JP3893898B2 - 燃料電池システム、燃料電池システムの運転制御方法および燃料電池システムの運転を制御するプログラム - Google Patents
燃料電池システム、燃料電池システムの運転制御方法および燃料電池システムの運転を制御するプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP3893898B2 JP3893898B2 JP2001123294A JP2001123294A JP3893898B2 JP 3893898 B2 JP3893898 B2 JP 3893898B2 JP 2001123294 A JP2001123294 A JP 2001123294A JP 2001123294 A JP2001123294 A JP 2001123294A JP 3893898 B2 JP3893898 B2 JP 3893898B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell stack
- liquid fuel
- storage tank
- temperature
- oxidant gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池システムに関するもので、さらに詳しく言えば、負極にメタノールなどの液体燃料を直接供給し、正極に空気などの酸化剤ガスを供給するようにした燃料電池システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題や資源問題への対策が重要視され、その対策の一つとして燃料電池の開発が活発に行われている。特に、燃料のアルコールを改質またはガス化せずに直接発電に利用する直接メタノール型燃料電池は、構造がシンプルで小型化、軽量化が容易であるという点で、可搬型電源及び分散型電源として注目されている。
【０００３】
直接メタノール型燃料電池は、電解質の両側を負極と正極とで挟んで接合した構成体をセパレータで挟持した単電池セルが積層されて構成されたもので、前記セパレータには負極に供給する燃料としてのメタノール水溶液が流れる流路溝および正極に供給する酸化剤ガスとして空気が流れる流路溝を有している。
【０００４】
前記直接メタノール型燃料電池は、負極にメタノール水溶液を供給し、正極に空気を供給すると、負極ではメタノールと水が反応する電気化学反応によって炭酸ガスが生成するとともに水素イオンと電子を放出し、正極では電解質を通過してきた前記水素イオンと電子を取り込む電気化学反応によって水が生成し、外部回路に電気エネルギーが得られるように構成されている。
【０００５】
なお、前記セパレータの流路溝は、負極にメタノール水溶液を供給し、正極に空気を供給する役割を果たすだけでなく、負極で生成した炭酸ガスと反応に使用されなかった一部のメタノール水溶液および正極で生成した水と反応に使用されなかった一部の空気を外部に排出する役割も果たしている。
【０００６】
ところが、上記した直接メタノール型燃料電池に使用される電解質はプロトン導電性固体高分子膜であり、電解質としての役割は果たしているが、燃料のメタノールが透過するという性質があるため、反応に使用されなかったメタノールが電解質を通って正極に到達し、これが正極で酸素と反応して炭酸ガスと水を生成し、燃料の利用率低下の原因になったり、正極の触媒上にメタノールが存在することによる正極電位の低下の原因になる。
【０００７】
一方、上記した直接メタノール型燃料電池は、出力特性の点からは、燃料の濃度を高くした方が好ましいが、燃料の濃度を高くすると、メタノールの透過（クロスオーバー）が多くなるため、メタノールの透過量の増加による効率の低下を考慮したうえで出力特性を定める必要があり、言い換えれば、出力特性や効率が運転温度、燃料や酸化剤ガスの供給量などの運転条件に大きく依存するという制約があった。
【０００８】
従来、このような制約を少なくするものとして、最適条件のメタノール水溶液を燃料極側に供給する構造のものが知られていた。たとえば、特表平１１−５１０３１１号（国際公開番号ＷＯ９７／２１２５６）公報には、アノードからカソードに透過してきた未使用の燃料とアノードで生成した炭酸ガスを分離し、分離された未使用の燃料とカソードで生成された水を混合した後、その濃度が最適値となるように濃度センサで検知しながら、純メタノールタンクまたは水タンクから液送ポンプによりメタノールまたは水を加える構造が提案されている。また、特開２０００−２１４２６号公報には、電気化学反応で生成した水と二酸化炭素を混合器に供給し、あらかじめ混合器内に貯留されている水と反応させて炭酸を生成させ、この炭酸と燃料としてのメタノールを混合することにより、反応生成物を有効利用するとともに、燃料の利用効率の低下を抑制する構成が記載されている。また、特開平９−１６１８６０号公報には、電気化学反応で生成した水と炭酸ガスおよび未使用のメタノールから炭酸ガスを除去したものを、最適濃度に制御しながらポンプで循環させる構成が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各公報に記載されたものは、未使用のメタノールを有効利用するという点では好ましいが、その循環のためにポンプを利用したり、電気化学反応で生成した水と炭酸ガスを混合して攪拌するための混合器を設けたり、といった機構を必要とするため、構成が複雑になり、直接メタノール型燃料電池の特徴である、構造がシンプルで、小型化、軽量化に適しているという利点が発揮できないという問題があった。
【００１０】
また、上記した各公報に記載されたものは、いずれも、負極で生成した炭酸ガスと反応に使用されなかった一部のメタノール水溶液および正極で生成した水と反応に使用されなかった一部の空気は、外部に排出される際、電気化学反応によって高温になっているが、排出後はラジエーターや凝縮器によって冷却されるため、熱エネルギーが有効に利用できないという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するため、請求項１記載の発明は、単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムであって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、前記温度センサーによってセルスタックの温度を検出し、該温度が所定値になるように、貯蔵槽に導入される、反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスの温度を制御する機構または未使用の液体燃料と水の量を制御する機構の少なくとも一方を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
すなわち、請求項１記載の発明によれば、負極から排出される未反応の燃料と炭酸ガスおよび正極から排出される未反応の酸化剤ガスと水の熱エネルギーによってセルスタックの運転温度が所定値になるように制御することができるので、熱エネルギーを有効に利用することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃料電池システムにおいて、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路を設け、セルスタックの温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入し、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温し、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入するか、未使用の液体燃料と水を前記貯蔵槽に導入するかの少なくとも一方を行い、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却することを特徴とするものである。
【００１４】
すなわち、請求項２記載の発明によれば、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に設けた、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路によって、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスの熱エネルギーを有効に利用し、セルスタックの運転温度を所定値に制御できるシステムを得ることができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムの運転を制御する燃料電池システムの運転制御方法であって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路が設けられ、前記温度センサーによってセルスタックの温度を検出し、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入し、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温し、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入するか、未使用の液体燃料と水を貯蔵槽に導入するかの少なくとも一方を行い、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却することを特徴とするものである。
【００１６】
すなわち、請求項３記載の発明によれば、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に設けた、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路によって、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスの熱エネルギーを有効に利用し、セルスタックの運転温度を所定値に制御できる制御方法を得ることができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムの運転を制御するプログラムであって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路が設けられ、前記プログラムは、温度センサーによってセルスタックの温度を検出させる第１ステップと、前記温度を所定値と比較させる第２ステップと、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖させる第３ステップと、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入させる第４ステップとを含み、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温させ、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放させる他の第３ステップと、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入させるか、未使用の液体燃料と水を貯蔵槽に導入させるかの少なくとも一方を行わせる他の第４ステップとを含み、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却させることを特徴とするものである。
【００１８】
すなわち、請求項４記載の発明によれば、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に設けた、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路によって、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスの温度を有効に利用し、セルスタックの運転温度を所定値になるように制御できるプログラムを得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その形態に基づいて説明する。
【００２０】
図1は本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの模式図である。
【００２１】
図１に示した燃料電池システムの特徴は、単電池セルを積層したセルスタック１０と、前記セルスタック１０の温度を検出する温度センサー１６と、前記セルスタック１０に酸化剤ガスとしての空気を供給する空気ブロワー２０と、前記セルスタック１０に供給する燃料としてのメタノール水溶液を貯蔵し、前記セルスタック１０の負極から排出される未反応の燃料と炭酸ガス、正極から排出される未反応の酸化剤ガスと水を導入するようにした貯蔵槽１１とを備え、前記温度センサー１６によってセルスタック１０の温度を検出し、該温度が所定値になるように、貯蔵槽１１に導入される、反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび未使用の液体燃料と水の量を制御する機構を備えたことである。
【００２２】
前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するセパレータを備えており、前記セパレータには、負極に液体燃料としてのメタノール水溶液を供給するための流路溝を有し、正極に酸化剤ガスとしての空気を供給するための流路溝を有している。
【００２３】
前記貯蔵槽１１には、セルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物（水および炭酸ガス）、未反応の液体燃料および酸化剤ガスが流入してくる経路と、前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が流入してくる経路とが設けられるとともに、前記各経路を経て流入してきたものから液体燃料だけを前記セルスタック１０での電気化学反応に使用するために供給される経路が設けられている。
【００２４】
前述したセルスタック１０の温度が所定値になるように、貯蔵槽１１に導入される、反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスの温度を制御する機構は、前記反応生成物（水および炭酸ガス）、未反応の液体燃料および酸化剤ガスが流入してくる経路に、セルスタック１０から電磁弁１７、ラジエーター１９を通る冷却流路２１とこれらをバイパスさせるバイパス流路２２とを設けたことであり、未使用の液体燃料と水の量を制御する機構は、前述した未使用の液体燃料と水が流入してくる経路に、液体燃料タンク１３の液体燃料を送出するための液送ポンプ１５Ａ、水タンク１４の水を送出するための液送ポンプ１５Ｂを設けたことであり、前記温度センサー１６によってセルスタック１０の温度を検出し、該温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁１７を閉鎖してこれらをバイパス流路２２を介して前記貯蔵槽１１に導入し、該温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁１７を開放してこれらを冷却流路２１を介して前記貯蔵槽１１に導入するか、未使用の液体燃料と水を前記貯蔵槽１１に導入するかの少なくとも一方を行うようにしたことである。
【００２５】
なお、上記した実施の形態において、貯蔵槽１１に濃度センサー１２を設け、この濃度センサー１２によって貯蔵槽１１内の液体燃料の濃度が所定値になるように、未使用の液体燃料の導入量を制御してもよく、必要に応じて圧力センサーを設け、この圧力センサーによって貯蔵槽１１内の圧力が所定値になるように、貯蔵槽１１に設けたリリーフバルブ１８の動作を制御するようにしてもよい。すなわち、圧力センサーによってリリーフバルブ１８の動作点を調整することにより、大気圧以上の加圧下にて運転を行うと、その出力特性を向上させることができるので、システムを、容易に、最適加圧条件下で運転することができる。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転制御方法を、図１に基づいて説明する。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転制御方法の特徴は、単電池セルが積層されたセルスタック１０と、前記セルスタック１０の温度を検出する温度センサー１６と、貯蔵槽１１とを備えた燃料電池システムの運転を制御する燃料電池システムの運転制御方法であって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽１１は、前記セルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタック１０に再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽１１に導入される経路に、電磁弁１７とラジエーター１９を有する冷却流路２１およびこれらをバイパスさせるバイパス流路２２が設けられ、前記温度センサー１６によってセルスタック１０の温度を検出し、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁１７を閉鎖して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路２２を介して前記貯蔵槽１１に導入させ、これらをセルスタック１０に再循環させてセルスタック１０を加温させ、セルスタック１０の温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁１７を開放して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁１７とラジエーター１９を有する冷却流路２１を介して前記貯蔵槽１１に導入させるか、未使用の液体燃料と水を貯蔵槽１１に導入させるかの少なくとも一方を行い、これらをセルスタック１０に再循環させてセルスタック１０を冷却することである。
【００２８】
上記した運転制御方法は、貯蔵槽１１に濃度センサー１２を設け、この濃度センサー１２によって貯蔵槽１１内の液体燃料の濃度が所定値になるように、未使用の液体燃料の導入量を制御してもよく、必要に応じて圧力センサーを設け、この圧力センサーによって貯蔵槽１１内の圧力が所定値になるように、貯蔵槽１１に設けたリリーフバルブ１８の動作を制御するようにしてもよい。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転を制御するプログラムを図１，図２に基づいて説明する。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転を制御するプログラムの特徴は、単電池セルが積層されたセルスタック１０と、前記セルスタック１０の温度を検出する温度センサー１６と、貯蔵槽１１とを備えた燃料電池システムの運転を制御するプログラムであって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽１１は、前記セルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタック１０に再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽１１に導入される経路に、電磁弁１７とラジエーター１９を有する冷却流路２１およびこれらをバイパスさせるバイパス流路２２が設けられ、前記プログラムは、温度センサー１６によってセルスタック１０の温度を検出させる第１ステップ（Ｓ１）と、前記温度を所定値と比較させる第２ステップ（Ｓ２）と、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁１７を閉鎖させる第３ステップ（Ｓ３１）と、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路２２を介して前記貯蔵槽１１に導入させる第４ステップ（Ｓ４１）とを含み、これらをセルスタック１０に再循環させてセルスタック１０を加温させ、セルスタック１０の温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁１７を開放させる他の第３ステップ（Ｓ３２）と、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁１７とラジエーター１９を有する冷却流路２１を介して前記貯蔵槽１１に導入させるか、未使用の液体燃料と水を貯蔵槽１１に導入させるかの少なくとも一方を行わせる他の第４ステップ（Ｓ４２）とを含み、これらをセルスタック１０に再循環させてセルスタック１０を冷却させることである。
【００３１】
上記したプログラムは、フロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録したものであってもよく、ネットワークを介してやりとりできる形態であってもよい。
【００３２】
上記したプログラムは、貯蔵槽１１に濃度センサー１２を設け、この濃度センサー１２によって貯蔵槽１１内の液体燃料の濃度がを所定値になるように、未使用の液体燃料の導入量を制御させてもよく、必要に応じて圧力センサーを設け、この圧力センサーによって貯蔵槽１１内の圧力が所定値になるように、貯蔵槽１１に設けたリリーフバルブ２０の動作を制御させるようにしてもよい。
【００３３】
このような構成の燃料電池システムは、セルスタック１０の負極に液体燃料としてのメタノール水溶液を貯蔵槽１１から供給し、セルスタック１０の正極に酸化剤ガスとしての空気をブロワー１８から供給すると、負極では電気化学反応によって炭酸ガスが生成するとともに水素イオンと電子を放出し、正極では電解質を通過してきた前記水素イオンと電子を取り込む電気化学反応によって水が生成し、外部回路に電気エネルギーを得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の燃料電池システムでは、直接メタノール型燃料電池の特徴である、構造がシンプルで、小型化、軽量化に適しているという利点を最大限発揮させることができ、シンプルで、小型化できる燃料電池システムの構成に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転を制御するプログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…セルスタック
１１…貯蔵槽
１２…濃度センサー
１３…液体燃料タンク
１４…水タンク
１５Ａ，１５Ｂ…液送ポンプ
１６…温度センサー
１７…電磁弁
１８…リリーフバルブ
１９…ラジエーター
２０…空気ブロワー
２１…冷却流路
２２…バイパス流路
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池システムに関するもので、さらに詳しく言えば、負極にメタノールなどの液体燃料を直接供給し、正極に空気などの酸化剤ガスを供給するようにした燃料電池システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題や資源問題への対策が重要視され、その対策の一つとして燃料電池の開発が活発に行われている。特に、燃料のアルコールを改質またはガス化せずに直接発電に利用する直接メタノール型燃料電池は、構造がシンプルで小型化、軽量化が容易であるという点で、可搬型電源及び分散型電源として注目されている。
【０００３】
直接メタノール型燃料電池は、電解質の両側を負極と正極とで挟んで接合した構成体をセパレータで挟持した単電池セルが積層されて構成されたもので、前記セパレータには負極に供給する燃料としてのメタノール水溶液が流れる流路溝および正極に供給する酸化剤ガスとして空気が流れる流路溝を有している。
【０００４】
前記直接メタノール型燃料電池は、負極にメタノール水溶液を供給し、正極に空気を供給すると、負極ではメタノールと水が反応する電気化学反応によって炭酸ガスが生成するとともに水素イオンと電子を放出し、正極では電解質を通過してきた前記水素イオンと電子を取り込む電気化学反応によって水が生成し、外部回路に電気エネルギーが得られるように構成されている。
【０００５】
なお、前記セパレータの流路溝は、負極にメタノール水溶液を供給し、正極に空気を供給する役割を果たすだけでなく、負極で生成した炭酸ガスと反応に使用されなかった一部のメタノール水溶液および正極で生成した水と反応に使用されなかった一部の空気を外部に排出する役割も果たしている。
【０００６】
ところが、上記した直接メタノール型燃料電池に使用される電解質はプロトン導電性固体高分子膜であり、電解質としての役割は果たしているが、燃料のメタノールが透過するという性質があるため、反応に使用されなかったメタノールが電解質を通って正極に到達し、これが正極で酸素と反応して炭酸ガスと水を生成し、燃料の利用率低下の原因になったり、正極の触媒上にメタノールが存在することによる正極電位の低下の原因になる。
【０００７】
一方、上記した直接メタノール型燃料電池は、出力特性の点からは、燃料の濃度を高くした方が好ましいが、燃料の濃度を高くすると、メタノールの透過（クロスオーバー）が多くなるため、メタノールの透過量の増加による効率の低下を考慮したうえで出力特性を定める必要があり、言い換えれば、出力特性や効率が運転温度、燃料や酸化剤ガスの供給量などの運転条件に大きく依存するという制約があった。
【０００８】
従来、このような制約を少なくするものとして、最適条件のメタノール水溶液を燃料極側に供給する構造のものが知られていた。たとえば、特表平１１−５１０３１１号（国際公開番号ＷＯ９７／２１２５６）公報には、アノードからカソードに透過してきた未使用の燃料とアノードで生成した炭酸ガスを分離し、分離された未使用の燃料とカソードで生成された水を混合した後、その濃度が最適値となるように濃度センサで検知しながら、純メタノールタンクまたは水タンクから液送ポンプによりメタノールまたは水を加える構造が提案されている。また、特開２０００−２１４２６号公報には、電気化学反応で生成した水と二酸化炭素を混合器に供給し、あらかじめ混合器内に貯留されている水と反応させて炭酸を生成させ、この炭酸と燃料としてのメタノールを混合することにより、反応生成物を有効利用するとともに、燃料の利用効率の低下を抑制する構成が記載されている。また、特開平９−１６１８６０号公報には、電気化学反応で生成した水と炭酸ガスおよび未使用のメタノールから炭酸ガスを除去したものを、最適濃度に制御しながらポンプで循環させる構成が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各公報に記載されたものは、未使用のメタノールを有効利用するという点では好ましいが、その循環のためにポンプを利用したり、電気化学反応で生成した水と炭酸ガスを混合して攪拌するための混合器を設けたり、といった機構を必要とするため、構成が複雑になり、直接メタノール型燃料電池の特徴である、構造がシンプルで、小型化、軽量化に適しているという利点が発揮できないという問題があった。
【００１０】
また、上記した各公報に記載されたものは、いずれも、負極で生成した炭酸ガスと反応に使用されなかった一部のメタノール水溶液および正極で生成した水と反応に使用されなかった一部の空気は、外部に排出される際、電気化学反応によって高温になっているが、排出後はラジエーターや凝縮器によって冷却されるため、熱エネルギーが有効に利用できないという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するため、請求項１記載の発明は、単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムであって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、前記温度センサーによってセルスタックの温度を検出し、該温度が所定値になるように、貯蔵槽に導入される、反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスの温度を制御する機構または未使用の液体燃料と水の量を制御する機構の少なくとも一方を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
すなわち、請求項１記載の発明によれば、負極から排出される未反応の燃料と炭酸ガスおよび正極から排出される未反応の酸化剤ガスと水の熱エネルギーによってセルスタックの運転温度が所定値になるように制御することができるので、熱エネルギーを有効に利用することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃料電池システムにおいて、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路を設け、セルスタックの温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入し、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温し、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入するか、未使用の液体燃料と水を前記貯蔵槽に導入するかの少なくとも一方を行い、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却することを特徴とするものである。
【００１４】
すなわち、請求項２記載の発明によれば、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に設けた、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路によって、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスの熱エネルギーを有効に利用し、セルスタックの運転温度を所定値に制御できるシステムを得ることができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムの運転を制御する燃料電池システムの運転制御方法であって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路が設けられ、前記温度センサーによってセルスタックの温度を検出し、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入し、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温し、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入するか、未使用の液体燃料と水を貯蔵槽に導入するかの少なくとも一方を行い、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却することを特徴とするものである。
【００１６】
すなわち、請求項３記載の発明によれば、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に設けた、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路によって、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスの熱エネルギーを有効に利用し、セルスタックの運転温度を所定値に制御できる制御方法を得ることができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムの運転を制御するプログラムであって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路が設けられ、前記プログラムは、温度センサーによってセルスタックの温度を検出させる第１ステップと、前記温度を所定値と比較させる第２ステップと、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖させる第３ステップと、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入させる第４ステップとを含み、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温させ、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放させる他の第３ステップと、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入させるか、未使用の液体燃料と水を貯蔵槽に導入させるかの少なくとも一方を行わせる他の第４ステップとを含み、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却させることを特徴とするものである。
【００１８】
すなわち、請求項４記載の発明によれば、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に設けた、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路によって、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスの温度を有効に利用し、セルスタックの運転温度を所定値になるように制御できるプログラムを得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その形態に基づいて説明する。
【００２０】
図1は本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの模式図である。
【００２１】
図１に示した燃料電池システムの特徴は、単電池セルを積層したセルスタック１０と、前記セルスタック１０の温度を検出する温度センサー１６と、前記セルスタック１０に酸化剤ガスとしての空気を供給する空気ブロワー２０と、前記セルスタック１０に供給する燃料としてのメタノール水溶液を貯蔵し、前記セルスタック１０の負極から排出される未反応の燃料と炭酸ガス、正極から排出される未反応の酸化剤ガスと水を導入するようにした貯蔵槽１１とを備え、前記温度センサー１６によってセルスタック１０の温度を検出し、該温度が所定値になるように、貯蔵槽１１に導入される、反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび未使用の液体燃料と水の量を制御する機構を備えたことである。
【００２２】
前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するセパレータを備えており、前記セパレータには、負極に液体燃料としてのメタノール水溶液を供給するための流路溝を有し、正極に酸化剤ガスとしての空気を供給するための流路溝を有している。
【００２３】
前記貯蔵槽１１には、セルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物（水および炭酸ガス）、未反応の液体燃料および酸化剤ガスが流入してくる経路と、前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が流入してくる経路とが設けられるとともに、前記各経路を経て流入してきたものから液体燃料だけを前記セルスタック１０での電気化学反応に使用するために供給される経路が設けられている。
【００２４】
前述したセルスタック１０の温度が所定値になるように、貯蔵槽１１に導入される、反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスの温度を制御する機構は、前記反応生成物（水および炭酸ガス）、未反応の液体燃料および酸化剤ガスが流入してくる経路に、セルスタック１０から電磁弁１７、ラジエーター１９を通る冷却流路２１とこれらをバイパスさせるバイパス流路２２とを設けたことであり、未使用の液体燃料と水の量を制御する機構は、前述した未使用の液体燃料と水が流入してくる経路に、液体燃料タンク１３の液体燃料を送出するための液送ポンプ１５Ａ、水タンク１４の水を送出するための液送ポンプ１５Ｂを設けたことであり、前記温度センサー１６によってセルスタック１０の温度を検出し、該温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁１７を閉鎖してこれらをバイパス流路２２を介して前記貯蔵槽１１に導入し、該温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁１７を開放してこれらを冷却流路２１を介して前記貯蔵槽１１に導入するか、未使用の液体燃料と水を前記貯蔵槽１１に導入するかの少なくとも一方を行うようにしたことである。
【００２５】
なお、上記した実施の形態において、貯蔵槽１１に濃度センサー１２を設け、この濃度センサー１２によって貯蔵槽１１内の液体燃料の濃度が所定値になるように、未使用の液体燃料の導入量を制御してもよく、必要に応じて圧力センサーを設け、この圧力センサーによって貯蔵槽１１内の圧力が所定値になるように、貯蔵槽１１に設けたリリーフバルブ１８の動作を制御するようにしてもよい。すなわち、圧力センサーによってリリーフバルブ１８の動作点を調整することにより、大気圧以上の加圧下にて運転を行うと、その出力特性を向上させることができるので、システムを、容易に、最適加圧条件下で運転することができる。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転制御方法を、図１に基づいて説明する。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転制御方法の特徴は、単電池セルが積層されたセルスタック１０と、前記セルスタック１０の温度を検出する温度センサー１６と、貯蔵槽１１とを備えた燃料電池システムの運転を制御する燃料電池システムの運転制御方法であって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽１１は、前記セルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタック１０に再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽１１に導入される経路に、電磁弁１７とラジエーター１９を有する冷却流路２１およびこれらをバイパスさせるバイパス流路２２が設けられ、前記温度センサー１６によってセルスタック１０の温度を検出し、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁１７を閉鎖して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路２２を介して前記貯蔵槽１１に導入させ、これらをセルスタック１０に再循環させてセルスタック１０を加温させ、セルスタック１０の温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁１７を開放して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁１７とラジエーター１９を有する冷却流路２１を介して前記貯蔵槽１１に導入させるか、未使用の液体燃料と水を貯蔵槽１１に導入させるかの少なくとも一方を行い、これらをセルスタック１０に再循環させてセルスタック１０を冷却することである。
【００２８】
上記した運転制御方法は、貯蔵槽１１に濃度センサー１２を設け、この濃度センサー１２によって貯蔵槽１１内の液体燃料の濃度が所定値になるように、未使用の液体燃料の導入量を制御してもよく、必要に応じて圧力センサーを設け、この圧力センサーによって貯蔵槽１１内の圧力が所定値になるように、貯蔵槽１１に設けたリリーフバルブ１８の動作を制御するようにしてもよい。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転を制御するプログラムを図１，図２に基づいて説明する。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転を制御するプログラムの特徴は、単電池セルが積層されたセルスタック１０と、前記セルスタック１０の温度を検出する温度センサー１６と、貯蔵槽１１とを備えた燃料電池システムの運転を制御するプログラムであって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽１１は、前記セルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタック１０に再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタック１０における電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽１１に導入される経路に、電磁弁１７とラジエーター１９を有する冷却流路２１およびこれらをバイパスさせるバイパス流路２２が設けられ、前記プログラムは、温度センサー１６によってセルスタック１０の温度を検出させる第１ステップ（Ｓ１）と、前記温度を所定値と比較させる第２ステップ（Ｓ２）と、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁１７を閉鎖させる第３ステップ（Ｓ３１）と、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路２２を介して前記貯蔵槽１１に導入させる第４ステップ（Ｓ４１）とを含み、これらをセルスタック１０に再循環させてセルスタック１０を加温させ、セルスタック１０の温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁１７を開放させる他の第３ステップ（Ｓ３２）と、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁１７とラジエーター１９を有する冷却流路２１を介して前記貯蔵槽１１に導入させるか、未使用の液体燃料と水を貯蔵槽１１に導入させるかの少なくとも一方を行わせる他の第４ステップ（Ｓ４２）とを含み、これらをセルスタック１０に再循環させてセルスタック１０を冷却させることである。
【００３１】
上記したプログラムは、フロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録したものであってもよく、ネットワークを介してやりとりできる形態であってもよい。
【００３２】
上記したプログラムは、貯蔵槽１１に濃度センサー１２を設け、この濃度センサー１２によって貯蔵槽１１内の液体燃料の濃度がを所定値になるように、未使用の液体燃料の導入量を制御させてもよく、必要に応じて圧力センサーを設け、この圧力センサーによって貯蔵槽１１内の圧力が所定値になるように、貯蔵槽１１に設けたリリーフバルブ２０の動作を制御させるようにしてもよい。
【００３３】
このような構成の燃料電池システムは、セルスタック１０の負極に液体燃料としてのメタノール水溶液を貯蔵槽１１から供給し、セルスタック１０の正極に酸化剤ガスとしての空気をブロワー１８から供給すると、負極では電気化学反応によって炭酸ガスが生成するとともに水素イオンと電子を放出し、正極では電解質を通過してきた前記水素イオンと電子を取り込む電気化学反応によって水が生成し、外部回路に電気エネルギーを得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の燃料電池システムでは、直接メタノール型燃料電池の特徴である、構造がシンプルで、小型化、軽量化に適しているという利点を最大限発揮させることができ、シンプルで、小型化できる燃料電池システムの構成に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの運転を制御するプログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…セルスタック
１１…貯蔵槽
１２…濃度センサー
１３…液体燃料タンク
１４…水タンク
１５Ａ，１５Ｂ…液送ポンプ
１６…温度センサー
１７…電磁弁
１８…リリーフバルブ
１９…ラジエーター
２０…空気ブロワー
２１…冷却流路
２２…バイパス流路
Claims (4)
- 単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムであって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、前記温度センサーによってセルスタックの温度を検出し、該温度が所定値になるように、貯蔵槽に導入される、反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスの温度を制御する機構または未使用の液体燃料と水の量を制御する機構の少なくとも一方を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項１記載の燃料電池システムにおいて、セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路を設け、セルスタックの温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入し、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温し、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入するか、未使用の液体燃料と水を前記貯蔵槽に導入するかの少なくとも一方を行い、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却することを特徴とする燃料電池システム。
- 単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムの運転を制御する燃料電池システムの運転制御方法であって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路が設けられ、前記温度センサーによってセルスタックの温度を検出し、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入し、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温し、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放して前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入するか、未使用の液体燃料と水を前記貯蔵槽に導入するかの少なくとも一方を行い、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却することを特徴とする燃料電池システムの運転制御方法。
- 単電池セルが積層されたセルスタックと、前記セルスタックの温度を検出する温度センサーと、貯蔵槽とを備えた燃料電池システムの運転を制御するプログラムであって、前記単電池セルは、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とが対設された構成体および前記構成体を挟持するとともに、前記負極に液体燃料を、前記正極に酸化剤ガスを供給するための流路溝を有するセパレータを備えたものであり、前記貯蔵槽は、前記セルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物、未反応の液体燃料と酸化剤ガスおよび前記電気化学反応に使用される未使用の液体燃料と水が導入され、これらをセルスタックに再循環させるように構成されたものであり、かつセルスタックにおける電気化学反応によって生成した反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスが貯蔵槽に導入される経路に、電磁弁とラジエーターを有する冷却流路およびこれらをバイパスさせるバイパス流路が設けられ、前記プログラムは、温度センサーにセルスタックの温度を検出させる第１ステップと、前記温度を所定値と比較させる第２ステップと、前記温度が所定値以下の場合は、前記電磁弁を閉鎖させる第３ステップと、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを前記バイパス流路を介して前記貯蔵槽に導入させる第４ステップとを含み、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを加温させ、セルスタックの温度が所定値以上の場合は、前記電磁弁を開放させる他の第３ステップと、前記反応生成物および未反応の液体燃料と酸化剤ガスを電磁弁とラジエーターを有する冷却流路を介して前記貯蔵槽に導入させるか、未使用の液体燃料と水を前記貯蔵槽に導入させるかの少なくとも一方を行わせる他の第４ステップとを含み、これらをセルスタックに再循環させてセルスタックを冷却させることを特徴とする燃料電池システムの運転を制御するプログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123294A JP3893898B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 燃料電池システム、燃料電池システムの運転制御方法および燃料電池システムの運転を制御するプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123294A JP3893898B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 燃料電池システム、燃料電池システムの運転制御方法および燃料電池システムの運転を制御するプログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002319420A JP2002319420A (ja) | 2002-10-31 |
| JP3893898B2 true JP3893898B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=18972875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001123294A Expired - Fee Related JP3893898B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 燃料電池システム、燃料電池システムの運転制御方法および燃料電池システムの運転を制御するプログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3893898B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3742053B2 (ja) * | 2002-11-22 | 2006-02-01 | 株式会社東芝 | 燃料電池システム |
| JP4977942B2 (ja) * | 2003-07-07 | 2012-07-18 | ソニー株式会社 | 燃料電池システム、及び燃料電池の発電方法 |
| JP4685339B2 (ja) * | 2003-09-22 | 2011-05-18 | 株式会社ティラド | 燃料電池システム |
| JP4362343B2 (ja) * | 2003-10-06 | 2009-11-11 | ヤマハ発動機株式会社 | 燃料電池搭載車両 |
| ATE524847T1 (de) * | 2003-10-24 | 2011-09-15 | Yamaha Motor Co Ltd | Fahrzeug des sattelaufsitztyps |
| JP4296109B2 (ja) | 2004-03-15 | 2009-07-15 | 株式会社東芝 | 燃料電池装置 |
| JP4843906B2 (ja) * | 2004-04-12 | 2011-12-21 | セイコーエプソン株式会社 | 燃料電池システムおよび機器 |
| JP2005327626A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Kurita Water Ind Ltd | 燃料電池発電システム |
| JP2009123383A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Hitachi Ltd | 燃料電池電源システム及びその運転方法 |
-
2001
- 2001-04-20 JP JP2001123294A patent/JP3893898B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002319420A (ja) | 2002-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3203150B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池及び固体高分子型燃料電池システム | |
| JP3077618B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JP4243592B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| KR101433693B1 (ko) | 연료 전지 시스템을 시동시키기 위한 시스템 및 방법 | |
| JP3699063B2 (ja) | 燃料電池およびその制御方法 | |
| JP3893898B2 (ja) | 燃料電池システム、燃料電池システムの運転制御方法および燃料電池システムの運転を制御するプログラム | |
| JP2003132924A (ja) | 直接メタノール形燃料電池システム | |
| JP4529373B2 (ja) | 燃料電池および燃料電池の運転方法 | |
| US7981554B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2004327360A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2914898B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池システム | |
| JP5354942B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JPH11312531A (ja) | 燃料電池装置 | |
| US20090297903A1 (en) | Fuel Cell Device | |
| JP2012043679A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2010061981A (ja) | 燃料電池システムの始動方法 | |
| JP2009238596A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4684585B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP3887815B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP3443221B2 (ja) | 燃料電池システム及びその運転方法 | |
| JP3575650B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池 | |
| JPH11111311A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP2008243540A (ja) | 固体高分子電解質形燃料電池発電装置 | |
| JPH09147896A (ja) | 固体高分子型燃料電池システム | |
| JP2002015749A (ja) | 燃料電池システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041110 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20051219 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060125 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060830 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061121 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061204 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3893898 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091222 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131222 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |