JP4872406B2 - 燃料電池型発電装置及び燃料の処理方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、燃焼器から未燃焼の燃料が排出されないようにすることを目的とする。
前記コントローラは、前記測定温度が所定値未満である場合に前記ポンプによる酸化剤を含む気体の供給量を所定の量よりも増やし、前記測定温度が前記所定値より高い場合に前記ポンプによる酸化剤を含む気体の供給量を前記所定の量よりも減らすという構成を採った。
上記発明において、好ましくは、前記改質器及び前記第1の燃焼器を収容する断熱パッケージと、を更に備えている。
上記発明において、好ましくは、前記第2の燃焼器が前記第2の燃焼器が前記断熱パッケージの外に設けられている。
前記コントローラは、前記第1の燃焼器の温度が所定値未満である場合に酸化剤を含む気体の供給量を所定の量よりも増やし、前記第1の燃焼器の温度が前記所定値より高い場合に酸化剤を含む気体の供給量を前記所定の量よりも減らすという構成を採った。
好ましくは、前記第2の燃焼器を前記断熱パッケージの外に設ける。
図1は、燃料電池型発電装置1のブロック図であり、図2は、燃料電池型発電装置1の概略断面図である。この燃料電池型発電装置1は、カートリッジ2、ポンプ3、蒸発器4、改質器5、一酸化炭素除去器6、発電セル(燃料電池本体)8、第1の触媒燃焼器9、第2の触媒燃焼器10、コントローラ30、エアポンプ31及びエアポンプ32を備える。この燃料電池型発電装置1はノート型パーソナルコンピュータ、PDA、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ及びプロジェクタ等といった電子機器に搭載されている。ポンプ3、蒸発器4、改質器5、一酸化炭素除去器6、発電セル8、第1の触媒燃焼器9、第2の触媒燃焼器10、コントローラ30、第1のエアポンプ31及び第2のエアポンプ32が電子機器本体に内蔵され、カートリッジ2が電子機器本体に対して着脱可能とされ、カートリッジ2が電子機器本体に装着されるとカートリッジ2とポンプ3が接続される。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
H2+CO2→H2O+CO …(2)
一酸化炭素除去器6には、電気抵抗値が温度に依存する電熱材からなる電気ヒータ兼温度センサ61が設けられている。一酸化炭素除去器6の内部には流路が形成され、その流路の壁面に触媒が担持されている。改質器5で生成された改質ガスは一酸化炭素除去器6へ送られる。更に、外部の空気が一酸化炭素除去器6へ送られる。改質器5から一酸化炭素除去器6に送られた改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器6の流路を流れ、電気ヒータ兼温度センサ61や第1の触媒燃焼器9により加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次式(3)のように優先的に酸化される。これにより二酸化炭素が生成され、改質ガスから一酸化炭素が除去される。例えば、改質ガス中の一酸化炭素の濃度が10ppm以下になる。
2CO+O2→2CO2 …(3)
H2→2H++2e- …(4)
2H++1/2O2+2e-→H2O …(5)
電気ヒータ兼温度センサ41、電気ヒータ兼温度センサ51、電気ヒータ兼温度センサ61、電気ヒータ兼温度センサ91及び電気ヒータ兼温度センサ11に電力が供給されて、電気ヒータ兼温度センサ41、電気ヒータ兼温度センサ51、電気ヒータ兼温度センサ61、電気ヒータ兼温度センサ91及び電気ヒータ兼温度センサ11が発熱した状態で、ポンプ3が作動し、更にエアポンプ32が作動し、更にコントローラ30によってエアポンプ31が作動する。ポンプ3によって原燃料と水が送液され、蒸発器4から改質器5、一酸化炭素除去器6、発電セル8の燃料極(燃料極セパレータ85)及び第1の触媒燃焼器9を経由して第2の触媒燃焼器10への流れが生じる。蒸発器4においては原燃料と水が蒸発し、改質器5では原燃料と水から改質ガスが生成され、一酸化炭素除去器6では改質ガス中の一酸化炭素が除去され、発電セル8では改質ガス中の水素の電気化学反応により電力が取り出され、第1の触媒燃焼器9では排改質ガス中の発電に使われずに残った水素が燃焼され、第1の触媒燃焼器9で燃焼されずに残った微量の水素が第2の触媒燃焼器10で燃焼される。
上記第1実施形態では、断熱パッケージ20内に設けられる触媒燃焼器は第1の触媒燃焼器の1つである場合の例で説明したが、例えば、蒸発器4用、改質器5用、一酸化炭素除去器6用といったように別々に設けられるような構成であっても良い。
図3に断熱パッケージ20内に設けられる触媒燃焼器が2つある場合の構成例を示す。なお、図3において、図1と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
第1の触媒燃焼器は改質器5、一酸化炭素除去器6専用のものとし、もうひとつ蒸発器4用の第3の触媒燃焼器12が断熱パッケージ20内に設けられ、熱伝導材は21a、21bのように別々となっている。
そして、そこからの排改質ガスは未燃焼の水素を残し、第3の触媒燃焼器12に供給される。第3の触媒燃焼器12には、更に、外部の空気がエアポンプ34によって吸引されて供給される。
このような構成にすれば、蒸発器4の温度と、改質器5、一酸化炭素除去器6の温度をより精度よく管理できるようになる。
第2の触媒燃焼器10には十分な量の空気が供給されているので、水素は第2の触媒燃焼器10で全て燃焼される。
したがって、第1実施形態と同様に、第2の触媒燃焼器10から可燃性の排ガスが排出しないようにすることができ、安全性が向上する。
9 第1の触媒燃焼器
10 第2の触媒燃焼器
12 第3の触媒燃焼器
20 断熱パッケージ
30、33 コントローラ
31、32、34 エアポンプ
51 改質器
91 電気ヒータ兼温度センサ
Claims (8)
- 燃料の電気化学反応により電力を取り出す発電セルと、
前記発電セルから排出される未反応の燃料を燃焼させる第1の燃焼器と、
前記第1の燃焼器から排出される未燃焼の燃料を燃焼させる第2の燃焼器と、
酸化剤を含む気体を前記第1の燃焼器に供給するポンプと、
前記第1の燃焼器の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定温度に応じて前記ポンプにより供給される酸化剤を含む気体の供給量を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記測定温度が所定値未満である場合に前記ポンプによる酸化剤を含む気体の供給量を所定の量よりも増やし、前記測定温度が前記所定値より高い場合に前記ポンプによる酸化剤を含む気体の供給量を前記所定の量よりも減らす、
ことを特徴とする燃料電池型発電装置。 - 原燃料を改質することで燃料を生成して、生成した燃料を前記発電セルに送る改質器を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池型発電装置。
- 前記改質器及び前記第1の燃焼器を収容する断熱パッケージを更に備えることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池型発電装置。
- 前記第2の燃焼器が前記断熱パッケージの外に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池型発電装置。
- 前記改質器の上流に設けられた蒸発器と、
前記第1の燃焼器と前記第2の燃焼器との流路間に設けられ、前記蒸発器を加熱する第3の燃焼器と、
を更に備えることを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の燃料電池型発電装置。 - 燃料の電気化学反応により電力を取り出す発電セルから排出される未反応の燃料の処理方法であって、
前記発電セルから排出される未反応の燃料を第1の燃焼器で燃焼させ、
前記第1の燃焼器から排出される未燃焼の燃料を第2の燃焼器で燃焼させ、
酸化剤を含む気体を前記第1の燃焼器に供給するとともに、前記第1の燃焼器の温度に応じて、コントローラが供給される酸化剤を含む気体の供給量を制御し、
前記コントローラは、前記第1の燃焼器の温度が所定値未満である場合に酸化剤を含む気体の供給量を所定の量よりも増やし、前記第1の燃焼器の温度が前記所定値より高い場合に酸化剤を含む気体の供給量を前記所定の量よりも減らすことを特徴とする燃料の処理方法。 - 原燃料を改質することで燃料を生成して、生成した燃料を前記発電セルに送る改質器と前記第1の燃焼器とを断熱パッケージ内に収容することを特徴とする請求項6に記載の燃料の処理方法。
- 前記第2の燃焼器を前記断熱パッケージの外に設けることを特徴とする請求項7に記載の燃料の処理方法。
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