである。これらのガスは、
触媒により酸化され、二酸化炭素、水蒸気等の混合ガス
となる。ここに、触媒としては、Ｐｄ系あるいはＰｔ系
の触媒、例えば、商品名ＴＣ７９、ＯＣＡＳ等が挙げら
れ、いずれかを選択すれば足りる。
【００１７】前記加熱部から発生するガスは、ライン３
７およびライン３８、ライン４１、ライン４３を経て蒸
発器３の加熱部に供給され、ライン３９およびライン４
６から大気に開放される。また、前記ガスの一部はライ
ン３８から分岐されたライン４０およびライン４１、ラ
イン４４を通り、スイープガス用の水蒸気を発生するた
めの蒸発器１４に供給され、ライン４２およびライン４
５から大気に開放される。
７およびライン３８、ライン４１、ライン４３を経て蒸
発器３の加熱部に供給され、ライン３９およびライン４
６から大気に開放される。また、前記ガスの一部はライ
ン３８から分岐されたライン４０およびライン４１、ラ
イン４４を通り、スイープガス用の水蒸気を発生するた
めの蒸発器１４に供給され、ライン４２およびライン４
５から大気に開放される。
【００１８】なお、図１において蒸発器３、蒸発器１４
および水蒸気改質反応器５は、別々に設置されるように
記載しているが、本発明はこれに限定されることはな
く、これらを一体化して用いることもできるのはいうな
でもないことである。これらを一体化して用いると、水
蒸気改質反応器５から蒸発器３、蒸発器１４へのライン
３７およびライン３８でのヒートロスを防止できるのみ
ならず、ラインの省略による小型化が可能となる。
および水蒸気改質反応器５は、別々に設置されるように
記載しているが、本発明はこれに限定されることはな
く、これらを一体化して用いることもできるのはいうな
でもないことである。これらを一体化して用いると、水
蒸気改質反応器５から蒸発器３、蒸発器１４へのライン
３７およびライン３８でのヒートロスを防止できるのみ
ならず、ラインの省略による小型化が可能となる。
【００１９】さらに、図１においてライン２９から分岐
されたライン７３およびライン３５から分岐されたライ
ン７４のそれぞれの水蒸気を凝縮させ凝縮水としライン
７５を通り水タンク２に循環するあるいはライン７３お
よびライン７４それぞれの水蒸気を合流しライン７５で
凝縮させ凝縮水としライン７７を通り水タンク２に循環
することもできる。なお、凝縮水の一部を放出できるよ
うに放出ライン７６が設けられてもよい。以上のように
燃料電池のいわゆるカソードのオフガスおよびアノード
のオフガスから水を回収すると、系内で必要な水が自給
できるため、水タンク２の容量が小さくできる。また、
従来のガソリンを燃料とするガソリン車にガソリンを補
給するように、燃料であるメタノールを補給すれば足り
ることになる。
されたライン７３およびライン３５から分岐されたライ
ン７４のそれぞれの水蒸気を凝縮させ凝縮水としライン
７５を通り水タンク２に循環するあるいはライン７３お
よびライン７４それぞれの水蒸気を合流しライン７５で
凝縮させ凝縮水としライン７７を通り水タンク２に循環
することもできる。なお、凝縮水の一部を放出できるよ
うに放出ライン７６が設けられてもよい。以上のように
燃料電池のいわゆるカソードのオフガスおよびアノード
のオフガスから水を回収すると、系内で必要な水が自給
できるため、水タンク２の容量が小さくできる。また、
従来のガソリンを燃料とするガソリン車にガソリンを補
給するように、燃料であるメタノールを補給すれば足り
ることになる。
【００２０】以上、メタノールを燃料とする車載用燃料
電池システムについて説明したが、以下に、前記システ
ムを有する自動車につい図２および図３を用いて図１と
の対応をとりながら説明する。図２は、本発明のメタノ
ールを燃料とする車載用燃料電池システムを有する自動
車を模式的に示す正面図であり、図３は、その平面図で
ある。なお、図２および図３において、Ａは本発明の機
器を積んだ時の機器全体の長さを示し、Ｂは機器全体の
高さ、Ｃは機器全体の幅を示す。当然のことであるが、
車長Ｄ、車高Ｅおよび車幅Ｆはそれぞれ前記Ａ、Ｂおよ
びＣより大きいのは、いうまでもないことである。図２
および図３において、車６０には、その後部にメタノー
ル１のタンク、水２のタンク、これらの間に蒸発器３が
設置され、メタノール１はポンプ５２、また、水２は図
３に記載のポンプ５３により前記所定のＳ／Ｃで蒸発器
３に送られガス化される。該ガスは、メタノール１のタ
ンク、水２のタンク、これらの間に蒸発器３に隣接する
水蒸気改質反応器５に送られ、前に詳述したように水蒸
気で湿潤した水素とされ、この図には記載しないが、従
来の手段、例えば、ラジエターにて冷却された冷却液で
冷却されて燃料電池１１のアノード１２（図１に記載）
に供給される。一方、空気がブロアー１６により燃料電
池１１のカソード１３（図１に記載）に供給され発電さ
れる。なお、発進時には、バッテリ５１が使用され、通
常運転時には燃料電池１１が使用されそれぞれモーター
１７を回転させる。モーター１７の回転が車軸１８を通
じタイヤ５０を回転させ自動車が走ることができる。
電池システムについて説明したが、以下に、前記システ
ムを有する自動車につい図２および図３を用いて図１と
の対応をとりながら説明する。図２は、本発明のメタノ
ールを燃料とする車載用燃料電池システムを有する自動
車を模式的に示す正面図であり、図３は、その平面図で
ある。なお、図２および図３において、Ａは本発明の機
器を積んだ時の機器全体の長さを示し、Ｂは機器全体の
高さ、Ｃは機器全体の幅を示す。当然のことであるが、
車長Ｄ、車高Ｅおよび車幅Ｆはそれぞれ前記Ａ、Ｂおよ
びＣより大きいのは、いうまでもないことである。図２
および図３において、車６０には、その後部にメタノー
ル１のタンク、水２のタンク、これらの間に蒸発器３が
設置され、メタノール１はポンプ５２、また、水２は図
３に記載のポンプ５３により前記所定のＳ／Ｃで蒸発器
３に送られガス化される。該ガスは、メタノール１のタ
ンク、水２のタンク、これらの間に蒸発器３に隣接する
水蒸気改質反応器５に送られ、前に詳述したように水蒸
気で湿潤した水素とされ、この図には記載しないが、従
来の手段、例えば、ラジエターにて冷却された冷却液で
冷却されて燃料電池１１のアノード１２（図１に記載）
に供給される。一方、空気がブロアー１６により燃料電
池１１のカソード１３（図１に記載）に供給され発電さ
れる。なお、発進時には、バッテリ５１が使用され、通
常運転時には燃料電池１１が使用されそれぞれモーター
１７を回転させる。モーター１７の回転が車軸１８を通
じタイヤ５０を回転させ自動車が走ることができる。
【００２１】図２よび図３を用いて各機器および車全体
の幅、長さ、高さ等を説明する。なお図２は、車の後部
にトランクを設置した例であるが、これに限定されない
ことは、いうまでもないことである。図２における地面
から車体６０の天井までの高さは、約１６３５ｍｍ、地
面から車体６０の底までの高さは、約２５０ｍｍであ
る。図３における車の大きさは、３９８０ｍｍ×１６９
５ｍｍであり、通常、市販の２０００ｃｃクラスの車で
ある。
の幅、長さ、高さ等を説明する。なお図２は、車の後部
にトランクを設置した例であるが、これに限定されない
ことは、いうまでもないことである。図２における地面
から車体６０の天井までの高さは、約１６３５ｍｍ、地
面から車体６０の底までの高さは、約２５０ｍｍであ
る。図３における車の大きさは、３９８０ｍｍ×１６９
５ｍｍであり、通常、市販の２０００ｃｃクラスの車で
ある。
【００２２】以下に、メタノールを燃料とする車載用燃
料電池システムに用いられる機器等について詳述する。
図２および図３において、メタノールタンク１、水タン
ク２、水蒸気改質反応器５の形状には特に制限はない
が、直方体、円柱体等の形状から選択すれば足りる。蒸
発器３および蒸発器１４も直方体、円柱体等の形状から
選択すれば足りるが、後述するように水蒸気改質反応器
５と一体化する場合には、水蒸気改質反応器５の形状と
同一とすれば足りる。図２において水蒸気改質反応器５
までの高さは、運転席シート５４の高さ以下に設置でき
る。メタノール１および水２のタンク自身の高さは、そ
れぞれ２００ｍｍ〜２５０ｍｍ、水蒸気改質反応器５自
身の高さは、４７０ｍｍ〜６５０ｍｍ、燃料電池１１自
身の高さは１８０ｍｍ〜２２０ｍｍから選択できる図３
において、前記１０００ｃｃ〜２０００ｃｃクラスの車
では、車体６０の最後部からメタノールタンク１および
水タンク２までの距離は、２５０ｍｍ〜３００ｍｍから
選択すれば足りる。これに限定されることはないが、前
記タンクは、直方体を選択する場合には、横（幅）４５
０ｍｍ〜５５０ｍｍ、縦（長さ）４５０ｍｍ〜５５０ｍ
ｍが選択される。また、水蒸気改質反応器５は、直方体
を選択する場合には、横（幅）４５０ｍｍ〜５５０ｍ
ｍ、縦（長さ）４５０ｍｍ〜５５０ｍｍ、燃料電池１１
は横（幅）１２００ｍｍ〜１４００ｍｍ、縦（長さ）６
５０ｍｍ〜８５０ｍｍから選択できる。なお、燃料電池
１１のカソードおよびアノードのオフガスから水を回収
する場合には、これに限定されることはないが、前記メ
タノールタンク１は、変わらないが、前記水タンク２
は、横（幅）２００ｍｍ〜２５０ｍｍ、縦（長さ）２０
０ｍｍ〜２５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ〜３００ｍｍが選
択され、燃料電池１１のカソードおよびアノードのオフ
ガスから水を回収しない場合に比べ小さくて足りる。
料電池システムに用いられる機器等について詳述する。
図２および図３において、メタノールタンク１、水タン
ク２、水蒸気改質反応器５の形状には特に制限はない
が、直方体、円柱体等の形状から選択すれば足りる。蒸
発器３および蒸発器１４も直方体、円柱体等の形状から
選択すれば足りるが、後述するように水蒸気改質反応器
５と一体化する場合には、水蒸気改質反応器５の形状と
同一とすれば足りる。図２において水蒸気改質反応器５
までの高さは、運転席シート５４の高さ以下に設置でき
る。メタノール１および水２のタンク自身の高さは、そ
れぞれ２００ｍｍ〜２５０ｍｍ、水蒸気改質反応器５自
身の高さは、４７０ｍｍ〜６５０ｍｍ、燃料電池１１自
身の高さは１８０ｍｍ〜２２０ｍｍから選択できる図３
において、前記１０００ｃｃ〜２０００ｃｃクラスの車
では、車体６０の最後部からメタノールタンク１および
水タンク２までの距離は、２５０ｍｍ〜３００ｍｍから
選択すれば足りる。これに限定されることはないが、前
記タンクは、直方体を選択する場合には、横（幅）４５
０ｍｍ〜５５０ｍｍ、縦（長さ）４５０ｍｍ〜５５０ｍ
ｍが選択される。また、水蒸気改質反応器５は、直方体
を選択する場合には、横（幅）４５０ｍｍ〜５５０ｍ
ｍ、縦（長さ）４５０ｍｍ〜５５０ｍｍ、燃料電池１１
は横（幅）１２００ｍｍ〜１４００ｍｍ、縦（長さ）６
５０ｍｍ〜８５０ｍｍから選択できる。なお、燃料電池
１１のカソードおよびアノードのオフガスから水を回収
する場合には、これに限定されることはないが、前記メ
タノールタンク１は、変わらないが、前記水タンク２
は、横（幅）２００ｍｍ〜２５０ｍｍ、縦（長さ）２０
０ｍｍ〜２５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ〜３００ｍｍが選
択され、燃料電池１１のカソードおよびアノードのオフ
ガスから水を回収しない場合に比べ小さくて足りる。
【００２３】以上説明したように、前記バッテリー５１
を積んでも面積的にも、体積的にも充分余裕がある。
を積んでも面積的にも、体積的にも充分余裕がある。
【００２４】
【実施例】以上のように本発明を説明したが、さらに本
発明を詳細に実施例を用いて説明する。なお、本発明
は、以下に記載の実施例にのみに制限されることがない
のは、いうまでもないことである。
発明を詳細に実施例を用いて説明する。なお、本発明
は、以下に記載の実施例にのみに制限されることがない
のは、いうまでもないことである。
【００２５】実施例１ 図１〜図３に従って実施した。図１において、メタノー
ルタンク１から液状のメタノールおよび水タンク２から
液状の水がライン２０およびライン２１からそれぞれ６
７４ｇｍｏｌ／ｈおよび６７４ｇｍｏｌ／ｈで供給さ
れ、Ｓ／Ｃは１．０に調整された。液状のメタノールお
よび液状の水はライン２２で合流し混合され、蒸発器３
に供給されガス化された。
ルタンク１から液状のメタノールおよび水タンク２から
液状の水がライン２０およびライン２１からそれぞれ６
７４ｇｍｏｌ／ｈおよび６７４ｇｍｏｌ／ｈで供給さ
れ、Ｓ／Ｃは１．０に調整された。液状のメタノールお
よび液状の水はライン２２で合流し混合され、蒸発器３
に供給されガス化された。
【００２６】ガス化された前記混合物は、ライン２３を
通り、商品名ＭＤＣ−３の触媒１７が充填されている反
応ゾーン８に供給された。該反応ゾーン８は、圧力１
０．８ｂａｒの圧下、２５０℃、ＳＶが１１００／ｈ、
の条件下で運転され、メタノールと水蒸気は１００％反
応し水素２０２２ｇｍｏｌ／ｈおよび二酸化炭素６７４
ｇｍｏｌ／ｈの混合ガスとなった。一方、水はライン４
７を通り、蒸発器１４に３３７ｇｍｏｌ／ｈで供給され
ほぼ常圧で約１００℃の水蒸気となりライン４８を通り
Ｐｄ膜７の透過側にスイープガスとして供給され、流れ
１０を２５０℃から８０℃に冷却してほぼ常圧でライン
２６を通り、燃料電池１１のアノード１２に供給され
た。前記圧力、温度条件下での相対湿度は約３６％であ
った。
通り、商品名ＭＤＣ−３の触媒１７が充填されている反
応ゾーン８に供給された。該反応ゾーン８は、圧力１
０．８ｂａｒの圧下、２５０℃、ＳＶが１１００／ｈ、
の条件下で運転され、メタノールと水蒸気は１００％反
応し水素２０２２ｇｍｏｌ／ｈおよび二酸化炭素６７４
ｇｍｏｌ／ｈの混合ガスとなった。一方、水はライン４
７を通り、蒸発器１４に３３７ｇｍｏｌ／ｈで供給され
ほぼ常圧で約１００℃の水蒸気となりライン４８を通り
Ｐｄ膜７の透過側にスイープガスとして供給され、流れ
１０を２５０℃から８０℃に冷却してほぼ常圧でライン
２６を通り、燃料電池１１のアノード１２に供給され
た。前記圧力、温度条件下での相対湿度は約３６％であ
った。
【００２７】前記燃料電池１１では電力５０ＫＷが発生
した。なお、前記燃料電池１１のカソード１３にブロア
１６からライン３４を通り量論の約２倍程度の空気が供
給され、過剰の空気等は、一部ライン３６から放出され
ながらライン３５およびライン３３を通り、ライン２９
のアノードからのオフガスである水素等と合流し、ライ
ン３０からライン３１およびライン３２を通り、市販の
触媒が入った水蒸気改質反応器５の加熱部に供給され
た。さらに、前記加熱部には反応ゾーン８でＰｄ膜７の
非透過ガスがライン２７およびライン２８が供給され
た。これらのガスは、触媒により酸化され、二酸化炭
素、水蒸気等の混合ガスとなる。ここに、触媒として
は、商品名ＴＣ７９を用いた。前記加熱部から発生する
ガスは、ライン３７およびライン３８、ライン４１、ラ
イン４３を経て蒸発器３の加熱部に供給され、ライン３
９およびライン４６から大気に開放された。また、前記
ガスの一部はライン３８から分岐されたライン４０およ
びライン４１、ライン４４を通り、スイープガス用の水
蒸気を発生するための蒸発器１４に供給され、ライン４
２およびライン４５から大気に開放される。以上の物質
収支と運転条件を図７に示す。また、各機器の大きさを
図８に示す。
した。なお、前記燃料電池１１のカソード１３にブロア
１６からライン３４を通り量論の約２倍程度の空気が供
給され、過剰の空気等は、一部ライン３６から放出され
ながらライン３５およびライン３３を通り、ライン２９
のアノードからのオフガスである水素等と合流し、ライ
ン３０からライン３１およびライン３２を通り、市販の
触媒が入った水蒸気改質反応器５の加熱部に供給され
た。さらに、前記加熱部には反応ゾーン８でＰｄ膜７の
非透過ガスがライン２７およびライン２８が供給され
た。これらのガスは、触媒により酸化され、二酸化炭
素、水蒸気等の混合ガスとなる。ここに、触媒として
は、商品名ＴＣ７９を用いた。前記加熱部から発生する
ガスは、ライン３７およびライン３８、ライン４１、ラ
イン４３を経て蒸発器３の加熱部に供給され、ライン３
９およびライン４６から大気に開放された。また、前記
ガスの一部はライン３８から分岐されたライン４０およ
びライン４１、ライン４４を通り、スイープガス用の水
蒸気を発生するための蒸発器１４に供給され、ライン４
２およびライン４５から大気に開放される。以上の物質
収支と運転条件を図７に示す。また、各機器の大きさを
図８に示す。
【００２８】実施例２ 実施例１において燃料電池１１のアノード１２からのラ
イン２９およびライン７１、カソードからのライン３５
およびライン７２を用いたのに代え、それぞれライン２
９、ライン７３およびライン７１、ライン３５、ライン
７４およびライン７２を用い、さらにライン７５、ライ
ン７６およびライン７７を用いた以外は実施例１と同様
に実施した。物質収支と運転条件を図９に示す。また、
各機器の大きさを図１０に示す。
イン２９およびライン７１、カソードからのライン３５
およびライン７２を用いたのに代え、それぞれライン２
９、ライン７３およびライン７１、ライン３５、ライン
７４およびライン７２を用い、さらにライン７５、ライ
ン７６およびライン７７を用いた以外は実施例１と同様
に実施した。物質収支と運転条件を図９に示す。また、
各機器の大きさを図１０に示す。
【００２９】以上の結果と通常の１０００ｃｃ、２００
０ｃｃクラスの自動車の大きさの目安を示す車長、車幅
および車高を図１１に示す。この図表から、本発明のメ
タノールを燃料とする車載用燃料電池システムは、１０
００ｃｃクラス〜２０００ｃｃクラスの車に搭載するこ
とが可能で、したがって、小型化もできることが分か
る。
０ｃｃクラスの自動車の大きさの目安を示す車長、車幅
および車高を図１１に示す。この図表から、本発明のメ
タノールを燃料とする車載用燃料電池システムは、１０
００ｃｃクラス〜２０００ｃｃクラスの車に搭載するこ
とが可能で、したがって、小型化もできることが分か
る。
【００３０】
【効果】本発明のメタノールを燃料とする車載用燃料電
池システムおよび車によれば、以下に記載の効果があ
る。 （１）ＣＯ選択酸化器が不用であって、工程が簡略化さ
れシステム全体が小型化でき、メタノールを燃料とする
車載用燃料電池システムとすることができるため、省エ
ネルギーができる。 （２）また、工程が簡略化されたメタノールを燃料とす
る車載用燃料電池システムとすることができるため、車
が小型化できる。 （３）自立式であるため、車載するのに適している車載
用燃料電池システムである。 （４）水の補給を要しないで、メタノールを燃料として
のみ供給すれば足りるシステムとすることができるた
め、ガソリン車のイメージで燃料補給ができる。
池システムおよび車によれば、以下に記載の効果があ
る。 （１）ＣＯ選択酸化器が不用であって、工程が簡略化さ
れシステム全体が小型化でき、メタノールを燃料とする
車載用燃料電池システムとすることができるため、省エ
ネルギーができる。 （２）また、工程が簡略化されたメタノールを燃料とす
る車載用燃料電池システムとすることができるため、車
が小型化できる。 （３）自立式であるため、車載するのに適している車載
用燃料電池システムである。 （４）水の補給を要しないで、メタノールを燃料として
のみ供給すれば足りるシステムとすることができるた
め、ガソリン車のイメージで燃料補給ができる。
【図１】図１は、本発明のメタノールを燃料とする車載
用燃料電池システムの一実施形態を示す説明図である。
用燃料電池システムの一実施形態を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明のメタノールを燃料とする車載
用燃料電池システムを有する車を模式的に示す正面図で
ある。
用燃料電池システムを有する車を模式的に示す正面図で
ある。
【図３】図３は、本発明のメタノールを燃料とする車載
用燃料電池システムを有する車を模式的に示す平面図で
ある。
用燃料電池システムを有する車を模式的に示す平面図で
ある。
【図４】図４は、メタノールを燃料とする車載用燃料電
池システムの概念を説明するブロックフロー図である。
池システムの概念を説明するブロックフロー図である。
【図５】図５は、従来のメタノールを燃料とする車載用
燃料電池システムの概念を説明するブロックフロー図で
ある。
燃料電池システムの概念を説明するブロックフロー図で
ある。
【図６】図６は、従来のメタノールを燃料とする車載用
燃料電池システムの一実施形態を示する説明図である。
燃料電池システムの一実施形態を示する説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１の物質収支の一例を
示す図表である。
示す図表である。
【図８】図８は、本発明の実施例１の機器の大きさの一
例を示す図表である。
例を示す図表である。
【図９】図９は、本発明の実施例２の物質収支の一例を
示す図表である。
示す図表である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例２の機器の大きさ
の一例を示す図表である。
の一例を示す図表である。
【図１１】図１１は、本発明の機器の大きさのと従来の
車の大きさの一例を示す図表である。
車の大きさの一例を示す図表である。
１ メタノールタンク ２ 水タンク ３ 蒸発器 ４ 欠番 ５ 水蒸気改質反応器 ６ 触媒 ７ Ｐｄ膜 ８ 改質ゾーン ９ 流れ １０ 水素 １１ 燃料電池 １２ アノード １３ カソード １４ 蒸発器 １５ 欠番 １６ ブロアー １７ モーター １８ 車軸 ５０ タイヤ ５１ バッテリー ５２、５３ ポンプ ６０ 車 ２０１ メタノールと水の混合物 ２０２ 改質装置 ２０３ 改質器 ２０４ ＣＯ選択酸化器 ２０５ ＰＥＦＣ ２０６ アノード ２０７ カソード ２０８ コンプレッサー ２０９ モーター ２１０ 燃焼器 ２０〜４８、７１〜７７ ライン ２２０〜２３２ ライン ２２４ 欠番 Ａ 機器全体の長さ Ｂ 機器全体の高さ Ｃ 機器全体の幅 Ｄ 車長 Ｅ 車高 Ｆ 車幅
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−147902（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−321246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−48252（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−126001（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−266055（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 3/32 H01M 8/04 - 8/06
Claims (4)
- 【請求項１】 メタノールの水蒸気改質反応と水素透過
膜とを組み合わせた自立式の燃料電池システムにおい
て、 水とメタノールとをＣｕ系触媒が充填された水蒸気改質
反応器に供給し２００〜３００℃で改質ガスとし、 該水蒸気改質反応器に内蔵された水素透過膜の水素透過
側にスイープガスとして水蒸気を供給し前記改質ガスか
ら水素を透過させ、改質ガスを水蒸気で湿潤された水素
からなる透過ガスと非透過ガスとにし、 前記水蒸気で湿潤された水素を燃料電池のアノード側に
供給し、 一方、燃料電池のカソード側に供給された空気の未反応
量のガスと燃料電池のアノード側に供給された水素の未
反応量のガスと前記非透過ガスとを水蒸気改質反応器の
加熱部に供給し、触媒による酸化によって水蒸気改質反
応の熱源とし、 該加熱部から排出されるガスをメタノールおよび水のガ
ス化の熱源とすることを特徴とするメタノールを燃料と
する車載用燃料電池システム。 - 【請求項２】 燃料電池のカソード側に供給された空気
の未反応量のガスと燃料電池のアノード側に供給された
水素の未反応量のガスと非透過ガスとを水蒸気改質反応
器の加熱部に供給し、触媒による酸化によって水蒸気改
質反応の熱源とするにあたり、 燃料電池のカソード側に供給された空気の未反応量のガ
スの一部と燃料電池のアノード側に供給された水素の未
反応量のガスの一部とから水を回収し水タンクに循環す
ることを特徴とする請求項１に記載のメタノールを燃料
とする車載用燃料電池システム。 - 【請求項３】 メタノールの水蒸気改質反応と水素透過
膜とを組み合わせた自立式の燃料電池システムを有する
車において、 水とメタノールとをＣｕ系触媒が充填された水蒸気改質
反応器に供給し２００〜３００℃で改質ガスとし、 該水蒸気改質反応器に内蔵された水素透過膜の水素透過
側にスイープガスとして水蒸気を供給し前記改質ガスか
ら水素を透過させ、改質ガスを水蒸気で湿潤された水素
からなる透過ガスと非透過ガスとにし、 前記水蒸気で湿潤された水素を燃料電池のアノード側に
供給し、 一方、燃料電池のカソード側に供給された空気の未反応
量のガスと燃料電池のアノード側に供給された水素の未
反応量のガスと前記非透過ガスとを水蒸気改質反応器の
加熱部に供給し、触媒による酸化によって水蒸気改質反
応の熱源とし、 該加熱部から排出されるガスをメタノールおよび水のガ
ス化の熱源とするメタノールを燃料とする車載用燃料電
池システムを有することを特徴とする車。 - 【請求項４】 燃料電池のカソード側に供給された空気
の未反応量のガスと燃料電池のアノード側に供給された
水素の未反応量のガスと非透過ガスとを水蒸気改質反応
器の加熱部に供給し、触媒による酸化によって水蒸気改
質反応の熱源とするにあたり、 燃料電池のカソード側に供給された空気の未反応量のガ
スの一部と燃料電池のアノード側に供給された水素の未
反応量のガスの一部とから水を回収し水タンクに循環す
ることを特徴とする請求項３に記載の車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07064299A JP3283482B2 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | メタノールを燃料とする車載用燃料電池システムおよび車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07064299A JP3283482B2 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | メタノールを燃料とする車載用燃料電池システムおよび車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000233902A JP2000233902A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3283482B2 true JP3283482B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=13437517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07064299A Expired - Fee Related JP3283482B2 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | メタノールを燃料とする車載用燃料電池システムおよび車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283482B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3722019B2 (ja) | 2001-06-27 | 2005-11-30 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP07064299A patent/JP3283482B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000233902A (ja) | 2000-08-29 |
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