JP4175983B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関し、特に、有機液体燃料を利用する燃料電池システム、及びその燃料電池システムに利用可能な燃料供給装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system that uses an organic liquid fuel and a fuel supply device that can be used in the fuel cell system.

燃料電池の一形態として、近年、直接型メタノール燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell:DMFC)が注目されている。DMFCは、燃料であるメタノールを改質せずに直接負極に供給し、メタノールと酸素の電気化学的反応により電力を得るものである。メタノールは、水素に比べて、単位体積当たりのエネルギーが高く、また、貯蔵に適しており、爆発などの危険性も少ないため、自動車や携帯機器などの電源への利用が期待されている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2001−185185号公報
In recent years, direct methanol fuel cells (DMFC) have attracted attention as one form of fuel cells. In DMFC, methanol as a fuel is directly supplied to the negative electrode without being reformed, and electric power is obtained by an electrochemical reaction between methanol and oxygen. Methanol has higher energy per unit volume than hydrogen, is suitable for storage, and has a low risk of explosion, etc., so it is expected to be used as a power source for automobiles and portable devices (for example, , See Patent Document 1).
JP 2001-185185 A

燃料電池を携帯機器の電源として利用するには、燃料電池のさらなる小型化および軽量化が必要である。従来のDMFCにおいては、燃料電池を駆動するために、メタノールを希釈するためのタンクや、メタノールを燃料電池に供給するためのポンプなど、多くの補機類を必要としていたが、これらの補機類の構成を簡略化することにより、燃料電池システムを小型化、軽量化する技術が求められる。   In order to use a fuel cell as a power source for a portable device, it is necessary to further reduce the size and weight of the fuel cell. In the conventional DMFC, many auxiliary devices such as a tank for diluting methanol and a pump for supplying methanol to the fuel cell are required to drive the fuel cell. There is a need for a technique for reducing the size and weight of the fuel cell system by simplifying the configuration of the class.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池システムの小型化又は軽量化を実現する技術を提供することにある。本発明の別の目的は、燃料電池システムにおいて補機類の消費電力を低減する技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for realizing a reduction in size or weight of a fuel cell system. Another object of the present invention is to provide a technique for reducing the power consumption of auxiliary equipment in a fuel cell system.

本発明のある態様は、燃料電池システムに関する。この燃料電池システムは、有機液体燃料により動作する燃料電池装置と、前記燃料電池装置に前記有機液体燃料を供給する燃料供給装置と、を含み、前記燃料供給装置は、有機液体燃料を貯蔵する貯蔵室と、前記貯蔵室よりも濃度の低い有機液体燃料を保持する希釈室とが、前記有機液体燃料が前記貯蔵室から前記希釈室へ移動可能な隔膜により隔てられた構造を有することを特徴とする。これにより、希釈用のタンクやポンプなどの補機類を省くことができるので、燃料電池システムを小型化かつ軽量化することができるとともに、補機類の駆動に要する消費電力を低減することができる。   One embodiment of the present invention relates to a fuel cell system. The fuel cell system includes a fuel cell device that operates with an organic liquid fuel, and a fuel supply device that supplies the organic liquid fuel to the fuel cell device, wherein the fuel supply device stores the organic liquid fuel. A chamber and a dilution chamber for holding an organic liquid fuel having a lower concentration than the storage chamber, the organic liquid fuel having a structure separated from the storage chamber by the diaphragm capable of moving to the dilution chamber, To do. As a result, auxiliary equipment such as a dilution tank and pump can be omitted, so that the fuel cell system can be reduced in size and weight, and power consumption required for driving the auxiliary equipment can be reduced. it can.

前記隔膜は、前記有機液体燃料を透過する材料により構成されてもよい。前記隔膜は、高分子材料を含み、前記有機液体燃料を前記貯蔵室から前記希釈室へ透過させてもよい。これにより、貯蔵室に貯蔵された有機液体燃料を希釈室へ透過させ、燃料電池装置へ供給することができる。   The said diaphragm may be comprised with the material which permeate | transmits the said organic liquid fuel. The diaphragm may include a polymer material and allow the organic liquid fuel to permeate from the storage chamber to the dilution chamber. Thereby, the organic liquid fuel stored in the storage chamber can be transmitted to the dilution chamber and supplied to the fuel cell device.

前記燃料電池装置から排出された流体は、前記希釈室へ戻され、前記流体のうち気体成分は、前記希釈室において気液分離されて系外へ排気されてもよい。これにより、気液分離槽などを別に設ける必要がなく、システムの構成を簡略化することができる。   The fluid discharged from the fuel cell device may be returned to the dilution chamber, and the gas component of the fluid may be gas-liquid separated in the dilution chamber and exhausted outside the system. Thereby, it is not necessary to provide a gas-liquid separation tank separately, and the system configuration can be simplified.

この燃料電池システムは、前記希釈室の有機液体燃料の濃度を検知する濃度検知手段と、前記気体成分を排気する配管に設けられたバルブと、前記バルブの開閉を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記濃度検知手段が検知した前記希釈室の有機液体燃料の濃度が所定値よりも高いときは、前記バルブを閉じて前記気体成分の排気を抑止し、前記隔膜付近に前記気体成分を蓄積することにより前記貯蔵室と前記希釈室との間の液体の接触を妨げ、前記貯蔵室から前記希釈室への有機液体燃料の移動を抑止してもよい。これにより、希釈室の有機液体燃料の濃度を適切に保つことができる。   The fuel cell system includes concentration detecting means for detecting the concentration of the organic liquid fuel in the dilution chamber, a valve provided in a pipe for exhausting the gas component, and a control unit for controlling opening and closing of the valve. When the concentration of the organic liquid fuel in the dilution chamber detected by the concentration detection means is higher than a predetermined value, the control unit closes the valve and suppresses the exhaust of the gas component, and closes the diaphragm near the diaphragm. By accumulating gas components, liquid contact between the storage chamber and the dilution chamber may be prevented, and movement of the organic liquid fuel from the storage chamber to the dilution chamber may be suppressed. Thereby, the density | concentration of the organic liquid fuel of a dilution chamber can be kept appropriate.

この燃料電池システムは、前記希釈室の液位を検知する液位検知手段をさらに含み、前記制御部は、前記液位検知手段により検知された前記希釈室の液位が所定値よりも低いときに、前記バルブを開いて前記気体成分を系外へ排気させてもよい。これにより、希釈室に気体成分が過剰に蓄積するのを防ぎ、燃料供給装置や隔膜などの破損を防ぐことができる。また、燃料供給が停止してしまう事態を防ぐことができる。   The fuel cell system further includes a liquid level detection unit that detects a liquid level in the dilution chamber, and the control unit detects when the liquid level in the dilution chamber detected by the liquid level detection unit is lower than a predetermined value. In addition, the gas component may be exhausted outside the system by opening the valve. Thereby, it is possible to prevent excessive accumulation of gas components in the dilution chamber, and it is possible to prevent damage to the fuel supply device and the diaphragm. Moreover, the situation where fuel supply stops can be prevented.

前記燃料供給装置の前記貯蔵室に系外から前記有機液体燃料を充填するための充填口をさらに含んでもよい。これにより、燃料供給装置を系外へ取り出さなくても有機液体燃料を補充することができ、メンテナンス性を向上させることができる。   The storage chamber of the fuel supply apparatus may further include a filling port for filling the organic liquid fuel from outside the system. As a result, the organic liquid fuel can be replenished without removing the fuel supply device from the system, and the maintainability can be improved.

この燃料電池システムは、前記希釈室に保持された有機液体燃料を燃料電池装置に供給するための供給口をさらに含むことを特徴とする。
The fuel cell system, an organic liquid fuel held in front Symbol dilution chamber, characterized in that it further includes a supply port for supplying the fuel cell system.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a representation of the present invention converted between a method, an apparatus, a system, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、燃料電池システムを小型化又は軽量化する技術を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a technique for reducing the size or weight of a fuel cell system.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る燃料電池システム10の全体構成を示す。燃料電池システム10は、燃料電池装置20、燃料電池装置20に有機液体燃料を供給するための燃料供給装置の一例である燃料タンク30、燃料タンク30の有機液体燃料を燃料電池装置20に供給するためのポンプ40、燃料電池装置20に空気を供給するためのエアポンプ50を含む。燃料電池装置20は、正極層と負極層の間に、ナフィオン(登録商標)などの水素イオン伝導性を有する固体高分子電解質膜を配した膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly:以下、「MEA」と表記する)を、導電性のセパレータを介して複数積層させたスタックを含む。MEAの負極(燃料極)には、メタノール、エタノールなどのアルコール類や、エーテル類などの有機液体燃料が、改質せずに直接供給され、MEAの正極(空気極)には、空気が供給される。そして、MEAにおける有機液体燃料と酸素の電気化学的反応により電力が取り出される。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an overall configuration of a fuel cell system 10 according to the first embodiment. The fuel cell system 10 supplies the fuel cell device 20, the fuel tank 30 which is an example of a fuel supply device for supplying organic liquid fuel to the fuel cell device 20, and the organic liquid fuel in the fuel tank 30 to the fuel cell device 20. And a pump 40 for supplying air to the fuel cell device 20. The fuel cell device 20 includes a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as “MEA”) in which a solid polymer electrolyte membrane having hydrogen ion conductivity such as Nafion (registered trademark) is disposed between a positive electrode layer and a negative electrode layer. And a stack in which a plurality of layers are stacked with a conductive separator interposed therebetween. Organic liquid fuels such as alcohols such as methanol and ethanol and ethers are directly supplied to the negative electrode (fuel electrode) of the MEA without modification, and air is supplied to the positive electrode (air electrode) of the MEA. Is done. And electric power is taken out by the electrochemical reaction of the organic liquid fuel and oxygen in MEA.

燃料タンク30は、高濃度の有機液体燃料を貯蔵する貯蔵室32と、水で希釈された低濃度の有機液体燃料を貯蔵する希釈室34とが、隔膜36により隔てられた構造を有する。隔膜36は、貯蔵室32に貯蔵された有機液体燃料を希釈室34へ透過させるような材料により構成されており、貯蔵室32と希釈室34との間の有機液体燃料の濃度勾配により、貯蔵室32から有機液体燃料が希釈室34に移動し、希釈室34にて希釈された低濃度の有機液体燃料が燃料電池装置20に供給される。   The fuel tank 30 has a structure in which a storage chamber 32 for storing a high concentration organic liquid fuel and a dilution chamber 34 for storing a low concentration organic liquid fuel diluted with water are separated by a diaphragm 36. The diaphragm 36 is made of a material that allows the organic liquid fuel stored in the storage chamber 32 to permeate into the dilution chamber 34, and is stored by the concentration gradient of the organic liquid fuel between the storage chamber 32 and the dilution chamber 34. The organic liquid fuel moves from the chamber 32 to the dilution chamber 34, and the low-concentration organic liquid fuel diluted in the dilution chamber 34 is supplied to the fuel cell device 20.

燃料電池システム10の動作時には、燃料タンク30の希釈室34に設けられた供給口60から、ポンプ40を介して、低濃度の有機液体燃料が燃料電池装置20に供給される。高濃度の有機液体燃料をそのまま燃料電池装置20の燃料極に供給すると、有機液体燃料がMEAの固体高分子電解質膜を透過して空気極側に移動し、空気極側で有機液体燃料が反応して逆起電力が生じる恐れがある。そのため、このように、希釈室34にて希釈された低濃度の有機液体燃料を燃料電池装置20に供給する。   During operation of the fuel cell system 10, low-concentration organic liquid fuel is supplied to the fuel cell device 20 through the pump 40 from the supply port 60 provided in the dilution chamber 34 of the fuel tank 30. When high concentration organic liquid fuel is supplied to the fuel electrode of the fuel cell device 20 as it is, the organic liquid fuel passes through the solid polymer electrolyte membrane of the MEA and moves to the air electrode side, and the organic liquid fuel reacts on the air electrode side. As a result, back electromotive force may be generated. Therefore, the low-concentration organic liquid fuel diluted in the dilution chamber 34 is supplied to the fuel cell device 20 in this way.

燃料電池装置20の各MEAの燃料極では、有機液体燃料と水が反応して二酸化炭素と水素イオンが生じる。未反応の有機液体燃料と、反応により生成した二酸化炭素などの生成物は、配管70を介して、燃料タンク30の希釈室34に設けられた受入口62に戻される。   At the fuel electrode of each MEA of the fuel cell device 20, the organic liquid fuel and water react to generate carbon dioxide and hydrogen ions. The unreacted organic liquid fuel and the product such as carbon dioxide generated by the reaction are returned to the receiving port 62 provided in the dilution chamber 34 of the fuel tank 30 through the pipe 70.

燃料電池装置20の各MEAの空気極には、吸入口80からエアポンプ50により取り入れられた空気が供給される。空気極では、空気中の酸素と水素イオンが反応して水が生じる。未反応の空気と、反応により生成した水は、配管72を介して、燃料タンク30の希釈室34に設けられた受入口66に戻される。   Air taken in by the air pump 50 from the suction port 80 is supplied to the air electrode of each MEA of the fuel cell device 20. At the air electrode, oxygen and hydrogen ions in the air react to produce water. Unreacted air and water generated by the reaction are returned to the receiving port 66 provided in the dilution chamber 34 of the fuel tank 30 via the pipe 72.

希釈室34では、液体と気体が分離され、気体は排出口68から排出され、配管74及び排気口82を介して系外へ排出される。希釈室34には、燃料電池システム10の動作中、燃料電池装置20の空気極で生成した水が戻され、希釈室34内に貯蔵された有機液体燃料が希釈されるが、希釈されることにより貯蔵室32の有機液体燃料との間の濃度勾配が生じ、有機液体燃料が隔膜36を透過して希釈室34に補充される。こうして、貯蔵室32に貯蔵された高濃度の有機液体燃料は、燃料電池システム10の動作に伴って、徐々に希釈室34へ浸透し、希釈室34で希釈されて燃料電池装置20へ供給される。   In the dilution chamber 34, the liquid and the gas are separated, the gas is discharged from the discharge port 68, and is discharged outside the system through the pipe 74 and the exhaust port 82. During the operation of the fuel cell system 10, water generated at the air electrode of the fuel cell device 20 is returned to the dilution chamber 34, and the organic liquid fuel stored in the dilution chamber 34 is diluted. As a result, a concentration gradient with the organic liquid fuel in the storage chamber 32 is generated, and the organic liquid fuel passes through the diaphragm 36 and is replenished to the dilution chamber 34. Thus, the high-concentration organic liquid fuel stored in the storage chamber 32 gradually permeates the dilution chamber 34 as the fuel cell system 10 operates, and is diluted in the dilution chamber 34 and supplied to the fuel cell device 20. The

希釈室34において気液分離された気体を排出する配管74には、バルブ86が設けられており、制御部94によりバルブ86の開閉が制御される。希釈室34には、希釈室34内の有機液体燃料の濃度を検知する濃度検知手段の一例である濃度センサ90が設けられる。制御部94は、濃度センサ90が検知した希釈室34内の有機液体燃料の濃度を取得し、濃度が燃料電池装置20の動作に最適な濃度よりも高いときは、バルブ86を閉じて希釈室34内の気体成分の排気を抑止する。すると、隔膜36付近に気体成分が蓄積するので、貯蔵室32と希釈室34との間の液体の接触が妨げられ、貯蔵室32から希釈室34への有機液体燃料の移動が抑止される。これにより、希釈室34内の有機液体燃料の濃度が高くなり過ぎるのを防ぎ、濃度を適切に保つことができる。   A valve 86 is provided in the pipe 74 for discharging the gas separated from the gas and liquid in the dilution chamber 34, and the opening and closing of the valve 86 is controlled by the control unit 94. The dilution chamber 34 is provided with a concentration sensor 90 which is an example of a concentration detection means for detecting the concentration of the organic liquid fuel in the dilution chamber 34. The control unit 94 acquires the concentration of the organic liquid fuel in the dilution chamber 34 detected by the concentration sensor 90. When the concentration is higher than the optimum concentration for the operation of the fuel cell device 20, the control unit 94 closes the valve 86 and dilutes the chamber. The exhaust of the gas component in 34 is suppressed. Then, since a gas component accumulates in the vicinity of the diaphragm 36, liquid contact between the storage chamber 32 and the dilution chamber 34 is hindered, and movement of the organic liquid fuel from the storage chamber 32 to the dilution chamber 34 is suppressed. Thereby, it can prevent that the density | concentration of the organic liquid fuel in the dilution chamber 34 becomes high too much, and can maintain a density | concentration appropriately.

希釈室34には、希釈室34内の液位を検知する液位検知手段の一例である液位センサ92が設けられる。制御部94は、液位センサ92により検知された希釈室34の液位を取得し、液位が所定値よりも低くなると、バルブ86を開いて気体成分を系外へ排気させる。これにより、希釈室34に気体成分が過剰に蓄積するのを防ぎ、燃料タンク30や隔膜36などの破損を防ぐことができる。また、燃料供給が停止してしまう事態を防ぐことができる。   The dilution chamber 34 is provided with a liquid level sensor 92 which is an example of a liquid level detecting means for detecting the liquid level in the dilution chamber 34. The control unit 94 acquires the liquid level in the dilution chamber 34 detected by the liquid level sensor 92. When the liquid level becomes lower than a predetermined value, the control unit 94 opens the valve 86 to exhaust the gas component out of the system. Thereby, it is possible to prevent excessive accumulation of gas components in the dilution chamber 34 and to prevent damage to the fuel tank 30 and the diaphragm 36. Moreover, the situation where fuel supply stops can be prevented.

燃料タンク30内の有機液体燃料の濃度が、燃料電池装置20に供給すべき有機液体燃料の濃度を下回ると、燃料タンク30を交換する必要がある。交換時期を判別するために、燃料タンク30内の有機液体燃料の濃度を検知する濃度センサを設けてもよい。使用後の燃料タンク30は、回収されてリサイクルされてもよい。燃料タンク30の提供主体が、ユーザから使用済みの燃料タンク30を回収し、貯蔵室32に有機液体燃料を再び充填し、その燃料タンク30を再び市場に出すというビジネスモデルが成立する。   When the concentration of the organic liquid fuel in the fuel tank 30 is lower than the concentration of the organic liquid fuel to be supplied to the fuel cell device 20, the fuel tank 30 needs to be replaced. In order to determine the replacement time, a concentration sensor for detecting the concentration of the organic liquid fuel in the fuel tank 30 may be provided. The used fuel tank 30 may be collected and recycled. A business model is established in which the provider of the fuel tank 30 collects the used fuel tank 30 from the user, refills the storage chamber 32 with the organic liquid fuel, and puts the fuel tank 30 on the market again.

従来の燃料電池システムにおいては、燃料タンクに貯蔵された高濃度の有機液体燃料を、ポンプを利用して希釈用タンクなどに送り、水を加えていったん希釈してから、ポンプにより燃料電池装置20に供給していた。この場合、希釈用タンクを別に設ける必要があり、また、ポンプを駆動するための電力が必要となる。しかし、本実施の形態では、燃料タンク30内に隔膜36により隔てられた希釈室34を設けることにより、希釈用タンクなどの構成及び希釈用タンクに有機液体燃料を供給するためのポンプなどの構成を省略している。これにより、燃料電池システムを小型化及び軽量化することができ、また、消費電力を低減することができる。   In the conventional fuel cell system, the high-concentration organic liquid fuel stored in the fuel tank is sent to a dilution tank or the like by using a pump, and once diluted by adding water, the fuel cell device 20 is then pumped by the pump. Had to supply. In this case, it is necessary to provide a separate dilution tank, and electric power for driving the pump is required. However, in the present embodiment, by providing the dilution chamber 34 separated by the diaphragm 36 in the fuel tank 30, the configuration such as the dilution tank and the configuration such as the pump for supplying the liquid organic fuel to the dilution tank Is omitted. Thereby, a fuel cell system can be reduced in size and weight, and power consumption can be reduced.

隔膜36は、有機液体燃料を透過する素材により構成される。たとえば、ナフィオン(登録商標)などの電解質膜に使用されるフッ素系高分子電解質膜、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリベンゾイミダゾールなどの透水性又は親水性を有するポリマー、多孔質撥水性ポリマー、メソポア又はミクロポアを有する炭素材料、ゼオライト、モルデナイト、シリカなどの材料や、これらの材料を組み合わせた複合材料であってもよい。多孔質撥水性ポリマーとして、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリフッ化ビニル、パーフルオロアルコキシ樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエーテルスルフォンなどのフッ素樹脂を用いてもよい。また、多孔質撥水性ポリマーは、いかなる細孔構造を有していてもよい。また、緻密な撥水性ポリマー隔膜の一部に多孔質部位が設けられている材料を用いてもよい。   The diaphragm 36 is made of a material that transmits organic liquid fuel. For example, fluoropolymer electrolyte membranes used for electrolyte membranes such as Nafion (registered trademark), water-permeable or hydrophilic polymers such as polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polybenzimidazole, porous water-repellent polymers, mesopores or It may be a carbon material having micropores, a material such as zeolite, mordenite, or silica, or a composite material combining these materials. As porous water-repellent polymer, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, perfluoroalkoxy resin, tetra A fluororesin such as fluoroethylene-ethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, or polyether sulfone may be used. The porous water repellent polymer may have any pore structure. Moreover, you may use the material in which the porous site | part was provided in a part of precise | minute water-repellent polymer diaphragm.

(第2の実施の形態)
図2は、第2の実施の形態に係る燃料電池システム10の全体構成を示す。本実施の形態の燃料電池システム10では、燃料タンク30の貯蔵室32と希釈室34とを隔てる隔膜36が袋状に構成されており、貯蔵室32に系外から高濃度の有機液体燃料を充填するための充填口84が備えられている。それ以外の構成については、第1の実施の形態と同様であり、同様の構成には同じ符号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows the overall configuration of the fuel cell system 10 according to the second embodiment. In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the diaphragm 36 that separates the storage chamber 32 and the dilution chamber 34 of the fuel tank 30 is configured in a bag shape, and high concentration organic liquid fuel is supplied to the storage chamber 32 from outside the system. A filling port 84 for filling is provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same configurations.

隔膜36が袋状に構成されているので、燃料電池システム10をどの向きに設置したとしても、貯蔵室32内の高濃度の有機液体燃料と希釈室34内の低濃度の有機液体燃料とが隔膜36を介して接触する。したがって、設置向きにかかわらず、燃料電池装置20に有機液体燃料を供給し、長時間運転させることができる。この技術は、とくに、燃料電池システム10を携帯機器などに搭載する場合に有効である。隔膜36は、燃料タンク30内に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。   Since the diaphragm 36 is configured in a bag shape, the high-concentration organic liquid fuel in the storage chamber 32 and the low-concentration organic liquid fuel in the dilution chamber 34 can be obtained regardless of the orientation of the fuel cell system 10. Contact is made through the diaphragm 36. Therefore, regardless of the installation direction, the organic liquid fuel can be supplied to the fuel cell device 20 and operated for a long time. This technique is particularly effective when the fuel cell system 10 is mounted on a portable device or the like. The diaphragm 36 may be fixed in the fuel tank 30 or may not be fixed.

本実施の形態においても、第1の実施の形態の場合と同様に、制御部94が濃度センサ90及び液位センサ92から取得したセンサ値に基づいてバルブ86の開閉を制御することにより、希釈室34内の気体の量や液位を制御し、貯蔵室32から希釈室34への有機液体燃料の透過を制御することができる。これにより、希釈室34から燃料電池装置20へ供給される有機液体燃料の濃度を適切に制御することができる。   Also in the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the controller 94 controls the opening and closing of the valve 86 based on the sensor values acquired from the concentration sensor 90 and the liquid level sensor 92, thereby diluting. The amount of gas and the liquid level in the chamber 34 can be controlled, and the permeation of the organic liquid fuel from the storage chamber 32 to the dilution chamber 34 can be controlled. Thereby, the density | concentration of the organic liquid fuel supplied to the fuel cell apparatus 20 from the dilution chamber 34 can be controlled appropriately.

貯蔵室32は、充填口84から高濃度の有機液体燃料を系外から充填可能に構成されている。これにより、燃料タンク30を系外に取り出さなくても有機液体燃料を補充することができるので、メンテナンス性に優れている。図1に示した第1の実施の形態の燃料電池システム10においても、同様に、燃料タンク30に系外から有機液体燃料を充填するための充填口を設けてもよい。   The storage chamber 32 is configured so that a high-concentration organic liquid fuel can be filled from outside the system through the filling port 84. Thereby, the organic liquid fuel can be replenished without taking the fuel tank 30 out of the system, so that the maintenance is excellent. Similarly, in the fuel cell system 10 of the first embodiment shown in FIG. 1, the fuel tank 30 may be provided with a filling port for filling the organic liquid fuel from outside the system.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.

第1の実施の形態に係る燃料電池システムの全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole fuel cell system composition concerning a 1st embodiment. 第2の実施の形態に係る燃料電池システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池システム、20 燃料電池装置、30 燃料タンク、32 貯蔵室、34 希釈室、36 隔膜、40 ポンプ、50 エアポンプ、60 供給口、62,66 受入口、68 排出口、80 吸入口、82 排気口、84 充填口、86 バルブ、90 濃度センサ、92 液位センサ、94 制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system, 20 Fuel cell apparatus, 30 Fuel tank, 32 Storage chamber, 34 Dilution chamber, 36 Diaphragm, 40 Pump, 50 Air pump, 60 Supply port, 62,66 Receiving port, 68 Outlet port, 80 Suction port, 82 Exhaust port, 84 filling port, 86 valve, 90 concentration sensor, 92 liquid level sensor, 94 control unit.

Claims (7)

有機液体燃料により動作する燃料電池装置と、
前記燃料電池装置に前記有機液体燃料を供給する燃料供給装置と、を含み、
前記燃料供給装置は、
有機液体燃料を貯蔵する貯蔵室と、前記貯蔵室よりも濃度の低い有機液体燃料を保持する希釈室とが、前記有機液体燃料が前記貯蔵室から前記希釈室へ移動可能な隔膜により隔てられた構造を有し、
前記燃料電池装置から排出された流体は、前記希釈室へ戻され、
前記流体のうち気体成分は、前記希釈室において気液分離されて系外へ排気されることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell device operating with an organic liquid fuel;
A fuel supply device for supplying the organic liquid fuel to the fuel cell device,
The fuel supply device includes:
A storage chamber for storing the organic liquid fuel and a dilution chamber for holding the organic liquid fuel having a lower concentration than the storage chamber are separated by a diaphragm capable of moving the organic liquid fuel from the storage chamber to the dilution chamber. structure have a,
The fluid discharged from the fuel cell device is returned to the dilution chamber,
A gas component of the fluid is gas-liquid separated in the dilution chamber and exhausted out of the system.
前記隔膜は、前記有機液体燃料を透過する材料により構成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the diaphragm is made of a material that allows the organic liquid fuel to pass therethrough. 前記隔膜は、高分子材料を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the diaphragm includes a polymer material. 前記希釈室の有機液体燃料の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記気体成分を排気する配管に設けられたバルブと、
前記バルブの開閉を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、前記濃度検知手段が検知した前記希釈室の有機液体燃料の濃度が所定値よりも高いときは、前記バルブを閉じて前記気体成分の排気を抑止し、前記隔膜付近に前記気体成分を蓄積することにより前記貯蔵室と前記希釈室との間の液体の接触を妨げ、前記貯蔵室から前記希釈室への有機液体燃料の移動を抑止することを特徴とする請求項に記載の燃料電池システム。
Concentration detecting means for detecting the concentration of the organic liquid fuel in the dilution chamber;
A valve provided in a pipe for exhausting the gas component;
A control unit for controlling the opening and closing of the valve,
When the concentration of the organic liquid fuel in the dilution chamber detected by the concentration detection unit is higher than a predetermined value, the control unit closes the valve to suppress the exhaust of the gas component, and closes the gas near the diaphragm. preventing the contact of the liquid between said dilution chamber and said reservoir chamber by storing components, according to claim 1, characterized in that to suppress the movement of the organic liquid fuel to the dilution chamber from said storage chamber Fuel cell system.
前記希釈室の液位を検知する液位検知手段をさらに含み、
前記制御部は、前記液位検知手段により検知された前記希釈室の液位が所定値よりも低いときに、前記バルブを開いて前記気体成分を系外へ排気させることを特徴とする請求項に記載の燃料電池システム。
Further comprising a liquid level detecting means for detecting the liquid level of the dilution chamber,
The control unit opens the valve to exhaust the gas component out of the system when the liquid level in the dilution chamber detected by the liquid level detection unit is lower than a predetermined value. 5. The fuel cell system according to 4 .
前記燃料供給装置の前記貯蔵室に系外から前記有機液体燃料を充填するための充填口をさらに含むことを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a filling port for filling the organic liquid fuel from the outside of the system into the storage compartment of the fuel supply device. 前記希釈室に保持された有機液体燃料を燃料電池装置に供給するための供給口をさらに含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6, further comprising a supply port for supplying the organic liquid fuel held in the dilution chamber to the fuel cell device .
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