JP4162948B2 - 暖機ジャケット及び燃料電池システム - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は,例えば燃料電池自動車などに搭載可能な燃料電池システムに関する。
【0002】
【従来技術】
例えば燃料電池自動車に搭載されている燃料電池は,燃料極に水素,酸化剤極に酸素を供給し,電解質層を介した電気化学反応 H2+1/2O2→H2O により発電するシステムである。上記燃料電池システムは,燃料電池における発電を実施するため,水素タンク,空気ポンプ,水素ポンプ,水素加湿器及び空気加湿器等の補機を有している。
【0003】
上記燃料電池システムにおいては,空気ポンプで圧縮され空気加湿器により加湿された空気と,水素タンクから供給され水素加湿器により加湿された水素とを燃料電池に供給し,該燃料電池は上述の反応式にしたがって発電を実施する。
また,このときに燃料電池から排出する生成水を含む未反応の酸素や水素をポンプで昇圧して,燃料電池に供給し,再利用する場合がある。
【0004】
このように燃料電池システムは,ポンプ,空気加湿器,水素加湿器及びバルブ等,直接,水を導入する補機類を有する。
そのため,寒冷地などで燃料電池自動車を使用した場合,外気温が水の凝固点である0℃以下になると,上述の補機類の内部において残留水が凍結するおそれが高い。そして,補機類を動作させることができなければ,燃料電池を起動することもできない。
そこで,従来においては,低温下における燃料電池システムの立ち上げのために,電気エネルギー又は燃焼エネルギーなどによって上記補機類を加熱する機能を設けた燃料電池システムが提案されている。
【0005】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記従来の燃料電池システムにおいては次の問題がある。
即ち,補機類を電気エネルギーを利用して加熱するためには,専用の大容量のバッテリーが必要であり,また燃焼エネルギーを利用して加熱するためには,専用の燃焼設備が必要である。そのため,燃料電池システムの大型化を来してしまう。更には,発電に寄与しない電気エネルギー又は燃焼エネルギーの消費によるエネルギー損失が大きく,燃料電池システム全体のエネルギー効率が低下してしまう。
【0006】
なお,燃料電池システム以外にも,補機類の暖機作業をしなければ運転を速やかに開始することできないシステムが多種存在する。そして,これら燃料電池システム以外のシステムにおいても効率良く,補機類等のシステム構成機器を暖機することができる手段の開発が望まれている。
【0007】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,暖機を必要とする機器の速やかな暖機作業を実施しうる暖機ジャケットを提供すると共に,該暖機ジャケットを適用して,エネルギー損失を抑制することができ,かつ,低温時の立ち上げをスムーズに行うことができる燃料電池システム及びこれを搭載した燃料電池自動車を提供しようとするものである。
【0012】
【課題の解決手段】
第1の発明は,水素を燃料とする燃料電池と,水素を貯蔵する高圧水素タンクと,暖機作業を必要とする暖機機器とを有する燃料電池システムであって,
上記暖機機器は,水素を吸蔵して発熱すると共に水素を放出して吸熱する水素吸蔵材料を内蔵する暖機ジャケットによって被われ,
該暖機ジャケットと上記高圧水素タンクとの間,及び上記暖機ジャケットと上記燃料電池との間は,水素を流通させる水素配管によって連結されており,
上記燃料電池システムは,上記高圧水素タンクから上記暖機ジャケットに水素を流入することにより,該暖機ジャケット内の水素吸蔵材料を発熱させ,その熱を上記暖機機器に伝達して暖機し,また,該暖機機器又は上記燃料電池システムを構成するその他の構成機器が発熱したとき,その熱を上記暖機ジャケットに伝達することにより内部の水素吸蔵材料を再生させ,かつ,放出される水素を上記燃料電池に供給するように構成されていることを特徴とする燃料電池システムにある(請求項1)。
【0013】
上記第1の発明の燃料電池システムは,上記暖機ジャケットと上記高圧水素タンクとを有している。そして,上記暖機ジャケットと上記高圧水素タンクとは,水素を流通させる水素配管によって連結されている。そして,本発明は,上記高圧水素タンクから上記暖機ジャケットへ水素を流入させて,その内部にある水素吸蔵材料が水素吸蔵を行った際の発熱特性を積極的に利用して,上記暖機ジャケットによる上記暖機機器の暖機を実現可能にしたものである。
そのため,上記燃料電池システムでは,外部からの電気エネルギーや燃焼エネルギーを導入することなく,上記高圧水素タンクから水素を供給される上記水素吸蔵材料の発熱により,上記燃料電池システムを構成する暖機機器や外部システムを構成する機器等の暖機を実施することができる。
【0014】
また,上記燃料電池システムは,上記暖機機器又は燃料電池システムを構成する構成機器が発熱したとき,その熱を上記暖機ジャケットに伝達することにより内部の水素吸蔵材料を加熱して再生する。
そのため,上記燃料電池システムでは,外部からの電気エネルギーや燃焼エネルギーを導入することなく,暖機機器等が運転する際の排熱を利用してエネルギー損失を抑制しつつ上記暖機ジャケット内部の上記水素吸蔵材料の再生を,効率的に行うことができる。
【0015】
さらに,上記水素吸蔵材料から放出された水素を,上記燃料電池の燃料として供給するように構成してある。そのため,本発明によれば,上記のごとく,放出される水素を無駄にすることなく,非常に効率良く上記水素吸蔵材料を再生することができる。そして,暖機ジャケット内部の水素吸蔵材料を再生することにより,次回のコールドスタート時における上記機器の暖機を適切に実施することができる。
このように,上記第1の発明によれば,エネルギー損失を抑制すると共に,低温時の立ち上げをスムーズに行うことができる燃料電池システムを提供することができる。
【0016】
第2の発明は,水素を燃料とする燃料電池と,水素を貯蔵する高圧水素タンクと,暖機作業を必要とする暖機機器とを有する燃料電池システムであって,
上記暖機機器を被う暖機ジャケットと,水素を吸蔵して発熱すると共に水素を放出して吸熱する水素吸蔵材料を内蔵する暖機タンクとを有し,
上記暖機ジャケットと上記暖機タンクと上記燃料電池との間は,熱交換媒体を流通する熱媒配管によって連結され,相互間で熱伝達ができるように接続されており,
上記燃料電池システムは,上記高圧水素タンクから上記暖機タンクに水素を流入することにより,該暖機タンク内の水素吸蔵材料を発熱させ,その熱を上記熱媒配管を流れる熱交換媒体及び上記暖機ジャケットを介して,上記暖機機器に伝達して暖機し,また,上記燃料電池が発熱したとき,その熱を上記熱媒配管を流れる熱交換媒体を介して上記暖機タンクに伝達することにより内部の水素吸蔵材料を再生させ,かつ,放出される水素を上記燃料電池に供給するように構成されていることを特徴とする燃料電池システムにある(請求項4)。
【0017】
上記第2の発明の燃料電池システムは,水素を吸蔵して発熱すると共に水素を放出して吸熱する水素吸蔵材料を内蔵する暖機タンクとを有している。そして,該暖機タンクと上記暖機ジャケット及び上記燃料電池とは,熱交換媒体を流通する熱媒配管によって連結され,それぞれ熱交換可能なように接続されている。
そのため,上記暖機ジャケット内部に水素吸蔵材料を配置しなくても,上記暖機ジャケットを利用して,暖機機器を適切に暖機することができる。すなわち,上記第2の発明によれば,上記暖機タンクの水素吸蔵材料で生じた熱を,熱交換媒体を介して上記暖機ジャケットに伝達している。そして,その熱を上記暖機機器に伝達して暖機を行う。
【0018】
また,上記暖機タンク内の水素吸蔵材料は,上記燃料電池の排熱を利用して再生することができる。すなわち,熱交換媒体を介して,燃料電池の排熱を暖機タンクに伝達して水素吸蔵材料を加熱することにより水素吸蔵材料から水素を放出させることができる。したがって,次回のコールドスタート時において,上記暖機タンクから十分な熱量を発生させることができ,上記暖機機器を適切に効率良く暖機することができる。
このように,上記第2の発明によれば,エネルギー損失を抑制すると共に,低温時の立ち上げをスムーズに行うことができる燃料電池システムを提供することができる。
【0019】
第3の発明は,上記燃料電池システムを有し,該燃料電池システムから供給される電力により駆動モータを運転するように構成されていることを特徴とする燃料電池自動車にある(請求項8)。
上記第3の発明の燃料電池自動車は,駆動モータを有しており,上記燃料電池システムにより発電された電力により,上記駆動モータを回転させ,その回転力を路面に伝えて走行する。
【0020】
そのため,上記第3の発明による燃料電池自動車は,水素吸蔵材料が水素吸蔵時に発生する熱量を,上記暖機ジャケットを介して,上記暖機機器に伝達することにより,効率良く上記暖機機器の暖機作業を実施することができる。
また,上記水素吸蔵材料を再生するに当たっては,上記暖機機器又は燃料電池システムを構成するその他の構成機器等が運転する際に発生する排熱を利用して行う。また,このようにして水素吸蔵材料を再生させ,かつ,放出された水素を上記燃料電池へ供給するよう構成してある。そのため,エネルギー損失を抑制しながら,放出された水素を有効に活用して,上記水素吸蔵材料を再生させることができる。
このように,上記第3の発明によれば,エネルギー損失を抑制すると共に,低温時の立ち上げをスムーズに行うことができる燃料電池自動車を提供することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
上記第1の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
上記第1の発明の燃料電池システムは,上記暖機機器が,空気ポンプ又は水素ポンプなどである場合には,自己発熱により水素吸蔵材料の再生を行うよう構成してあることが好ましい。この場合には,簡単なシステム構成により,水素吸蔵材料を効率良く再生することができる。また,空気加湿器等は,自己発熱は生じないが,空気ポンプで圧縮され高温となった空気が流入して高温となる。水素吸蔵材料を再生するに当たって,その熱を利用することができる可能性もある。
また,水素吸蔵材料の再生を行うための熱源として利用できる構成機器としては,燃料電池のほか,上記燃料電池システムが運転する際において排熱を生じる全ての構成機器を適用することができる。
【0026】
上記第1の発明における上記燃料電池としては,例えば固体分子型燃料電池(PEFC)を適用することができる。このPEFCにおいては,電解質膜内もしくはその表面に存在する水分が凍結することがある,また,その定常運転温度が設定されている。そのため,上記燃料電池システムを構成する上記暖機機器の暖機を実施することが非常に有効である。なお,上記燃料電池としては,上記PEFC型以外の形式のものを適用することも勿論可能である。
【0027】
また,上記暖機機器を暖機するに当たって,その暖機を行う温度範囲については,上記暖機機器の特性あるいは燃料電池システム全体のシステム特性に応じて任意に設定することができる。例えば,上記暖機機器が生成水を排出する配管中の開閉弁である場合に,その暖機の目的が開閉弁内部で氷結した生成水を融解させることのみであるときには,上記温度範囲を0℃付近までとすることができる。一方,例えば,上記暖機機器が,燃料電池へ供給する水素を加湿する水素加湿器である場合には,上記温度範囲を設定するに当たっては,上記燃料電池に供給する水素の最適供給温度が考慮されるべきである。また,例えば,上記暖機機器には最適運転温度が設定されており,その温度で運転開始したい場合がある。このような場合には,その最適運転温度付近まで暖機を行うこともできる。
【0028】
さらに,上記暖機ジャケットに内蔵する水素吸蔵材料としては,公知の様々な水素吸蔵材料を採用することができる。例えば,MmNi 5 (Mmはミッシュメタル)に代表される希土類系合金,TiFeに代表されるチタン系合金,Mg 2 Niに代表されるマグネシウム系合金等の水素吸蔵合金や,活性炭やカーボンナノチューブ等の水素吸着炭素材等の様々な水素吸蔵材料がある。
また,上記高圧水素タンクとしては,高圧水素ボンベ,水素吸蔵合金タンク,その他の種々のタイプの水素貯蔵手段を適用することができる。このうち,特に高圧水素ボンベは,バルブの操作のみによって水素の導出及び停止を制御できるので,制御機構を比較的簡単にすることができる。
このとき,上記高圧水素タンクは,1つで上記暖機ジャケットと上記燃料電池とに水素を供給するよう構成することが好ましいが,2つ設けて暖機ジャケット用と燃料電池用とに分けることも可能である。また2つ設ける場合,その形式,供給圧等を異なるものにすることもできる。
【0029】
また,上記水素吸蔵材料は,水素吸蔵合金からなることが好ましい(請求項2)。
この場合には,水素を吸蔵した際に発生する熱量が非常に大きく,効率的に上記暖機機器の暖機を実施することができる。また,水素吸蔵合金は,水素を吸蔵した場合であっても,化学的な安定性が高い。
なお,上記水素吸蔵合金としては,公知の様々な水素吸蔵合金を採用することができる。例えば,MmNi 5 (Mmはミッシュメタル)に代表される希土類系合金,TiFeに代表されるチタン系合金,Mg 2 Niに代表されるマグネシウム系合金等の様々な水素吸蔵合金がある。
【0030】
また,上記構成機器で発生した熱は,熱交換媒体を介して,上記暖機ジャケットに伝達されるよう構成されていることが好ましい(請求項3)。
この場合には,上記構成機器で発生した排熱を,熱交換媒体を介して,上記暖機ジャケット内の水素吸蔵材料に伝達して加熱することにより,効率良く水素を放出させることができる。そのため,上記暖機機器自体の熱が利用できない場合であっても,電気エネルギーや燃焼エネルギーを導入する必要はない。それ故,エネルギー損失を抑制しつつ効率的に水素吸蔵材料の再生を行うことができる。
【0031】
また,第2の発明においても,上記水素吸蔵材料は,水素吸蔵合金からなることが好ましい(請求項5)。
この場合には,水素の吸蔵率が高く,効率的に大きな熱量を発生させることができる可能性がある。そのため,上記暖機機器を効率的に暖機することができる。さらに,水素吸蔵合金の再生に当たって,その制御が比較的容易である。
【0032】
【実施例】
(実施例1)
本発明の実施例にかかる燃料電池システムにつき,図1〜図3を用いて説明する。
本例の燃料電池システム1は,水素を燃料とする燃料電池10と,水素を貯蔵する高圧水素タンク3と,暖機作業を必要とする空気ポンプ70及び水素ポンプ60とを有するシステムである。
そして,上記空気ポンプ70及び水素ポンプ60は,該空気ポンプ70及び水素ポンプ60を暖機する空気ポンプ用暖機ジャケット(以下,適宜OPジャケットという)75及び水素ポンプ用暖機ジャケット(以下,HPジャケットという)65によって被われている。該OPジャケット75及びHPジャケット65は,水素を吸蔵して発熱すると共に水素を放出して吸熱する水素吸蔵材料を内蔵している。
【0033】
そして,上記OPジャケット75及びHPジャケット65と,上記高圧水素タンク3との間,及び上記OPジャケット75及びHPジャケット65と,上記燃料電池10との間は,水素を流通させる水素配管511,512,50,53によって連結されている。
以上のごとく構成されている燃料電池システム1は,上記高圧水素タンク3から上記OPジャケット75及びHPジャケット65に水素を流入することにより,該OPジャケット75及びHPジャケット65内の水素吸蔵材料を発熱させ,その熱を上記空気ポンプ70及び水素ポンプ60に伝達して暖機する。また,上記燃料電池システム1を構成する上記空気ポンプ70又は上記水素ポンプ60が発熱したとき,その熱を上記OPジャケット75又はHPジャケット65に伝達することにより内部の水素吸蔵材料を再生させ,かつ,放出される水素を上記燃料電池10に供給するように構成されている。
以下,これを詳しく説明する。
【0034】
本例の燃料電池システム1は,図1に示すごとく,水素の流路として,高圧水素タンク3と燃料電池10とを連結するメイン流路53と,高圧水素タンク3とHPジャケット65又はOPジャケット75とを連結するバイパス流路511又はバイパス流路512とを有する。また,上記メイン流路53には,燃料電池10の未反応水素ガスを回収したうえ燃料電池10へ再供給する回収配管63を接続してある。
【0035】
上記バイパス流路511とバイパス流路512とは,高圧水素タンク3に接続された同一の上流流路50から分岐して配設されている。
そして,上流流路50及びメイン流路53には,それぞれの流路を開閉する開閉弁V0,V3が設けられている。また,バイパス流路511又はバイパス流路512には,それぞれの流路を開閉する開閉弁V11又はV12が設けられている。さらに,回収配管63には,メイン流路53との流路を開閉する開閉弁V5が設けられている。
【0036】
また,上流流路50と分岐後のメイン流路53には,それぞれ水素圧力を規制するタンクレギュレータR1と供給レギュレータR2が配設されており,上記タンクレギュレータR1によりバイパス流路511,512に供給する水素圧力を規制し,供給レギュレータR2によりメイン流路53に供給する水素圧力を規制するよう構成されている。
【0037】
上記タンクレギュレータR1は,バイパス流路511,512に供給する水素圧力を第2所定圧力P2〜第1所定圧力P1の範囲で適宜設定変更しながら規制する可変レギュレータである。そして,供給レギュレータR2は,メイン流路53に供給する水素圧力を第2所定圧力P2一定に規制する固定レギュレータである。なお,第2所定圧力P2は,第1所定圧力P1よりも低い圧力である。
【0038】
さらに,上記開閉弁V3と燃料電池10との間のメイン流路53には,上記燃料電池10に供給する水素を加湿するための水素加湿器72が接続されている。
また,上記回収配管63には,上記HPジャケット65により被われた水素ポンプ60が配設されている。
【0039】
そして,燃料電池システム1は,燃料電池10へ供給される空気の流路として,エア流路59を有する。該エア流路59には,供給する空気を加圧する空気ポンプ70と,空気を加湿する空気加湿器71とを有する。ここで,空気ポンプ70は,上記OPジャケット75により被われており,OPジャケット75との間で熱交換可能なよう構成してある。
【0040】
さらに,燃料電池システム1は,燃料電池10から排出される未反応ガスの流路として,排気配管67,66を有している。該排気配管67,66には,未反応ガスの流出を制御するための開閉弁V6が配設してある。
【0041】
熱交換媒体を循環させる熱媒流路4は,図1に示すごとく,燃料電池10内を循環する電池循環部41と,燃料電池10のラジエータとして機能する冷却用熱交換器43とを含んでいる。そして,同図に示すごとく,メイン回路401により,上記電池循環部41と冷却用交換器43とがループ状につながれている。
メイン回路401には,熱交換媒体を流動させるポンプ40が配設されている。さらにメイン回路401には,バイパス路47が設けられ,その一方の分岐点に三方弁V4が配設されている。
【0042】
また,本例における燃料電池10としては,固体分子型燃料電池(PEFC)を適用した。そして,該燃料電池10には,図1に示すごとく,水素を供給するメイン流路53を接続してあると共に,空気を供給するための空気供給路59を接続してある。そして,燃料電池10は,供給された水素と,供給された空気に含まれる酸素とによって,電解質層を介した電気化学反応H2+1/2O2→H2O を進めて発電するよう構成されている。
【0043】
また,上記HPジャケット65及びOPジャケット75に内蔵する水素吸蔵材料としては,水素吸蔵合金である希土類系合金(MmNi5系)を用いた。
また,上記高圧水素タンク3としては,高圧水素を備蓄した高圧水素ボンベを採用した。
なお,上記燃料電池10,水素吸蔵合金タンク2,高圧水素タンク3を別の形式のものに変更することも可能である。
また,水素ポンプ60及び空気ポンプ70には,その温度を測定する温度測定手段(図示略)が配設されている。
【0044】
次に,上記構成の燃料電池システム1の制御方法の一例を,図2,図3を用いて説明する。図2は,水素ポンプ60及び空気ポンプ70の暖機作業を実施する際の制御フローを示している。また,図3は,HPジャケット65及びOPジャケット75の再生作業を実施する際の制御フローを示している。
【0045】
なお,水素ポンプ60の暖機作業の制御ステップと,空気ポンプ70の暖機作業の制御ステップとは共通する部分が多い。そこで,図2に示すごとく,水素ポンプ60に適用する制御ステップを示すほか,空気ポンプ70に特有の制御ステップをカッコ書きで示している。また,同様に,再生作業の制御フローについても,図3に示すごとく,水素ポンプ60に適用する制御ステップを示すほか,空気ポンプ60に特有の制御ステップをカッコ書きで示している。
さらに,これらの図中においては,理解を容易にするため各開閉弁の開状態を○,閉状態を×として示した。以下,同様である。
【0046】
また,本例では,水素ポンプ60及び空気ポンプ70の温度(以下,適宜HP温度及びOP温度という)に対する第1の暖機基準温度として第1基準温度T1を設け,これを0℃に設定した。さらに本例では,水素ポンプ60及び空気ポンプ70が効率的に運転しうる第2の暖機基準温度として第2基準温度T2を設けた。なお,第2基準温度T2は,第1基準温度T1よりも高い温度である。
以下に,上記暖機作業及び上記再生作業について説明する。なお,以下の説明においては,水素ポンプ60について説明を行い,空気ポンプ70に特有の説明はカッコ書きで記載してある。
【0047】
上記暖機作業においては,まず,図2に示すごとく,ステップS101においてHP温度(OP温度)が第1基準温度T1以下か否かを判断する。HP温度(OP温度)が第1基準温度T1以下の場合には,ステップS102に示すごとく開閉弁V0,V11(V12),V3の開閉状態等を設定し,暖機作業を開始する。
【0048】
即ち,ステップS102においては,開閉弁V0を開状態として高圧水素タンク3から水素を導出可能とすると共に,開閉弁V11(V12)を開状態としてHPジャケット65(OPジャケット75)に水素を供給する。このとき,タンクレギュレータR1を第1所定圧力P1に設定し,内部の水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて発熱させる。
【0049】
そして,HP温度(OP温度)が第1基準温度T1を越えるまでは,上記ステップS102の状態を維持し,その後HP温度(OP温度)が第1基準温度T1を越えた場合には,ステップS103へ移行する。
該ステップS103では,第2基準温度及びHPジャケット65(OPジャケット75)内の合金温度であるHPMH温度(OPMH温度)と,HP温度(OP温度)との比較を行う。HP温度(OP温度)が第2基準温度T2以下であって,かつ,HPMH温度(OPMH温度)以下である場合には,ステップS104に示すごとく開閉弁V0,V11(V12),V3の開閉状態等を設定し,燃料電池10を運転する。
【0050】
即ち,ステップS104においては,上記ステップS102において設定した開閉弁V0,開閉弁V11(V12)及びタンクレギュレータR1の状態をそのまま維持する。そして,HPジャケット65(OPジャケット75)への水素の供給を継続して,内部の水素吸蔵合金をさらに発熱させる。このようにして,上記水素ポンプ60(空気ポンプ70)の暖機作業を継続する一方,ステップS104では,高圧水素タンク3から燃料電池10への水素供給を開始して燃料電池10を運転する。
【0051】
具体的には,開閉弁V3を開状態として,上記供給レギュレータR2により規制された第2所定圧力P2の供給圧のもと,燃料電池10へ水素を供給する。これにより,P2より高圧の第1所定圧力P1でHPジャケット65(OPジャケット75)に水素を供給して水素吸蔵合金を発熱させながら,同時に,燃料電池10には,P1よりも低圧の第2所定圧力P2で水素を供給して発電を実施することができる。
そして,HPジャケット65(OPジャケット75)が第2基準温度T2を越えるまでは,上記ステップS104の状態を維持する。そして,HPジャケット65(OPジャケット75)が第2基準温度T2を越えた場合には,ステップS105に移行して,暖機作業を終了して通常運転を実施する。
【0052】
上記ステップS105においては,開閉弁V0及び開閉弁V3を開状態として保持する一方,開閉弁V11(V12)を閉状態とする。すなわち,高圧水素タンク3からHPジャケット65(OPジャケット75)に通じる水素の流路を遮断する。このようにして,HPジャケット65(OPジャケット75)への水素供給を停止して,燃料電池システム1の通常運転を実施する。
【0053】
次に,上記再生作業は,図3に示すごとく,水素ポンプ60(空気ポンプ70)の通常運転が継続され,その温度が十分に上昇してから実施する。この通常運転においては,燃料電池システム1は,開閉弁V0及び開閉弁V3を開状態とし,開閉弁V11(V12)を閉状態とすると共に,タンクレギュレータR1の規制圧を第1所定圧力P1に設定してなる通常運転状態にある。そして,燃料電池10へは,上記供給レギュレータR2により規制された第2所定圧力P2の水素圧力のもと,水素が供給されている。
【0054】
上記再生作業においては,まず,ステップS201においてHP温度(OP温度)が再生基準温度Ts以上か否かを判断する。HP温度(OP温度)が再生基準温度Ts以上の場合には,さらに,ステップS202に示す条件に適合しているか否かを判断する。
該ステップS202においては,HPジャケット65(OPジャケット75)内の水素吸蔵合金に貯蔵されている水素量が規定量以上か否かを判断する。規定量以上であれば,ステップS203に示すごとく開閉弁V11(V12)の開閉状態等を設定し,再生作業を実施する。
【0055】
このステップS203においては,タンクレギュレータR1の規制圧を第2所定圧力P2に設定したうえ,開閉弁V11(V12)を開状態として,HPジャケット65(OPジャケット75)の内圧を低くする。そうすると,水素吸蔵合金から水素が放出され易くなる。
【0056】
このようにして,HPジャケット65(OPジャケット75)内の水素吸蔵合金から放出された水素は,バイパス流路511(512)を経て,上記メイン流路53に合流して,燃料電池10へ供給されることとなる。したがって,再生作業時においては,燃料電池10は,HPジャケット65(OPジャケット75)と高圧水素タンク3とから,同時に水素を供給されて運転することとなる。
【0057】
そして,HP温度(OP温度)が再生基準温度Ts以上であって,かつ,水素吸蔵合金の水素貯蔵量が規定量以上である場合には,上記ステップS203の状態を維持し,再生作業を継続して行う。その後,ステップS202のごとく,水素吸蔵合金の水素貯蔵量が規定量を下回った場合には再生作業を終了する。また,HP温度(OP温度)が再生基準温度Tsを下回った場合には,再生作業を中断して上記通常運転状態へ復帰する。具体的には,ステップS204に示すごとく,開閉弁V1,V2を閉状態として,HP温度(OP温度)が上昇するまで待機する。
【0058】
このように,本例の燃料電池システム1は,水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際,発熱する特性を積極的に利用して,上記暖機作業を実現することができる。
上記暖機作業は,外部からの電気エネルギーや燃焼エネルギーを導入することなく,高圧水素タンク3から供給される水素を利用して行うことができる。
【0059】
さらに,上記暖機作業を行って水素を貯蔵した上記水素吸蔵合金は,上記通常運転状態にある水素ポンプ60又は空気ポンプ70から生じる排熱を利用して再生される。この再生作業においては,水素ポンプ60又は空気ポンプ70の排熱を,HPジャケット65又はOPジャケット75を介して,内部の水素吸蔵合金に伝達する。このように水素吸蔵合金を加熱することにより,水素を放出させ再生することができる。
また,水素吸蔵合金から放出された水素と,水素タンクから供給される水素とは,燃料電池10へ同時に供給される。このようにして,再生作業時において,水素吸蔵合金から放出される水素は,燃料電池10において無駄なく活用される。
【0060】
このように,本例の燃料電池システム1によれば,エネルギー損失を抑制すると共に,低温時の立ち上げをスムーズに行うことができる燃料電池システムを提供することができる。
なお,本例では,図2,図3に示すごとく,HP温度及びOP温度が共に第1基準温度T1以下の場合には,燃料電池10を運転せず,暖機作業のみを行う。そして,HP温度又はOP温度が,第1基準温度T1を超えて第2基準温度T2に達するまでは,水素ポンプ60又は空気ポンプ70の暖機作業と,燃料電池10の運転とを並行して行っている。この制御方法に替えて,上記各開閉弁V0,V11,V12及びV3の開閉切り替えタイミング,タンクレギュレータR1の規制圧力の切り替えタイミングや,供給レギュレータR2の規制圧などを変更することにより,さらにその他の制御方法に変更することもできる。
【0061】
さらに,本例においてHPジャケット65又はOPジャケット75として説明した暖機ジャケットを,燃料電池システム1以外のシステムに適用することも可能である。この暖機ジャケットに水素を供給することにより,システム構成機器の暖機を効率良く実施することができる。
【0062】
(実施例2)
本例は,図4に示すごとく,実施例1の構成を基礎として,水素ポンプ60及び空気ポンプ70に替えて,水素加湿器72及び空気加湿器71の暖機作業を実施した例である。
本例の燃料電池システム1は,図4に示すごとく,実施例1のHPジャケット65及びOPジャケット75と,これらに水素を供給するバイパス流路511及び512とに替えて,水素加湿器72の暖機作業を行う水素加湿器用暖機ジャケット(以下,適宜HHジャケットという)82,及び空気加湿器71の暖機作業を行う空気加湿器用暖機ジャケット(以下,適宜OHジャケットという)81と,これらに水素を供給するバイパス流路51とを配設してある。
【0063】
上記HHジャケット82又は上記OHジャケット81は,水素加湿器72又は空気加湿器71を被うと共に,水素吸蔵合金を内蔵する。そして,HHジャケット82及びOHジャケット81とは,バイパス流路51により高圧水素タンク3に連結されている。このバイパス流路51は,高圧水素タンク3に接続された上流流路50から分岐して配設されている。また,バイパス流路51には,上流流路50との開閉を行う開閉弁V1が配置されている。
【0064】
さらに,図4に示すごとく,熱交換媒体を循環させる熱媒流路4には,上記電池循環部41と冷却用交換器43とをループ状につないだメイン回路401に,HH循環部422及びOH循環部421を含むループ状のサブ回路402を追加してある。該サブ回路402は,2つの分岐点451,452を介して,メイン回路401に並列に接続された構造となっている。また,サブ回路402は,熱交換媒体の流入を制御する開閉弁V2を有している。ここで,HH循環部422又はOH循環部421は,上記HHジャケット82又は上記OHジャケット81と熱交換可能なように構成してある。
【0065】
本例では,以上のごとく,構成された燃料電池システム1を用いて,水素加湿器72及び空気加湿器71の暖機作業と,該暖機作業を実施したHHジャケット82及びOHジャケット81内部の水素吸蔵合金の再生作業とを行った。暖機作業の制御フローを図5に,再生作業の制御フローを図6に示す。以下に,これらの図を用いて,本例の内容について説明する。
【0066】
上記暖機作業においては,まず,図5に示すごとく,ステップS301において,第1基準温度T1に基づいて,水素加湿器の温度(以下,適宜HH温度という)及び空気加湿器の温度(以下,OH温度という)を判断する。HH温度又はOH温度が第1基準温度T1以下の場合には,ステップS302に示すごとく開閉弁V0,V1,V3の開閉状態等を設定し,暖機作業を実施する。
【0067】
即ち,ステップS302においては,開閉弁V0を開状態として高圧水素タンク3から水素を導出可能とすると共に,開閉弁V1を開状態としてHHジャケット82及びOHジャケット81に水素を供給する。このとき,タンクレギュレータR1を第1所定圧力P1に設定し,内部の水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて発熱させる。
【0068】
そして,HH温度及びOH温度が第1基準温度T1を越えるまでは,上記ステップS302の状態を維持し,その後HH温度及びOH温度が第1基準温度T1を越えた場合には,ステップS303へ移行する。
該ステップS303では,第2基準温度T2及びHHジャケット82内の水素吸蔵合金温度(以下,HHMH温度)と,HH温度との比較を行うと共に,第2基準温度T2及びOHジャケット82内の水素吸蔵合金温度(以下,OHMH温度)と,OH温度との比較を行う。そして,HH温度が第2基準温度以下かつHHMH温度以下であるか,OH温度が第2基準温度以下かつOHMH温度以下である場合には,ステップS304に示すごとく開閉弁V0,V1,V3の開閉状態等を設定し,燃料電池10を運転する。
【0069】
即ち,ステップS304においては,上記ステップS302において設定した開閉弁V0,開閉弁V1及びタンクレギュレータR1の状態をそのまま維持する。そうすると,HHジャケット82及びOHジャケット81への水素の供給が継続され,内部の水素吸蔵合金は,さらに発熱する。このようにして,上記水素加湿器72及び空気加湿器71の暖機作業を継続する一方,ステップS304では,高圧水素タンク3から燃料電池10へ水素供給し,燃料電池10を運転する。
【0070】
具体的には,開閉弁V3を開状態として,上記供給レギュレータR2により規制された第2所定圧力P2の供給圧のもと,燃料電池10へ水素を供給する。これにより,P2より高圧の第1所定圧力P1でHHジャケット82及びOHジャケット81に水素を供給して水素吸蔵合金を発熱させながら,同時に,燃料電池10には,P1よりも低圧の第2所定圧力P2で水素を供給して発電を実施することができる。
そして,HHジャケット82及びOHジャケット81が第2基準温度T2を越えるまでは,上記ステップS304の状態を維持する。そして,HHジャケット82及びOHジャケット81が第2基準温度T2を越えた場合には,ステップS305に移行して,暖機作業を終了して通常運転を実施する。
【0071】
上記ステップS305においては,開閉弁V0及び開閉弁V3を開状態として保持する一方,開閉弁V1を閉状態とする。すなわち,高圧水素タンク3からHHジャケット82及びOHジャケット81に通じる水素の流路を遮断する。このようにして,燃料電池システム1の通常運転を実施する。
【0072】
次に,上記再生作業は,図6に示すごとく,燃料電池システム1の通常運転が継続され,燃料電池10の温度が十分に上昇してから実施する。該通常運転においては,燃料電池システム1は,開閉弁V0及び開閉弁V3を開状態とし,開閉弁V1を閉状態とすると共に,タンクレギュレータR1の規制圧を第1所定圧力P1に設定する通常運転状態にある。そして,燃料電池10へは,上記供給レギュレータR2により規制された第2所定圧力P2の水素圧力のもと,水素が供給されている。
【0073】
上記再生作業においては,まず,ステップS401において燃料電池10の温度(以下,適宜FC温度という)が再生基準温度Ts以上か否かを判断する。FC温度が再生基準温度Ts以上の場合には,さらに,ステップS402に示す条件を判断する。
該ステップS402においては,HHジャケット82及びOHジャケット81内の水素吸蔵合金に貯蔵されている水素量が規定量以上か否かを判断する。規定量以上であれば,ステップS403に示すごとく開閉弁V1の開閉状態等を設定し,再生作業を実施する。
【0074】
上記ステップS403においては,タンクレギュレータR1の設定をP1よりも低圧の第2所定圧力P2とするとともに,開閉弁V1を開状態として,HHジャケット82及びOHジャケット81の内圧を低くして,水素吸蔵合金からの水素の放出を容易にする。また,ポンプ40を運転し,上記サブ回路402に熱交換媒体を循環させる。そうすると,燃料電池10の排熱は,電池循環部41を介して熱交換媒体に伝達され,さらに,HH循環部421又はOH循環部421を介してHHジャケット82又はOHジャケット81に伝えられることとなる。そして,この熱により内部の水素吸蔵合金が加熱され,水素が放出されることとなる。
【0075】
このようにして,HHジャケット82及びOHジャケット81内の水素吸蔵合金から放出された水素は,バイパス流路51を経て,上記メイン流路53に合流する。そして,燃料電池10へ供給されることとなる。したがって,再生作業時においては,燃料電池10は,HHジャケット82,OHジャケット81及び高圧水素タンク3から,同時に水素を供給されて運転することとなる。
【0076】
そして,FC温度が再生基準温度Ts以上であって,かつ,水素吸蔵合金の水素貯蔵量が規定量以上である場合には,上記ステップS403の状態を維持し,再生作業を継続して行う。その後,ステップS402のごとく,水素吸蔵合金の水素貯蔵量が規定量を下回った場合には再生作業を終了する。また,FC温度が再生基準温度Tsを下回った場合には,再生作業を中断して上記通常運転状態へ復帰する。具体的には,ステップS404に示すごとく,開閉弁V1,V2を閉状態とする。
【0077】
このように,本例の燃料電池システム1は,HHジャケット82又はOHジャケット81により,水素加湿器72又は空気加湿器71の暖機作業を実施する。そして,暖機作業を実施した水素吸蔵合金の再生作業を実施するに当たっては,上記通常運転状態にある燃料電池10から発生する排熱を利用する。そのため,水素加湿器72及び空気加湿器71等,運転時の自己発熱による排熱が十分でない補機類に対して,HHジャケット82及びOHジャケット81を適用した場合であっても,その再生作業を適切に実施することができる。
このように,本例の燃料電池システム2によれば,エネルギー損失を抑制すると共に,低温時の立ち上げをスムーズに行うことができる燃料電池システムを提供することができる。
【0078】
なお,空気加湿器71は,空気ポンプ70で圧縮され昇温した空気が流入している。この空気の熱量が十分に得られる場合には,その熱量によりOHジャケット81の水素吸蔵合金を再生することができる可能性もある。
また,本例においては,自己発熱を生じない補機類として,水素加湿器72及び空気加湿器71を例示している。その他,開閉弁V5〜V7等に対して適用することも有効である。また,図示していないが,水素加湿器72又は空気加湿器71へ水を供給するウォーターポンプ,逆止弁,燃料電池から排出される生成水と未反応の空気や水素とを分離回収する気液分離機,及び不要となった水素を空気と混ぜて排気する水素希釈器等に適用することもできる。
【0079】
さらに,本例では,熱源として燃料電池10を適用しているが,当然のことながら,他の熱源を利用することもできる。HHジャケット82又はOHジャケット81に内蔵する水素吸蔵合金を再生するのに十分な熱量が得られる限り,モータ等他の熱源を適用することもできる。また,本例では,HHジャケット82及びOHジャケット81に対する熱源を燃料電池10に一本化している。当然ながら,熱交換媒体の配管等の取り回し等を考慮して,それぞれに対する熱源を別にすることも可能である。
その他の構成及び作用効果は,実施例1と同様である。
なお,本例においても,開閉弁の切り替えタイミング等を変更することにより,さらに制御方法を変更することができる。
【0080】
(実施例3)
本例は,実施例2の構成を基礎として,上記HHジャケット82及びOHジャケット81に内蔵されていた水素吸蔵合金を,追加する暖機タンク450に移設した例である。そして,該暖機タンク内450の水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に発生する熱量を,HHジャケット82及びOHジャケット81に伝達して,水素加湿器72及び空気加湿器71を暖機し得るように構成してある。
【0081】
本例の燃料電池システム1は,図7に示すごとく,実施例2に基づいて,暖機タンク450を追加したものである。該暖機タンク450の内部には,水素吸蔵合金が収納されていると共に,その水素吸蔵合金と熱交換媒体との間の熱交換を行うタンク循環部423を配設してある。
【0082】
そして,本例の燃料電池システム1の水素の流路は,図7に示すごとく,実施例2の構成に基づいて,HHジャケット82及びOHジャケット81に至る上記バイパス流路に替えて,上記メイン流路53に接続すると共に,高圧水素タンク3と暖機タンク450とを連結するバイパス流路51を配設してある。
また,熱交換媒体を循環させる熱媒流路4の上記サブ回路402には,図7に示すごとく,実施例2に基づいて,上記タンク循環部423を追加し,直列に接続してある。
【0083】
本例では,以上のごとく,構成された燃料電池システム1を用いて,水素加湿器72及び空気加湿器71の暖機作業と,該暖機作業を実施して水素を吸蔵した暖機タンク423内部の水素吸蔵合金の再生作業とを行った。以下,暖機作業の制御フローを示す図8及び再生作業の制御フローを示す図9を用いて,本例の内容について説明する。
【0084】
上記暖機作業においては,まず,図8に示すごとく,ステップS501において,第1基準温度T1に基づいて,水素加湿器温度(以下,HH温度という)及び空気加湿器温度(以下,OH温度という)を判断する。HH温度又はOH温度が第1基準温度T1以下の場合には,ステップS502に示すごとく開閉弁V0,V1,V2,V3の開閉状態等を設定し,暖機作業を実施する。
【0085】
即ち,ステップS502においては,開閉弁V0を開状態として高圧水素タンク3から水素を導出可能とすると共に,開閉弁V1を開状態とし暖機タンク423に水素を供給する。このとき,タンクレギュレータR1を第1所定圧力P1に設定し,暖機タンク423内部の水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて発熱させる。
【0086】
また,ポンプ40を運転して,上記サブ回路402に熱交換媒体を循環させる。そうすると,暖機タンク450内部の水素吸蔵合金が水素を吸蔵して発生した熱量は,タンク循環部423を介して熱交換媒体に伝達される。そして,この熱交換媒体が,サブ回路402を循環する間,HH循環部422又はOH循環部421を介してHHジャケット82又はOHジャケット81へ熱を伝達する。このようにして,水素加湿器72又は空気加湿器71を,HHジャケット82又はOHジャケット81により暖機することができる。また,本例では,熱交換媒体は,燃料電池10の電池循環部41も循環するよう構成してある。そのため,水素加湿器72及び空気加湿器71と共に,燃料電池10をバランス良く暖機することができる。
【0087】
そして,HH温度及びOH温度が第1基準温度T1を越えるまでは,上記ステップS502の状態を維持し,その後HH温度及びOH温度が第1基準温度T1を越えた場合には,ステップS503へ移行する。
該ステップS503では,第2基準温度T2及び暖機タンク450内の水素吸蔵合金温度(以下,MH温度)と,HH温度及びOH温度との比較を行う。そして,HH温度が第2基準温度以下かつMH温度以下であるか,OH温度が第2基準温度以下かつMH温度以下である場合には,ステップS504に示すごとく開閉弁V0〜V3の開閉状態等を設定し,燃料電池10を運転する。
【0088】
即ち,ステップS504においては,上記ステップS502において設定した開閉弁V0〜V2,タンクレギュレータR1及びポンプ40の状態をそのまま維持する。そして,暖機タンク450への水素の供給を継続して,内部の水素吸蔵合金をさらに発熱させる。このようにして,上記水素加湿器72及び空気加湿器71の暖機作業を継続する一方,ステップS504では,高圧水素タンク3から燃料電池10へ水素を供給して燃料電池10を運転する。
【0089】
具体的には,開閉弁V3を開状態として,上記供給レギュレータR2により規制された第2所定圧力P2の供給圧のもと,加湿器燃料電池10へ水素を供給する。これにより,P2よりも高圧の第1所定圧力P1で暖機タンク450に水素を供給して水素吸蔵合金を発熱させながら,同時に,燃料電池10には,P1よりも低圧の第2所定圧力P2で水素を供給して発電を実施することができる。
【0090】
そして,水素加湿器72及び空気加湿器71の温度が第2基準温度T2を越えるまでは,上記ステップS504の状態を維持する。そして,水素加湿器72及び空気加湿器71が第2基準温度T2を越えた場合には,ステップS505に移行して,暖機作業を終了して通常運転を実施する。
【0091】
上記ステップS505においては,開閉弁V0及び開閉弁V3を開状態として保持する一方,開閉弁V1,V2を閉状態とする。すなわち,高圧水素タンク3から暖機タンク450に通じる水素の流路を遮断する。このようにして,燃料電池システム1の通常運転を実施する。
【0092】
次に,上記再生作業は,図9に示すごとく,燃料電池システム1の通常運転が継続され,燃料電池10の温度が十分に上昇してから実施する。該通常運転においては,燃料電池システム1は,開閉弁V0,V3を開状態とし,開閉弁V1,V2を閉状態とすると共に,タンクレギュレータR1の規制圧を第1所定圧力P1に設定する通常運転状態にある。そして,燃料電池10へは,上記供給レギュレータR2により規制された第2所定圧力P2の水素圧力のもと,水素が供給されている。
【0093】
上記再生作業においては,まず,ステップS601においてFC温度が再生基準温度Ts以上か否かを判断する。FC温度が再生基準温度Ts以上の場合には,さらに,ステップS602に示す条件を判断する。
該ステップS602においては,暖機タンク450内の水素吸蔵合金に貯蔵されている水素量が規定量以上か否かを判断する。規定量以上であれば,ステップS603に示すごとく開閉弁V1,V2の開閉状態等を設定し,再生作業を実施する。
【0094】
上記ステップS603においては,タンクレギュレータR1の設定をP1よりも低圧の第2所定圧力P2とするとともに,開閉弁V1を開状態として,HHジャケット65及びOHジャケット75の内圧を低くして,水素吸蔵合金からの水素の放出を容易にする。また,開閉弁V2を開状態とすると共に,ポンプ40を運転させて,サブ回路402に熱交換媒体を循環させる。このようにして,燃料電池10の排熱を,タンク循環部423を介して,暖機タンク450内の水素吸蔵合金を加熱する。
【0095】
そうすると,暖機タンク450内の水素吸蔵合金からは水素が放出されることとなる。その放出された水素は,暖機タンク450から流出し,バイパス流路51を経て,上記メイン流路53に合流する。そして,燃料電池10へ供給されることとなる。したがって,再生作業時においては,燃料電池10は,暖機タンク450及び高圧水素タンク3から,同時に水素を供給されて運転する。
【0096】
そして,FC温度が再生基準温度Ts以上であって,かつ,水素吸蔵合金の水素貯蔵量が規定量以上である場合には,上記ステップS603の状態を維持し,再生作業を継続して行う。その後,ステップS602のごとく,水素吸蔵合金の水素貯蔵量が規定量を下回った場合には再生作業を終了する。また,FC温度が再生基準温度Tsを下回った場合には,再生作業を中断して上記通常運転状態へ復帰する。具体的には,ステップS604に示すごとく,開閉弁V1,V2を閉状態とする。
【0097】
このように,本例の燃料電池システム1は,暖機タンク450内の水素吸蔵合金が発生した熱量をHHジャケット82及びOHジャケット81に伝達することにより,水素加湿器72及び空気加湿器71の暖機作業を実施する。そのため,HHジャケット82又はOHジャケット81に,水素吸蔵合金が内蔵されていなくても,水素加湿器72又は空気加湿器71の暖機作業を適切に実施することができる。
【0098】
また,水素を吸蔵した水素吸蔵合金の再生作業を実施するに当たって,上記通常運転状態にある燃料電池10から発生する排熱を利用している。そのため,暖機タンク450内の水素吸蔵合金は,燃料電池10の排熱を利用して,その再生作業を適切に実施することができる。ここでは,燃料電池10から電池循環部41へ伝達された熱は,さらに熱交換媒体を介してタンク循環部423から暖機タンク450へ伝達される。そして,この熱により水素吸蔵合金を加熱して,水素を放出させ再生することができる。
このように,本例の燃料電池システム1によれば,エネルギー損失を抑制すると共に,低温時の立ち上げをスムーズに行うことができる燃料電池システムを提供することができる。
また,本例によれば,水素加湿器72や空気加湿器71等の補機類だけでなく,燃料電池10の暖機を同時に実施することができる。それ故,燃料電池システム1全体として,バランス良く暖機作業を実施することができる。
【0099】
その他の構成及び作用効果は,実施例2と同様である。
なお,本例においても,開閉弁の切り替えタイミング等を変更することにより,さらに制御方法を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における,燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図2】実施例1における,暖機作業における制御フローを示す説明図。
【図3】実施例1における,再生作業における制御フローを示す説明図。
【図4】実施例2における,燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図5】実施例2における,暖機作業における制御フローを示す説明図。
【図6】実施例2における,再生作業における制御フローを示す説明図。
【図7】実施例3における,燃料電池システムの構成を示す説明図。
【図8】実施例3における,暖機作業における制御フローを示す説明図。
【図9】実施例3における,再生作業における制御フローを示す説明図。
【符号の説明】
1...燃料電池システム,
10...燃料電池,
3...水素タンク,
4...熱媒経路,
40...ポンプ,
51...バイパス流路,
53...メイン流路,
60...水素ポンプ,
65...水素ポンプ用暖機ジャケット(HPジャケット),
70...空気ポンプ,
71...空気加湿器,
72...水素加湿器,
75...空気ポンプ用暖機ジャケット(OPジャケット),
81...空気加湿器用暖機ジャケット(OHジャケット),
82...水素加湿器用暖機ジャケット(HHジャケット),
V1〜V3...開閉弁,
V4...三方弁,
Claims (8)
- 水素を燃料とする燃料電池と,水素を貯蔵する高圧水素タンクと,暖機作業を必要とする暖機機器とを有する燃料電池システムであって,
上記暖機機器は,水素を吸蔵して発熱すると共に水素を放出して吸熱する水素吸蔵材料を内蔵する暖機ジャケットによって被われ,
該暖機ジャケットと上記高圧水素タンクとの間,及び上記暖機ジャケットと上記燃料電池との間は,水素を流通させる水素配管によって連結されており,
上記燃料電池システムは,上記高圧水素タンクから上記暖機ジャケットに水素を流入することにより,該暖機ジャケット内の水素吸蔵材料を発熱させ,その熱を上記暖機機器に伝達して暖機し,また,該暖機機器又は上記燃料電池システムを構成するその他の構成機器が発熱したとき,その熱を上記暖機ジャケットに伝達することにより内部の水素吸蔵材料を再生させ,かつ,放出される水素を上記燃料電池に供給するように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1において,上記水素吸蔵材料は,水素吸蔵合金からなることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1又は請求項2において,上記構成機器で発生した熱は,熱交換媒体を介して,上記暖機ジャケットに伝達されるよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
- 水素を燃料とする燃料電池と,水素を貯蔵する高圧水素タンクと,暖機作業を必要とする暖機機器とを有する燃料電池システムであって,
上記暖機機器を被う暖機ジャケットと,水素を吸蔵して発熱すると共に水素を放出して吸熱する水素吸蔵材料を内蔵する暖機タンクとを有し,
上記暖機ジャケットと上記暖機タンクと上記燃料電池との間は,熱交換媒体を流通する熱媒配管によって連結され,相互間で熱伝達ができるように接続されており,
上記燃料電池システムは,上記高圧水素タンクから上記暖機タンクに水素を流入することにより,該暖機タンク内の水素吸蔵材料を発熱させ,その熱を上記熱媒配管を流れる熱交換媒体及び上記暖機ジャケットを介して,上記暖機機器に伝達して暖機し,また,上記燃料電池が発熱したとき,その熱を上記熱媒配管を流れる熱交換媒体を介して上記暖機タンクに伝達することにより内部の水素吸蔵材料を再生させ,かつ,放出される水素を上記燃料電池に供給するように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項4において,上記水素吸蔵材料は,水素吸蔵合金からなることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1〜5のいずれか1項において,上記燃料電池は,上記高圧水素タンクからの水素の供給を受けて運転するよう構成されていると共に,上記水素吸蔵材料の再生時には,該水素吸蔵材料から放出される水素と上記高圧水素タンクからの水素の両方の供給を受けるよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1〜6のいずれか1項において,上記高圧水素タンクは,高圧水素を備蓄した高圧水素ボンベであることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池システムを有し,該燃料電池システムから供給される電力により駆動モータを運転するように構成されていることを特徴とする燃料電池自動車。
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