JP4868352B2 - Hydrogen generation facility and fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、金属水素化物を分解して水素を発生させる水素発生設備及び水素発生設備で発生した水素を燃料とする燃料電池システムに関する。   The present invention relates to, for example, a hydrogen generation facility that decomposes a metal hydride to generate hydrogen and a fuel cell system that uses hydrogen generated in the hydrogen generation facility as fuel.

近年のエネルギー問題の高まりから、より高いエネルギー密度で、排出物がクリーンな電源が要求されている。燃料電池は、既存電池の数倍のエネルギー密度を有する発電機であり、エネルギー効率が高く、また、排出ガスに含まれる窒素酸化物や硫黄酸化物がない、もしくは、少ないといった特徴がある。従って、次世代の電源デバイスとしての要求に合った極めて有効なデバイスであるといえる。   Due to the recent increase in energy problems, there is a demand for a power source with higher energy density and clean emissions. A fuel cell is a generator having an energy density several times that of an existing cell, has high energy efficiency, and is characterized by no or little nitrogen oxides and sulfur oxides contained in exhaust gas. Therefore, it can be said that it is a very effective device that meets the demand as a next-generation power supply device.

水素と酸素の電気化学反応により起電力を得る燃料電池では、燃料として水素が必要となる。水素ガスを生成する設備の例としては、金属酸化物を用いて加水分解または熱分解により水素を生成するようになっている。従来から、水素生成設備では、水素を効率よく無駄のない状態で生成することが考えられている(例えば、特許文献1参照)。   In a fuel cell that obtains an electromotive force by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, hydrogen is required as a fuel. As an example of equipment for generating hydrogen gas, hydrogen is generated by hydrolysis or thermal decomposition using a metal oxide. Conventionally, it has been considered that hydrogen generation facilities efficiently generate hydrogen in a lean state (see, for example, Patent Document 1).

即ち、従来の水素生成設備は、複数の反応器が並列に接続され、それぞれの反応器が弁を介して水タンクに接続された構成となっている。そして、各弁の開閉を独立して制御し、開いている弁に対応した反応器にポンプで圧送される水を選択的に供給し、必要な水素が得られるようになっている。このため、弁の開閉を制御することで所望量の水素を確保することができ、安定した水素の供給が無駄なく行える。   That is, the conventional hydrogen generation facility has a configuration in which a plurality of reactors are connected in parallel and each reactor is connected to a water tank via a valve. And opening and closing of each valve is controlled independently, and the water pumped selectively is supplied to the reactor corresponding to the opened valve, and required hydrogen is obtained. Therefore, a desired amount of hydrogen can be secured by controlling the opening and closing of the valve, and stable hydrogen supply can be performed without waste.

しかし、従来の水素発生設備は、補器類の体積が大きく設備自体の体積が多くなり携帯電話やデジタルカメラ等の電源デバイスとして用いるのは非現実的であった。また、水タンクからの水を反応器に送るために、ポンプを用いているが、ポンプは体積が大きく、電力を消費してしまう。現状では最小でも25cc、500mWであり、携帯電話やデジタルカメラには電力消費が大きいため、用いることができないのが実情であった。更に、反応器内には圧力センサが設置され、圧力センサにより検知された圧力に基づいてポンプや弁を制御して必要な水素量を発生させている。このため、複雑な検知機器や制御系が必要となり、制御に電力が必要となり燃料電池の出力、体積エネルギー密度が減少してしまう。   However, the conventional hydrogen generation facility has a large volume of auxiliary equipment and a large volume of the facility itself, and it is unrealistic to use it as a power supply device such as a mobile phone or a digital camera. Also, a pump is used to send water from the water tank to the reactor, but the pump is large in volume and consumes power. At present, it is at least 25 cc and 500 mW, and power consumption is large for mobile phones and digital cameras. Further, a pressure sensor is installed in the reactor, and a necessary amount of hydrogen is generated by controlling a pump and a valve based on the pressure detected by the pressure sensor. For this reason, complicated detection equipment and a control system are required, and electric power is required for control, and the output and volumetric energy density of the fuel cell are reduced.

特開2002−154802号公報JP 2002-154802 A

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、複雑な機構や動力を用いることなく反応流体を安定して供給して水素を生成することができる水素発生設備を提供することを目的とする。特に、小型で電力消費がない設備で水素、特に、大気圧より高い圧力の水素を発生・維持することができる水素発生設備を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a hydrogen generation facility capable of stably supplying a reaction fluid and generating hydrogen without using a complicated mechanism or power. In particular, an object of the present invention is to provide a hydrogen generation facility capable of generating and maintaining hydrogen, particularly hydrogen at a pressure higher than atmospheric pressure, in a small facility that does not consume power.

また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、複雑な機構や動力を用いることなく反応流体を安定して供給して水素を生成することができる水素発生設備を備えた燃料電池システムを提供することを目的とする。   In addition, the present invention has been made in view of the above situation, and provides a fuel cell system including a hydrogen generation facility capable of stably supplying a reaction fluid and generating hydrogen without using a complicated mechanism or power. The purpose is to provide.

上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、反応流体が収容される流体室を備えた反応容器と、流体室を加圧する加圧手段と、流体室の反応流体が送られることで水素の発生が促進される水素発生反応物が収容される反応物容器と、反応物容器内で発生した水素を排出する排出手段と、反応容器の流体室及び反応物容器を連通し反応流体の流通を許容する流体供給路と、流体供給路に備えられ反応物容器の圧力が所定値以下になった時に流体流路の流路を開く開閉手段とを有し、加圧手段で加圧される流体室の圧力は開閉手段を開く圧力よりも高く維持され、加圧手段は、流体室の容積を可変にする可動壁と、流体室の圧力を加圧する状態に可動壁を押圧する押圧手段であり、押圧手段は、可動壁を磁力により押圧する磁石部材であることを特徴とする水素発生設備にある。 The first aspect of the present invention for achieving the above object is that a reaction vessel having a fluid chamber in which a reaction fluid is accommodated, a pressurizing means for pressurizing the fluid chamber, and a reaction fluid in the fluid chamber are sent. A reaction vessel containing a hydrogen generation reactant in which generation of hydrogen is promoted, a discharge means for discharging hydrogen generated in the reaction vessel, a fluid chamber of the reaction vessel and a reaction vessel, and a reaction fluid A fluid supply path that allows the flow of the fluid, and an opening / closing means that is provided in the fluid supply path and that opens the fluid flow path when the pressure of the reactant container falls below a predetermined value. The pressure of the fluid chamber is maintained higher than the pressure for opening the opening and closing means, and the pressurizing means is a movable wall that makes the volume of the fluid chamber variable, and a pressure that presses the movable wall to pressurize the pressure of the fluid chamber a means, pressing means is a movable wall in the magnet member pushed by magnetic force In hydrogen generating facility according to claim and.

第1の態様では、加圧手段により流体室が加圧され反応物容器の内圧が所定圧力以下の状態になった時に開閉手段が開いて反応流体が反応物容器に送られ、水素発生反応物に反応流体が供給されて水素が生成され、発生した水素は排出手段から所定圧力で排出される。このため、動力を用いずに圧力状態により反応流体を安定して供給して水素を生成することができる。
そして、押圧手段により可動壁を移動させて流体室の容積を変更することで流体室を加圧して開閉手段が動作する圧力状態を保持することができ、磁石部材の磁力により極めて簡単な構成で可動壁を押圧することができる。
In the first aspect, when the fluid chamber is pressurized by the pressurizing means and the internal pressure of the reactant container becomes equal to or lower than the predetermined pressure, the opening / closing means is opened and the reaction fluid is sent to the reactant container, and the hydrogen generating reactant The reaction fluid is supplied to generate hydrogen, and the generated hydrogen is discharged from the discharge means at a predetermined pressure. For this reason, hydrogen can be generated by stably supplying the reaction fluid according to the pressure state without using power.
Then, by moving the movable wall by the pressing means and changing the volume of the fluid chamber, it is possible to maintain the pressure state in which the fluid chamber is pressurized and the opening / closing means operates, and the magnetic force of the magnet member makes it extremely simple. The movable wall can be pressed.

また、押圧手段として、可動壁を付勢する圧縮ばねを適用することができる。 A compression spring that urges the movable wall can be applied as the pressing means .

これにより、圧縮ばねの付勢力により極めて簡単な構成で可動壁を押圧することができる。 Thereby , the movable wall can be pressed with a very simple configuration by the biasing force of the compression spring.

また、加圧手段として、反応容器の流体室及び反応物容器を連通し反応物容器で発生した水素の流通を許容する加圧流路と、加圧流路に備えられ反応物容器側からのみ水素の流通を許容して流体室を加圧する逆止弁とを適用することができる。 Further, as a pressurizing means, a fluid passage of the reaction vessel and a reactant container are connected to allow a flow of hydrogen generated in the reactant vessel, and a hydrogen passage is provided only in the reactant vessel side provided in the pressurized passage. A check valve that allows flow and pressurizes the fluid chamber can be applied.

これにより、加圧流路の逆止弁を介して流入する水素により流体室を加圧することで、開閉手段が動作する圧力状態を保持することができる。 Thereby, the pressure state in which the opening / closing means operates can be maintained by pressurizing the fluid chamber with hydrogen flowing in via the check valve of the pressurizing flow path.

また、本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の水素発生設備において、開閉手段は、流体室の内圧に比べて反応物容器の内圧が低くなった定圧時に流体室側から反応物容器側への反応流体の流通を許容する状態に弁体が開く圧力調整弁であることを特徴とする水素発生設備にある。 According to a second aspect of the present invention, in the hydrogen generation facility according to the first aspect , the opening / closing means reacts from the fluid chamber side at a constant pressure when the internal pressure of the reactant container is lower than the internal pressure of the fluid chamber. The hydrogen generating facility is a pressure regulating valve that opens the valve body in a state that allows the reaction fluid to flow to the container side.

第2の態様では、所定の圧力差により弁体が開く圧力調整弁を用いて所定圧力で反応流体を反応容器に送ることができる。 In the second aspect , the reaction fluid can be sent to the reaction vessel at a predetermined pressure using a pressure regulating valve that opens the valve body by a predetermined pressure difference.

そして、水素が供給されるアノード室を有する燃料電池のアノード室に、上述した水素発生設備の排出手段を接続することで燃料電池システムを構築することができる。 Then, it is possible to construct the anode compartment of a fuel cell having an anode chamber in which hydrogen is supplied, the fuel cell system by connecting the discharge means of the hydrogen generating facility described above.

これにより、複雑な機構や動力を用いることなく反応流体を安定して供給して水素を生成することができる水素発生設備を備えた燃料電池システムとすることができる。 Thereby, it can be set as the fuel cell system provided with the hydrogen generation equipment which can supply reaction fluid stably and can generate hydrogen, without using complicated mechanism and power.

そして、上述した燃料電池システムにおいて、アノード室と反応物容器とが閉空間を形成していることが好ましい。 In the fuel cell system described above, it is preferable that the anode chamber and the reactant container form a closed space .

これにより、生成された水素が外部に流出しないため、生成された水素を全量用いることができる。 Thereby, since produced | generated hydrogen does not flow out outside, all produced | generated hydrogen can be used.

本発明の水素発生設備は、複雑な機構や動力を用いることなく反応流体を安定して供給して水素を生成することができる水素発生設備とすることができる。   The hydrogen generation facility of the present invention can be a hydrogen generation facility that can stably supply a reaction fluid and generate hydrogen without using a complicated mechanism or power.

また、本発明の燃料電池システムは、複雑な機構や動力を用いることなく反応流体を安定して供給して水素を生成することができる水素発生設備を備えた燃料電池システムとすることができる。   In addition, the fuel cell system of the present invention can be a fuel cell system including a hydrogen generation facility capable of stably supplying a reaction fluid and generating hydrogen without using a complicated mechanism or power.

図1には第1の水素発生設備の概略構成、図2には本発明の一実施形態例に係る水素発生設備の概略構成、図3には第2の水素発生設備の概略構成を示してある。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a first hydrogen generation facility, FIG. 2 shows a schematic configuration of a hydrogen generation facility according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a schematic configuration of a second hydrogen generation facility. is there.

図1に基づいて第1の水素発生設備を説明する。 The first hydrogen generation facility will be described with reference to FIG.

水素発生設備1は、反応物容器としての反応チャンバー2を備え、反応チャンバー2内には水素発生反応物としてのワーク3(例えば、水素化ホウ素ナトリウム)が貯蔵されている。反応チャンバー2には流体供給路としての送液管4を介して反応容器としての溶液タンク5が接続され、送液管4は溶液タンク5の流体室である液室6に接続されている。液室6には反応流体である反応溶液7(例えば、リンゴ酸水溶液)が貯蔵され、液室6は可動壁8により仕切られている。   The hydrogen generation facility 1 includes a reaction chamber 2 as a reactant container, and a work 3 (for example, sodium borohydride) as a hydrogen generation reactant is stored in the reaction chamber 2. A solution tank 5 as a reaction container is connected to the reaction chamber 2 via a liquid supply pipe 4 as a fluid supply path, and the liquid supply pipe 4 is connected to a liquid chamber 6 that is a fluid chamber of the solution tank 5. The liquid chamber 6 stores a reaction solution 7 (for example, malic acid aqueous solution) as a reaction fluid, and the liquid chamber 6 is partitioned by a movable wall 8.

可動壁8は圧縮ばね9により液室6側に付勢され、液室6は可動壁8に押圧されて加圧されている。つまり、可動壁8及び圧縮ばね9により液室6を加圧する加圧手段が構成され、可動壁8は圧縮ばね9により常時押圧されているため、送液管4を反応溶液7が流れる条件になると、反応溶液7を押し出すことができる。反応溶液7が送液管4から反応チャンバー2に送られると、反応溶液7とワーク3が接触して水素生成反応が生じる。尚、図中の符号で10は、可動壁8の動きを妨げないための空気取入口である。   The movable wall 8 is biased toward the liquid chamber 6 by the compression spring 9, and the liquid chamber 6 is pressed against the movable wall 8 and pressurized. That is, a pressurizing means for pressurizing the liquid chamber 6 is configured by the movable wall 8 and the compression spring 9, and the movable wall 8 is constantly pressed by the compression spring 9, so that the reaction solution 7 flows through the liquid feeding pipe 4. Then, the reaction solution 7 can be extruded. When the reaction solution 7 is sent from the liquid feeding tube 4 to the reaction chamber 2, the reaction solution 7 and the workpiece 3 come into contact with each other to cause a hydrogen generation reaction. In addition, the code | symbol 10 in a figure is an air intake in order not to prevent the movement of the movable wall 8. FIG.

反応チャンバー2には排出手段としての水素導管11が接続され、水素導管11にはレギュレータ12(圧力調整弁)が設けられている。レギュレータ12により、反応チャンバー2からの水素排出量が調整される。尚、レギュレータ12により水素排出量をコントロールできるようにしたが、定圧弁を用いて一定の水素圧で水素を排出することも可能である。   The reaction chamber 2 is connected with a hydrogen conduit 11 as a discharge means, and the hydrogen conduit 11 is provided with a regulator 12 (pressure regulating valve). The amount of hydrogen discharged from the reaction chamber 2 is adjusted by the regulator 12. Although the hydrogen discharge amount can be controlled by the regulator 12, it is also possible to discharge hydrogen at a constant hydrogen pressure using a constant pressure valve.

一方、送液管4には圧力調整用の圧力調整弁13が設置され、圧力調整弁13は反応溶液7が流通許容状態になる時の圧力を調整する弁である。反応溶液7が流通許容状態になる時の出力圧が圧力調整弁13の開弁時の圧力(開弁圧)となっている。反応チャンバー2内の圧力が開弁圧を上回った時に圧力調整弁13が閉鎖し、反応チャンバー2内の圧力が開弁圧を下回った時(所定値以下)に圧力調整弁13が開弁する。   On the other hand, a pressure regulating valve 13 for regulating pressure is installed in the liquid feeding pipe 4, and the pressure regulating valve 13 is a valve that regulates the pressure when the reaction solution 7 is allowed to flow. The output pressure when the reaction solution 7 is allowed to flow is the pressure when the pressure regulating valve 13 is opened (valve opening pressure). The pressure regulating valve 13 is closed when the pressure in the reaction chamber 2 exceeds the valve opening pressure, and the pressure regulating valve 13 is opened when the pressure in the reaction chamber 2 falls below the valve opening pressure (below a predetermined value). .

つまり、圧力調整弁13は、反応チャンバー2の圧力が所定値以下になった時に送液管4の流路を開く開閉手段となっている。即ち、液室6の内圧は加圧されて圧力調整弁13が開く圧力よりも高く(圧力調整弁13が開くための、反応チャンバー2の所定圧力値を超える圧力)維持され、圧力調整弁13は、反応チャンバー2の内圧が所定値以下となった定圧時に液室6側から反応チャンバー2側への反応溶液7の流通を許容する状態に弁体が開く構成とされている。   That is, the pressure regulating valve 13 is an opening / closing means that opens the flow path of the liquid feeding pipe 4 when the pressure in the reaction chamber 2 becomes a predetermined value or less. That is, the internal pressure of the liquid chamber 6 is maintained higher than the pressure at which the pressure regulating valve 13 is opened (pressure exceeding the predetermined pressure value of the reaction chamber 2 for opening the pressure regulating valve 13). Is configured such that the valve body is opened to allow the reaction solution 7 to flow from the liquid chamber 6 side to the reaction chamber 2 side when the internal pressure of the reaction chamber 2 becomes a predetermined value or less.

圧力調整弁13は、例えば、定圧バルブであり、溶液タンク5の液室6側の流路である一次流路と、反応チャンバー2側の流路である二次流路と、一次流路と二次流路の間に備えられた弁体と、外部の圧力を弁に伝える外圧伝達路と、反応チャンバー2の内圧を弁体に伝える内圧伝達路から構成される。   The pressure adjustment valve 13 is, for example, a constant pressure valve, and includes a primary flow path that is a flow path on the liquid chamber 6 side of the solution tank 5, a secondary flow path that is a flow path on the reaction chamber 2 side, a primary flow path, It comprises a valve body provided between the secondary flow paths, an external pressure transmission path that transmits external pressure to the valve, and an internal pressure transmission path that transmits the internal pressure of the reaction chamber 2 to the valve body.

尚、溶液タンク5の液室6と反応チャンバー2を壁部材で仕切ることで溶液タンク5と反応チャンバー2を一つの容器部材で構成し、液室6と反応チャンバー2を仕切る壁部材に連通孔を形成し、連通孔に圧力調整弁13を設ける構成とすることも可能である。これにより、送液管4が不要となり、部品点数を削減することができる。   The liquid tank 6 and the reaction chamber 2 of the solution tank 5 are partitioned by a wall member, so that the solution tank 5 and the reaction chamber 2 are configured as a single container member, and a communication hole is formed in the wall member that partitions the liquid chamber 6 and the reaction chamber 2. It is also possible to form the pressure adjusting valve 13 in the communication hole. Thereby, the liquid feeding pipe 4 becomes unnecessary, and the number of parts can be reduced.

上述した水素発生設備1の作用を説明する。   The operation of the hydrogen generation facility 1 described above will be described.

溶液タンク5の液室6から送液管4を通して反応チャンバー2に反応溶液7が送液される。液室6が加圧されていることと相俟って、水素が生成されていない状態での反応チャンバー2の内圧は、圧力調整弁13を開く状態の低い圧力とされ、送液管4を通して反応溶液7が送液される。   The reaction solution 7 is fed from the liquid chamber 6 of the solution tank 5 to the reaction chamber 2 through the liquid feeding tube 4. Combined with the pressurization of the liquid chamber 6, the internal pressure of the reaction chamber 2 in a state in which hydrogen is not generated is set to a low pressure at which the pressure regulating valve 13 is opened, and is passed through the liquid feed pipe 4. Reaction solution 7 is fed.

反応チャンバー2に反応溶液7が送られると、反応溶液7とワーク3とが接触して反応し、水素が生成される。水素が生成されると、反応チャンバー2の内圧が上昇し、圧力調整弁13の開弁圧を上回る(圧力調整弁13が閉じる状態になる)。反応チャンバー2の内圧が上昇することにより圧力調整弁13が閉弁状態となり、送液管4からの反応溶液7の供給が停止される。   When the reaction solution 7 is sent to the reaction chamber 2, the reaction solution 7 and the work 3 come into contact with each other and react to generate hydrogen. When hydrogen is generated, the internal pressure of the reaction chamber 2 rises and exceeds the valve opening pressure of the pressure regulating valve 13 (the pressure regulating valve 13 is closed). When the internal pressure of the reaction chamber 2 increases, the pressure regulating valve 13 is closed, and the supply of the reaction solution 7 from the liquid feeding pipe 4 is stopped.

反応溶液7が供給されなくなると、反応チャンバー2での水素発生反応の反応速度が低下し、発生した水素が反応チャンバー2の水素導管11から排出される。反応チャンバー2の内圧が低下することにより、圧力調整弁13を開く状態の低い圧力となる。再び、溶液タンク5の液室6から反応チャンバー2に反応溶液7が送液され、反応溶液7とワーク3とが接触して水素が生成される。   When the reaction solution 7 is not supplied, the reaction rate of the hydrogen generation reaction in the reaction chamber 2 decreases, and the generated hydrogen is discharged from the hydrogen conduit 11 of the reaction chamber 2. When the internal pressure of the reaction chamber 2 is lowered, the pressure is reduced so that the pressure regulating valve 13 is opened. Again, the reaction solution 7 is sent from the liquid chamber 6 of the solution tank 5 to the reaction chamber 2, and the reaction solution 7 and the workpiece 3 come into contact with each other to generate hydrogen.

ここで、溶液タンク5の液室6から反応溶液7を送液するために、加圧手段が用いられている。即ち、圧縮ばね9により可動壁8が液室6側に付勢され、液室6が可動壁8に押圧される加圧力により反応溶液7が送液される。反応溶液7には、圧縮ばね9による可動壁8を介しての加圧により、溶液タンク5から排出される力が常に加わっている。但し、圧縮ばね9の変位量により圧力は変化する。   Here, in order to send the reaction solution 7 from the liquid chamber 6 of the solution tank 5, a pressurizing means is used. That is, the movable wall 8 is biased toward the liquid chamber 6 by the compression spring 9, and the reaction solution 7 is fed by the applied pressure that presses the liquid chamber 6 against the movable wall 8. A force discharged from the solution tank 5 is constantly applied to the reaction solution 7 by pressurization through the movable wall 8 by the compression spring 9. However, the pressure changes depending on the amount of displacement of the compression spring 9.

反応溶液7の排出速度の変化に対しては、反応溶液7の内圧低下により開弁し、開弁圧が一定の圧力調整弁13を備えたことにより、溶液タンク5の液室6の圧力によらず反応溶液7の排出速度は一定となる。また、圧力調整弁13は反応チャンバー2の内圧と外圧との関係により弁の開閉が行われるため、外圧(具体的には大気圧)が一定のため、反応チャンバー2の内圧は略一定に保たれる。   With respect to the change in the discharge speed of the reaction solution 7, the valve is opened by lowering the internal pressure of the reaction solution 7, and the pressure adjustment valve 13 having a constant valve opening pressure is provided. Regardless, the discharge speed of the reaction solution 7 is constant. In addition, since the pressure adjustment valve 13 is opened and closed depending on the relationship between the internal pressure and the external pressure of the reaction chamber 2, the external pressure (specifically, atmospheric pressure) is constant, so the internal pressure of the reaction chamber 2 is kept substantially constant. Be drunk.

このため、動力を用いずに圧力状態により反応溶液7を安定して反応チャンバー2に供給し、水素を生成することができる。また、可動壁8により液室6の容積を変更することで液室6を加圧して圧力調整弁13が開く圧力状態を保持することができる。また、可動壁8を圧縮ばね9の付勢力により押圧するようにしたので、極めて簡単な構成で可動壁8を押圧することができる。   For this reason, the reaction solution 7 can be stably supplied to the reaction chamber 2 by the pressure state without using power, and hydrogen can be generated. Further, by changing the volume of the liquid chamber 6 by the movable wall 8, it is possible to pressurize the liquid chamber 6 and maintain a pressure state in which the pressure adjustment valve 13 is opened. Further, since the movable wall 8 is pressed by the urging force of the compression spring 9, the movable wall 8 can be pressed with a very simple configuration.

ここで、ワーク3と反応溶液7の具体例を説明する。   Here, specific examples of the workpiece 3 and the reaction solution 7 will be described.

ワーク3には水素化ホウ素ナトリウムを用い、反応溶液7にはリンゴ酸水溶液を用いている。水素化ホウ素ナトリウムは固体であり、形態は粉体でも錠剤でも良い。リンゴ酸水溶液の濃度は5%以上60%以下、好ましくは、10%以上40%以下のものが用いられる。通常は25%の濃度のリンゴ酸水溶液が用いられる。水素発生反応は水素化ホウ素ナトリウムとリンゴ酸水溶液の水とによる下記の反応である。リンゴ酸は反応促進剤として作用する。   Sodium borohydride is used for the work 3 and malic acid aqueous solution is used for the reaction solution 7. Sodium borohydride is solid and may be in the form of powder or tablet. The concentration of the malic acid aqueous solution is 5% to 60%, preferably 10% to 40%. Usually, a malic acid aqueous solution having a concentration of 25% is used. The hydrogen generation reaction is the following reaction with sodium borohydride and water of malic acid aqueous solution. Malic acid acts as a reaction accelerator.

NaBH+2HO→NaBO+4H
この反応促進剤を伴う反応は極めて速く、10sec程度で90%近い収率が得られる。必要な水素量を発生させつつ、可能な限りゆっくりと反応させるには、水素化ホウ素ナトリウムに供給する水量をコントロールすればよい。
NaBH 4 + 2H 2 O → NaBO 2 + 4H 2
The reaction involving this reaction accelerator is extremely fast, and a yield of nearly 90% can be obtained in about 10 seconds. In order to react as slowly as possible while generating the necessary amount of hydrogen, the amount of water supplied to the sodium borohydride may be controlled.

第1の水素発生設備では、反応溶液7の送液は、反応チャンバー2内の圧力が圧力調整弁13の開弁圧を下回った時に生じる。実際は、反応チャンバー2の圧力変動を小さく抑える設計がされている。反応チャンバー2内の圧力は、反応チャンバー2からの水素排出速度、反応溶液7の供給速度、ワーク3と反応溶液7の反応速度、反応チャンバー2の体積によって決まる。このうち、反応速度は一定であり、水素排出速度はレギュレータ12の設定により決まるものである。反応溶液7は送液管4からワーク3に滴下して供給されるため、供給速度は送液管4の開口端での液滴形成速度に依存される。つまり、送液管4の開口端の内径を規定することにより、反応チャンバー2内の圧力変動を小さく抑えることができる。例えば、以下のとおりの設計値と仕様が適用される。 In the first hydrogen generation facility , the reaction solution 7 is fed when the pressure in the reaction chamber 2 falls below the valve opening pressure of the pressure regulating valve 13. Actually, the design is such that the pressure fluctuation in the reaction chamber 2 is kept small. The pressure in the reaction chamber 2 is determined by the hydrogen discharge speed from the reaction chamber 2, the supply speed of the reaction solution 7, the reaction speed of the workpiece 3 and the reaction solution 7, and the volume of the reaction chamber 2. Among these, the reaction rate is constant, and the hydrogen discharge rate is determined by the setting of the regulator 12. Since the reaction solution 7 is supplied dropwise from the liquid feeding pipe 4 to the workpiece 3, the supply speed depends on the droplet formation speed at the open end of the liquid feeding pipe 4. That is, by regulating the inner diameter of the opening end of the liquid feeding tube 4, the pressure fluctuation in the reaction chamber 2 can be suppressed to be small. For example, the following design values and specifications are applied.

水素排出速度 15cc/min
反応チャンバー2の体積 70cc
反応溶液7の供給速度 0.006cc/min
送液管4の開口端の内径 0.2mm
送液管の内径 2.0mm
圧力調整弁13の開弁圧 100kPa(ゲージ圧)
つまり、第1の水素発生設備の溶液タンク5の液室6の内圧は圧縮ばね9で加圧されて100kPaよりも高く維持され、圧力調整弁13は、反応チャンバー2内の圧力が100kPaになった時に開くように開弁圧が設定されている。このため、大気圧よりも高い圧力下においても加圧手段を精度良く制御する必要がない。
Hydrogen discharge rate 15cc / min
Volume of reaction chamber 2 70cc
Feed rate of reaction solution 7 0.006 cc / min
Inner diameter 0.2mm of liquid pipe 4 open end
Inner diameter of liquid feeding pipe 2.0mm
Opening pressure of pressure regulating valve 13 100 kPa (gauge pressure)
That is, the internal pressure of the liquid chamber 6 of the solution tank 5 of the first hydrogen generation facility is pressurized by the compression spring 9 and maintained higher than 100 kPa, and the pressure regulating valve 13 has a pressure in the reaction chamber 2 of 100 kPa. The valve opening pressure is set to open when For this reason, it is not necessary to accurately control the pressurizing means even under a pressure higher than the atmospheric pressure.

尚、圧力調整弁13の開弁圧は、溶液タンク5の液室6の内圧に対して反応チャンバー2の内圧が低くなる所定値に設定されるものであれば、100kPaに限定されるものではなく、例えば、ゲージ圧で0kPa(大気圧)を所定値とする等、任意の値に設定することが可能である。   The valve opening pressure of the pressure regulating valve 13 is not limited to 100 kPa as long as the internal pressure of the reaction chamber 2 is set lower than the internal pressure of the liquid chamber 6 of the solution tank 5. For example, the gauge pressure can be set to an arbitrary value such as 0 kPa (atmospheric pressure) as a predetermined value.

また、圧力調整弁13が開いて反応チャンバー2に反応溶液7が送られた場合、水素発生の反応速度や機器の状況により圧力が変動するが、圧力調整弁13の開弁圧の設計値である100kPaは、当然のことながら、この変動の分を吸収する値を加味した設計値となっている。従って、反応チャンバー2の圧力をできる限り一定に維持して運転することができる。   When the pressure adjusting valve 13 is opened and the reaction solution 7 is sent to the reaction chamber 2, the pressure varies depending on the reaction rate of hydrogen generation and the state of the equipment, but the design value of the valve opening pressure of the pressure adjusting valve 13 is used. Certainly, 100 kPa is a design value that takes into account a value that absorbs this fluctuation. Accordingly, the operation can be performed while maintaining the pressure of the reaction chamber 2 as constant as possible.

ワーク3及び反応溶液7としての組み合わせの例を説明する。   The example of the combination as the workpiece | work 3 and the reaction solution 7 is demonstrated.

ワーク3として、水素化ホウ素塩、水素化アルミニウム塩、固体もしくは塩基性溶液が用いられた場合、反応溶液7として、有機酸が5%〜60%(10%〜40%)、通常は25%の濃度で使用される。ワーク3の塩として、ナトリウム、カリウム、リチウムが使用され、反応溶液7の有機酸として、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸が使用される。   When a borohydride salt, an aluminum hydride salt, a solid or a basic solution is used as the work 3, an organic acid is 5% to 60% (10% to 40%), usually 25%, as the reaction solution 7. Used at a concentration of. Sodium, potassium and lithium are used as the salt of the work 3, and citric acid, malic acid and succinic acid are used as the organic acid of the reaction solution 7.

また、ワーク3として、水素化ホウ素塩、水素化アルミニウム塩、固体もしくは塩基性溶液が用いられた場合、反応溶液7として、金属塩化物が1%〜20%の濃度で使用される。ワーク3の塩として、ナトリウム、カリウム、リチウムが使用され、反応溶液7の金属として、ニッケル、鉄、コバルトが通常12%の濃度で使用される。   When a borohydride salt, an aluminum hydride salt, a solid or a basic solution is used as the work 3, a metal chloride is used as the reaction solution 7 at a concentration of 1% to 20%. Sodium, potassium and lithium are used as the salt of the work 3, and nickel, iron and cobalt are usually used at a concentration of 12% as the metal of the reaction solution 7.

また、ワーク3として、金属塩化物(固体もしくは水溶液)が用いられた場合、反応溶液7として、水素化ホウ素塩、水素化アルミニウム塩の塩基性溶液が1%〜20%、通常は12%の濃度で使用される。ワーク3の金属として、ニッケル、鉄、コバルトが使用され、反応溶液7の塩として、ナトリウム、カリウム、リチウムが使用される。   When a metal chloride (solid or aqueous solution) is used as the work 3, the basic solution of borohydride salt or aluminum hydride salt is 1% to 20%, usually 12% as the reaction solution 7. Used in concentration. Nickel, iron, and cobalt are used as the metal of the work 3, and sodium, potassium, and lithium are used as the salt of the reaction solution 7.

また、ワーク3として、酸化還元電位が水素より卑とされる金属が用いられた場合、反応溶液7として酸が使用される。ワーク3の金属として、マグネシウム、アルミニウム、鉄が使用され、反応溶液7の酸として、塩酸、硫酸が使用される。   Further, when a metal whose oxidation-reduction potential is lower than that of hydrogen is used as the work 3, an acid is used as the reaction solution 7. Magnesium, aluminum, and iron are used as the metal of the work 3, and hydrochloric acid and sulfuric acid are used as the acid of the reaction solution 7.

また、ワーク3として、両性金属が用いられた場合、反応溶液7として塩基性水溶液が使用される。ワーク3の両性金属として、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛が使用され、反応溶液7の塩基性水溶液として水酸化ナトリウムが使用される。   When an amphoteric metal is used as the work 3, a basic aqueous solution is used as the reaction solution 7. Aluminum, zinc, tin, and lead are used as the amphoteric metal of the work 3, and sodium hydroxide is used as the basic aqueous solution of the reaction solution 7.

図2に基づいて本発明の一実施形態例に係る水素発生設備を説明する。尚、図1に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。 A hydrogen generation facility according to an embodiment of the present invention will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the member shown in FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本発明の一実施形態例に係る水素発生設備14は、図1に示した水素発生設備1の加圧手段としての圧縮ばね9に代えて、加圧手段として一対の磁石15(磁石部材)を備えた構成となっている。即ち、磁石15の反発力により可動壁8が液室6側に付勢され、液室6が可動壁8に押圧されて加圧されている。可動壁8は磁石15の反発力により常時押圧されているため、送液管4を反応溶液7が流れる条件になると、反応溶液7を押し出すことができる。 A hydrogen generation facility 14 according to an embodiment of the present invention includes a pair of magnets 15 (magnet members) as pressure means instead of the compression spring 9 as the pressure means of the hydrogen generation facility 1 shown in FIG. It has a configuration with. That is, the movable wall 8 is urged toward the liquid chamber 6 by the repulsive force of the magnet 15, and the liquid chamber 6 is pressed against the movable wall 8 and pressurized. Since the movable wall 8 is constantly pressed by the repulsive force of the magnet 15, the reaction solution 7 can be pushed out when the reaction solution 7 flows through the liquid feeding tube 4.

従って、水素発生設備14では、磁石15の磁力により極めて簡単な構成で可動壁8を押圧することができる。   Therefore, in the hydrogen generation facility 14, the movable wall 8 can be pressed with a very simple configuration by the magnetic force of the magnet 15.

図3に基づいて第2の水素発生設備を説明する。尚、図1、図2に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。 The second hydrogen generation facility will be described with reference to FIG. The same members as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

水素発生設備18は、反応物容器としての反応チャンバー2を備え、反応チャンバー2内には水素発生反応物としてのワーク3(例えば、水素化ホウ素ナトリウム)が貯蔵されている。反応チャンバー2には流体供給路としての送液管4を介して反応容器としての溶液タンク5が接続され、送液管4は溶液タンク5の流体室である液室6に接続されている。液室6には反応流体である反応溶液7(例えば、リンゴ酸水溶液)が貯蔵されている。   The hydrogen generation facility 18 includes a reaction chamber 2 as a reactant container, and a work 3 (for example, sodium borohydride) as a hydrogen generation reactant is stored in the reaction chamber 2. A solution tank 5 as a reaction container is connected to the reaction chamber 2 via a liquid supply pipe 4 as a fluid supply path, and the liquid supply pipe 4 is connected to a liquid chamber 6 that is a fluid chamber of the solution tank 5. The liquid chamber 6 stores a reaction solution 7 (for example, malic acid aqueous solution) that is a reaction fluid.

反応チャンバー2には排出手段としての水素導管11が接続され、水素導管11にはレギュレータ12(圧力調整弁)が設けられている。レギュレータ12により、反応チャンバー2からの水素排出量が調整される。尚、レギュレータ12により水素排出量をコントロールできるようにしたが、定圧弁を用いて一定の水素圧で水素を排出することも可能である。   The reaction chamber 2 is connected with a hydrogen conduit 11 as a discharge means, and the hydrogen conduit 11 is provided with a regulator 12 (pressure regulating valve). The amount of hydrogen discharged from the reaction chamber 2 is adjusted by the regulator 12. Although the hydrogen discharge amount can be controlled by the regulator 12, it is also possible to discharge hydrogen at a constant hydrogen pressure using a constant pressure valve.

一方、送液管4には圧力調整用の圧力調整弁13が設置され、圧力調整弁13は反応溶液7が流通許容状態になる時の圧力を調整する弁である。反応溶液7が流通許容状態になる時の出力圧が圧力調整弁13の開弁時の圧力(開弁圧)となっている。反応チャンバー2内の圧力が開弁圧を上回った時に圧力調整弁13が閉鎖し、反応チャンバー2内の圧力が開弁圧を下回った時(所定値以下)に圧力調整弁13が開弁する。   On the other hand, a pressure regulating valve 13 for regulating pressure is installed in the liquid feeding pipe 4, and the pressure regulating valve 13 is a valve that regulates the pressure when the reaction solution 7 is allowed to flow. The output pressure when the reaction solution 7 is allowed to flow is the pressure when the pressure regulating valve 13 is opened (valve opening pressure). The pressure regulating valve 13 is closed when the pressure in the reaction chamber 2 exceeds the valve opening pressure, and the pressure regulating valve 13 is opened when the pressure in the reaction chamber 2 falls below the valve opening pressure (below a predetermined value). .

つまり、圧力調整弁13は、反応チャンバー2の圧力が所定値以下になった時に送液管4の流路を開く開閉手段となっている。即ち、液室6の内圧は加圧されて圧力調整弁13が開く圧力よりも高く(圧力調整弁13が開くための、反応チャンバー2の所定圧力値を超える圧力)維持され、圧力調整弁13は、反応チャンバー2の内圧が所定値以下となった定圧時に液室6側から反応チャンバー2側への反応溶液7の流通を許容する状態に弁体が開く構成とされている。   That is, the pressure regulating valve 13 is an opening / closing means that opens the flow path of the liquid feeding pipe 4 when the pressure in the reaction chamber 2 becomes a predetermined value or less. That is, the internal pressure of the liquid chamber 6 is maintained higher than the pressure at which the pressure regulating valve 13 is opened (pressure exceeding the predetermined pressure value of the reaction chamber 2 for opening the pressure regulating valve 13). Is configured such that the valve body is opened to allow the reaction solution 7 to flow from the liquid chamber 6 side to the reaction chamber 2 side when the internal pressure of the reaction chamber 2 becomes a predetermined value or less.

圧力調整弁13は、例えば、定圧バルブであり、溶液タンク5の液室6側の流路である一次流路と、反応チャンバー2側の流路である二次流路と、一次流路と二次流路の間に備えられた弁体と、外部の圧力を弁に伝える外圧伝達路と、反応チャンバー2の内圧を弁体に伝える内圧伝達路から構成される。   The pressure adjustment valve 13 is, for example, a constant pressure valve, and includes a primary flow path that is a flow path on the liquid chamber 6 side of the solution tank 5, a secondary flow path that is a flow path on the reaction chamber 2 side, a primary flow path, It comprises a valve body provided between the secondary flow paths, an external pressure transmission path that transmits external pressure to the valve, and an internal pressure transmission path that transmits the internal pressure of the reaction chamber 2 to the valve body.

そして、送液管4とは別に、加圧流路としての圧力伝達管16により反応チャンバー2と溶液タンク5の液室6が連結され、反応チャンバー2で発生した水素は圧力伝達管16を通して溶液タンク5の液室6に送られる。圧力伝達管16には逆止弁17が設けられ、逆止弁17により反応チャンバー2から液室6へのみの水素の流通が許容されている。即ち、水素は液室6から反応チャンバー2には流れないようになっている。   In addition to the liquid feeding pipe 4, the reaction chamber 2 and the liquid chamber 6 of the solution tank 5 are connected by a pressure transmission pipe 16 as a pressurizing flow path, and the hydrogen generated in the reaction chamber 2 passes through the pressure transmission pipe 16 to the solution tank. 5 to the liquid chamber 6. The pressure transmission pipe 16 is provided with a check valve 17, and the check valve 17 allows hydrogen to flow only from the reaction chamber 2 to the liquid chamber 6. That is, hydrogen does not flow from the liquid chamber 6 to the reaction chamber 2.

反応溶液7を反応チャンバー2に供給する原理は、溶液タンク5の内圧上昇と反応チャンバー2での減圧により発生した両者の圧力差によるものである。反応チャンバー2で水素が発生して圧力が上昇することにより、反応チャンバー2から溶液タンク5に水素が流入して溶液タンク5の内圧が上昇する。一方、反応チャンバー2では水素がレギュレータ12を介して水素導管11から外部に排出されるため、反応チャンバー2の圧力が減少する。従って、溶液タンク5と反応チャンバー2に圧力差が生じ、反応溶液7が反応チャンバー2側に移動する。   The principle of supplying the reaction solution 7 to the reaction chamber 2 is based on the pressure difference between the two generated by the increase in the internal pressure of the solution tank 5 and the pressure reduction in the reaction chamber 2. When hydrogen is generated in the reaction chamber 2 and the pressure is increased, hydrogen flows from the reaction chamber 2 into the solution tank 5 and the internal pressure of the solution tank 5 is increased. On the other hand, in the reaction chamber 2, hydrogen is discharged from the hydrogen conduit 11 through the regulator 12, so that the pressure in the reaction chamber 2 decreases. Therefore, a pressure difference is generated between the solution tank 5 and the reaction chamber 2, and the reaction solution 7 moves to the reaction chamber 2 side.

尚、溶液タンク5の液室6と反応チャンバー2を壁部材で仕切ることで溶液タンク5と反応チャンバー2を一つの容器部材で構成し、液室6と反応チャンバー2を仕切る壁部材に2個の連通孔を形成し、一方の連通孔に圧力調整弁13を設けると共に、他方の連通孔に逆止弁17を設ける構成とすることも可能である。これにより、送液管4及び圧力伝達管16が不要となり、部品点数を削減することができる。   The liquid tank 6 and the reaction chamber 2 of the solution tank 5 are separated by a wall member, so that the solution tank 5 and the reaction chamber 2 are configured as one container member, and two wall members that separate the liquid chamber 6 and the reaction chamber 2 are provided. It is also possible to provide a configuration in which the pressure adjusting valve 13 is provided in one communication hole and the check valve 17 is provided in the other communication hole. Thereby, the liquid feeding pipe 4 and the pressure transmission pipe 16 become unnecessary, and the number of parts can be reduced.

上述した水素発生設備18の作用を説明する。   The operation of the hydrogen generation facility 18 described above will be described.

溶液タンク5の液室6から送液管4を通して反応チャンバー2に反応溶液7が送液される。液室6が加圧されていることと相俟って、水素が生成されていない状態での反応チャンバー2の内圧は、圧力調整弁13を開く状態の低い圧力とされ、送液管4を通して反応溶液7が送液される。   The reaction solution 7 is fed from the liquid chamber 6 of the solution tank 5 to the reaction chamber 2 through the liquid feeding tube 4. Combined with the pressurization of the liquid chamber 6, the internal pressure of the reaction chamber 2 in a state in which hydrogen is not generated is set to a low pressure at which the pressure regulating valve 13 is opened, and is passed through the liquid feed pipe 4. Reaction solution 7 is fed.

反応チャンバー2に反応溶液7が送られると、反応溶液7とワーク3とが接触して反応し、水素が生成される。水素が生成されると、反応チャンバー2の内圧が上昇し、圧力調整弁13の開弁圧を上回る(圧力調整弁13が閉じる状態になる)。反応チャンバー2の内圧が上昇することにより圧力調整弁13が閉弁状態となり、送液管4からの反応溶液7の供給が停止される。   When the reaction solution 7 is sent to the reaction chamber 2, the reaction solution 7 and the work 3 come into contact with each other and react to generate hydrogen. When hydrogen is generated, the internal pressure of the reaction chamber 2 rises and exceeds the valve opening pressure of the pressure regulating valve 13 (the pressure regulating valve 13 is closed). When the internal pressure of the reaction chamber 2 increases, the pressure regulating valve 13 is closed, and the supply of the reaction solution 7 from the liquid feeding pipe 4 is stopped.

反応溶液7が供給されなくなると、反応チャンバー2での水素発生反応の反応速度が低下し、発生した水素が反応チャンバー2の水素導管11から排出される。反応チャンバー2の内圧が低下することにより、圧力調整弁13を開く状態の低い圧力となる。再び、溶液タンク5の液室6から反応チャンバー2に反応溶液7が送液され、反応溶液7とワーク3とが接触して水素が生成される。   When the reaction solution 7 is not supplied, the reaction rate of the hydrogen generation reaction in the reaction chamber 2 decreases, and the generated hydrogen is discharged from the hydrogen conduit 11 of the reaction chamber 2. When the internal pressure of the reaction chamber 2 is lowered, the pressure is reduced so that the pressure regulating valve 13 is opened. Again, the reaction solution 7 is sent from the liquid chamber 6 of the solution tank 5 to the reaction chamber 2, and the reaction solution 7 and the workpiece 3 come into contact with each other to generate hydrogen.

ここで、溶液タンク5の液室6から反応溶液7を送液するために、加圧手段が用いられている。即ち、反応チャンバー2内で水素が発生して圧力が上昇すると、圧力伝達管16から溶液タンク5に水素が送られ、反応チャンバー2から溶液タンク5に圧力が伝えられる。同時に、水素導管11から反応チャンバー2の水素が排出されると、反応チャンバー2の内圧が低下し、逆止弁17により溶液タンク5の内圧が反応チャンバー2の内圧より高い状態が維持される。溶液タンク5が加圧状態とされて反応溶液7が送液される。   Here, in order to send the reaction solution 7 from the liquid chamber 6 of the solution tank 5, a pressurizing means is used. That is, when hydrogen is generated in the reaction chamber 2 and the pressure rises, hydrogen is sent from the pressure transmission pipe 16 to the solution tank 5, and the pressure is transmitted from the reaction chamber 2 to the solution tank 5. At the same time, when the hydrogen in the reaction chamber 2 is discharged from the hydrogen conduit 11, the internal pressure in the reaction chamber 2 decreases, and the check valve 17 keeps the internal pressure in the solution tank 5 higher than the internal pressure in the reaction chamber 2. The solution tank 5 is pressurized and the reaction solution 7 is fed.

但し、水素発生量や燃料電池による水素消費量により圧力が変化し、圧力変化により反応溶液7の排出速度は変化する。供給速度の変化に対しては、送液管4に備えられた開弁圧が一定の圧力調整弁13により、溶液タンク5の圧力に拘わらず排出速度は一定となる。   However, the pressure changes depending on the amount of hydrogen generated and the amount of hydrogen consumed by the fuel cell, and the discharge rate of the reaction solution 7 changes depending on the pressure change. With respect to the change in the supply speed, the discharge speed is constant regardless of the pressure in the solution tank 5 by the pressure adjusting valve 13 provided in the liquid feeding pipe 4 with a constant valve opening pressure.

このため、動力を用いずに圧力状態により反応溶液7を安定して反応チャンバー2に供給し、水素を生成することができる。また、圧力伝達管16の逆止弁17を介して流入する水素により溶液タンク5を加圧して圧力調整弁13が開く圧力状態を保持することができる。   For this reason, the reaction solution 7 can be stably supplied to the reaction chamber 2 by the pressure state without using power, and hydrogen can be generated. Further, it is possible to maintain a pressure state in which the pressure tank 13 is opened by pressurizing the solution tank 5 with hydrogen flowing in through the check valve 17 of the pressure transmission pipe 16.

尚、反応条件や設計値等は図1に示した第1の水素発生設備と同一である。 The reaction conditions and design values are the same as those of the first hydrogen generation facility shown in FIG.

図4、図5に基づいて燃料電池システムを説明する。 4, illustrating a fuel cell system with reference to FIG.

図4には第1の燃料電池システムの概略構成、図5には第2の燃料電池システムの概略構成を示してある。 FIG. 4 shows a schematic configuration of the first fuel cell system, and FIG. 5 shows a schematic configuration of the second fuel cell system.

図4に示した燃料電池システム21は、図1に示した水素発生設備1を燃料電池22に接続したシステムである。即ち、燃料電池22にはアノードチャンバー23が備えられ、アノードチャンバー23は燃料電池セル24のアノード室に接する空間を構成している。アノード室は、アノードで消費する水素を一時的に保持する空間である。   A fuel cell system 21 shown in FIG. 4 is a system in which the hydrogen generation facility 1 shown in FIG. That is, the fuel cell 22 includes an anode chamber 23, and the anode chamber 23 forms a space in contact with the anode chamber of the fuel cell 24. The anode chamber is a space that temporarily holds hydrogen consumed by the anode.

アノードチャンバー23と反応チャンバー2は水素導管11により接続され、反応チャンバー2で発生した水素がアノードチャンバー23のアノード室に供給される。アノード室に供給された水素は、アノードでの燃料電池反応で消費される。アノードでの水素の消費量は、燃料電池22の出力電流に応じて決定される。   The anode chamber 23 and the reaction chamber 2 are connected by a hydrogen conduit 11, and hydrogen generated in the reaction chamber 2 is supplied to the anode chamber of the anode chamber 23. The hydrogen supplied to the anode chamber is consumed by the fuel cell reaction at the anode. The amount of hydrogen consumed at the anode is determined according to the output current of the fuel cell 22.

尚、図1で示した水素導管11に備えられたレギュレータ12は設置する必要がないため取り付けられていない。   Incidentally, the regulator 12 provided in the hydrogen conduit 11 shown in FIG. 1 is not attached because it is not necessary to install it.

上述した燃料電池システム21は、複雑な機構や動力を用いることなく反応溶液7を安定して供給して水素を生成することができる水素発生設備1を備えた燃料電池システム21とすることができる。   The fuel cell system 21 described above can be a fuel cell system 21 including the hydrogen generation facility 1 that can stably supply the reaction solution 7 and generate hydrogen without using a complicated mechanism or power. .

図5に示した燃料電池システム25は、図3に示した水素発生設備18を燃料電池22に接続したシステムである。即ち、燃料電池22にはアノードチャンバー23が備えられ、アノードチャンバー23は燃料電池セル24のアノード室に接する空間を構成している。アノード室は、アノードで消費する水素を一時的に保持する空間である。   A fuel cell system 25 shown in FIG. 5 is a system in which the hydrogen generation facility 18 shown in FIG. That is, the fuel cell 22 includes an anode chamber 23, and the anode chamber 23 forms a space in contact with the anode chamber of the fuel cell 24. The anode chamber is a space that temporarily holds hydrogen consumed by the anode.

アノードチャンバー23と反応チャンバー2は水素導管11により接続され、反応チャンバー2で発生した水素がアノードチャンバー23のアノード室に供給される。アノード室に供給された水素は、アノードでの燃料電池反応で消費される。アノードでの水素の消費量は、燃料電池22の出力電流に応じて決定される。   The anode chamber 23 and the reaction chamber 2 are connected by a hydrogen conduit 11, and hydrogen generated in the reaction chamber 2 is supplied to the anode chamber of the anode chamber 23. The hydrogen supplied to the anode chamber is consumed by the fuel cell reaction at the anode. The amount of hydrogen consumed at the anode is determined according to the output current of the fuel cell 22.

尚、図3で示した水素導管11に備えられたレギュレータ12は設置する必要がないため取り付けられていない。   The regulator 12 provided in the hydrogen conduit 11 shown in FIG. 3 is not attached because it is not necessary to install it.

上述した燃料電池システム25は、複雑な機構や動力を用いることなく反応溶液7を安定して供給して水素を生成することができる水素発生設備14を備えた燃料電池システム25とすることができる。   The fuel cell system 25 described above can be a fuel cell system 25 including a hydrogen generation facility 14 that can stably supply the reaction solution 7 and generate hydrogen without using a complicated mechanism or power. .

本発明は、例えば、金属水素化物を分解して水素を発生させる水素発生設備及び水素発生設備で発生した水素を燃料とする燃料電池システムの産業分野で利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, in the industrial field of a hydrogen generation facility that decomposes metal hydrides to generate hydrogen and a fuel cell system that uses hydrogen generated in the hydrogen generation facility as fuel.

素発生設備の概略構成図である。It is a schematic diagram of a hydrogen generating facility. 本発明の一実施形態例に係る水素発生設備の概略構成図である。 1 is a schematic configuration diagram of a hydrogen generation facility according to an embodiment of the present invention. 素発生設備の概略構成図である。It is a schematic diagram of a hydrogen generating facility. 料電池システムの概略構成図である。It is a schematic configuration diagram of a fuel cell system. 料電池システムの概略構成図である。It is a schematic configuration diagram of a fuel cell system.

符号の説明Explanation of symbols

1、14、18 水素発生設備
2 反応チャンバー
3 ワーク
4 送液管
5 溶液タンク
6 液室
7 反応溶液
8 可動壁
9 圧縮ばね
10 空気取入口
11 水素導管
12 レギュレータ
13 圧力調整弁
15 磁石
16 圧力伝達管
17 逆止弁
21、25 燃料電池システム
22 燃料電池
23 アノードチャンバー
24 燃料電池セル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 14, 18 Hydrogen generating equipment 2 Reaction chamber 3 Work 4 Liquid feeding pipe 5 Solution tank 6 Liquid chamber 7 Reaction solution 8 Movable wall 9 Compression spring 10 Air intake 11 Hydrogen conduit 12 Regulator 13 Pressure adjustment valve 15 Magnet 16 Pressure transmission Pipe 17 Check valve 21, 25 Fuel cell system 22 Fuel cell 23 Anode chamber 24 Fuel cell

Claims (4)

反応流体が収容される流体室を備えた反応容器と、
流体室を加圧する加圧手段と、
流体室の反応流体が送られることで水素の発生が促進される水素発生反応物が収容される反応物容器と、
反応物容器内で発生した水素を排出する排出手段と、
反応容器の流体室及び反応物容器を連通し反応流体の流通を許容する流体供給路と、
流体供給路に備えられ反応物容器の圧力が所定値以下になった時に流体流路の流路を開く開閉手段とを有し、
加圧手段で加圧される流体室の圧力は開閉手段を開く圧力よりも高く維持され
加圧手段は、流体室の容積を可変にする可動壁と、流体室の圧力を加圧する状態に可動壁を押圧する押圧手段であり、
押圧手段は、可動壁を磁力により押圧する磁石部材である
ことを特徴とする水素発生設備。
A reaction vessel having a fluid chamber in which the reaction fluid is accommodated;
A pressurizing means for pressurizing the fluid chamber;
A reactant container containing a hydrogen generation reactant in which generation of hydrogen is promoted by sending a reaction fluid in a fluid chamber;
A discharge means for discharging hydrogen generated in the reactant container;
A fluid supply path that allows the reaction fluid to flow through the fluid chamber of the reaction container and the reactant container;
Open / close means for opening the flow path of the fluid flow path when the pressure of the reactant container provided in the fluid supply path falls below a predetermined value;
The pressure of the fluid chamber pressurized by the pressurizing means is maintained higher than the pressure for opening the opening / closing means ,
The pressurizing means is a movable wall that makes the volume of the fluid chamber variable, and a pressing means that presses the movable wall to pressurize the pressure of the fluid chamber,
The hydrogen generating facility, wherein the pressing means is a magnet member that presses the movable wall with a magnetic force .
請求項1に記載の水素発生設備において、
開閉手段は、流体室の内圧に比べて反応物容器の内圧が低くなった定圧時に流体室側から反応物容器側への反応流体の流通を許容する状態に弁体が開く圧力調整弁である
ことを特徴とする水素発生設備。
The hydrogen generation facility according to claim 1 ,
The opening / closing means is a pressure regulating valve that opens the valve body in a state that allows the reaction fluid to flow from the fluid chamber side to the reactant container side at a constant pressure when the internal pressure of the reactant container is lower than the internal pressure of the fluid chamber. A hydrogen generation facility characterized by this.
水素が供給されるアノード室を有する燃料電池のアノード室に、請求項1もしくは請求項2に記載の水素発生設備の排出手段を接続したことを特徴とする燃料電池システム。3. A fuel cell system comprising: a fuel cell anode chamber having an anode chamber to which hydrogen is supplied; and the discharge means of the hydrogen generation facility according to claim 1 or 2. 請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、The fuel cell system according to claim 3, wherein
アノード室と反応物容器とが閉空間を形成しているThe anode chamber and reactant container form a closed space
ことを特徴とする燃料電池システム。A fuel cell system.
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